Presentaciòn EMC

8/18/2019 Presentaciòn EMC

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Análisis de Incidencia de Rayos en

Personas

Javier Santiago Salgado

Edgar Felipe Moreno

Enero 2016


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Objetivo Principal

Determinar la probabilidad de impacto de unrayo en una persona de pie y una personaagachada, utilizando el programa SLIM.

Determinar las tensiones de paso y contactoque pueden aparecer en una superficiealrededor del punto de impacto


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Objetivos Específicos

o Conocer el programa SLIM, desarrollado por Becerra, M.o Entender la probabilidad de impacto de rayo.o

Comparar la probabilidad de impacto para una persona depie con una persona agachada.o Comparar la probabilidad de impacto al tener cerca un árbol.o Fundamentar las recomendaciones dadas a las personas en

caso de tormenta eléctrica en lugares abiertos.o Conocer los potenciales de paso y de contacto en espacios

abiertos considerando un terreno homogéneo.


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Modelo de Propagación del Líder

SLIM (Self-Consistent Leader inception andPropagation Model), es un modelo quetoma los parámetros físicos, además de ser

dinámico es decir toma la variación en eltiempo del campo eléctrico. Fuedesarrollado por el profesor Marley Becerra.


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Modelo Usado para una Persona

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Distribución de Potencial y Campo

Eléctrico de una Persona

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Modelo Usado para un Árbol

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Eléctrico de un Arbol

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Modelo Usado para Persona Agachada

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Eléctrico de Persona Agachada

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Arcos de Exposicion Personas Distintas

Alturas

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Arcos de Exposicion Personas Distintas Corrientes deRetorno

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Arcos de Exposicion Personas Distintas

Corrientes de Retorno

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Corriente de Retorno(kA)

Distancia Lateral (m)

10 1420 22

30 31

40 47

50 71

60 98


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Distancia Lateral vs Corriente de Retorno

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Estimación Área de Atracción

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Ejemplo Polinomio de Interpolación

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Áreas de Atracción

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Resultados Áreas de atracción para

diferentes niveles de CorrienteCorriente deRetorno (kA)

Método I (m2) Método II (m2)

10 625 888

20 1590 1960

30 3078 3743

40 7029 8632

50 15837 22104

60 30172 4477018


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Método de Esferas Rodantes

Corriente deRetorno (kA)

Radio EsferaRodante (m)

Área de Atracción (m2)

10 45 626820 70 15434

30 91 26146

40 110 38004

50 127 50794

60 143 64380


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Area de Exposición Persona Agachada

Corriente de Retorno (kA) Método II (m2)

10 370

20 817

30 1560

40 3596

50 9209

60 18652

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Área de Protección Árboles.

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Protección árbol 5 metros.

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Variación Longitud Línea Árbol 5 metros

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Protección árbol 9 metros.

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Variación Longitud Línea Árbol 9 metros

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Diferencia de potencial en el terreno, alvariar la corriente

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Distancia segura V


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Tensión de contacto

La persona se considera como un conductor.

La superficie de contacto es un cilindro, de madera oconductor

La corriente de retorno es inyectada por la parte superior delcilindro y toma valores de 10, 20 y 40 kA.

Por facilidad en el mallado y disminuir el tiempo desimulación, la superficie de los pies y la mano donde sehace el contacto, son superficies planas.

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Simulación en material conductor de la superficie decontacto


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Simulación en madera

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Resultados

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Conclusiones

El factor más importante en la construcción de los arcos deexposición de una persona es la corriente de retorno.

Establecer el área de atracción mediante el método de esferasrodantes es mayor que la obtenida en SLIM.

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Existe una relación inversamente proporcional entre lacorriente del líder ascendente y la corriente de retorno.

En las tensiones de paso se puede observar unadiferencia de potencial mayor cuando se encuentra cercade un árbol, y que disminuye con la distancia, además esproporcional a la corriente de retorno.

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La tensión de contacto cambia de acuerdo al material de lasuperficie, la cual es mayor cuando se tiene un material

aislante, implicando que la persona se encuentra a unmayor potencial y es propenso a sufrir mayores daños ensu cuerpo. No obstante, en el material conductor tambiénse presenta una tensión de contacto considerable.

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Al cambiar el tamaño del volumen de contacto, la tensiónde contacto puede aumentar o disminuir, de acuerdo almaterial.

La corriente de retorno es directamente proporcional a latensión de contacto, y en la madera también esindispensable donde se realiza el contacto, disminuyendocon la altura

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Referencias

[1] BECERRA, M. and COORAY, V.: A simplified Physical Model to Determine the LightningUpward Connecting Leader Inception, IEEE Transactions on Power Delivery, 2006, 21: 897-908.

[2] BECERRA, M. and COORAY, V.: Time dependent evaluation of the lightning upwardconnecting leader inception, Journal of Physics D:Applied Physics, 2006, 39: 4695-4702.

[3] BECERRA, M. and COORAY, V.: Laboratory experiments cannot be utilized to justify theaction of early streamer emission terminals, Journal of Physics D:Applied Physics, 2008, 41:8pp.

[4] BECERRA, M. and COORAY, V.: Effect of the space charge layer created by corona atground level on the inception of upward lightning leaders from tall towers, Journal of

Geophysical Research, 2007, 112: 11pp.

[5] BECERRA, M. and COORAY, V.: A self-consistent upward leader propagation model,Journal of Physics D:Applied Physics, 2006, 39: 3708-3715


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Referencias

[6] BECERRA, M. and COORAY, V.: On the velocity of positive connecting leadersassociated with negative downward lightning leaders, Journal of Geophysical Research,2008, 35: 5pp.

[7] BECERRA, M. and COORAY, V.and HARTONO, Z. A.: Identification of lightningvulnerability points on complex grounded structuress, Journal of Electrostatics, 2007, 65:

562-570.

[8] BECERRA, M. and COORAY, V.and ROMAN, F.: Lightning striking distance of complexstructures, IET Gener, Transm, Distrib, 2008, 2: 131- 138.

[9] BECERRA, M. and COORAY, V.: On the interaction of lightning upward connectingpositive leaders with humans, IEEE transactions on electromagnetic compability, 2009, 51:

1001-1008.

[10] BECERRA, M.: On The Attachment of Lightning Flashes to Grounded Structures,Uppsala Universitet, 2008.

[11] BRIOZZO, C. and SIMON, M.: Pararrayos no Convencionales, IEEE, encuentro deEnerg´ıa, Potencia, Instrumentacion y Medidas, 2008, 7:207- ´ 227.


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Gracias

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