descargadores

OPERACIÓN DE DESCARGADORES Y
DESCARGAS ELÉCTRICAS
ATMOSFERICAS

FERNANDO BEJARANO BERNAL
ENERGIA III

U. Distrital Francisco José de Caldas

Formación del rayo
Las descargas atmosféricas se presentan cuando se
forman grandes concentraciones de carga eléctrica en
las capas de la atmósfera inmediatamente inferiores a
la estratosfera (alturas entre 5 y 12Km). Generando
potencialesentre nube y tierra de hasta 300 MV.

La descarga se forma en nubes de tormenta del tipo
cumulonimbus. Estas se caracterizan por estar formadas
por columnas de aire caliente que ascienden por
convección.
El interior de etas nubes, es recorrido por rápidas
corrientes de aire ascendentes y descendentes. Ionizando
partículas de hielo y agua y ocasionando la concentración
de cargas en discos dediámetro de hasta 10 Km.
A medida que se empieza a incrementar la carga y el
voltaje en las cercanías de las nubes cargadas, se empieza
a rebasar el gradiente crítico, (30 kV en aire seco, 10 kV
en las condiciones de presión y presencia de gotas de
agua existentes en las nubes). Se empieza a presentar
ionización del aire y por lo tanto, se van formando
caminos para la conducción de lacarga hacia el punto de
potencial cero que es la tierra.

Evolución de la Descarga

El trueno
El trueno es la señal acústica generada por un
canal de aire caliente que se expande
rápidamente.
El aire en el canal de la descarga se calienta y se
expande en forma de una onda de choque.
Posteriormente, esta onda se vuelve energía
acústica produciéndose el trueno.PARÁMETROS DEL RAYO
1.
2.
3.
4.
5.

Nivel Ceráunico
Densidad de descargas a tierra
Amplitud de la corriente de Retorno
Polaridad
características de las descargas múltiples.

1. Nivel Ceráunico
“Para obtener resultados que permitan
comparación, se recomienda contar
solamente como Días de Tormenta aquellos
en los cuales un trueno es oído y un
relámpago es observado”
(InternationalMeteorological Committee, Vienna, 1873)

2. Densidad de Descargas a Tierra DDT
La densidad de rayos a tierra es definida como el
número promedio de descargas en un área de un
kilometro cuadrado durante un periodo de una año.

3. Amplitud de la corriente de DEAT
Uno de los valores más representativos y de mayor importancia
de un rayo es la magnitud de la corriente pico de la descarga.Anderson (1987) define que la magnitud media de una descarga
es de 31 KA, y que la probabilidad de que cierta magnitud de
corriente sea excedida en una descarga, esta definida por la
siguiente ecuación:
P I  

1
I
1 

 31 

2.6

Donde:
I: Magnitud de corriente pico de una descarga atmosférica, KA
P(I): Probabilidad de que la corriente pico de una descarga
atmosférica seaexcedida.

4. Polaridad
Las descargas eléctricas atmosféricas pueden tener
polaridad positiva o negativa. Aunque alrededor del
90% de las descargas atmosféricas son rayos con
líderes descendentes de polaridad negativa algunas
consideraciones sobre los de polaridad positiva son
importantes:
• Un análisis global de incidencia de rayos positivos indica que
éstas pueden variar en diferentesregiones del mundo, ese
rango de variación es generalmente menor al 10% pero puede
alcanzar hasta un 20%.
• En los casos en que la incidencia de rayos positivos exceda el
10%, estos deben ser considerados porque su proporción
puede variar los límites superior e inferior de la distribución
de amplitudes de corriente.

• La incidencia de rayos positivos puede
incrementarse con la altitud dela región y/o
con el aumento de la altura de la estructura.
• Las investigaciones demuestran que las
descargas positivas están relacionadas
principalmente a rayos lineales con líderes
ascendentes y que éstos ocurren
principalmente para estructuras muy altas o
estructuras ubicadas en regiones muy altas.

5. características de las descargas múltiples.
Un rayo a tierra frecuentemente...