8 Sistema De Pararrayos Electrotierra.pdf

Si stemadepararrayos Fundamentaci ón Teóri ca Caracterí sti cas bási cas.Son electrodos de acero odemateri alessi mi laresacabadosenunaovari as puntas, denomi nados Punta si mple Frankli n, no ti enen ni ngún di sposi ti vo electróni co nifuenteradi oacti va.Su medi da varí a en funci ón delmodelo decadaElectrodo. Supri nci pi odefunci onami ento.Duranteelproceso de la tormenta se generan campos eléctri cos de altatensi ón entrenubeyti erra( 1) .Lascargasse concentran en las puntas más predomi nantes a parti rdeunamagni tud delcampo eléctri co ( 2) .Alrededor de la punta o electrodo aparece la i oni zaci ón natural o efecto corona,resultado de la transferenci a de energí a. Este fenómeno es el pri nci pi o de exci taci ón para trazar un canal conductor que faci li tará la descarga del fenómeno rayo ( Leader) . Caracterí sti cas bási cas.Se caracteri za por faci li tar la transferenci a de la carga electroestáti ca entrenubeyti erra antes delsegundo proceso de la formaci ón del rayo,anulando el fenómeno de i oni zaci ón o efecto coronaen lati erra. El cabezal del pararrayos está consti tui do por dos electrodos de alumi ni o separados por un ai slantedi eléctri co.Todoelloestásoportadoporun pequeño másti l de acero i noxi dable.Su forma es esféri cayelsi stemaestáconectadoenseri eentre la toma de ti erra eléctri ca y la atmósfera que lo rodea. Durante el proceso de la tormenta se genera un campo de alta tensi ón en ti erra que es proporci onala la carga de la nube ysu di stanci a deseparaci ón delsuelo. A parti rdeunamagni tud delcampo eléctri co naturalen ti erra,la i nstalaci ón equi potenci alde ti erras del pararrayos,faci li ta la transferenci a de lascargasporelcableeléctri co.Estascargas,i ndi ferentementedesu polari dad,seconcentran en el electrodo i nferi or del pararrayos que está conectado a la toma de ti erra por el cable eléc tri co ysi tuado en lo másalto delai nstalaci ón. La baja resi stenci a delelectrodo i nferi or delpararrayos en el punto más alto de la i nstalaci ón, faci li ta la captaci ón de cargas opuestas en el electrodo superi or. Durante este proceso de transferenci a deenergí a seproducei nternamente en el pararrayos un pequeño flujo de corri ente entre elánodo y elcátodo.Elefecto resultante genera una corri ente de fuga,que se deri va a la puesta a ti erra eléctri ca de la i nstalaci ón y es proporci onalalacargadelanube.

Duranteelproceso demáxi ma acti vi dad dela tormenta se pueden regi strar valores máxi mos de transferenci a de300 mi li amperi os porelcablede lai nstalaci óndelpararrayos.Lacargaelectroestáti ca de la i nstalaci ón se compensa progresi vamente a ti erra según aumenta la di ferenci a de potenci al entre nube y ti erra, neutrali zando el efecto punta en ti erra en un 100 % de los casos ( Trazadoro Li der) .Elcabezalcaptadordelpararrayosno i ncorporani ngunafuenteradi oacti va.El efecto de di si par constantemente el campo eléctri codealtatensi ónenlazonadeprotecci ón,garanti zaqueelai redelentornonosuperelatensi ón de ruptura evi tando posi bles chi spas,rui do audi ble a fri to,radi ofrecuenci a,vi braci ones delconductorycaí dasderayos. El objeti vo del conjunto de la i nstalaci ón, se di señacomo Si stemadeProtecci ón ContraelRayo ( SPCR)donde elmoti vo pri nci pales evi tar la formaci ón ydescarga delrayo en la zona de protecci ón.El si stema es efi caz en un 100 % de los casos,además,en los casos deabsorberelrayo, los electrodos ETK de acuerdo a la base de su construcci ón,soportan las altas i ntensi dades de temperaturas y corri entes generadas por estas descargas,lasqueson di recci onadasati errapor un lapso de40µseg. La i ntensi dad dela descarga delrayo es vari able y dependerá del momento crí ti co de la ruptura di eléctri ca del ai re ( resi stenci a vari able) entre los dos puntos de transferenci a de la carga así como la faci li dad detransportedela energí a del medi o( conductanci avari able)ydelacapaci dad de absorci ón o di si paci ón de la zona de i mpacto en ti erra( resi stenci aVari able) . Como medi a,seuti li za erróneamente elvalor de 30. 000 Amperi os de i ntensi dad delrayo,pero podemos afi rmar que los valoresactualesdemedi asonmásaltosllegando asuperarlos50. 000 Amperi osyrayossuperi ores a 200. 000 Amperi os porun ti empo de10uS a 100 mS. El senti do de la descarga del rayo es,generalmente,un 80% dela nubea la ti erra ( rayos negati vos) , el 10 % son descargas ascendentes de ti erra a nube ( rayos posi ti vos)y el resto entre nubeynubeodentrodelami smanube.Lasdescargasdelosrayosposi ti vossuelenserdemási ntensi dad ymásdestructi vosquelosnegati vos. El95% delacargabajadelasnubesestadí sti camenteti eneCarga negati va ( catódi ca) ,nuestro si stemadepuestaati errageneraunapreponderanci a negati va ( catódi ca)en el terreno,esta valenci a negati vaesllevadaalapuntadelpararrayosgenerando quesetengan cargas i guales yporconsecuenci a.

