El Efecto Corona

El efecto corona se presenta cuando el potencial de un conductor en el aire se eleva hasta valores tales que sobrepasan la rigidez dieléctrica del aire que rodea al conductor. El efecto corona se manifiesta por luminiscencias o penachos azulados que aparecen alrededor del conductor, mas o menos concentrados en las irregularidades de su superficie.

La descarga va acompañada de un sonido silbante y de olor de ozono. Si hay humedad apreciable, se produce ácido nitroso. La corona se debe a la ionización del aire. Los iones son repelidos y atraídos por el conductor a grandes velocidades, produciéndose nuevos iones por colisión. El aire ionizado resulta conductor (si bien de alta resistencia) y aumenta el diámetro eficaz del conductor metálico.

En las líneas de transmisión, el efecto corona origina pérdidas de energía y, si alcanza cierta importancia, produce corrosiones en los conductores a causa del ácido formado.

El efecto corona es función de dos elementos: el gradiente potencial en la superficie del conductor y la rigidez dieléctrica del aire en la superficie, valor que a su vez depende de la presión atmosférica y la temperatura.

En un campo uniforme, a 25 °C y 760 mm de presión, la ionización por choque aparece al tener un valor máximo de 30 kv/cm, que corresponde a 21.1 kv/cm sinusoidal. En el caso de las líneas aéreas de transmisión de energías, se ha demostrado que el fenómeno depende del radio del conductor. El valor del gradiente de potencial para el cual aparece la ionización en la superficie del conductor se llama gradiente superficial crítico y varios investigadores indican que vale:

g0 = 30( 1 – 0.7 r ) kv/cm eficaz

Donde r es el radio del conductor en cm. Existen fórmulas que nos suministran este valor en función de la presión barométrica y la temperatura ambiente. Pero estas fórmulas sirven para conductores de sección circular y perfectamente lisa. Los conductores de líneas aéreas están formados por varios alambres cableados y enrollados en hélice y tienen raspaduras propias de su fabricación e instalación. Esto hace aumentar el gradiente crítico, por encima de la estimaciones teóricas.

Los fenómenos descriptos en forma somera hasta aquí, nos permiten afirmar que la superficie de un conductor libera iones de ambos signos. Como la tensión es alterna, algunos son atraídos hacia el conductor, conforme su polaridad en el momento en que se considere mientras que otros, son rechazados y se alejan hacia moléculas neutras para formar iones pesados. Los que se alejan, debido a que disminuye el gradiente. Al cambiar la polaridad del conductor se reinicia la ionización por choque.

Esta ligera descripción indica por un lado que la energía necesaria para producir la ionización y por otro la necesaria para producir los movimientos de las cargas. La primera es importante y la forma de estimarla es:

Pc = pérdidas por efecto corona en Kw/km/fase.f = Frecuencia en HzUf = Tensión eficaz, entre fase y neutro, en kvDMG = distancia media geométrica entre conductores, en mr = radio del conductor, en mF = factor función de la relación Uf/U0

U0 = tensión eficaz, entre fase y neutro, en kv, que provoca la descarga

El valor de F se toma:

Uf/U0 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5

F 0.0011 0.014 0.018 0.025 0.036 0.053 0.085 0.150 0.950

Esta fórmula es para buen tiempo, en otras condiciones, es necesario hacer intervenir los efectos correspondientes.

Podemos cerrar este tema diciendo que las pérdidas por efecto corona se pueden mantener en valores tolerables manteniendo la tensión a la ocurre el fenómeno, mas alta que la tensión entre fase y tierra en un 20 a 40%, para lo cual, es necesario que el diámetro del conductor sea grande o, en caso contrario, formando cada fase por medio de mas de un conductor.[4] ( En nuestro país esta cantidad de conductores por fase indica la tensión de transporte de la línea, por ejemplo: 1 conductor por fase 132 KV, 2 conductos 220 KV, 4 conductores 500 KV.)

[4] Libro Instalaciones de Potencia de Marcelo A. Sobrevila año 1987, paginas 218,219,220,221.

El efecto corona es un fenómeno eléctrico que se produce en los conductores de las líneas de alta tensión y se manifiesta en forma de halo luminoso a su alrededor. Dado que los conductores suelen ser de sección circular, el halo adopta una forma de corona, de ahí el nombre del fenómeno.

