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INTRODUCCIÓN
El rango ceráunico, que indica la cantidad en jornadas de tormentas al año en un área geográfica, es una medida vital para evaluar las condiciones meteorológicas. Como resultado, Ecuador, reconocido por su variada topografía que abarca las regiones costeras, montañosas y amazónicas, está experimentando una importante incidencia de relámpagos (, ). Estos rayos se generan a través de procesos de ionización, lo que generalmente resulta en corrientes eléctricas en kiloamperios (kA). El mapa de niveles ceráunico ofrece información valiosa sobre la frecuencia promedio de los rayos que se producen en cada región específica. Por ejemplo, en Puyo la frecuencia de los rayos cae entre 100 y 120 por año, mientras que en Quito varía entre 60 y 70. Del mismo modo, en Guayaquil la incidencia de los impactos ceráunicos varía de 20 a 40 impactos, y en Loja oscila entre 30 y 40. Estos datos reflejan la amplia gama de niveles de ceráunico observados en diferentes regiones del país (, ), esto implica un peligro para las personas la caída de un rayo que puede provocar daños y la posible pérdida de vidas (, ).
Por lo general, las regulaciones se implementan para equipos eléctricos, edificios y subestaciones con el objetivo de minimizar la probabilidad de daños. Sin embargo, en nuestro país estas regulaciones no se aplican de manera efectiva y tampoco existen medidas obligatorias para proteger los edificios y residencias de las descargas atmosféricas. A pesar de esto, hay autores que investigan el impacto de las descargas atmosféricas en diferentes entornos y circunstancias (, ). El autor lleva a cabo un procedimiento de simulación numérica para analizar la variación del campo eléctrico atmosférico alrededor de edificios con características distintas. La importancia principal de este estudio es mejorar la precisión del monitoreo de rayos y truenos, lo que permite que los sistemas de alerta temprana sean más efectivos. En un contexto de investigación comparable, otros autores como (), mencionan el estudio de los edificios en la transmisión de las ondas electromagnéticas generadas por los rayos donde se centra en los fenómenos de los campos eléctricos inducidos por las descargas atmosféricas en las redes eléctricas cercanas a un edificio. () realizó un estudio sobre un grupo de estructuras que fueron sometidas a campos electromagnéticos producidos por la radiación, donde se arrojó información sobre la reducción del campo eléctrico en varillas verticales y conductores planos y de observaciones sobre la inversión de polaridad. Por el contrario, los autores () llevan a cabo un análisis de un método de protección contra rayos para un motor eólico. La contribución de este estudio consiste en monitorear los sensores colocados en varios componentes, como las palas, las góndolas y la turbina, para examinar el impacto de las descargas atmosféricas en los controles. Los estudios anteriores se han centrado en evaluar la eficacia del sistema de protección del área para acumular explosivos en la estación de Cotopaxi. Adicional, la investigación de () muestra la importancia de utilizar la norma IEC 62305 para evaluar los riesgos y garantizar la seguridad, en particular en la determinación del nivel de riesgo del área de estudio.
El estudio realizado por (), de un sistema de protección contra rayos, teniendo en cuenta los diferentes escenarios de niveles de protección definidos por la norma IEC 62305, ha demostrado que a medida que aumenta el nivel de protección, las corrientes disminuyen en los sistemas con conductores de bajada y las tensiones entre los conductores de bajada y los puntos de conexión a tierra dentro de las instalaciones. () realizaron una evaluación de la corriente del rayo generada en el sistema de protección contra rayos y el circuito eléctrico de dos estructuras de prueba que emulan las configuraciones de edificios residenciales. Las investigaciones se realizaron en dos centros de investigación distintos, uno situado en Florida y el otro en Polonia, en donde el presente estudio empleó distribuciones de probabilidad para analizar las corrientes en varios lugares.
