17 TESIS.ie010B23 Lineas de Distribucion

7/28/2019 17 TESIS.ie010B23 Lineas de Distribucion

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUIESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

COMISIN DE TRABAJOS DE GRADO

OPTIMIZACIN DEL USO DE PARARRAYOS YCABLES DE GUARDA EN LNEAS AREAS DE

DISTRIBUCIN DE 13,8 kVCaso: Proyecto Aguasay, Edo. Monagas, 2009 (PDVSA

Gas)

REALIZADO POR:

ROBERT JOS BORGES DAZ

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO ANTE LA UNIVERSIDADDE ORIENTE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL

TTULO DE:

INGENIERO ELECTRICISTA

Barcelona, Abril de 2010


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DISTRIBUCIN DE 13,8 kVCaso: Proyecto Aguasay, Edo. Monagas, 2009 (PDVSA

Gas)

TRABAJO DE GRADO APROBADO POR LA ESCUELA DEINGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS, DEPARTAMENTO DE

ELECTRICIDAD

ASESORES:

Ing. Melquiades Bermdez Ing. Eligio Castillo Asesor acadmico Asesor industrial



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DISTRIBUCIN DE 13,8 kV

Caso: Proyecto Aguasay, Edo. Monagas, 2009 (PDVSAGas)

TRABAJO DE GRADO APROBADO POR LA ESCUELA DEINGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS, DEPARTAMENTO DE

ELECTRICIDAD

Ing. Melquiades Bermdez(Asesor Acadmico)

Ing. Lus Surez(Jurado Principal)

Ing. Verena Mercado Polo(Jurado principal)



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RESOLUCIN

De acuerdo al artculo 41 del reglamento de Trabajo de Grado de laUniversidad de Oriente:

Los Trabajos de Grado son propiedad de la Universidad de Oriente y slo podrn ser utilizados para otros fines con el consentimiento del Consejo de Ncleo respectivo el cual participar al Consejo Universitario.


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DEDICATORIA

Este trabajo est especialmente dedicado al ser a quin le debo la mayor parte de lo que soy, a mi madre Josefa, quien con su amor, dedicacin y esfuerzome ha brindado el apoyo y la confianza necesarios para alcanzar mis metas y meha inculcado el don de la humildad y la generosidad. T sabes cuanto te quieroMam.

A mi padre Octavio (Q.E.P.D.), por todo su cario, sus enseanzas y susvaliosos consejos y por lo mucho que lo quise y lo quiero.

A mi hermano Hildemaro (Q.E.P.D.), por haber sido un ejemplo a seguir, unmodelo de persona que cualquier quisiera ser, aunque difcilmente pueda ser igualado por lo grande que fue en todos los aspectos.

A un ser muy especial, mi hermana Lastenia, porque dentro de su mundo sque existo y que me quiere tanto como yo a ella.

A mis hermanas, Marina, Yeni, Yajaira y Marisela, por apoyarme en todosmis proyectos y en todas las formas en que se puede dar apoyo a alguien y por todo su amor, comprensin y cario. Las quiero mucho, me siento orgulloso detenerlas como hermanas.

A mi hermano Octavio, por brindarme su apoyo y confianza en todo, porquems que ser mi hermano ha sido mi amigo y tambin un ejemplo a seguir por suamor al trabajo y a la responsabilidad.

A mis sobrinos, Liliana, Hildemaro y Mara de los ngeles, por llevar laherencia de nuestra familia dentro de s, sin ustedes no estaramos completos. Los

quiero mucho.A mi primo Egdo, por haber inculcado en m el amor a la ciencia y el

pensamiento crtico y por brindarme su incondicional ayuda cuando la necesit.A mis amigos, Jos ngel, Jeanpiero, Ricardo, Jos Lus, Ronald, Daniel,

Edgar y Carlos. Dicen que en la vida no se puede tener ms de dos amigos, perotodos ustedes me han demostrado su amistad verdadera en cualquier situacin, por eso, en parte, este logro tambin es suyo.


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A los amigos de mi familia de toda la vida, Guillermo Muoz y GustavoLiccioni, por demostrarnos que la amistad puede transcender ms all de lasdistancias y el tiempo.

Este logro es tan mo como de todos ustedes.


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AGRADECIMIENTO

A mi familia, por su apoyo, comprensin y colaboracin, tan valiosos parael alcance de esta meta.

A mis amigos, por estar conmigo bajo cualquier circunstancia.A la Universidad de Oriente, por todos los conocimientos impartidos, tanto

personales como acadmicos.A la empresa Petrleos de Venezuela S. A. (PDVSA) GAS Anaco y a la

Gerencia de Proyecto Gas Anaco por haberme brindado la oportunidad de realizar este proyecto.

A mi asesor acadmico Ing. Melquades Bermdez y a mi asesor industrialIng. Eligio Castillo, por sus valiosas contribuciones y colaboracin a lo largo de larealizacin de este proyecto.

A mis profesores del Departamento de Electricidad por sus excepcionalesenseanzas, especialmente a los profesores Lus Parraguez, Melquades Bermdezy Santiago Escalante, gracias por su dedicacin.

Al profesor Nelson Gil por haberme ayudado en una etapa crucial del proyecto.

Al Ing. Abraham Mejas, gerente de Proyecto Gas Anaco (PGA), por darmela oportunidad de realizar mis pasantas en ese departamento y por suhospitalidad.

A todo el equipo de PGA por su colaboracin, apoyo y compaerismodurante mi estada en ese departamento, en especial a Eusfran Gil, Juan Enriquez

y Zorayl Guevara.

Gracias a todos por su contribucin.


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RESUMEN

En esta Tesis de Grado, se realiz el anlisis estadstico de sobretensionesoriginadas por el rayo y el clculo de la tasa de contorneamientos en lneas areasde distribucin de 13,8 kV a instalarse en el Campo Aguasay, Municipio Aguasayen el Estado Monagas (Proyecto Aguasay, PDVSA GAS), en funcin de los parmetros ms caractersticos del rayo y de la lnea, as como de la actividadatmosfrica de la zona por donde sta transcurre.

El clculo de sobretensiones por descargas directas se hizo de dos formas:tericamente, a travs de ecuaciones utilizadas en los modelos de lneas y deacoplamiento de lneas que incluyen una metodologa recomendada por el IEEEWorking Group on Lightning Performance of Distribution Lines y por medio de lasimulacin, utilizando el software ATP (Alternative Transients Program). Lassobretensiones debidas a descargas indirectas se calculan a travs de dos mtodosalgortmicos: mtodo de Rusck y mtodo de Prez. El clculo de la tasa decontorneamientos se hace por medio de un mtodo sistemtico propuesto por Chowdhuri basado en el modelo electrogeomtrico.

A travs del estudio se determin el mtodo ms efectivo de proteccin delsistema contra las sobretensiones de origen atmosfrico y se propusieron dossistemas de proteccin, ambos sistemas fueron simulados con el software (ATP).


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CONTENIDO

RESOLUCIN.................................................................................................................. IV

DEDICATORIA..................................................................................................................V

AGRADECIMIENTO..................................................................................................... VII

RESUMEN ..................................................................................................................... VIII

CONTENIDO.................................................................................................................... IX

NDICE DE TABLAS.................................................................................................... XVI

NDICE DE FIGURAS.................................................................................................XVII

CAPTULO 1 .....................................................................................................................26

EL PROBLEMA Y LA EMPRESA .................................................................................26

1.1. EL PROBLEMA.....................................................................................................26 1.1.1. Introduccin..............................................................................................26 1.1.2. Planteamiento del Problema.....................................................................28 1.1.3. Objetivos ...................................................................................................30

1.1.3.1. Objetivo General ...................... ...................... ....................... ...................... ....... 30 1.1.3.2. Objetivos Especficos...................... ....................... ...................... ...................... 30

1.2. LA EMPRESA.......................................................................................................31 1.2.1. Descripcin de la Empresa.......................................................................31 1.2.2. Resea Histrica.......................................................................................31 1.2.3. Misin .......................................................................................................33 1.2.4. Visin ........................................................................................................ 33 1.2.5. Valores......................................................................................................33 1.2.6. Funcin .....................................................................................................34 1.2.7. Objetivos ...................................................................................................34 1.2.8. Ubicacin Geogrfica...............................................................................34 1.2.9. Gerencia de Servicios Elctricos Oriente.................................................35 1.2.10. Funciones de la Gerencia de Servicios Elctricos Oriente.......................36 1.2.11. PDVSA Gas Anaco....................................................................................37 1.2.12. Proyecto Gas Anaco (PGA) ......................................................................38

1.2.12.1. Introduccin ..................... ...................... ...................... ...................... .............. 38 1.2.12.2. Misin ................... ...................... ...................... ...................... ...................... ... 38 1.2.12.3. Principios y Valores ..................... ....................... ...................... ....................... 38 1.2.12.4. Poltica de Calidad ..................... ...................... ....................... ...................... ... 40


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1.2.12.5. Objetivos de la Calidad .................... ....................... ...................... ................... 40

CAPTULO 2 .....................................................................................................................43

MARCO TERICO.......................................................................................................... 43

2.1. A NTECEDENTES...................................................................................................43 2.2. FORMACINDE LASDESCARGASATMOSFRICAS..............................................44

2.2.1. Generalidades...........................................................................................44 2.2.2. Descripcin de la Formacin de las Descargas Nube Tierra................47

2.3. PARMETROSDELR AYO ....................................................................................50 2.3.1. Introduccin..............................................................................................50 2.3.2. Parmetros de Incidencia.........................................................................51