El efecto corona está causado por la ionización del aire circundante al conductor debido a los altos niveles de tensión de la línea. En el momento que las moléculas de aire se ionizan, éstas son capaces de conducir la corriente eléctrica y parte de los electrones que circulan por la línea pasan a circular por el aire. Tal circulación producirá un incremento de temperatura en el gas, que se tornará de un color rojizo para niveles bajos de temperatura, o azulado para niveles altos. La intensidad del efecto corona, por lo tanto, se puede cuantificar según el color del halo, que será rojizo en aquellos casos leves y azulado para los más severos.

La primera forma de efecto corona registrada fue el fuego de San Telmo. En clima tormentoso en el mar, en ocasiones aparecían luces como flamas rojizas o azuladas en la

parte superior de los mástiles de los barcos. Los marineros lo asociaban con una forma de protección y lo nombraron en honor a su patrono, Erasmo de Formia (Sant Elmo).

En el curso de las investigaciones sobre la electroestática en el siglo XVII, se observó por primera vez el mismo fenómeno en laboratorio. Por lo general, también se le daba el nombre de corona. Ahora normalmente se utiliza el término de efecto corona para describir este fenómeno de descarga de gas eléctrico externo.

El efecto corona puede ser suprimido utilizando anillos anticorona.

La descarga de corona alrededor de una bobina de alta tensión.

Los Efectos

Generación de luz Ruido audible Ruido de radio Vibración resultante del viento eléctrico Deterioro de los materiales como consecuencia de un bombardeo de iones Generación de ozono, óxidos de nitrógeno y la presencia de humedad, ácido

nítrico Disipación de la energía

Dónde ocurre

Alrededor de conductores de línea (Alta tensión) En espaciadores y amortiguadores Aislante eléctricos dañados - de cerámica o un material diferente de la cerámica.

En alta tension Aislantes contaminados En los extremos vivos de ensambles de aislantes y manguitos aisladores En cualquier punto de su equipo eléctrico, donde la fuerza del campo eléctrico

exceda los 3MV/m

En ciertos árboles de gran tamaño. Esto origina temor supersticioso en la gente que no conoce el tema.

Cálculo de la tensión crítica disruptiva

El efecto corona se producirá cuando la tensión de la línea supere la tensión crítica disruptiva del aire, es decir, aquel nivel de tensión por encima del cual el aire se ioniza. La fórmula más utilizada para la determinación de la tensión crítica disruptiva es la propuesta por el ingeniero americano F.W. Peek:

Donde:

Vc es el valor de tensión crítica disruptiva en kV. δ es el factor de densidad del aire. r es el radio del conductor en centímetros. DMG es la distancia media geométrica entre fases. RMG es el radio medio geométrico. n es el número de conductores por fase. kr es el coeficiente de rugosidad del conductor empleado, cuyo valor suele ser:

o 1 para conductores nuevos.o 0,98 - 0,93 para conductores viejos (con protuberancias).o 0,87 - 0,83 para cables formados por hilos.

km es el coeficiente medioambiental, cuyo valor suele ser:o 1 cuando el aire es seco.o 0,8 para aire húmedo o contaminado.

kg es el factor de cableado.

El cálculo de RMG y DMG dependerá en cada caso de la geometría de la línea eléctrica.

El factor de densidad del aire se calcula como:

Donde:

T es la temperatura del aire en grados celsius P es la presión del aire en milímetros de mercurio.

Cálculo de las pérdidas de potencia

Para aquellos casos en los que se produce el efecto corona, la pérdida de potencia se calcula según la fórmula:

Donde:

Pc es la pérdida de potencia en kW/km. δ es el factor de densidad del aire. f es la frecuencia de la línea en Hz DMG es la distancia media geométrica entre fases. RMG es el radio medio geométrico. Vs es el valor de la tensión fase-neutro (o tensión simple) en kV. Vc es el valor de tensión crítica disruptiva en kV.

FUNDAMENTOS DEL "EFECTO CORONA”

Imaginemos una línea de transporte eléctrico, que para simplificar la exposición supondremos monofásica (1), como la indicada en la figura -1-, en ella representaremos las líneas de campo eléctrico generado por la misma; como se sabe, un campo eléctrico tiene su origen en la variación de potencial eléctrico en el espacio, es decir por: E = - Grad U, donde E es el campo eléctrico, U es el potencial y Grad es el operador gradiente (2).