También, () realizaron un ejercicio de modelización sobre la corriente inducida por un rayo para evaluar las medidas de protección contra las descargas atmosféricas en los edificios residenciales empleando el ATP-EMTP en una variedad de escenarios. Durante este estudio, se analizó la forma de onda de la corriente utilizando electrodos de tierra verticales, lo que reveló discrepancias entre la forma de onda de la corriente inyectada y otros componentes de la configuración experimental. Asimismo, se analizaron una serie de preguntas anteriores relacionadas con la protección estructural, con un énfasis principal en el desarrollo de modelos matemáticos, la evaluación de los electrodos verticales y horizontales y la experimentación con herramientas de software computacional. Sin embargo, la norma () se concentra principalmente en el fenómeno ondulatorio de la corriente dentro de los electrodos de tierra verticales, revelando discrepancias en comparación con las características de onda de la corriente inyectada y otros componentes del sistema de análisis. También, se examinaron varias investigaciones previas, prestando especial atención a la formulación de modelos matemáticos, la evaluación de los electrodos verticales, horizontales y la experimentación facilitada por aplicaciones de software especializadas. () elucidan la metodología para asimilar el programa de solicitud propuesto con el avance de la estrategia de protección contra rayos, en consonancia con los protocolos delineados en el reglamento de la (). Así mismo, una evaluación de los peligros asociados a los rayos es esencial para la implementación de estrategias de protección eficaces. La adopción de medidas para mitigar las descargas atmosféricas puede reducir significativamente cualquier efecto perjudicial en los sistemas eléctricos. () hacen referencia a la norma (), que se compone de tres segmentos que articulan los principios y las acciones necesarias para protegerse contra las repercusiones de los rayos. La sección preliminar explora los principios esenciales de la protección profesional contra rayos y abarca temas como la terminología, la evaluación de riesgos, la síntesis de requisitos, los estándares para la selección de medidas de protección y las metodologías de inspección. El segmento siguiente explica las metodologías para evaluar los parámetros, abarcando la física de la radiación electromagnética, y aborda facetas como la corriente, el voltaje, la duración, la energía y la frecuencia. El tercer segmento delinea los principios y metodologías para proteger una estructura de la caída de un rayo, incorporando tanto directos como indirectos, como la tracción y la unión equipotencial. De igual forma, los protocolos para evaluar la eficacia de estas intervenciones de protección. Estos componentes de la norma formulan un marco exhaustivo para garantizar la seguridad frente a los rayos en diversos contextos. Estos algoritmos son vitales para aliviar los daños a la infraestructura eléctrica y salvaguardar las vidas humanas.
Este artículo sugiere el desarrollo de un algoritmo destinado a cuantificar la resistencia de los edificios a los impactos atmosféricos mediante la utilización de la metodología de esferas rodantes. La fase inicial consiste en recopilar datos sobre las medidas de protección utilizando el concepto de esfera rodante para edificios de diseños rectangulares y complejos. A continuación, se desarrolla el software correspondiente al algoritmo y por último, se confirma la validez del algoritmo de conformidad con las normas mencionadas anteriormente.
El documento se describe de la siguiente manera: La sección 2 presenta una descripción detallada de los materiales que se utilizarán, que abarca las dimensiones del edificio de conformidad con las normas, así como las precauciones de seguridad y la información sobre la conexión a tierra. La sección 3 explica la metodología aplicada a la esfera rodante y la estructura de la programación. La sección 4 profundiza en el examen de los resultados y evalúa la seguridad eléctrica para las personas y la infraestructura. Por último, la sección 5 revela los descubrimientos del estudio.
MATERIALES
Tipos de descargas atmosféricas
Según la norma (), se identifican dos categorías fundamentales de descargas atmosféricas:
Las descargas descendentes, caracterizadas por un precursor que desciende de la nube al suelo, y que se observan predominantemente en áreas con topografía plana y estructuras bajas.