2.3.2.1. Nivel Cerunico (Td) ..........................................................................................51 2.3.2.2. Densidad de Rayos a Tierra (Ng).. ...................... ...................... ...................... .... 52 2.3.2.3. Polaridad del Rayo ...................... ...................... ....................... ...................... .... 53 2.3.2.4. Caractersticas de las Descargas Mltiples... ....................... ....................... ........ 54

2.3.3. Amplitud Mxima de la Corriente del Rayo..............................................55 2.3.4. Forma de Onda de la Corriente del Rayo.................................................55 2.3.5. ngulo de Incidencia ................................................................................ 57 2.3.6. Velocidad de Retorno del Rayo.................................................................57 2.3.7. Caractersticas ms Resaltantes de los Parmetros del Rayo ..................58

2.4. CONTABILIZACINDE DESCARGASATMOSFRICASE NVENEZUELA.................59 2.4.1. Sistemas Tradicionales..............................................................................59 2.4.2. Sistema de Localizacin de Rayos (SLR) .................................................. 62

2.5. EFECTOSPRODUCIDOSPOR LASDESCARGASATMOSFRICASSOBRELASLNEASDE DISTRIBUCINDE E NERGAELCTRICA................................................................................65

2.5.1. Introduccin..............................................................................................65 2.5.2. Descargas Directas...................................................................................65

2.5.2.1. Sobre un Conductor de Fase......... ...................... ....................... ...................... ... 65

2.5.2.2. Sobre Cables de Guarda o Torres....................... ...................... ....................... ... 67 2.5.3. Descargas Indirectas ................................................................................71 2.6. ESTADSTICAASOCIADAA LASDESCARGASATMOSFRICASE NLNEASDE

DISTRIBUCIN73 2.6.1. Introduccin..............................................................................................73 2.6.2. Funciones de Probabilidad para la Corriente Mxima de un Rayo.........73

2.6.2.1. Funcin Densidad de Probabilidad (p(I)) ...................... ...................... ............... 73 2.6.2.2. Funcin de Distribucin Acumulada (P(Ii0))...................... ...................... ........ 74 2.6.2.3. Funcin de Probabilidad para el Tiempo de Frente de la Onda de Corriente de un

Rayo (p(tf)) 74


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2.6.2.4. Funcin de Probabilidad Conjunta para la Corriente y el Tiempo de Frente de unRayo (p(I,tf)) 75 2.7. EL MODELOELECTROGEOMTRICO....................................................................76

2.7.1. Aplicacin del Modelo ..............................................................................76 2.7.2. Apantallamiento Efectivo..........................................................................78 2.7.3. Ventana Transversal o Distancia a Partir de la cual se Producen

Sobretensiones (X d )................................................................................................................79 2.7.4. Correccin de Alturas...............................................................................80

2.8. SOBRETENSIONESORIGINADASPOR LOSR AYOSE NLASLNEASDEDISTRIBUCIN80

2.8.1. Introduccin..............................................................................................80 2.8.2. Sobretensiones Originadas por Rayos Directos .......................................81

2.8.2.1. Impacto en un Conductor de Fase ..................... ....................... ...................... .... 81 2.8.2.2. Impacto en un Conductor de Tierra........................ ...................... ...................... 83

2.8.3. Sobretensiones Originadas por Rayos Indirectos.....................................86 2.8.3.1. Mtodologa de Rusck............ ...................... ...................... ...................... .......... 86

2.8.3.1.1. Lneas Monofsicas..................... ...................... ...................... ................... 86 2.8.3.1.2. Lneas Monofsicas con Cable de Tierra .................... ....................... ........ 87

2.8.3.2. Mtodo de Prez........ ...................... ....................... ....................... ..................... 88 2.9. SIMULACINCONALTERNATIVETRASIENTSPROGRAM(ATP)...........................89

2.9.1. Introduccin..............................................................................................89 2.9.2. Historia .....................................................................................................89 2.9.3. Estudios que Permite Realizar el ATP......................................................90 2.9.4. Estructura General del Ambiente ATP-ATPDRAW ..................................91

2.10. CLCULODE LA TASADE CONTORNEAMIENTOSE NLNEASAREASDEDISTRIBUCIN 92

2.10.1. Introduccin..............................................................................................93 2.10.2. Lneas Sin Cable de Tierra .......................................................................93

2.10.2.1. Clculo de la tensin originada por una descarga...................... ...................... . 93 2.10.2.2. Clculo de la tasa de contorneamientos...................... ....................... ............... 94

2.10.3. Lneas Con Cable de Tierra......................................................................96 2.10.3.1. Clculo de la tensin originada por una descarga...................... ...................... . 96 2.10.3.2. Clculo de la tasa de contorneamientos...................... ....................... ............... 97

2.11. MTODOSUTILIZADOSPARAPROTEGER LNEASAREASDE DISTRIBUCINCONTRADESCARGASATMOSFRICAS........................................................................................98

2.11.1. Introduccin..............................................................................................98 2.11.2. Hilos de Guarda y Disposicin de los Conductores .................................99 2.11.3. Pararrayos Autovalvulares .....................................................................101


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2.11.3.1. Conceptos Generales ...................... ....................... ...................... ................... 101 2.11.3.2. Partes de los Pararrayos Autovalvulares.................... ........................ ............. 103 2.11.3.3. Funcionamiento de los Pararrayos Autovalvulares..................... .................... 105 2.11.3.4. Caractersticas de Funcionamiento de los Pararrayos............. ....................... . 108 2.11.3.5. Distancia Protectora de los Pararrayos ..................... ....................... ............... 109

2.11.4. Sistemas de Puesta a Tierra (SPAT) ....................................................... 111 2.11.4.1. Generalidades..................... ....................... ...................... ....................... ........ 111 2.11.4.2. Objetivos de un SPAT..... ....................... ...................... ....................... ........... 112 2.11.4.3. Diseo de un SPAT....................... ....................... ...................... .................... 113

2.11.4.3.1. Resistividad del Terreno ........................................................................113 2.11.4.3.2. Resistencia de Puesta a Tierra de una Malla ........................ .................. 115 2.11.4.3.3. Clculo para la Seccin del Conductor de la Malla de Tierra ................ 116

2.12. COORDINACIN DEAISLAMIENTO................................................................117 2.12.1. Introduccin............................................................................................117 2.12.2. Objetivos de la Coordinacin de Aislamiento.........................................117 2.12.3. Caractersticas y Comportamiento del Aislamiento ...............................119 2.12.4. Especificacin del aislamiento elctrico................................................. 121 2.12.5. Procedimiento General para la Coordinacin de Aislamiento...............123

CAPTULO 3 ...................................................................................................................125

CLCULO DE LAS SOBRETENSIONES INDUCIDAS Y LA TASA DECONTORNEAMIENTO............................................................................................................ 125

3.1. CARACTERSTICASDELSISTEMADE DISTRIBUCIN.........................................125 3.1.1. Introduccin............................................................................................125 3.1.2. Lneas......................................................................................................125 3.1.3. Postes ......................................................................................................126 3.1.4. Transformadores.....................................................................................126 3.1.5. Resistividad del Suelo .............................................................................126

3.2. CLCULODE LASPROBABILIDADESDE CORRIENTEPICOY TIEMPODE FRENTEDELR AYO 128

3.2.1. Clculo de la Densidad de Probabilidad de la Corriente Pico p(I) .......128 3.2.2. Clculo de la Funcin de Distribucin Acumulada de la Corriente Pico

(P(I i0 )) 129 3.2.3. Clculo de Probabilidad para el Tiempo de Frente de la Onda de

Corriente del Rayo (p(tf))....................................................................................................130 3.3. ZONADE ATRACCINDE LOSCONDUCTORES.................................................131 3.4. CLCULODE SOBRETENSIONESPRODUCIDASE NLASLNEAS.........................133

3.4.1. Clculo de Sobretensiones por Descargas Directas...............................134


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3.5.2.1.1. Descargas Directas al Conductor de Fase ..................... ...................... ..... 185 3.5.2.1.2. Descargas Directas al Conductor de Guarda ...................... ...................... 185

3.5.2.2. Descargas Indirectas.......... ....................... ...................... ....................... ........... 186 3.5.3. Resumen del Clculo de las Tasas de Contorneamientos.......................186 3.5.4. Anlisis de los Resultados.......................................................................187

CAPTULO 4 ...................................................................................................................188

EVALUACIN DEL SISTEMA DE PROTECCIN DE LAS LNEAS...................188

4.1. EVALUACINDE LASSOBRETENSIONESPOR DESCARGASATMOSFRICASDIRECTASE N ATPDRAW........................................................................................................188

4.1.1. Lneas Sin Cable de Guarda...................................................................188 4.1.1.1. Descripcin del Sistema Representado en ATPDRAW ...................... ............. 188 4.1.1.2. Estudio de la Sobretensin en las Lneas Protegidas con Pararrayos ............... 190

4.1.1.2.1. Trayecto de Lnea de 4 Km..................... ...................... ...................... ..... 191 4.1.1.2.2. Trayecto de Lnea de 12 Km...................... ....................... ...................... . 194

4.1.2. Lneas Con Cable de Guarda.................................................................. 194 4.1.2.1. Introduccin ................... ...................... ...................... ...................... ................ 194 4.1.2.2. Descripcin del Sistema Representado en ATPDRAW ...................... ............. 194 4.1.2.3. Estudio de la Sobretensin en las Lneas Protegidas con Pararrayos ............... 195

