Calculo De Pararrayos

PROTECCION CONTRA DESCARGAS ATMOSFERICAS

1. INTRODUCCION

Las descargas atmosféricas causan serias perturbaciones en las redes aéreas de transmisión y distribución de energía eléctrica, antes de provocar daños materiales en las construcciones atendidas por ellas, sin contar los riesgos de vida a que las personas o animales están sometidas.

Las descargas atmosféricas inducen ciertastensiones que llegan a centenas de kV en las redes aéreas de transmisión y distribución de las concesionarias de energía eléctrica, obligando a utilizar cables de guardia a lo largo de las líneas de tensión más elevadas y pararrayos para la protección de equipos instalados en ese sistema.
Cuando las descargas eléctricas entran en contacto directo con cualquier tipo de construcción, tales comoedificios, tanques metálicos de almacenamiento de liquido, partes estructurales de las subestaciones, son registrados grandes daños materiales que podrían ser evitados en caso de que esas construcciones estuviesen protegidas adecuadamente por pararrayos de tipo hasta.

2. CONSIDERACIONES SOBRE EL ORIGEN DE LOS RAYOS

A lo largo de los años, varias teorías fueron desenvueltas paraexplicar el fenómeno de los rayos. Actualmente se tiene como cierta, que la fricción entre las partículas de agua que forman las nubes, provocada por los vientos ascendentes de fuerte intensidad, da origen a una gran cantidad de descargas eléctricas. Se verifica experimentalmente que las cargas eléctricas positivas ocupan la parte superior de la nube, en cuanto a las cargas eléctricas negativas seposicionan en su parte inferior, acarreando consecuentemente una intensa migración de cargas positivas en la superficie de la tierra para un área correspondiente a la localización de las nubes. De esta forma, las nubes tienen una característica bipolar.

La concentración de cargas eléctricas positivas y negativas en una determinada región puede generar una diferencia de potencial entre la tierray la nube. El aire presenta una determinada rigidez dieléctrica, normalmente elevada, que dependen de ciertas condiciones ambientales. El aumento de esa diferencia de potencial, que se denomina gradiente de tensión, podrá alcanzar un valor que supere la rigidez dieléctrica del aire entre la nube y la tierra, haciendo que las cargas eléctricas migren en dirección de la tierra, en un trayectotortuoso y normalmente con ramificaciones, cuyo fenómeno es conocido como descarga piloto. Es de aproximadamente 1 kV/mm el valor del gradiente de tensión para el cual la rigidez dieléctrica del aire se rompe.
La ionización del camino seguido por la descarga piloto, propicia condiciones favorables de conductibilidad del ambiente. Manteniéndose elevado el gradiente de tensión en la regiónentre la nube y la tierra, surge, en función de aproximación de solo una de las ramificaciones de descarga piloto, una descarga ascendente, constituida de cargas eléctricas positivas, denominada de descarga de retorno o principal, de gran intensidad, responsable por el fenómeno conocido como trasvase, que es el dislocamiento de masa del aire circundante encaminamiento del rayo, en función de laelevación de temperatura y consecuentemente del aumento del volumen.
No se tiene precisión de la altura de encuentro entre esos dos flujos de carga que caminan en sentido opuesto, pero se supone que es a pocas decenas de metros de la superficie de la tierra.
La descarga de retorno al llegar a la nube, provoca, en una determinada región de la misma, una neutralización electrostática temporaria.En la tentativa de mantener en equilibrio las potencias eléctricas en el interior de la nube, surgen en estas intensas descargas que resultan en la formación de nuevas cargas negativas en su parte inferior, dando inicio a las llamadas descargas reflejadas o secundarias, en el sentido de las nubes para la tierra, siendo como canal conductor aquel seguido por la descarga de retorno que, en su...