Las descargas ascendentes, que se definen por un precursor que asciende desde la superficie hasta la nube, son evidentes en las estructuras que están expuestas o elevadas. La probabilidad de que caiga un rayo aumenta en proporción directa a la altitud de la estructura y depende de las condiciones meteorológicas existentes.
Nivel ceráunico
El nivel cero se define por el recuento medio anual de días de tormenta y la duración de fenómenos meteorológicos que ocurren en una región designada (). En los días caracterizados por tormentas, se prevé que los truenos se manifiesten al menos una vez. Es crucial reconocer que la incidencia de los truenos puede variar a lo largo de un período de 24 horas.
Sistema de apantallamiento
El sistema de protección contra rayos consta de varios elementos, incluidos puntos de recolección que redirigen las descargas atmosféricas lejos de la terminal aérea designada, evitando así la incidencia de un rayo que caiga sobre un sitio en particular. Es imperativo que estos puntos estén diseñados para garantizar su eficacia operativa. Al absorber la energía de la descarga, es crucial que los puntos faciliten su transmisión al suelo mediante una disposición sistemática de bajantes horizontales y verticales. Estos bajantes se caracterizan por su conductividad superior y están diseñados específicamente para transportar la energía de descarga de manera eficiente a lo largo de vías que presentan una resistencia eléctrica mínima. Este procedimiento se implementa para reducir la probabilidad de que se produzcan arcos eléctricos y la aparición de corrientes que podrían representar un peligro considerable para la seguridad. Posteriormente, la energía de la descarga se dirige a un sistema de conexión a tierra, que comprende una serie de elementos conductores incrustados debajo de la superficie. Estos componentes establecen una conexión eléctrica fiable con el suelo, lo que permite disipar la energía sin dañar la infraestructura.
Técnica de la esfera rodante
La implementación de la metodología de esferas rodantes constituye un enfoque táctico para mitigar los efectos de las perturbaciones atmosféricas. Esta metodología se basa en el concepto fundamental de que, en la proximidad del cuerpo celeste descendente que se acerca a la Tierra en medio de una descarga atmosférica, la intensidad de las corrientes de rayos disminuye en comparación con las corrientes inducidas por los fenómenos de los relámpagos. Esta estrategia abarca la progresión de una esfera teórica hacia la estructura protectora. En la unión de la esfera y la estructura de protección, se coloca una punta colectora para evitar el contacto directo entre la esfera y la estructura. Que funciona como punto de contacto para la esfera ().
Factor de riesgo eléctrico en el sistema de protección contra descargas atmosféricas
El posible riesgo de deterioro de los aparatos eléctricos y electrónicos contenidos en un entorno debido a una descarga atmosférica merece una consideración cuidadosa. Este peligro eléctrico debe evaluarse cuidadosamente al diseñar y seleccionar sistemas de protección adaptados a la estructura específica. La tabla de normativa IEC 62305-2 y () proporciona valores estándar para evaluar los factores de riesgo y sugiere emplear un software, como el Risk Assessment, para realizar los cálculos. Este software se fundamenta en la normativa mencionada y contiene los valores típicos de los factores de riesgo.
Sistema de puesta a tierra
Cuando se produce una descarga atmosférica, la inductancia que afecta a la longitud del electrodo de conexión a tierra manifestará su impacto, lo que provocará la localización de la corriente de fuga alrededor del área donde cae la corriente del rayo. En consecuencia, esta localización creará una distribución irregular del potencial terrestre. Como resultado, la distribución de la corriente y los campos electromagnéticos se verá afectada por los potenciales variables en los diferentes puntos de conexión a tierra. Además, se recomienda asegurar que cada punta del sensor tenga una conexión a tierra dedicada. El valor ideal de resistencia de la malla sería cercano a cero ohmios, lo que facilitaría el flujo sin obstáculos de la corriente del rayo. Sin embargo, lograr esto es inviable debido a varios factores, incluidos el tipo de material conductor, la longitud y el área de la sección transversal. El estándar () y el IEEE 142 definen los valores esenciales que es necesario tener en cuenta para los cálculos de puesta a tierra de acuerdo con los criterios especificados.