4.1.2.3.1. Trayecto de Lnea de 4 Km..................... ...................... ...................... ..... 195 4.1.2.3.2. Trayecto de Lnea de 12 Km...................... ....................... ...................... . 198

4.2. EVALUACINDE LASSOBRETENSIONESPOR DESCARGASDIRECTASVARIANDOLA R ESISTENCIADE PUESTAA TIERRADE LOSPOSTES...........................................................198

4.2.1. Introduccin............................................................................................198 4.2.2. Resistencia de Puesta a Tierra: 10 .....................................................198 4.2.3. Resistencia de Puesta a Tierra: 5 .......................................................200 4.2.4. Comparacin de la Sobretensin entre Sistemas con Distinta Resistencia

de Puesta a Tierra (Rtp) ...................................................................................................... 201 4.3. EVALUACINDE LA TASADE CONTORNEAMIENTODE LASLNEAS

AUMENTANDOEL NIVELDE AISLAMIENTO..............................................................................204 4.3.1. Introduccin............................................................................................204 4.3.2. Lneas sin Cable de Guarda.................................................................... 205 4.3.3. Lneas con Cable de Guarda...................................................................206 4.3.4. Resumen del Clculo de las Tasas de Contorneamientos.......................206 4.3.5. Anlisis.................................................................................................... 207

CONCLUSIONES............................................................................................................208

RECOMENDACIONES..................................................................................................211


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BIBLIOGRAFA ............................................................................................................. 212

ANEXOS..............................................................ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

A NEXO1. SISTEMADE DISTRIBUCINDELCAMPOAGUASAY...ERROR ! MARCADOR NODEFINIDO.

A NEXO2. SISTEMASIMULADOE NALTERNATIVETRASIENTSPROGRAM(ATP)..ERROR ! MARCADOR NO DEFINIDO.

A NEXO3. DESCRIPCINDELPROGRAMAPARAEL CLCULODE SOBRETENSIONESY TASADE CONTORNEAMIENTOSE NLNEASDE DISTRIBUCIN..............ERROR ! MARCADOR NODEFINIDO.

A NEXO4 LNEASABIERTASDE LA I NVESTIGACIN. ERROR ! MARCADOR NO DEFINIDO.


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NDICE DE TABLAS

TABLA 3.1 MEDIDAS DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO PARA ELTRAYECTO DE 4 KM (6 PUNTOS DE MEDICIONES).......................................................127

TABLA 3.2 MEDIDAS DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO PARA ELTRAYECTO DE 12 KM (24 PUNTOS DE MEDICIONES)...................................................127

TABLA 3.3 RESUMEN DE LAS TASAS DE CONTORNEAMIENTOS EN LNEASSIN APANTALLAR ................................................................................................................... 186

TABLA 3.4 RESUMEN DE LAS TASAS DE CONTORNEAMIENTOS EN LNEASAPANTALLADAS......................................................................................................................187

TABLA 4.1 RESUMEN DE LAS TASAS DE CONTORNEAMIENTOS EN LNEASSIN APANTALLAR ................................................................................................................... 206

TABLA 4.2 RESUMEN DE LAS TASAS DE CONTORNEAMIENTOS EN LNEASAPANTALLADAS......................................................................................................................207


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NDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.1. DISTRITOS OPERACIONALES DE PDVSA ORIENTE. FUENTE:PDVSA (2008)................................................................................................................................35

FIGURA 1.2. FUENTES DE SUMINISTRO DE ENERGA ELCTRICA DEPDVSA ORIENTE. FUENTE: PDVSA (2008)...........................................................................36

FIGURA 1.3. MAPA DE PROCESOS DEL PROYECTO GAS ANACO. FUENTE:PDVSA (2008)................................................................................................................................41

FIGURA 1.4. UBICACIN GEOGRFICA DEL PROYECTO GAS ANACO.FUENTE: PDVSA (2008) ............................................................................................................. 42

FIGURA 2.1 FORMACIN DE NUBES.........................................................................45

FIGURA 2.2 DESCARGAS NUBE TIERRA (RAYOS) .............................................46

FIGURA 2.3 DESCARGAS ENTRE NUBES (RELMPAGOS) .................................46 FIGURA 2.4 DESCARGAS NUBE - IONSFERA ....................................................... 46

FIGURA 2.5 FORMACIN DE LA DESCARGA ATMOSFRICA, ETAPAS A Y B.........................................................................................................................................................48

FIGURA 2.6 FORMACIN DE LA DESCARGA ATMOSFRICA, ETAPAS C Y D..........................................................................................................................................................49

FIGURA 2.7 FORMACIN DE LA DESCARGA ATMOSFRICA, ETAPA E.......50

FIGURA 2.8 TPICA FORMA DE LA ONDA DE CORRIENTE DE RETORNODEL RAYO....................................................................................................................................56

FIGURA 2.9 ONDA DE RAYO EN DOBLE RAMPA...................................................57

FIGURA 2.10 MAPA ISOCERUNICO DE VENEZUELA (DAS DE TORMENTAAL AO) (1950-1971)...................................................................................................................60

FIGURA 2.11 DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA POR KM2 (NG) (FUENTENASA) ............................................................................................................................................60


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FIGURA 2.12 DATA PROMEDIADA CLASIFICADA EN TOTAL DE EVENTOSENTRE 1998 Y 2002 POR ESTADO ..........................................................................................61

FIGURA 2.13 EVENTOS POR RAYO EN EL ESTADO MONAGAS........................61

FIGURA 2.14 DAS DE TORMENTA AL AO PROMEDIO EN EL TERRITORIOCOMPLETO (1998-2002).............................................................................................................62

FIGURA 2.15 DISTRIBUCIN DE LOS SENSORES DEL SDDA DE EDELCA.....63

FIGURA 2.16 DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA (2003-2006).......................64

FIGURA 2.17 DESCARGA DIRECTA SOBRE UN CONDUCTOR DE FASE.........67

FIGURA 2.18 DESCARGA DIRECTA SOBRE EL CONDUCTOR DE GUARDA ..68 FIGURA 2.19 CONCEPTO DE INDUCCIN POR ACOPLE ....................................68

FIGURA 2.20 DISTRIBUCIN DE LA DESCARGA ENTRE EL CABLE DEGUARDA Y LOS POSTES..........................................................................................................70

FIGURA 2.21 FENMENO DE FLAMEO INVERSO EN LNEAS DEDISTRIBUCIN (A. RUTAS POSIBLES, B. CIRCUITO DE FLAMEO).............................71

FIGURA 2.22 DESCARGA INDIRECTA.......................................................................71

FIGURA 2.23 GEOMETRA DE LA INDUCCIN EN LNEAS POR DESCARGASINDIRECTAS................................................................................................................................72

FIGURA 2.24 MODELO ELECTROGEOMTRICO (CLCULO DE ZONA NOAPANTALLADA).........................................................................................................................77

FIGURA 2.25 MTODO ELECTROGEOMTRICO, APANTALLAMIENTOEFECTIVO....................................................................................................................................78

FIGURA 2.26 DISTANCIA A PARTIR DE LA CUAL SE PRODUCENSOBRETENSIONES INDUCIDAS.............................................................................................79

FIGURA 2.27 IMPACTO EN UN CONDUCTOR DE FASE........................................82

FIGURA 2.28 IMPACTO EN UN CONDUCTOR DE TIERRA. .................................84

FIGURA 2.29 MODELO SIMPLIFICADO (CEBADOS INVERSOS)........................85

FIGURA 2.30 INTERACCIN ENTRE PROGRAMAS EN AMBIENTE ATP-ATPDRAW....................................................................................................................................92

FIGURA 2.31 MODELO CIRCUITAL DE UN SISTEMA ELCTRICO ENATPDRAW....................................................................................................................................92


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FIGURA 2.32 ANCHURA EXPUESTA DE LA LNEA................................................95

FIGURA 2.33 ZONAS DE PROTECCIN FORMADAS POR 1, 2 Y 3 HILOS DEGUARDIA (SCHWAIGER).......................................................................................................100

FIGURA 2.34 NGULO DE PROTECCIN...............................................................100

FIGURA 2.35 ALTURA MNIMA DEL CABLE DE GUARDA (LANGREHR) .....101

FIGURA 2.36 PARARRAYO AUTOVALVULAR...................................................... 103

FIGURA 2.37 SMIL HIDRULICO DE UN PARARRAYOS VALVULAR: A -EMBALSE. B - PRESA. C- DERIVACION.............................................................................105

FIGURA 2.38 MTODO DE LOS CUATRO ELECTRODOS O MTODO DEWENNER.....................................................................................................................................115

FIGURA 2.39 CURVAS TENSIN - TIEMPO............................................................120

FIGURA 2.40 PROCEDIMIENTO GENERAL DE COORDINACIN DEAISLAMIENTO..........................................................................................................................124

FIGURA 3.1 FUNCIN DE DENSIDAD DE PROBABILIDAD DE LA CORRIENTEPICO DE RETORNO DEL RAYO ...........................................................................................129

FIGURA 3.2 FUNCIN DE DISTRIBUCIN ACUMULADA DE LA CORRIENTEPICO DE RETORNO DEL RAYO ...........................................................................................130

FIGURA 3.3 FUNCIN DE DENSIDAD DE PROBABILIDAD PARA EL TIEMPODE FRENTE................................................................................................................................131