Figura 1

Los valores mayores del campo se obtienen en las cercanías de los conductores, donde el valor de "r" (ver fig. 1) es pequeño, pues será ahí donde mayores valores de gradiente se pueden obtener.

Si este campo eléctrico E es suficientemente grande, se puede llegar a “arrancar” electrones del conductor que en esos momentos actúe como cátodo.

El electrón estará sometido a una fuerza eléctrica de valor el producto de su carga por el campo, por lo que a mayor campo, más grande es la fuerza que sobre él se ejercerá. (Recordemos que los metales poseen una nube electrónica con gran movilidad de cargas, que envuelve los núcleos de los átomos).

Cuando un electrón se desprenda del cátodo, es decir, cuando escape de la nube, será acelerado por el campo eléctrico a través del espacio libre disponible hasta que choque con una molécula de aire.

Si el camino libre ha sido suficiente, el electrón puede adquirir la energía cinética necesaria para ionizar la molécula con la que choca: le arrancará cargas.

La molécula se escinde en dos partes: electrón e ion mo-lecular, y como un ion es igualmente un electrón libre que una molécula ionizada, de resultas del choque tendremos tres iones (4).

Como en las cercanías de los conductores existirá un fuerte gradiente de potencial, o lo que es lo mismo: gran cam-po eléctrico, esto hará que se favorezcan otros choques y a su vez nuevas ionizaciones; lo que conduce a una "avalancha electrónica", que hace que el espacio próximo a los conduc-tores se vuelva a su vez conductor.

Esto constituye la "descarga transversal entre tases", aunque si el radio del conductor es mucho más pequeño que la distancia de separación entre conductores, la descarga será incompleta.

Las zonas fuertemente ionizadas, las conductoras, serán las "rayadas" en la figura -2-. El efecto será equivalente a lo que ocurriría si los cables tomasen una sección igual a la marcada en la figura.

Figura 2

Debido al aumento del diámetro del espacio conductor (cable + espacio ionizado), el gradiente de potencial ha dismi-nuido en la nueva superficie, pues decrece al aumentar el ra-dio.

Como los caminos intermoleculares libres siguen siendo los mismos, las energías cinéticas disminuirán y se llegará a un punto en que no serán lo suficientemente grandes como para provocar nuevas ionizaciones (cheques con poca energía), con lo cual la ionización no progresará y la descarga será incompleta.

En lugares donde la presión sea baja la ionización se ini-ciará con valores reducidos de tensión.

FENOMENOS ASOCIADOS AL "EFECTO CORONA”

En las inmediaciones de las líneas de afta tensión, este efecto se puede percibir como un ruido (perfectamente au-dible), semejante al "zumbido de abejas", cuya intensidad será mayor cuenta más tensión soporten tos conductores.

Se producirán también perturbaciones radiofónicas y televisivas en las zonas cercanas a los conductores. (Todos conocemos el clásico ruido que se produce en el receptor de radio de un automóvil que pasa por debajo de un tendido de baja tensión).

La fuga transversal de corriente, que se producirá para valores instantáneos de tensión que superan un cierto umbral, dará lugar a unas corrientes no senoidales, pero periódicas, por lo que las intensidades de la línea estarán afectadas por un gran contenido en armónicos, que serán también causa de perturbaciones.

EL EFECTO VISIBLE

Pero sin duda la manifestación que más nos interesa a nosotros en Ufología, es la visual. Aunque esta es la menos frecuente.

El efecto corona no es visible si las tensiones son rela-tivamente bajas, pero a partir de unos determinados voltajes, que varían según circunstancias, el fenómeno puede ser percibido ópticamente. Esto ocurrirá al superar la denominada tensión crítica visual, que cuando sea alcanzada por la tensión instantánea en la línea, aparecerá una tenue CORONA VIOLACEA (de ahí el nombre del fenómeno), acompañada de generación de ozono.

Al superarla tensión crítica visual, la radiación genera-da toma longitudes de onda que caen dentro del espectro visible; ello permite la manifestación más espectacular del efecto: la corona violácea.