METODOLOGÍA
La metodología propuesta tiene como objetivo facilitar el desarrollo del sistema de apantallamiento dentro de un edificio, en seis etapas.
En la etapa preliminar, se recopila la información pertinente a la configuración arquitectónica del edificio. Al mismo tiempo, las evaluaciones de la resistividad del suelo se llevan a cabo empleando el método de Wenner, que incorpora una variedad de mediciones.
En la segunda etapa, se lleva a cabo una evaluación de los riesgos de acuerdo con las estipulaciones en la norma IEC 62305-2 para evaluar la solidez estructural del edificio.
En la tercera etapa, la metodología electrogeométrica se emplea para determinar las rutas de las descargas eléctricas y para situar con precisión las puntas de los sensores sobre el marco estructural.
En la cuarta etapa, la evaluación de la resistencia del suelo se ejecuta de acuerdo con los protocolos delineados en el estándar IEEE Std 142, con el objetivo de determinar la idoneidad del valor de resistencia pertinente al sistema objeto de examen.
En la quinta etapa, se lleva a cabo un análisis del sistema de acuerdo con los estándares por la norma IEEE 80. Esta fase concreta la evaluación de varios elementos, entre los que se incluyen, la tensión de contacto, la tensión escalonada, el elevado potencial de conexión a tierra, la corriente de malla, la resistencia de la malla y las características del controlador.
En la sexta etapa, se lleva a cabo el proceso de análisis de los equivalentes para facilitar la determinación de las corrientes eléctricas en diferentes ubicaciones dentro del sistema de protección a fin de protegerse contra las perturbaciones atmosféricas durante la séptima fase posterior.
Durante la octava etapa, se lleva a cabo la verificación del análisis de riesgos para determinar la seguridad estructural. En caso de que se identifiquen discrepancias, se debe volver a evaluar una fase posterior del procedimiento y proponer una estrategia alternativa que incorpore la evaluación de los peligros eléctricos dentro del marco especificado.
Finalmente, en la novena etapa se lleva a cabo la simulación para replicar las corrientes eléctricas producidas a través de la descarga atmosférica dentro de los diversos subsistemas que componen el sistema de protección.
Configuración de programación para el método de la esfera rodante
El algoritmo emplea la biblioteca Tkinter en Python para la creación de una interfaz gráfica de usuario. Este procedimiento implica la importación de los módulos necesarios y el establecimiento de variables esenciales. Posteriormente, se crea una función para gestionar la configuración de formas rectangulares y complejas, que abarca una secuencia de comandos posteriores:
Establecer los cálculos del apantallamiento
Diseño 3D de la estructura rectangular
Diseño de las esferas rodantes
Diseño de puntas captadoras
Diseño de bajantes horizontales y verticales
Diseño de la interfaz gráfica
Resultados de los cálculos de apantallamiento y diseño 3D en Autocad
La Figura 1 ilustra el proceso para implementar el algoritmo de acuerdo con la norma IEC 62305. La información ingresada en la interfaz se alinea con la configuración rectangular que se muestra en la Figura . El algoritmo se diseñó específicamente para administrar varios tipos de formas rectangulares, que van desde las más simples hasta las más complejas. Para la evaluación de los resultados y su validación, se examina un escenario particular (, ), siguiendo las pautas descritas en la norma IEC 62305.
Configuración para la programación del cálculo de la resistencia al suelo
El código comienza por establecer una base estructurada mediante la incorporación de módulos esenciales, como Tkinter y matemáticas, seguido de la creación de funciones responsables de ejecutar los cálculos y mostrar la información. La construcción de la interfaz visual se logra mediante la utilización de los widgets de Tkinter, que abarcan funciones activadas por la interacción del usuario. Esta funcionalidad permite a los usuarios ingresar datos, seleccionar preferencias, realizar cálculos específicos y visualizar las tablas y gráficos correspondientes. Siguiendo las directrices descritas en la norma 142 del IEEE para la determinación de la resistencia al suelo, el código tiene como objetivo facilitar la comprensión y la utilización por parte de los usuarios.