FIGURA 3.4 ZONA DE ATRACCIN DEL CONDUCTOR DE FASE ...................132

FIGURA 3.5 ZONA DE ATRACCIN DEL CONDUCTOR DE GUARDA............132

FIGURA 3.6 .A) ZONA SIN PROTEGER (0-200 KA) ................................................133

FIGURA 3.6.B) ZONA SIN PROTEGER (0-5 KA) ..................................................... 133

FIGURA 3.7 SOBRETENSIN PRODUCIDA POR DESCARGAS DIRECTAS ALCONDUCTOR DE FASE...........................................................................................................134

FIGURA 3.8.A) TENSIN INDUCIDA EN LA FASE MS CERCANA ALCONDUCTOR DE FASE IMPACTADO POR UN RAYO (I=0-200 KA).............................136

FIGURA 3.8.B) TENSIN INDUCIDA EN LA FASE MS CERCANA ALCONDUCTOR DE FASE IMPACTADO POR UN RAYO (I=0-30 KA)...............................136

FIGURA 3.9.A) SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASEPOR DESCARGAS DIRECTAS AL CONDUCTOR DE GUARDA (I=0-200 KA) .............138


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FIGURA 3.9.B) SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASEPOR DESCARGAS DIRECTAS AL CONDUCTOR DE GUARDA (I=0-30 KA) ...............138

FIGURA 3.10.A) SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASEPOR CEBADOS INVERSOS (I=0-200 KA).............................................................................141

FIGURA 3.10.B) SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASEPOR CEBADOS INVERSOS (I=0-30 KA) .......................................................................141

FIGURA 3.11 COMPARACIN DE LA TENSIN INDUCIDA ENTRE SISTEMASCON CABLE DE GUARDA Y SIN CABLE DE GUARDA................................................... 142

FIGURA 3.12 MODELO DE CLARKE PARA SIMULAR LOS TRAMOS DEL

POSTE..........................................................................................................................................143 FIGURA 3.13 MODELO DEL POSTE EN ATPDRAW .............................................144

FIGURA 3.14 MODELO DE LNEA PARA CONDUCTORES DE FASE...............144

FIGURA 3.15 CARACTERSTICAS DEL MODELO DE CONDUCTORESUTILIZADO................................................................................................................................145

FIGURA 3.16 MODELO UTILIZADO PARA SIMULAR LOS AISLADORES ENATPDRAW..................................................................................................................................145

FIGURA 3.17 MODELO DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA ENATPDRAW..................................................................................................................................146

FIGURA 3.18 MODELO DE LA CORRIENTE DEL RAYO EN ATPDRAW.........146

FIGURA 3.19 DIAGRAMA DE UN TRAMO DE 400 M DEL SISTEMA SIMULADOEN ATPDRAW ...........................................................................................................................147

FIGURA 3.20 SOBRETENSIN EN LA FASE IMPACTADA POR EL RAYO .....147

FIGURA 3.21 SOBRETENSIN INDUCIDA EN LA FASE MS CERCANA A LA

FASE IMPACTADA POR EL RAYO ......................................................................................148 FIGURA 3.22 MODELO DE LNEA PARA CONDUCTORES DE FASE Y

GUARDA.....................................................................................................................................149

FIGURA 3.24 DIAGRAMA DE UN TRAMO DE 400 M DEL SISTEMA CONCABLE DE GUARDA, SIMULADO EN ATPDRAW ............................................................ 151

FIGURA 3.27 DESCARGA DIRECTA AL CONDUCTOR DE GUARDA EN MEDIODEL VANO SIMULADA EN ATPDRAW...............................................................................153


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FIGURA 3.29 SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASE POR DESCARGAS DIRECTAS AL CONDUCTOR DE GUARDA EN MEDIO DEL VANO...154

FIGURA 3.30 DESCARGA SOBRE EL POSTE, SIMULADA EN ATPDRAW......154

FIGURA 3.31 SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASE POR DESCARGAS DIRECTAS AL POSTE, SIMULADA EN ATPDRAW. ...............................155

FIGURA 3.32 COMPARACIN ENTRE SISTEMAS APANTALLADOS Y SINAPANTALLAR, SIMULADOS EN ATPDRAW.....................................................................156

FIGURA 3.33 SOBRETENSIN MXIMA EN LA FASE IMPACTADA POR ELRAYO. A) MTODO TERICO. B) SIMULACIN DIGITAL. ........................................157

FIGURA 3.34 SOBRETENSIN MXIMA EN LA FASE MS CERCANA A LAIMPACTADA POR EL RAYO. A) MTODO TERICO. B) SIMULACIN DIGITAL. 157

FIGURA 3.35 SOBRETENSIN MXIMA EN LA FASE MS CERCANA ALCABLE DE GUARDA IMPACTADO POR EL RAYO. A) MTODO TERICO. B)SIMULACIN DIGITAL..........................................................................................................158

FIGURA 3.36 SOBRETENSIN MXIMA EN LA FASE POR DESCARGAS ALPOSTE. A) MTODO TERICO. B) SIMULACIN DIGITAL. ........................................ 159

FIGURA 3.37 INFLUENCIA DEY EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA.............160 FIGURA 3.38 INFLUENCIA DEV EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA.............161

FIGURA 3.39 INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =50M) .................................................................................................................................................162

FIGURA 3.40.A) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =100 M, I=1-87 KA)..................................................................................................................163

FIGURA 3.40.B) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =100 M, I=1-30KA)...................................................................................................................163

FIGURA 3.41.A) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =150 M, I=1-183 KA)................................................................................................................164

FIGURA 3.41.B) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =150 M, I=1-30 KA)..................................................................................................................164

FIGURA 3.42 INFLUENCIA DEY EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA.............165

FIGURA 3.43 INFLUENCIA DEV EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA.............166


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FIGURA 3.44 INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =50M).........................................................................................................................................167

FIGURA 3.45.A) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =100M, I=1-85 KA)...................................................................................................................167

FIGURA 3.45.B) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =100M, I=1-30 KA)...................................................................................................................168

FIGURA 3.46.A) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =150M, I=1-179 KA).................................................................................................................168

FIGURA 3.46.B) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CON

Y =150M, I=1-30 KA)...................................................................................................................169 FIGURA 3.47 INFLUENCIA DEY EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA.............170


FIGURA 3.49 INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =150M).......................................................................................................................................172



FIGURA 3.52 INFLUENCIA DE EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA.............175

FIGURA 3.53 INFLUENCIA DETF EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA ..........176

FIGURA 3.54 INFLUENCIA DE EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA.............177


FIGURA 3.56.A) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =100M, I=1-87 KA)...................................................................................................................178


FIGURA 3.57.A) INFLUENCIA DE I EN LA SOBRETENSIN INDUCIDA (CONY =150M, I=1-183 KA).................................................................................................................179




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FIGURA 4.1 MODELO UTILIZADO EN ATDRAW PARA REPRESENTAR PARARRAYOS AUTOVALVULARES...................................................................................189

FIGURA 4.2 CARACTERSTICAS DE OPERACIN FRENTE A DESCARGASATMOSFRICAS PARA EL MODELO DE PARARRAYOS EN ATPDRAW..................189

FIGURA 4.3 CONFIGURACIN DE LA CONEXIN DEL JUEGO DEPARARRAYOS EN ATPDRAW...............................................................................................190

FIGURA 4.4 MEDICIN DE VOLTAJE EN EL PUNTO DE IMPACTO DE LADESCARGA PARA UNA SEPARACIN ENTRE PARARRAYOS DE 4 KM...................191

FIGURA 4.5 MEDICIN DE VOLTAJE EN EL PUNTO DE IMPACTO DE LA

DESCARGA PARA UNA SEPARACIN ENTRE PARARRAYOS DE 2 KM...................192 FIGURA 4.6 MEDICIN DE VOLTAJE EN EL PUNTO DE IMPACTO DE LA

DESCARGA PARA UNA SEPARACIN ENTRE PARARRAYOS DE 1 KM...................193




FIGURA 4.10 SOBRETENSIN PRODUCIDA EN EL CONDUCTOR DE GUARDAPOR DESCARGAS DIRECTAS AL CONDUCTOR DE GUARDA EN MEDIO DEL VANO.......................................................................................................................................................199


FIGURA 4.12 SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASE POR

DESCARGAS DIRECTAS AL POSTE....................................................................................200


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FIGURA 4.13 SOBRETENSIN PRODUCIDA EN EL CONDUCTOR DE GUARDAPOR DESCARGAS DIRECTAS AL CONDUCTOR DE GUARDA EN MEDIO DEL VANO.......................................................................................................................................................200


FIGURA 4.15 SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL CONDUCTOR DE FASE POR DESCARGAS DIRECTAS AL POSTE....................................................................................201

FIGURA 4.16 COMPARACIN DE LA SOBRETENSIN PRODUCIDA EN ELCONDUCTOR DE GUARDA POR DESCARGAS DIRECTAS AL CONDUCTOR DE

GUARDA EN MEDIO DEL VANO..........................................................................................202 FIGURA 4.18 COMPARACIN DE LA SOBRETENSIN INDUCIDA EN EL

CONDUCTOR DE FASE POR DESCARGAS DIRECTAS AL CONDUCTOR DEGUARDA EN MEDIO DEL VANO..........................................................................................203

FIGURA 4.19 COMPARACIN DE LA SOBRETENSIN INDUCIDA EN ELCONDUCTOR DE FASE POR DESCARGAS DIRECTAS AL POSTE..............................204

ANEXO 1.1 PLANO GEOGRFICO...............ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ANEXO 1.2 DIAGRAMA ESQUEMTICO...ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ANEXO 2.1 DISPOSITIVOS DISPONIBLES EN ATPDRAWERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ANEXO 2.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIN SIMULADO EN ATP (2 KM DELNEA)............................................................................ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ANEXO 3.1 PANTALLA DE INICIO DEL PROGRAMAERROR! MARCADOR NODEFINIDO.

