Ingeniería Eléctrica · 2023
INCIDENCIA DE RAYOS EN ESTRUCTURAS ELEVADAS (COMPARACIÓN DEL MÉTODO DE ERIKSSON, LA NORMATIVA Y LAS REDES LOCALIZADORES).
El presente trabajo de investigación estudia la variación del número de descargas atmosféricas en estructuras elevadas (EE) utilizando redes de localización de rayos en comparación con el calculado mediante el método de Erickson y la normativa vigente. Asimismo, se modela el número de rayos en EE en función de su altura y de su Densidad de Descargas a Tierra (DDT). El área de estudio comprende municipios como Bucaramanga, Floridablanca, Barrancabermeja, Yondó y sus alrededores. La metodología comienza con la selección de más de 607 EE, divididas en torres de transmisión, torres de telecomunicaciones y edificios. Con base en los datos proporcionados por la red LINET se determina el número de rayos que impactan en un radio de 150 metros por cada EE. Posteriormente, se calcula el número de rayos en EE utilizando la fórmula de Erickson y las expresiones previstas en la NTC 4552 y la IEC 62305. La determinación de la DDT se realizó utilizando datos de la red LINET y las expresiones indicadas en la normativa antes mencionada. Se encontró que al implementar la fórmula de Erickson y las expresiones de la NTC-4552 y la IEC 62305 se puede subestimar el número de impactos de rayos en estructuras altas, especialmente en zonas tropicales. Esto podría conducir a un cálculo incorrecto de los componentes de riesgo y, en consecuencia, a un subdimensionamiento de los Sistemas Integrales de Protección contra Rayos (SIPRA).
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Contenido
- Introducciónp. 9
- 1. Objetivosp. 12
- 1.1 Objetivo generalp. 12
- 1.2 Objetivos específicosp. 12
- 2. Antecedentesp. 13
- 3. Marco teóricop. 17
- 3.1 Proceso de la descarga atmosféricap. 17
- 3.2 Funcionamiento de la red LINETp. 19
- 3.3 Incidencia de rayos en estructuras elevadasp. 7
- 3.4 Daños a las estructuras elevadasp. 23
- 3.5 Análisis de riesgop. 24
- 3.6 Protección contra rayos de estructuras elevadas (EE)p. 24
- 3.7 Necesidad de protecciónp. 26
- 4. Metodologíap. 28
- 4.1 Zona de estudiop. 28
- 4.2 Datosp. 29
- 4.3 Ubicación de estructuras elevadas y radio de influenciap. 30
- 4.4 Determinación del número de impactos con la red LINETp. 31
- 4.5 Determinación de la DDTp. 31
- 4.6 Determinación del número de impactos según la normativap. 32
- 4.6.1 Norma IEC-62305-2 y la NTC-4552-2p. 32
- 4.6.2 Fórmula de Erikssonp. 33
- 4.7 Construcción del modelop. 34
- 5. Resultadosp. 34
- 5.1 Caracterización de impactos de rayo en EEp. 34
- 5.2 Variación espacial de impactos de rayo en EEp. 40
- 6. Conclusionesp. 49
- 7. Recomendacionesp. 51
- Referencias Bibliográficasp. 52
- Tabla 1. Sensores de la red Linetp. 19
- Tabla 2. Coeficientes estadísticos de la regresiónp. 48
- LINETp. 20
- Figura 2. Área colectiva equivalente de una estructura elevadap. 22
- Figura 3. Zona de estudio del trabajo de investigaciónp. 28
- Figura 4. Sensores de la red de localización de rayos LINETp. 29
- Figura 5. Radio de influencia y ubicación de las estructuras elevadasp. 30
- Figura 6. Cuadrícula para determinar la DDTp. 31
- Figura 7. Distribución mensual de flashes en estructuras elevadasp. 35
- Figura 8. Distribución horaria de flashes en estructuras elevadasp. 36
- Figura 9. Polaridad de la corriente de flashes en estructuras elevadasp. 37
- Figura 10. Variación mensual de la polaridad de la corriente del rayop. 38
- Figura 11. Multiplicidad de flashes en estructuras elevadasp. 39
- Figura 12. Histograma de corriente de descarga de retorno de flashes en estructuras elevadasp. 40
- Figura 13. Mapa de cantidad de impactos en estructuras elevadasp. 41
- Figura 14. Comparación de número de impactos de rayo en edificacionesp. 44
- Figura 15. Comparación del número de impactos en estructuras de telecomunicacionesp. 45
- Figura 16. Comparación del número de impactos en estructuras de transmisiónp. 46