Los procesos sugeridos por la norma IEEE 80 se utilizan para la evaluación del sistema de puesta a tierra
Para establecer una malla de conexión a tierra de acuerdo con las especificaciones descritas en el estándar IEEE 80, es imperativo cumplir con una serie de procedimientos delineados en dicho estándar. En primer lugar, es necesario delinear claramente el propósito previsto de la malla, así como el lugar de instalación específico. Además, deben establecerse criterios precisos de resistencia en relación con las corrientes de conexión a tierra y de falla, junto con la elección adecuada de los materiales para la infraestructura de conexión a tierra. La determinación de la configuración y las dimensiones de la malla es de importancia, ya que requiere la identificación de los puntos de conexión con el aparato eléctrico, los conductores de protección y el sistema de conexión a tierra de la instalación eléctrica. Es imprescindible verificar que la resistencia calculada al suelo cumpla con los estándares y realizar evaluaciones in situ para evaluar la eficacia de la malla. La supervisión y el mantenimiento periódicos de la malla son indispensables para garantizar su rendimiento óptimo de las normas de seguridad.
Estructura del proyecto para el sistema de puesta a tierra IEEE Std. 80
La metodología de programación se centra en la utilización de la biblioteca Tkinter de Python para la creación de una interfaz gráfica de usuario interactiva. Adicionalmente, se emplean bibliotecas complementarias, como ttk, tkinter messagebox, PySimpleGUI y PIL (Image, ImageTK), junto con funciones matemáticas y sqrt de Python para realizar cálculos numéricos. Un elemento crucial del programa reside en la integración de la función validar, responsable de validar las selecciones realizadas en las listas desplegables presentes en la interfaz. En función de la selección elegida, los valores correspondientes se transmiten posteriormente a segmentos específicos denominados "DATA_1", en los que los usuarios ingresan datos que incluyen voltajes, impedancias, resistencias, factores de corrección y las dimensiones de la malla. Los datos proporcionados se utilizan para el cálculo de las corrientes, las relaciones entre ellas, los diámetros de los conductores y la resistencia de la malla. Después de esto, la corriente máxima que fluye a través de la malla, el incremento del potencial del suelo (GPR) y el voltaje a través de la malla se determinan mediante la aplicación de ecuaciones y fórmulas específicas en la sección siguiente. Posteriormente, estos hallazgos se evalúan en función de los criterios establecidos, que abarcan el voltaje escalado y el voltaje táctil, para validar la adherencia. También se examina el cumplimiento del criterio para determinar la resistencia máxima de la malla. Si la resistencia calculada coincide o cae por debajo de la resistencia máxima predeterminada, se considera que se cumple el criterio; de lo contrario, se considera que no cumple.
La Figura 2 describe la metodología que permite a los usuarios interactuar con la interfaz gráfica para realizar análisis y cálculos basados en los datos proporcionados y los criterios establecidos.
En la interfaz gráfica de usuario, se introducen los datos esenciales para el cálculo del sistema de puesta a tierra. Los valores introducidos se ajustan a las directrices descritas en el estándar IEEE Std 80. Como se muestra en el diagrama de flujo en la Figura 2, es imperativo identificar un tipo de malla apropiado para el análisis computacional y la clasificación del sistema asociado. Estos datos son vitales para determinar el umbral de resistencia permitido para la malla.