ANEXO 3.2 MENS Y SUBMENS DEL PROGRAMA..ERROR! MARCADOR NO

DEFINIDO. ANEXO 3.3 EJEMPLO DEL CLCULO DE LA SOBRETENSIN EN LAS

LNEAS...........................................................................ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ANEXO 3.3 EJEMPLO DEL CLCULO DE LA TASA DECONTORNEAMIENTOS EN LAS LNEAS..............ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ANEXO 4.1 LNEAS ABIERTAS DE LA INVESTIGACIN.ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.


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CAPTULO 1

EL PROBLEMA Y LA EMPRESA

1.1. El Problema

1.1.1. IntroduccinSe entiende por sobretensin una solicitacin variable en el tiempo cuyo

mximo valor es superior al valor de pico de la tensin nominal del sistema enestudio. Existen muchas causas por las que se pueden originar sobretensiones enuna red de potencia; por esta razn su estudio se suele realizar atendiendo alorigen, al tipo de proceso transitorio y al tiempo de duracin.

Uno de los tipos de sobretensiones ms comunes y ms perjudiciales, quese encuentran en sistemas de distribucin son las sobretensiones de origenatmosfrico, que son debidas a una descarga atmosfrica, tienen una duracin muycorta y una amplitud que puede ser varias veces la tensin de pico nominal. Laimportancia de las sobretensiones atmosfricas crece conforme disminuye latensin nominal de los componentes afectados por el rayo.

El valor de las sobretensiones que se pueden producir en una red dedistribucin, originadas por un rayo es tan elevado frente al valor de la tensinnominal de la red, que tanto el nivel de aislamiento de los componentes como laseleccin y coordinacin de protecciones se realiza teniendo en cuenta el efecto delas sobretensiones atmosfricas.

La aparicin de una sobretensin de origen atmosfrico en una lnea area puede ser debida a uno de los mecanismos siguientes:

La descarga cae sobre un cable de tierra o un poste, en ambos casos una parte de la corriente del rayo termina propagndose a tierra donde originarsucesivas reflexiones que pueden dar lugar a una tensin superior a la rigidezdielctrica del aislamiento entre el poste y alguno de los conductores de fase.


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La descarga cae sobre un conductor de fase debido a un apantallamientoinsuficiente del cable de tierra o a la inexistencia de ste; se produce una falta si laonda de tensin supera la rigidez dielctrica del aislamiento

La descarga cae en las cercanas de una lnea area, pudiendo inducir en statensiones superiores al nivel de aislamiento.

El estudio del comportamiento de las lneas de distribucin frente al rayoha sido objeto de gran atencin durante los ltimos aos y existe una abundanteliteratura centrada exclusivamente en este campo. Sin embargo, todava existenmuchos puntos sobre los que no hay un conocimiento suficientemente preciso; probablemente, los ms importantes sean la propia naturaleza del rayo y los principales parmetros que describen su comportamiento.

Para la empresa Petrleos de Venezuela Sociedad Annima (PDVSA), esde suma importancia mantener un suministro continuo de energa elctrica a susCentros Operativos, Estaciones de Recoleccin y otros lugares donde sedesarrollan sus actividades, de ah la necesidad de tener un sistema de proteccinque disminuya lo ms posible el nmero de salida de las lneas de distribucin.

Esta Tesis de Grado est dedicada al anlisis estadstico de sobretensionesoriginadas por el rayo y al clculo de la tasa de contorneamientos en lneas areasde distribucin de 13,8 kV a instalarse en el Campo Aguasay, Municipio Aguasayen el Estado Monagas (Proyecto Aguasay, PDVSA GAS), en funcin de los parmetros ms caractersticos del rayo y de la lnea, as como de la actividadatmosfrica de la zona por donde sta transcurre. El objetivo es determinar elmtodo ms efectivo de proteccin del sistema contra las sobretensiones de origen

atmosfrico.El documento ha sido estructurado de la siguiente forma:

En el captulo 1 se describe el problema y los objetivos de la investigacin yse resume la informacin ms relevante de la empresa y del sistema elctrico questa distribuye.

En el captulo 2 se resumen los antecedentes de esta Tesis de Grado y se presenta la teora necesaria para el desarrollo de la investigacin.


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En el captulo 3 se da una descripcin general del sistema en estudio y serealizan los clculos de la sobretensin y la tasa de contorneamientos de las lneas.El clculo de sobretensiones por descargas directas se hace de dos formas:tericamente, a travs de ecuaciones utilizadas en los modelos de lneas y deacoplamiento de lneas que incluyen una metodologa recomendada por el IEEEWorking Group on Lightning Performance of Distribution Lines y por medio de lasimulacin, utilizando el software ATP (Alternative Transients Program). Lassobretensiones debidas a descargas indirectas se calculan a travs de dos mtodosalgortmicos: mtodo de Rusck y mtodo de Prez. El clculo de la tasa decontorneamientos se hace por medio de un mtodo sistemtico propuesto por Chowdhuri basado en el modelo electrogeomtrico.

En el captulo 4 se evala la sobretensin en las lneas y la distancia deseparacin entre pararrayos, utilizando una representacin del pararrayoautovalvular en el ATP y se analiza la tasa de contorneamientos al aumentar elnivel de aislamiento del sistema.

El captulo 5 presenta las conclusiones y recomendaciones ms importantes

del estudio realizado.El captulo 6 incluye la bibliografa utilizada para el desarrollo de esta Tesis.El captulo 7 muestra los anexos, que incluyen la descripcin de un

programa realizado en lenguaje de alto nivel (Visual Basic 6.0) para el clculo delas sobretensiones y la tasa de contorneamientos de las lneas y el manual deusuario, as como las lneas abiertas de la investigacin e informacionesadicionales.

1.1.2. Planteamiento del Problema

Las descargas atmosfricas producen algunas de las fallas msfrecuentemente encontradas en sistemas de distribucin y transmisin de energaelctrica. La elevada energa disipada en una descarga elctrica atmosfrica, puede ocasionar problemas que van desde la salida de funcionamiento del sistema,

pasando por daos a instalaciones y equipos, poniendo en riesgo vidas humanas.


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Se ha determinado en estudios internacionales, que las descargasatmosfricas son las causales de un 26% de las salidas forzadas en circuitos de230 kV y de hasta un 72%, en circuitos de tensiones inferiores. Los sistemas dedistribucin son los ms expuestos a estos tipos de fenmenos, debido a que poseen un nivel de tensin y aislamiento menor que los de transmisin.

La empresa PDVSA GAS, cuenta con importantes sistemas de distribucinque sirven de alimentacin a Centros Operativos, Estaciones de Recoleccin yotras centrales de vital importancia para el funcionamiento eficaz de la industria,adems de suplir de energa elctrica a algunas comunidades. La mayora de estaslneas de distribucin, han sido protegidas contra descargas atmosfricas, consistemas basados en normas de aplicacin general y en estudios empricos de laszonas a proteger, lo que implica que, en ocasiones, no se considere el niveladecuado de aislamiento de los conductores, la distancia protectora de los pararrayos, la altura real del cable de guarda, el nivel cerunico de la zona, etc.,detalles que contribuyen con el desempeo del sistema de proteccin y queafectan su costo.

El presente proyecto tiene como finalidad realizar un estudio sobre losefectos ocasionados por las descargas atmosfricas en lneas de distribucin de13,8 kV, y utilizarlo para disear un sistema de proteccin atmosfrica factible, basado en Pararrayos Autovalvulares. El proyecto est enfocado en las lneas dedistribucin de 13,8 kV que sern instaladas en el Campo Aguasay y que servirnde alimentacin elctrica al Centro Operativo Aguasay y a las Estaciones deRecoleccin Caro (CAER-1) y Carisito (CER-1); sin embargo, se pretende

realizar un estudio que pueda ser aplicado a cualquier tipo de sistemas de lneas dedistribucin, con las adaptaciones correspondientes. El Campo Aguasay seencuentra ubicado en el municipio Aguasay estado Monagas a 80 km de la poblacin de Anaco, limita al Norte con el campo Carisito, al Sur con los camposMata y Zumo, al Este con los campos Acema 100 y 200 y al Oeste con el campoMata Central.

El estudio que aqu se presenta contempla principalmente las siguientes

fases: clculos tericos de las sobretensiones y tasas de contorneamientos


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producidas en las lneas, simulacin de las descargas atmosfricas directas,evaluacin de las distancias protectoras de los pararrayos por medio de lasimulacin, diseo de un sistema de proteccin contra descargas atmosfricas concable de guarda y de otro sin cable de guarda y la simulacin de ambos sistemas.El estudio contempla, adicionalmente, una comparacin entre sistemas queincluyen cables de guarda para las lneas y aquellos que no estn apantallados.

Hay que destacar que an cuando se consideren las condiciones necesariasy estudios realizados para disear un sistema de proteccin ptimo, los fenmenosatmosfricos estn sujetos a las leyes de la probabilidad por ser aleatorios, as queningn sistema puede garantizar, dentro de los lmites econmicos, una proteccin100% efectiva. La intencin de este diseo, es reducir los ndices de riesgo ygarantizar una alta confiabilidad de proteccin sin exagerar los costos.

