Keraunos

1. Keraunos – Science of Lightning
DANIEL ARANGUREN
I.E., M.Sc. PhD.
IV CONGRESO DE LA CÁMARA COLOMBIANA DE LA ENERGÍA
Bogotá, 27 de julio de 2017
1
paas

2. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
2
1. Introducción
2. Keraunos
3. El fenómeno del rayo
a) Investigación
b) Innovación tecnológica
4. Normas técnicas nacionales e internacionales
5. Afectación a sectores económicos
a) Calidad de energía en Colombia
b) Producción Petrolera
Contenido

3. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
3
1. Introducción
COLOMBIA
 Localizado en zona tropical – clima
influenciado por la ZCIT.
 Dos costas con condiciones
totalmente diferentes
 Diversidad biogeográfica:
 Las cordilleras que se ramifican
de los Andes con alturas de
hasta 5750 MSL
 314 tipos de ecosistemas
FENÓMENOS NATURALES INTENSOS

4. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
4
LEY 1523 DE 2012
(Abril 24)
Por la cual se adopta la política nacional de gestión del riesgo de desastres y se
establece el Sistema Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres y se dictan otras
disposiciones
Principios generales.
Principio de igualdad
Principio de solidaridad social
Principio de precaución
Principio de oportuna información
Principio de concurrencia
Definiciones
Adaptación
Cambio climático
Amenaza
Análisis y evaluación del riesgo
Gestión del riesgo
1. Introducción

5. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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10 de marzo de 2016
Foto de Laura Violeta Ramírez
1996
Foto de H. Torres
Fotografo J. Flores, Unimedios
1. Introducción
paas
Programa de Investigación sobre
Adquisición y Análisis de Señales
Clasificación A1 Colciencias

6. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
6
KERAUNOS

7. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
7
Lightning Research
Lightning Physics
Lightnin Detection
Lightning Parameters
Lightning Meteorology
Lightning Protection
Lightning Safety and Education
Consultoría
Confiabilidad de sistemas de transporte de
energía
Innovación tecnológica en modelos,
métodos, software e información
Desarrollo de tecnología para
Predicción de Rayos
Sensores
Modelos y métodos
Sistemas de Información
Software
Transferencia de Tecnología
Red Colombiana de Detección
de Rayos
Sistemas sofisticados de
medición
Cooperación Científica y
tecnológica
Universidad Nacional de Colombia
Agencia Espacial Europea
Universidad Politécnica de Cataluña
Nowcast GmbH (Spin-off U. Múnich)
Universidad de Sao Paulo
> 5 Universidades en Colombia
El estado y la sociedad
IDEAM
CREG
IDIGER
SIATA
EJERCITO NACIONAL
ICONTEC
Proyectos de responsabilidad social
Sector Eléctrico
Sector Oil&Gas
Sector Aeronáutico
2. KERAUNOS, Empresa Spin-off
paas

8. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
8
“El Ingeniero, más que un solucionador
de problemas, es un inventor y un
creador de oportunidades, quien
desarrolla y utiliza las tecnologías
siempre cambiantes transformándolas
para usos prácticos y en muchos casos
realizando tareas de investigación y
creando nuevos conocimientos en un
diálogo permanente y recursivo con la
sociedad”.
Comunidad del conocimiento en innovación (2013).
Propuesta para repensar el Sistema Nacional de
Innovación en Colombia. En ACIEM, propuestas y
pronunciamientos.
2. El fenómeno del RAYO

9. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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EL FENÓMENO DEL RAYO

10. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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“Las magnitudes de los parámetros de la descarga eléctrica atmosférica utilizados en aplicaciones en ingeniería (Nivel
Ceráuneo, Densidad de Rayos a Tierra, Polaridad, Corriente de Retorno de Rayo y Rata de Ascenso de la Corriente de
Rayo) varían espacial y temporalmente. ”
Horacio Torres, “El Rayo. Mitos, leyendas, ciencia y tecnología”, Ed. UNIBIBLOS, Bogotá, 2002
2. El fenómeno del RAYO

11. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
11
“Las magnitudes de los parámetros de la descarga eléctrica atmosférica utilizados en aplicaciones en ingeniería (Nivel
Ceráuneo, Densidad de Rayos a Tierra, Polaridad, Corriente de Retorno de Rayo y Rata de Ascenso de la Corriente de
Rayo) varían espacial y temporalmente. ”
Horacio Torres, “El Rayo. Mitos, leyendas, ciencia y tecnología”, Ed. UNIBIBLOS, Bogotá, 2002
2. El fenómeno del RAYO

12. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. El fenómeno del RAYO

13. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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Red Colombiana de Localización de Rayos LINET
Keraunos, 2016
2. El fenómeno del RAYO
Innovación tecnológica

14. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
14
Episodio de tormenta severa, Cartagena, 30 de agosto de 2016
Red LINET
2. El fenómeno del RAYO
Innovación tecnológica

15. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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Molinos de Campo Eléctrico construidos en la Universidad Nacional de Colombia.
a) G. Gordillo (1976) b) D. Aranguren (2004)
2. El fenómeno del RAYO
Investigación

16. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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Red de Molinos de Campo Eléctrico en Bogotá
Aranguren D. Estudio del Fenómeno Eléctrico Atmosférico a través del Campo Eléctrico Ambiental.
Tesis de Maestría, Universidad Nacional, Julio de 2006.
2. El fenómeno del RAYO
Investigación

17. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
Sofware PreThorview
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Campo Electrostático, Tormenta Eléctrica, Bogotá, 9 de septiembre de 2016
Sensor PreThor, Puente Largo
Sensor PreThor
2. El fenómeno del RAYO
Innovación tecnológica

18. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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NORMAS TÉCNICAS

19. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Normas técnicas
ICONTEC
Comité 147
Protección contra Rayos.
RETIE. Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas
NTC 4552. Protección contra Rayos. ICONTEC
EN 50536. Protection against Lightning - Thunderstorm Detection Devices. European
Standard. CENELEC. 2011.
IEC 62793. Protection against Lightning - Thunderstorm Detection Devices. European
Standard. IEC. 2015. (En proceso de adopción)
IEC 62858. Lightning densities derived from Lightnin Location Systems. IEC. 2016.

20. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Normas técnicas
NTC4552

21. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Normas técnicas
EN50536
Riesgos potenciales no aceptables
1. Personas en espacios abiertos (actividades de mantenimiento, operación, esparcimiento,
competiciones deportivas, etc)
2. Resguardo de bienes sensibles (Sistemas de cómputo, control eléctrico y electrónico,
sistemas de emergencia, alarma y seguridad)
3. Pérdidas en procesos operativos e industriales
4. Estructuras que contienen materiales peligrosos (materiales inflamables, radioactivos, tóxicos
o explosivos)
5. Servicios básicos cuya continuidad, calidad y rápido reestablecimiento debe ser garantizado
6. Infraestructuras: Puertos, aeropuertos, avenidas, ferrocarriles, teleféricos, etc.
7. Seguridad en el sitio de trabajo
8. Zonas que necesitan protección civil o ambiental (prevención de incendios forestales, etc.)
9. Edificios o instalaciones con sus áreas externas abiertas al público.
Potencialidad de otros riesgos
10. Otras situaciones: Personas habitando edificaciones que no cumplen con los requisitos
mínimos de protección (ej. puestos militares)
IDENTIFICACIÓN DE SITUACIONES DE RIESGO

22. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Normas técnicas
EN50536
EVALUACIÓN DE RIESGO
Personas
Daños en personas Tipo de daño
Riesgos no aceptables
Pérdida de vidas I
Heridas severas II
Bajo riesgo III
Sin riesgo No hay daños 0
Bienes/servicios
Pérdida en bienes Tipo de daño
Riesgos no aceptables
Pérdida de bienes/servicios valiosos I
Pérdida de bienes/servicios comunes II
Pérdidas menores III
Sin riesgo Sin pérdidas 0
Medio ambiente
Riesgo ambiental Tipo de daño
Riesgos no aceptables
Desastre ambiental I
Daños al ambiente II
Daños menores al ambiente III
Sin riesgo Sin daños 0

23. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Normas técnicas
EN50536
MITIGACIÓN DEL RIESGO:
Tipo de daño
general
Instalación de un
SAT
I Necesaria
II Altamente
recomendada
III Recomendada
0 No necesaria

24. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Normas técnicas
EN50536
MEDIDAS PREVENTIVAS:

25. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
25
2. Normas técnicas
Evaluación de riesgo

26. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
26
2. Normas técnicas
Evaluación de riesgo

27. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
27
SECTOR ELÉCTRICO
Operadores de Red
Oil&Gas

28. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
28
Rural, Operadores de Red
2. Sector Eléctrico
Sistemas de Distribución
Campos de Producción Petrolera

29. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
29
Confiabilidad en Colombia y en el mundo
2. Sector Eléctrico

30. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
30
Visión de mejora
2. Sector Eléctrico
Operadores de Red

31. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
31
2. Sector Eléctrico

32. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
32
2. Sector Eléctrico
Redes eléctricas (transformadores) y
Densidad de Descargas a Tierra - DDT.
Zona de mayor actividad de rayos de
Colombia.
(Resultados de C. Tovar, Tesis de
Maestría, UN, 2016)

33. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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Causas de falla de equipos por porcentajes;
Circuito experimental Minipi (Estudio UN,
Colciencias, Codensa, 2009)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Tiempo (min)
Númeroderayos
0
1
deteccióndeeventoentensión
Rayos Sags Swells
Eventos en tensión y actividad de rayos;
Circuito experimental Minipi (Estudio UN,
Colciencias, Codensa, 2009)
2. Sector Eléctrico
Operadores de Red

34. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Sector Petrolero

35. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Sector Petrolero
Como causa de falla los rayos contribuyen en un 46 % del total de barriles dejados de producir
presentando el mayor número de fallas.
Campo Rubiales Campo Castilla

36. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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2. Sector Petrolero
Modelamiento de red de distribución para
el cálculo de tensiones inducidas por
rayos.
(Con Autorización de E. Pérez, Tesis de
Doctorado, UN, 2006)
Estudio de confiabilidad redes eléctricas de los Campos Petroleros
de Colombia. Keraunos, 2016

37. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
37
2. Sector Petrolero
Evaluación de soluciones

38. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
38
SECTOR ELÉCTRICO
Sistemas de transmisión

39. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
39
Evento de Tormenta Severa en la
línea Guavio – Tunal,
17 de agosto de 201
2. Sector Eléctrico
Sistemas de Transmisión

40. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
40
D. Aranguren, J. González, A. Cruz, J. Inampués, H. Torres, P. Sarmiento Pérez-Tobón Lightning strikes on
Power Transmission Lines and Lightning Detection in Colombia. 2017 International Symposium on
Lightning Protection (XIV SIPDA), Natal, Brazil, 2nd – 6th October 2017.
2. Sector Eléctrico
Sistemas de Transmisión

41. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
41
2. Sector Eléctrico
Sistemas de Transmisión

42. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
42
2. Sector Eléctrico
Sistemas de Transmisión

43. IV CONGRESO DE LA CCENERGÍA
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Gracias por su atención