INTRODUCCION

La importancia que tiene el estudio de la descarga atmosfrica se debe a que es la una de las causas que origina daos a diversos equipos elctricos y de comunicaciones debido a los fenmenos que ocasiona. Es importante conocer las zonas de riesgo para poder determinar eficazmente el tipo de proteccin mas adecuado contra estas descargas.

FORMACION DE LA CARGA

TEORIA DE SIMPSON

En la regin A las corrientes ascendentes de aire (cargadas positivamente) exceden la velocidad critica de 800 cm/s y las gotas de lluvia que descienden en esta regin son fragmentadas causando una carga positiva en el vapor de agua y una negativa en el aire. El vapor de agua es arrastrado a la parte superior, pero conforme la velocidad de las corrientes de aire decrece el agua cargada positivamente se recombina formando nuevamente gotas mayores cayendo nuevamente, por lo que la regin A llega a ser predominantemente cargada de forma positiva y la regin B cargada negativamente por las corrientes de aire. Debido a que en la regin superior de la nube la temperatura es baja solamente cristales de hielo debe haber. El impacto de las corrientes de aire en los cristales de hielo causa que estos se carguen negativamente y el aire al ceder su carga, nuevamente queda cargado positivamente en la regin C.

La carga mxima en la nube se estima que oscila entre 1 a 100 Coulombs, pero el valor ms representativo se considera que es de 10 Coulombs. El mximo potencial de una nube parece que yace en el rango de 10,000,000 Volts.

La componente vertical mxima del gradiente de campo debido a la carga de la nube es de:

300 V/cm a nivel de tierra 100 V/cm en la nube 10,000 V/cm en el punto inicial de la descarga

MECANISMO DE LA DESCARGA

Los rayos iniciados en las nubes negativas, normalmente aparecen en nubes de tormenta, usualmente miden de 3 a ms de 50 km de largo, y son consecuencia de un rompimiento dielctrico atmosfrico. Este rompimiento una vez iniciado, avanza en zigzag a razn de unos 50 metros por microsegundo con descansos de 50 microsegundos. Una vez que el rompimiento cre una columna de plasma en el aire, la descarga elctrica surgir inmediatamente dentro de un hemisferio de unos 50 m de radio del punto de potencial ms alto. Y, cualquier objeto puede ser el foco de esta descarga.

TIPOS DE DESCARGAS

NUBE A TIERRA

TIERRA A NUBE

NUBE A NUBE

INDUCCION DE LINEAS DEBIDO A DESCARGAS

La tensin inducida en una lnea es debida principalmente al rayo de retorno ya que el que desciende de nube a tierra tiene una velocidad muy baja y no induce una tensin significante. La tensin inducida por el rayo de retorno se puede determinar con suficiente exactitud representando el rayo como un conductor que se propaga verticalmente y movindose con una velocidad uniforme que conforme avanza neutraliza las cargas uniformemente distribuidas por la descarga descendente.

Las tensiones inducidas son proporcionalmente a la altura del conductor de la lnea de transmisin, a la cresta de la corriente de rayo a tierra, y a la distancia del conductor a el canal del rayo. Bajo las condiciones ms desfavorables de alta corriente del rayo, alta estructura de transmisin, y una descarga a tierra cercana a la lnea, la tensin inducida inicial de cresta es del orden de 1000 kV, la cual puede reducirse considerablemente si la lnea cuenta con hilos de guarda. Hay una evidencia amplia desde el punto de vista analtico y experimental de que las tensiones inducidas no son peligrosas para

FORMAS DE TRANSMISION POR DESCARGAS ATMOSFERICAS

DE IMPACTO INDIRECTO. IMPACTO DIRECTO. IMPACTO ENTRE NUBES.

EFECTOS DE LAS DESCARGASDISRUPTIVOS: - perdidas de archivos, errores en datos, etc. DISIPATIVOS: - fatiga y/o calentamiento excesivo de los circuitos integrados. DESTRUCTIVOS: - Daos irreparables en diferentes equipos.

SISTEMAS DE PROTECCION CONTRA DESCARGAS ATMOSFERICAS

SISTEMA FRANKLIN Su misin es provocar la excitacin atmosfrica por encima de cualquier otro punto de la estructura a proteger, para aumentar la probabilidad que la descarga incida en su zona de influencia, y derivar a tierra la corriente del rayo

TENDIDO Proteccin formada por uno o mltiples conductores areos situados sobre la estructura a proteger. Los conductores se debern unir a tierra mediante las bajantes en cada uno de sus extremos. El area protegida vendr dada por el area formada por el conjunto de conductores areos.

JAULA DE FARADAY El sistema consiste en la recepcin del rayo a travs de un conjunto de puntas captadoras unidas entre si por cable conductor, formando una malla, y derivarla a tierra mediante una red de bajantes conductores.

Mapa de isodensidad de rayos en la Repblica Mexicana elaborado en 1991 por CFE.

CONCLUSIONES

Se ha logrado ver como se forman las descargas atmosfricas y los fenmenos que se generan antes y despus de formada la descarga, adems se ve que hay fenmenos transitorios originados por esta clase descargas y que estas descargas pueden ser perjudiciales para los diferentes tipos de instalaciones, ya sea para telecomunicaciones, construcciones y para las instalaciones elctricas tanto de baja, media y alta tensin. Se logra ver que existen diferentes tipos de protecciones para todo tipo de instalaciones lo cual es muy importante para poder prevenir los daos que estas descargas pueden ocasionar.

REFERENCIAS

[1]A.T JHONES and D.F. WARNE. The lightning flash. IET Power and Energy Series, Vernon Cooray, Chapter 1. [2]WAGNER, C.F. y A.R. HILEMAN. The lightning stroke. AIEE Tr. 1958 [3] http://stormhighway.com/types.shtml [4] http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe50.html [5] http://www.asep.gob.pa/electric/info_clientes/Rayos.pdf