Este proyecto est siendo desarrollado para la Gerencia de Proyecto GasAnaco (PDVSA GAS). Esta gerencia tiene como misin proveer lainfraestructura requerida en el Distrito Gas Anaco para manejar la produccinactual y futura de Gas y Crudo, en forma ptima, confiable y segura, con el fin de

satisfacer los requerimientos y necesidades del cliente.

1.1.3. Objetivos

1.1.3.1.Objetivo General

Optimizar el uso de Pararrayos Autovalvulares y Cables de Guarda en lneas

areas de distribucin de 13,8 kV del Campo Aguasay, Municipio Aguasay, en elEstado Monagas (PDVSA Gas)

1.1.3.2.Objetivos Especficos

Describir los procedimientos ms utilizados para el clculo desobretensiones y tasas de contorneamientos de las lneas, en presencia de

descargas atmosfricas.


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Calcular las sobretensiones originadas en las lneas por descargas directas alos conductores de fase y de guarda, por cebados inversos y por descargas a tierray la tasa de contorneamientos de las lneas.

Evaluar las sobretensiones y la tasa de contorneamientos de las lneas, por medio de la simulacin, incluyendo una representacin del PararrayoAutovalvular.

Proponer dos Sistema de Proteccin Contra Descargas Atmosfricas, unoque incluya cable de guarda para las lneas y otro sin cable de guarda, con base enlos resultados obtenidos en las evaluaciones anteriores.

Simular ambos sistemas utilizando el software ATP (Alternative TransientsProgram).

1.2.La Empresa

1.2.1. Descripcin de la EmpresaPetrleos de Venezuela Sociedad Annima es la corporacin estatal de la

Repblica Bolivariana de Venezuela que se encarga de la exploracin, produccin, manufactura, transporte y mercadeo de los hidrocarburos, de maneraeficiente, rentable, segura, transparente y comprometida con la proteccinambiental; con el fin ltimo de motorizar el desarrollo armnico del pas, afianzar el uso soberano de los recursos, potenciar el desarrollo endgeno y propiciar unaexistencia digna y provechosa para el pueblo venezolano, propietario de la riquezadel subsuelo nacional y nico dueo de esta empresa operadora. (PDVSA, 2008).

1.2.2. Resea HistricaEl 23 de marzo de 1923 se constituy en el estado de Delware (EEUU) la

empresa Venezuela Gulf Oil Company S.A., al mes siguiente, se registraba en el pas, en la ciudad de Caracas, como empresa operadora de petrleo. Aos mstarde, en diciembre de 1936 esta compaa fue reformada como firma venezolana,cuando adquiere a la empresa Mene Grande Oil Company, nombre con el cual se

conoci a partir de aquel momento, siendo los llanos del estado Anzotegui el


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punto de partida para sus operaciones; trayendo como resultado el descubrimientoy desarrollo de una de las reas petrolferas ms ricas del Estado Venezolano.

El 30 de julio de 1975, el Ejecutivo Nacional mediante el decreto Nmero1123 crea petrleos de Venezuela (PDVSA) como matriz de la industria, siendosu responsabilidad planificar, coordinar, supervisar y controlar, las actividades delas empresas filiales que la integraron a partir de la nacionalizacin el 1ro deEnero de 1976. De esta forma la Mene Grande Oil Company pas a constituirsecomo Sociedad Annima Meneven y posteriormente se constituan en nuestro paslas empresas Lagoven, Maraven y Corpoven.

A partir del 1 de julio de 1986 por decisin de la casa matriz (PDVSA),las empresas Meneven S.A. y Corpoven S.A. se fusionaron en una sola empresaconservando el nombre de Corpoven S.A., de esta forma se obtuvo un nuevoesquema de organizacin, donde la empresa tiene capacidad de llevar a cabo conxito, la totalidad de las operaciones petroleras y las actividades de exploracin, produccin, refinacin, transporte y comercializacin nacional e internacional,tanto de crudo, gas natural y productos refinados.

Como complemento nacional de internacionalizacin a principios de ladcada de los 90, se inicia el proceso de apertura de la industria petrolera enVenezuela al capital privado nacional e internacional, con la finalidad deaprovechar la ventana de oportunidades que ofrece una demanda creciente deenerga en el mbito mundial, adems de las adecuaciones en sintona con lasexigencias del mercado, PDVSA aument su capacidad instalada de procesamiento de crudo a un volumen que la coloca en la tercera posicin entre

los refinadores del mundo.A fines de 1997, ocurri la unin de las filiales de PDVSA y se desarroll

una nueva estructura corporativa que est formada por las grandes divisionescomo son: PDVSA servicios y PDVSA manufactura y mercadeo, todas dedicadasa las actividades medulares del negocio.

En 1998 CEVEGAS pasa a ser PDVSA GAS, S.A. nombre que poseaanteriormente la organizacin de gas, obteniendo as el rango de Divisin lo que

le otorg una mayor jerarqua y autonoma dentro de la Corporacin, en virtud de


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1.2.6. FuncinPDVSA GAS, tiene como funcin principal una serie de actividades tales

como: planificar, coordinar supervisar y controlar las actividades de exploracin,explotacin y produccin del gas.

1.2.7. ObjetivosExplorar y producir hidrocarburos preservando el medio ambiente.Generar recursos fiscales al estado venezolano y promover su desarrollo

fiscal.Realizar actividades de exploracin, transporte, almacenamiento, refinacin

y comercializacin nacional e internacional de los hidrocarburos.Manufacturar Orimulsin y transportarla, mediante la utilizacin de los

recursos de acuerdo a los planes de corto, mediano y largo plazo, emitidos por laGerencia general de Produccin, en un ambiente de trabajo que propicie la participacin activa, desarrollo y bienestar del personal.

Apoyar a las comunidades, profundizando la inversin social y los servicios

de asistencia a las diferentes organizaciones, con la finalidad de crear slidas bases para potenciar el desarrollo de las poblaciones que cohabitan en sus reasoperativas.

La proteccin integral en relacin armnica con el entorno.Todo esto enmarcado en el ordenamiento jurdico vigente y los postulados

de la cultura empresarial de PDVSA Gas.

1.2.8. Ubicacin GeogrficaLa sede principal de PDVSA est ubicada en la ciudad de Caracas, pero esta

empresa est presente en todos los estados petroleros a lo largo de la geografanacional.

Debido a lo extenso del territorio, PDVSA ha dividido sus reas operativasen tres grandes zonas: PDVSA Oriente, PDVSA Occidente y PDVSA Sur yPDVSA Faja, estas zonas de trabajo estn subdivididas en Distritos Operacionales


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que estn liderizados por una Gerencia Distrital, estructurados organizativamenteen unidades bsicas de produccin y proceso.

El rea operativa de PDVSA Oriente est conformada por cuatroentidades: Distrito Norte (Maturn y Punta de Mata), Distrito San Tom, DistritoAnaco y Refinacin Criognico JOSE y Puerto la Cruz. La ubicacin de lasentidades pertenecientes al estado Anzotegui se muestra en la figura 1.1.

La pasanta para el desarrollo de este proyecto fue llevada a cabo en elDistrito Anaco. El distrito Anaco, hoy considerado Centro Gasfero en elmbito nacional, por contener reservas probadas de gas superiores a los 15.600MMMPCG, con un rea aproximada de 13400 Km2, est conformado por dosextensas reas de explotacin:

U.E.Y. rea Mayor de Anaco (A.M.A.), ubicado en la parte norte de la zonacentral del estado Anzotegui con un rea de 3160 Km2.

U.E.Y. rea Mayor Oficina (A.M.O.), ubicado en la parte sur de la zonacentral del estado Anzotegui con un rea de 10240 Km2.

Figura 1.1. Distritos Operacionales de PDVSA Oriente. Fuente: PDVSA (2008)

1.2.9. Gerencia de Servicios Elctricos OrienteLa Gerencia de Servicios Elctricos Oriente, conocida antes con el nombre

de Gerencia de Distribucin y Transmisin, es una gerencia que se encuentraalineada con la corporacin y cuya funcin bsica es controlar el abastecimientode energa elctrica de cada uno de los procesos de la industria petrolera. Su


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visin est orientada en ser el lder en el suministro de energa elctrica a laIndustria Petrolera y Carbonfera Nacional IPPCN. Su misin es controlar elsuministro de energa elctrica requerida para la produccin, manufactura ymanejo de hidrocarburos, contemplada en el plan de negocios de la corporacin,en forma oportuna, confiable y a costo ptimo.

Esta gerencia realiza actividades en los Distritos orientales Anaco,Maturn, Morichal, Punta de Mata y San Tom, adicionalmente atiende elCondominio de Jose.

Las fuentes de suministro de energa elctrica de PDVSA Oriente sonEDELCA y CADAFE (Figura 1.2).

Figura 1.2. Fuentes de suministro de energa elctrica de PDVSA Oriente. Fuente:PDVSA (2008)

1.2.10. Funciones de la Gerencia de Servicios Elctricos Oriente Programar y controlar la ejecucin de los mantenimientos

predictivos, preventivos y correctivos del sistema de transmisin ydistribucin de electricidad, en el rea de operacin industrial yresidencial.


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Apoyar y definir estudios para mejorar la confiabilidad ydisponibilidad del sistema elctrico de transmisin y distribucin dePDVSA en Oriente.

Establecer y controlar los parmetros de calidad, confiabilidad,mantenibilidad, oportunidad y seguridad del servicio elctricorequerido por los clientes internos y externos.