Para el 5% restante de las nubes tendrán valor posi ti vo ( anódi co) , y que se ti ene posi bi li dad de tener descargas,es necesari o contar con un si stemadeti errasdebajaypermanentei mpedanci a.

Unavezformadoelrayo,sui mpactonodependede laresi stenci aeléctri cadelterreno.

La trayectori a delrayo puedesercaóti ca,si empre predomi narán los ambi entes eléctri cos cargados, aunque los estudi os delcampo eléctri co atmosféri co en ti erra determi nan que la di stri buci ón de cargas en ti erra no es estáti ca,si no di námi ca,al formarse y generar aleatori amente chi spas en di ferentes puntos geográfi cos dentro de la trayectori adelasombraeléctri ca,lai ntensi dad y si tuaci ón delcampo eléctri co cambi a radi calmente pudi endogenerari mpactosderayoslaterales,con trayectori aslateralesdemásde17 Km.entrelos dos puntos de contacto.La termi naci ón en punta de nuestro electrodo favorece la i oni zaci ón ayudando aladescargadelrayo.

Los estudi os dela densi dad dei mpactos derayos según la ti pologí a de terreno determi nan que el rayo puedei nci di ren cualqui erlugardelsuelo i ndependi entementedesu resi stenci adi eléctri ca. ”Delossi stemaspararrayosuti li zadosen laactuali dad,debemos recomendar el no hacer uso del pararrayos radi acti vo o i oni zante, este si stema está basado en la uti li zaci ón de una fuente radi acti va para i oni zarelespaci o a su alrededoryasí volverlo un punto atracti vo ali mpacto deun rayo. Las radi aci ones i oni zantes consti tuyen un factor deri esgo clasi fi cado como fí si co alquepueden exponerselas personas porcausas naturales o tecnológi cas.Todas las fuentes uti li zadas para uso en medi ci na,en la i ndustri a,en la i nvesti gaci ón o para enseñanza, ti enen la parti culari dad de su largavi daúti l,detalmaneraquesielpararrayos va a durar 430 años,muyseguramente eledi fi ci o dondesei nstaló va a serdemoli do antes queeso ocurraypuedetermi narlafuenteradi acti vaentre losescombros. ”

Calculo deTi errapara pararrayos ParalazonaNorteyCentral seesti maraun electrodo que contenga arri ba 50. 000 amperi os en estesegún latabladeanexosseobti enequeesel electrodo ETK600AD con una corri ente de coroto ci rcui to de60. 000 amperi os.

Elradi o deprotecci ón deprotecci ón puntadelpararrayos con di sposi ti vo de cebado depende su altura( h)enrelaci ónconlasuperfi ci eaproteger, desuavanceenelcebadoydelni veldeprotecci ón elegi do.

Si stemaCaptor Basándonos en la norma UNE21186 los radi os de protecci ón para pararrayos con si stema de cebado y uti li zando elmétodo de esfera rodante son lossi gui entes: en estecaso como lapuntaesdeacero i noxi dable Ni velI ,R= 20 m Ni velI I ,R= 30 m Ni velI I I ,R= 45 m Ni velI V,R= 60 m

Apli cando esta fórmula se obti ene la si gui ente tablaparalosdi sti ntosni veles:

Escogemos un ni vel de protecci ón ni vel I( R=20 Metros)porla probabi li dad ei ntensi dad promedi o de un rayo en la zona someti da a estudi o.La fórmulavi enedadapor:

Selecci on de electrodo electrroti erra:

Secci ón deconductores Ecuaci ón deOnderdonk:

Ti erraparaPararrayos Según Tabla adjunta se selecci ona elelectrodo: PuestaaTi erraServi ci oB. T.Seeli geunElectrodo Modelo ETK600AD con una corri ente nomi nal de 600 AMP deneutro,Corri entedecortoci rcui to de 60000 AMP,Cali breCableNeutro:1/ 0 AWG,Cable CarcasaCali bre:1/ 0 AWG,paraun ti empo deoperaci ón de50 ms.

Si stemaCaptor

En donde:

I= Corrienteen amperes. A= Sección decobre,en circularmils. S= Tiempo duranteelcualcirculalacorrienteI, en segundos. ( 0, 05 segundos)

Según Tabla Anteri or se puede observar que para unaprotecci óncon18 metrosdealturaseobti ene unaradi o deprotecci ón 127 m parani velI

Observaci ones: Secalcula18 metrosdesi stemacaptorpor requeri mi entosdelcli ente.

Canti dad deElectrodos Requeri dos Según lo especi fi cado,seselecci onan ( 1)electrodosETK,según lo i ndi cado: - ( 1)Electrodo Modelo ETK600AD para el si stemadepuestaati erradepararrayos ( 1)Si stemaCaptorde18 mts

Anexos Tabla1: A conti nuaci ón la tabla de selecci ón con Secci ón MI NI MA decabledeelectro ELECTROTI ERRA

Tm= Temperaturamáximapermisible(1083°C, temperaturadefusi ón delcobre) .

Ta= Temperaturaambiente,en grados centí grados.( 40° C)

COMERCI ALI ZADORA ELECTROTI ERRA S. P. A. AVDA.LOS LEONES 132 PROVI DENCI A TELEFONOS 56 2 2 5011948 56 2 2 5011949