El efecto corona será función de los siguientes parámetros:

- posición y naturaleza de los conductores que forman la línea, así como de sus diámetros (a mayor diámetro menor gradiente de potencial, y por lo tanto menor ioniza-ción)

-tensión de la línea y su frecuencia,

- y sobre todo de las condiciones atmosféricas (con niebla, contaminación y es-carcha, el fenómeno se verá incrementado sensiblemente, aunque la reducción mayor de la tensión disrruptiva se obtiene cuando se producen nevadas) (5).

No suelen ofrecer efecto corona las líneas con ten-siones inferiores a 80.000 voltios, y el grado de limpieza de la superficie de los cables también influirá sobre el efecto, elevando o bajando la tensión critica.

Existen fórmulas para dar los valores de fas tensiones umbrales, pero la gran cantidad de variables que intervienen las hacen poca fiables.

ULTIMAS CONSIDERACIONES

La corriente del efecto co-rona es de naturaleza activa, y por ello se suma a la de perditancia; y consecuentemente es un fenómeno que no interesa favorecer, pues supone pérdidas en el transporte de la energía eléctrica. Para paliar en la mayor medida posible sus efectos negativos, las compañías eléctricas utilizan algunos "trucos" encaminados a disminuir el valor del campo eléctrico en las proximi-dades de los conductores. Tales como: jugar con la disposición rela-tiva de los conductores , utilizar conductores en haz, o mediante aleaciones especiales.

Con ello queremos hacer constar la poca frecuencia con que se manifiesta la forma visual de este fenómeno.

Así pues se debe considerar en aquellos relatos de testigos de avistamientos de OVNIs, donde no aparezcan for-mas concretas y se trate de luminiscencias evanescentes, si en estos casos el testigo tuvo su observación en zonas próximas a líneas de alta tensión, será muy a tener en cuenta todo lo dicho hasta ahora.

¿Qué es el Punto de Rocío?

El Punto de Rocío es el valor al que debe descender la temperatura del aire para que el vapor de agua existente comience a condensarse.

El punto de rocío puede calcularse directamente con los datos de temperatura y humedad relativa existentes en un momento dado. Esos datos pueden provenir de los informes meteorológicos emitidos radialmente, o registrados por instrumental. En estas páginas ofrecemos a los lectores la tabla para calcular fácilmente el "punto de rocío".

Veamos un ejemplo. Si en un día determinado, en nuestra ciudad tenemos 26º de temperatura y 60% de humedad relativa, el correspondiente punto de rocío (de acuerdo a la tabla) es de 18º. Pero ¿qué significan estos 18 grados? Pues bien, si el aire de la zona se enfría rápidamente, y la temperatura desciende de los 26º actuales hasta los 18º del "punto de rocío" (o sea, un descenso de 8 grados en pocos minutos), sucederán dos fenómenos meteorológicos consecutivos. Primero, se formarán pequeñísimas gotas de agua líquida (rocío) sobre todas las superficies lisas que se encuentran al aire libre. Esas gotitas de rocío son las que dan el nombre a nuestro "punto de rocío". Enseguida la condensación de agua también se

producirá en el aire, formándose innumerables gotitas de agua en suspensión, las cuales constituyen una niebla.

Por lo tanto, el punto de rocío es la temperatura, a la cual, en un aire que se enfría, comienza la formación de niebla, y también de rocío sobre los objetos.

El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío, neblina o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.

Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de agua (humedad absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción de vapor contenida en relación a la necesaria para llegar al punto de saturación, expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura (humedad relativa igual al 100%) se llega al punto de rocío. La saturación se produce por un aumento de humedad relativa con la misma temperatura, o por un descenso de temperatura con la misma humedad relativa.

Tabla que relaciona la temperatura, la humedad relativa y el punto de rocío.

Haciendo un ejemplo aplicativo:

Pr = Punto de rocío. T = Temperatura en grados Celsius H = Humedad relativa.

Sin embargo la fórmula ampliamente utilizada es:

Pr = Punto de rocío. T = Temperatura en grados Celsius H = Humedad relativa.

Esta última fórmula, aunque es ampliamente usada, no siempre genera el resultado correcto.

La temperatura del punto de rocío también depende de la presión de la masa de aire, hecho que no se tiene en cuenta en las fórmulas anteriores.1