Cumplir y hacer cumplir las normas, procedimientos, esquemas y prcticas operacionales aplicables en el mantenimiento y operacindel sistema de transmisin y distribucin de energa elctrica dePDVSA Oriente.

Programar y controlar las actividades de investigacin ymantenimiento, con el fin de brindar respuestas oportunas a losdiferentes inconvenientes que se suelen presentar en laadministracin del sistema elctrico de PDVSA en Oriente.

1.2.11. PDVSA Gas AnacoPDVSA Gas se concibe como la filial de Petrleos de Venezuela, S.A. que

se dedica a la exploracin y explotacin de gas no asociado, as como a laextraccin y fraccionamiento de Lquidos del Gas Natural (LGN), al transporte,distribucin y comercializacin del Metano, dada su importancia esta industriaest presente en casi todo el pas.

Por resolucin de la Junta Directiva de Petrleos de Venezuela S. A., seacord la integracin a PDVSA Gas del Distrito de produccin Anaco y de los

procesos de Extraccin y Fraccionamiento LGN Oriente y la integracin de los procesos de Produccin de Gas Libre (Bloque E Sur del Lago) y de Extraccin yFraccionamiento y LGN de Occidente y de las operaciones de transporte ydistribucin de gas de Occidente.

Entre los planes de PDVSA Gas destaca el impulso al desarrollo de losejes norte - costero y Apure - Orinoco, e incrementar el transporte y distribucinde gas a travs de la interconexin Centro Occidente.


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En el tema del suministro interno, la aspiracin de PDVSA Gas esintensificar la presencia en el territorio nacional para satisfacer la demandainterna.

1.2.12. Proyecto Gas Anaco (PGA)

1.2.12.1. IntroduccinLa Gerencia de Produccin Gas Anaco ha estimado yacimientos con un alto

potencial de reservas de gas natural en el Estado Anzotegui. En funcin de este potencial, resulta necesario la construccin de nuevas instalaciones y laampliacin y/o mejoras de las existentes, a fin de consolidar esta regin como productora de gas y satisfacer las necesidades del Mercado Interno y de lasPlantas de Extraccin, en un horizonte de 20 aos.

El Proyecto Gas Anaco, en su totalidad, contempla el desarrollo de siete(7) Centros Operativos (C.O.) distribuidos de la siguiente forma: rea Mayor deOficina (AMO) con los campos La Ceibita, Aguasay, Zapatos y Soto Mapiri, y

rea Mayor de Anaco (AMA) con los campos Santa Ana, Santa Rosa y SanJoaqun.

1.2.12.2. MisinProveer la infraestructura requerida en el Distrito Gas Anaco para manejar

la produccin actual y futura de Gas y Crudo, en forma ptima, confiable ysegura, a fin de satisfacer los requerimientos y necesidades del cliente.

1.2.12.3. Principios y Valores Nuestra cultura Corporativa se basa en el fortalecimiento continuo del

recurso humano, altamente comprometido con los siguientes principios y valores: tica: Actuamos con estricto apego a la legalidad y la moral.

Procedemos con objetividad e imparcialidad en las decisiones quetomamos.


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Confidencialidad: Mantenemos la confidencialidad y reserva de lainformacin en los casos cuya divulgacin afecte los intereses delProyecto y de la Corporacin.

Integridad: Practicamos la equidad y transparencia en cada uno delos convenios con nuestros proveedores; dndole cumplimiento anuestras obligaciones y acuerdos.

Respeto: Respetamos las diferencias somos tolerantes ante ladiversidad dentro del marco de nuestros principios y valores, procurando mantener el nimo conciliatorio en todas nuestrasrelaciones.

Compromiso Social: Contribuimos en el desarrollo econmicosostenible trabajando con, la comunidad local y la sociedad engeneral; todo ello para lograr el mejoramiento de la calidad de vidade la poblacin y con ello, el desarrollo del pas.

Excelencia: Contamos con una ambiciosa y clara visin compartidade hacia dnde nos dirigimos. Concentramos nuestros recursos en

materializar los objetivos y las estrategias, con un profundocompromiso individual y colectivo de alcanzar resultados del msalto nivel tcnico y gerencial, a travs del desarrollo de nuestrascapacidades, el mejoramiento continuo de nuestros procesos y elcumplimiento de los estndares de calidad.

Orientacin al Cliente: Nos esmeramos en lograr y satisfacer losrequisitos de nuestro cliente, ofreciendo soluciones innovadoras.

Cooperacin: Alentamos el espritu de colaboracin y la actitud positiva hacia el trabajo comn, base fundamental para laestructuracin de equipos de alto desempeo.

Responsabilidad: Cumplimos a cabalidad las tareas y funcionesasignadas; respetamos los acuerdos y compromisos adquiridos.

Sentido de Pertenencia: Salvaguardamos en todo momento y en cadauna de nuestras actuaciones, los intereses de la organizacin, as

como la preservacin de su patrimonio. Tratamos los activos de la


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organizacin como nuestros, teniendo presente el xito mutuo ysostenido.

1.2.12.4. Poltica de Calidad

Satisfacer los requisitos de nuestros clientes, a travs del desarrollo de lainfraestructura para el manejo de la produccin de Gas y Crudo de maneraconfiable y rentable, basada en el mejoramiento continuo de la eficacia delSistema de Gestin de la Calidad

1.2.12.5. Objetivos de la Calidad

Desarrollar la construccin de cada Campo con una desviacin 10% delcosto estimado.

Desarrollar la construccin de cada Campo con una desviacin 15% en eltiempo de ejecucin estimado.

Mantener el Sistema de Gestin de la Calidad con un porcentaje decumplimiento 90% en las Auditoras Internas.

Lograr cero accidentalidades, durante la vigencia de la Construccin de cadaCampo.

Satisfacer los requerimientos de nuestros clientes, cumpliendo con unmnimo de noventa por ciento (90%) de aceptacin.

Lograr un porcentaje de cumplimiento 90% en el Plan Anual de

Adiestramiento.Aceptar un mximo de dos (2) quejas del Cliente, por cada Campo.Garantizar que se cumplan los aportes al Fondo Social, establecidos en los

pliegos de licitacin (2% - 5% del monto del total del contrato).Promover la ejecucin de al menos veinte (20) Proyectos Sociales

anualmente.Promover la participacin de al menos veinte (20) Empresas de Produccin

Social (EPS) anualmente.


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Mapa de Procesos

En la Figura 1.3 se puede observar el mapa de procesos del Proyecto gasAnaco.

Figura 1.3. Mapa de procesos del Proyecto Gas Anaco. Fuente: PDVSA (2008)

Ubicacin Geogrfica

La Figura 1.4 muestra la ubicacin geogrfica del Proyecto Gas Anaco.


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Figura 1.4. Ubicacin geogrfica del Proyecto Gas Anaco. Fuente: PDVSA (2008)


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CAPTULO 2

MARCO TERICO

2.1.AntecedentesSon muchos los proyectos de investigacin realizados hasta ahora

destinados a estudiar las caractersticas y los parmetros del rayo, as como tantosotros dedicados al estudio de los efectos que producen las descargas atmosfricas

en las lneas de distribucin. En algunos de estos trabajos se ha calculado lasobretensin inducida por el rayo en los conductores de manera algortmica y sehan realizado simulaciones digitales de las mismas.

Para los clculos de las sobretensiones, los autores han usado modelos delneas que aproximan el comportamiento del sistema frente a la descarga,considerando los factores ms importantes que intervienen en el proceso. Algunosde estos modelos han facilitado la evaluacin terica y digital del sistemaestudiado en este proyecto.

Aqu se mencionarn los trabajos que han sido de utilidad para larealizacin de esta tesis y se dar una breve descripcin de los mismos.

Francisco Gonzlez Molina, realiz una tesis doctoral sobre elcomportamiento de las lneas de distribucin frente a las sobretensionesatmosfricas, donde se describen algunos procedimientos utilizados para calcular las sobretensiones y la tasa de contorneamiento de las lneas y se realiza unaevaluacin estadstica del comportamiento de lneas areas de distribucin frente asobretensiones de origen externo. Esta tesis fue desarrollada en la UniversidadPolitcnica de Catalua, Espaa en Octubre de 2001.

Juan Martnez y Francisco Gonzlez, realizaron en la UniversidadPolitcnica de Catalunya, Espaa, un trabajo sobre el clculo de tensionesinducidas en lneas areas de distribucin por descargas atmosfricas a tierra, en elcual se presenta un resumen de los estudios en el clculo de sobretensionesinducidas por descargas atmosfricas a tierra en lneas areas de distribucin sin

apantallar, mediante un modelo de lnea desarrollado por los autores.


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Un grupo de profesores de la Universidad Simn Bolvar, publicaron unartculo sobre la influencia de sobretensiones inducidas por descargasatmosfricas en circuitos areos de media tensin, en donde se muestran losresultados ms sobresalientes obtenidos, tras la evaluacin computacional, de unametodologa propuesta en la literatura internacional para el clculo de la tasa desalida en lneas areas de media tensin, por efecto de las descargas atmosfricasa tierra, que ocurren en las cercanas de los circuitos elctricos.

Otro trabajo publicado por la Universidad Simn Bolvar, fue realizado por Alexander Da Silva y Levys Laffont en Marzo de 2000. All los autores plantean una herramienta para el clculo de S/T inducidas en lneas areas,considerando la resistividad de tierra, mediante un mtodo de clculo en eldominio de la frecuencia que permite evaluar las sobretensiones utilizandotransformadas discretas de Fourier, logrando disminuir el tiempo computacional ytomando en consideracin las prdidas del terreno.

