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1. DESCARGAS ELÉCTRICAS
ATMOSFÉRICAS
(SOBRETENSIONESEXTERNAS)

2. Introducción
• Actualmente hay gran dependencia de la
electrónica y de la transmisión de datos.
• Cualquier fallo en un equipo industrial puede
conllevar graves consecuencias económicas.
• Los rayos son los principales causantes de las
sobretensiones que afectan a los equipos.
• Se producen gran cantidad de rayos al día.
• Se debe disminuir el riesgo con las medidas
adecuadas de EMC.

3. La ionización de las nubes
• Las nubes no son eléctricamente
neutras, en su parte inferior tienen
carga negativa y en la superior
positiva.
• Las gotas de vapor de agua al ser
empujadas por una fuerte corriente
ascendente de aire se cargan
positivamente y el aire
negativamente. Se alcanzan cargas en
la nube de hasta 10000V y el aire
deja pasar el exceso de carga
negativa producido en la parte
inferior de la nube.

4. Clasificación de los fenómenos eléctricos
atmosféricos
• El rayo es la descarga eléctrica entre
nube y tierra y el relámpago la
descarga dentro de la nube.
– Rayo intra-nube: Se produce entre
centro de cargas opuestas dentro
de la misma nube.
– Rayo entre nubes: Se da entre
centros de descarga de diferentes
nubes.
– Rayo nube-tierra: Es el más
dañino y peligroso pero en menos
probable.

5. Parámetros característicos de las descargas
atmosféricas.
• La d.d.p. en el rayo alcanza los 10000 V.
• Se produce una descarga de 200kA aunque puede variar bastante
llegando a los 500kA.
• Se produce gran cantidad de energía.
• Otros parámetros de interés: Nivel ceráunico, densidad de rayos a
tierra, polaridad del rayo, corriente de pico, gradiente de corriente
• La probabilidad de caída de un rayo aumenta con la altura,
condiciones eléctricas del terreno.

6. Parámetros característicos de las descargas
atmosféricas.
• La caída de un rayo sobre una línea produce una sobretensión que se
transmite por la misma.
• La carga del rayo se distribuye por debajo del suelo provocando una
gran elevación de potencial.
• Un rayo que cae sobre un pararrayos aumenta el potencial de tierra a
descargar su corriente.
• Proteger contra la caída directa de un rayo no es rentable ya que solo
supone un 5% del total del los rayos.

7. Parámetros característicos

8. Efectos producidos por la caída de un rayo
• Efectos directos: Caída directa de
un rayo. Alta probabilidad de
destrucción total.
• Efectos secundarios:
– La carga electrostática: Carga
estática inducida en las
estructuras metálicas inmersas
en la tormenta.
– Los pulsos electromagnéticos:
Campos EM formados por la
descarga de corriente a través
del canal de descarga del rayo.
• Las corrientes de tierra: Se produce por la
neutralización de cargas cuando cae un rayo
a tierra.
• El sobrevoltaje transitorio: Se produce como
consecuencia de los anteriores y puede causar
graves daños en los equipos. Formas de
acoplamiento de las interferencias producidas
por el rayo.
– Acoplamiento resistivo: Elevación de
potencial en tuberías, cables enterrados,...
– Acoplamiento inductivo: Campo EM
inducido en conductores al descargarse la
corriente del rayo.
– Acoplamiento capacitivo: Se produce en los
transformadores.
•Los pulsos electrostáticos: Se
producen por la variación de campo
electrostático en la tormenta.

9. Protección contra
la caída de rayos
• Facilitar la descarga del rayo en
tierra.
• Disminuir efectos secundarios con
limitadores de sobretensión, de
sobrecorriente.
• Hacer una distribución por zonas.
• Establecer los tres niveles de
protección:
– Protección primaria.
– Protección secundaria.
– Protección terciaria.
Distribución por zonas
• Definir límites entre zonas
contiguas.
• Definir condiciones EM para cada
zona.
• La zona 0 (exterior) se protegerá
con protección primaria y las demás
con protección secundaria y
terciaria (limitadores sobre todo)
• Establecer diferentes zonas
disminuyendo cada vez el riesgo de
interferencias.
• Instalar compensadores de potencial
al paso de una zona a otra.

10. Protección primaria
• Su misión es evitar daños en estructuras de edificios e instalaciones.
• Elementos que la componen.
– Pararrayos: Receptor del rayo.
– Línea de descarga: Línea conductora que transmite el rayo hasta
tierra.
– Toma de tierra: Se encarga de la descarga del rayo en tierra.

11. Pararrayos
• El pararrayo es un dispositivo
metálico para la captación del rayo
para evitar desperfectos en los
edificios o instalaciones.
• Se produce el efecto punta.
• Tipos de pararrayos:
– Pararrayos de puntas: A su vez se
subdividen en los de tipo
Franklin, radiactivos, ion-corona
solar y piezoeléctricos.
– Pararrayos de jaula de Faraday: Se
recubre el edificio con una especie
de malla metálica conectada a
tierra.
• Las normas tecnológicas de la
edificación dicen donde se debe
instalar pararrayos:
– Edificios de más de 43m.
– Lugares con sustancias peligrosas.
– Lugares con índice de riesgo
superior a 27.

12. Sistemas de puesta a tierra
• Debe tener una resistencia menor de 10
ohmios.
• Consta de:
– Tomas de tierra: Electrodos, picas,
conductores enterrados, mallas
conductoras.
– Anillos de enlace: Conductores que unen
electrodos.
– Punto de puesta a tierra.
– Líneas principales de tierra: Conductores
que unen a pararrayos con la toma de
tierra.

13. Protección de líneas aéreas
• Las inducciones que se producen en las
líneas por descargas atmosféricas
también pueden provocar fallos en los
equipos electrónicos.
• Para la protección de las líneas aéreas se
utiliza un cable de guarda y un
apartarrayos.
• Además de esta protección situar
limitadores de sobretensión y
sobrecorriente en los lugares
convenientes para mayor seguridad.

14. Protección secundaria
• Se encarga de la protección a
nivel de alimentación. Limita
corrientes y tensiones.
• Se requiere reducir los
efectos eléctricos y
magnéticos que se producen
en la descarga de un rayo a
tierra.
• Los efectos secundarios no
son tan obvios como los
directos pero producen
graves daños y son más
abundantes.
• Descargadores de sobrecorriente:
Capaces de conducir las corrientes del
rayos sin destruirse.
• Descargadores o limitadores de
sobretensión: Se utilizan para
descargar las perturbaciones
introducidas por los rayos. Hay varios
tipos de limitadores que se adaptan a
diversas circunstancias de los equipos.
Descargadores
o limitadores