2.2.Formacin De Las Descargas Atmosfricas

2.2.1. GeneralidadesLa descarga atmosfrica, conocida como rayo, es la igualacin violenta de

cargas de un campo elctrico que se ha creado entre una nube y la tierra o entrenubes. Es producida por un tipo particular de nube, conocida como nube detormenta o cumulus-nimbus (cumulus: apilados, nimbus: lluvia). Sin embargo, se

conoce que otros tipos de nubes en condiciones especiales, pueden tambinoriginar este fenmeno.

La formacin de este tipo de nube, puede ser de dos formas distintas: Por conveccin natural. Tpico en zonas tropicales. Por frentes de aire fro. Tpico en zonas de clima templado.

La nube se forma siempre de forma vertical debido al movimiento de las

masas de aire ascendentes y de su forma geomtrica particular parecida a un


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yunque, puede llegar a alcanzar alturas en cuanto a su parte superior hasta de 20Km y en su parte ms baja, hasta 3 Km. La figura 2.1 muestra la formacin de unanube.

Figura 2.1 Formacin de Nubes

Existen bsicamente 4 tipos de descargas atmosfricas: Descargas dentro de la nube. Descargas entre nubes. Descargas Nube Ionsfera. Descarga Nube-Tierra.

De todas ellas la ms perjudicial es la Nube Tierra, pues es la que puede producir daos a estructuras, animales y personas. Nuestra descripcin de laformacin de descargas atmosfricas se basar en stas. Las figuras 2.2, 2.3 y 2.4muestran los diferentes tipos de descargas atmosfricas.


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Figura 2.2 Descargas Nube Tierra (Rayos)

Figura 2.3 Descargas entre nubes (Relmpagos)

ntre las descar r 4 tipos: 2 iniciados

en las nubes, y 2 iniciados en tierra, ya que pueden ser positivos o negativos. Los

Figura 2.4 Descargas Nube - Ionsfera

E gas Nube Tierra se pueden encontra


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ms c

2.2.2.na de las teoras ms aceptadas para explicar la formacin de la descarga

ual el ciclode la

rac nes desiguales de carga en elseno

ctrico. Una vez que dicho gradiente (tensin en la nube cerca de 10 millones devoltio

pequeos puntos luminososcarac

omunes, siendo el 90 % de los rayos detectados, son de una nube negativahacia tierra.

A continuacin se describir cmo se forman las descargas Nube - Tierra.

Descripcin de la Formacin de las Descargas Nube TierraU

Nube Tierra, es la de Schonland (Figuras 2.5, 2.6 y 2.7), segn la cnube de tormenta (cumulus-nimbus) y la consecuente descarga denominada

rayo, se puede resumir en las siguientes etapas:Las cargas elctricas en la nube se encuentran distribuidas en forma no

homognea, existiendo por consiguiente concent iode la misma. Y alrededor del 90 % de las nubes poseen la concentracin de

cargas negativas en su parte inferior. La explicacin del por qu la concentracines de esta forma, no est clara, aunque tiene que ver con las temperaturasexistentes en la parte superior de la nube (-40 C), que hace que las gotas de aguase conviertan en cristales de hielo y en conjunto con las cargas que se mueven

desde la superficie por culpa de la conveccin y las colisiones entre estas partculas dan origen a dicha distribucin (cristales de hielo=q+ y gotas de agua=q-

).La concentracin de carga en la nube, provoca altos gradientes de campo

els) sobrepasa el valor crtico, comienzan a ocurrir pequeas descargas en el

seno de la nube. stas, en virtud de la ionizacin por choque en el aire, van

degenerando en una forma de avalancha, denominada Pilot Streamer o descarga piloto, la cual avanza a una velocidad promedio de unos 150 km/s(aproximadamente 1/20 veces la velocidad de la luz).

La rama de la descarga piloto orientada hacia la tierra logra imponerse en sucrecimiento hacia la tierra, vindose acompaada de

tersticos de las descargas escalonadas Stepped Leaders. Durante este proceso, la luminosidad es baja y la corriente no excede de unos pocos amperios.


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La velocidad de propagacin de esta descarga es aproximadamente 10% dela velocidad de la luz, lo cual causa que sea apreciable el valor de la intensidad decorrie

del orden de los30000

tico, la cual es funcin de la velocidad delretorn

El i e retornointroduce en el seno de la nube es tan fuerte, que en la mayora de los casosocasi

nte que puede alcanzar valores hasta de 400 kA. Mientras la descarga principal requiere de un tiempo aproximado de 20 ms para llegar a la tierra, la

descarga de retorno acusa un tiempo promedio de unos 100s.El manejo de esa gran cantidad de energa en tan poco tiempo hace que en el

canal plasmtico de la descarga se produzca una temperaturaC (5-6 veces la temperatura de la superficie del sol), lo cual produce un

canal de alta presin originando una onda expansiva que es lo que origina unfuerte sonido denominado trueno.

La forma de onda de la corriente del Return Stroke, es determinada por larata de descarga del canal plasm

o y de la distribucin de las cargas a lo largo del canal.

Figura 2.6 Formacin de la descarga atmosfrica, etapas C y D.

mpacto provocado por las cargas elctricas que la descarga d

ona una segunda descarga orientada hacia tierra, denominada descargasecundaria o Dart Leader, con una velocidad promedio de 1 % la de la luz.


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Este par de fenmenos (Return Stroke/Dart Leader), pueden repetirse unnmero de veces apreciable y esto se denomina descargas sucesivas o MultipleStrok

apa E.

2.3.Parmetros Del Rayo

Las magnitudes de los parmetros de la descarga elctrica atmosfricaones de ingeniera varan espacial y temporalmente.

cin delos parmetros del rayo. Existen ms dedesca

tecnolgica. El conocimiento cientfico nosfacili

e, que consiste en descargas separadas que utilizan el mismo canal plasmtico. Cerca del 50 % de las descargas que ocurren son mltiples y elintervalo de tiempo entre descargas va desde 0.5 ms hasta 0.5 s.

Figura 2.7 Formacin de la descarga atmosfrica, et

2.3.1. Introduccin

utilizadas en aplicaci

H. Torres / PAAS-UN, Colombia 1990sta es la hiptesis usada modernamente para el estudio y la descrip

15 parmetros relacionados con lasrgas elctricas atmosfricas.El conocimiento de estos parmetros, en sus diferentes escalas, tiene

importancia tanto cientfica comota entender su comportamiento en el tiempo y en el espacio y sus relaciones

con otros fenmenos naturales. En lo tecnolgico su conocimiento permite el


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diseo ptimo y la proteccin adecuada de seres vivos y de equipo elctrico yelectrnico, as como el oportuno mantenimiento para garantizar una operacinconfiable, econmica y segura. La descarga elctrica atmosfrica y sus parmetrosasociados, son un fenmeno meteorolgico que, como tal, se manifiesta de unamanera aleatoria. En sus aplicaciones en la proteccin, diseo, operacin ymantenimiento de equipos y sistemas, es necesario considerar, entonces, ladimensin estadstica y la probabilidad de sus valores, es decir, explicar lacondicin aleatoria del fenmeno. A continuacin analizaremos los parmetrosdel rayo que son utilizados en los diseos de los sistemas de proteccin.

Diversas investigaciones se han desarrollado, incluyendo registros ymediciones del rayo, para poder modelar su cuadro de desarrollo y as caracterizar sus p

.e del rayo.

2.3.2. Paros parmetros de incidencia del rayo son: el nivel cerunico, la densidad

descarga y las caractersticas de las descargasmlti

el Cerunico (Td)Es el nmero de das del ao en los que, al menos, es odo un trueno o, lo

das al ao en que ocurren tormentas elctricas.

s yrealizar protecciones contra estos fenmenos.

armetros para su aplicacin en los diseos de los sistemas de proteccin.Estos parmetros pueden dividirse en cinco grupos fundamentales:

Los parmetros de incidencia. La amplitud mxima de la corriente de retorno del rayo La forma de onda de la corrient El ngulo de incidencia del rayo respecto a la vertical. La velocidad de retorno del rayo.

metros de IncidenciaL

de rayos a tierra, la polaridad de la ples.

2.3.2.1.Niv

que es lo mismo, el nmero deEs uno de los datos relacionado con los rayos ms antiguo pero es

utilizado an por muchos pases para llevar un control sobre tormentas elctrica


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As pueden presentarse regiones con 1 o menos das de tormenta al ao(baja actividad cerunica) hasta 200-300 das de tormenta al ao, en zonascrticas, especialmente en el trpico (Centro Sur de Amrica y frica).

tablecidoy es a

al ao. Es un parm tro complementario del nivel cerunico que permite cuantificar la

uaciones empricas que lo relaciona con el nivelceru

tada en el mbito de

norm

Su principal deficiencia es que no discrimina entre las descargas entre nubey tierra o entre nube y nube, adems de que el uso de ecuaciones empricas loconvierten en un mtodo de relativa exactitud. Fue el primer indicador es

mpliamente utilizado an, es un indicador indirecto que acostumbra a darse para un pas segn el Mapa de Niveles Isocerunicos (curvas de igual nivelcerunico). Para obtener el nmero de das tormentas al ao se utilizan lasobservaciones que se realizan desde las estaciones meteorolgicas.

17 TESIS.ie010B23 Lineas de Distribucion

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