Estructura de programación para los equivalentes eléctricos
El procedimiento se inicia con la importación de las bibliotecas matemáticas y Tkinter, que facilitan los complejos cálculos matemáticos y la construcción de la interfaz gráfica de usuario. Se describen una variedad de funciones: una diseñada para determinar las características de una varilla, que abarca la resistencia, la capacitancia y la inductancia; otra destinada a calcular los parámetros
de la malla de conexión a tierra; una función dedicada a la evaluación de cables horizontales y verticales de forma aislada; una función de visualización destinada a mostrar datos relacionados con las equivalencias de los conductores; y una función que aclara los detalles sobre las equivalencias de las varillas de soldadura de cobre. La interfaz principal incluye etiquetas, campos de entrada y botones que activan los cálculos y muestran los resultados pertinentes.
Configuración del proyecto para la simulación de descargas atmosféricas
Los equivalentes eléctricos se construyen utilizando Atpdraw, mientras que el generador Heidler se emplea para replicar la descarga atmosférica, con una amplitud de 150000 A y un tiempo de onda completa de 1x10 −6 segundos. La información que se presenta en la Tabla 4 se utiliza para la configuración de los equivalentes eléctricos relacionados con los subsistemas de protección. Tras completar el circuito y ejecutar la simulación, se genera un archivo esencial denominado "Pl4", que requiere la conversión en matrices o vectores mediante el software PL42mat.
Los datos se importan a Python utilizando la biblioteca correspondiente y, a continuación, se generan gráficos mediante la biblioteca matplotlib. La interfaz gráfica de usuario, creada con Tkinter, muestra los valores máximos en los modos actual y temporal para cada simulación. La Figura 3 muestra el diagrama de flujo que muestra la funcionalidad del algoritmo.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Estimar el riesgo eléctrico según la IEC 52305-2
La Tabla delinea los componentes empleados para evaluar el riesgo dentro de un marco, teniendo en cuenta los factores ambientales y los atributos físicos, como la presencia anual de rayos, el tamaño de la estructura, los detalles relacionados con su protección y los datos sobre las medidas de protección externas. Esta investigación se ajustó a las directivas descritas en la norma IEC 52305-2.
La evaluación del riesgo eléctrico se lleva a cabo de acuerdo con el programa de evaluación de riesgos descrito en la norma IEC 62305 para determinar el sistema de protección necesario para cualquier estructura. Tras esta evaluación, utilizando un software dedicado a la evaluación de riesgos, los hallazgos se documentan en la Tabla 1.
Los resultados sugieren la necesidad de mitigar los riesgos asociados con la pérdida de vidas humanas, valorados en 3.62x10 −5 . Sobre la base de los descubrimientos antes mencionados, es crucial implementar un sistema externo de protección contra rayos (SECPR) y un traje de protección contra rayos en forma de nube (SIPCR). Este examen se centrará en la evaluación de un sistema de protección externo contra las descargas eléctricas, con la sugerencia de realizar más investigaciones para identificar un sistema de protección interno. Los resultados se resumen en la Tabla 2.
Cálculo de la resistividad del suelo
Es crucial evaluar la resistividad del suelo antes de establecer un sistema de puesta a tierra adecuado. Esta resistividad está sujeta a variaciones a escala global y se ve afectada por los cambios estacionales, influenciados por varios factores, como la concentración de sales minerales, los niveles de humedad, la temperatura, la compactación del suelo y el contenido de electrolitos. El manuscrito presenta el método de Wenner, que emplea una configuración lineal de cuatro polos. Para validar la precisión del algoritmo utilizado en los cálculos de resistividad, se deben proporcionar datos de entrada que coincidan con los valores sugeridos en el estudio. El valor de resistividad promedio determinado en la investigación es de 37.687 Ωm.
Cálculo de la investigación de la esfera rodante IEC 62305-3
Para autenticar el algoritmo formulado, se lleva a cabo una evaluación de un sistema de protección contra rayos de acuerdo con las recomendaciones descritas en la norma IEC 62305. La evaluación está diseñada específicamente para una instalación de almacenamiento ubicada en el departamento de Junín. Se consideran varios aspectos, incluidas las dimensiones del edificio y detalles cruciales como el nivel de protección, la frecuencia de las tormentas eléctricas (Td) y las dimensiones del pararrayos.
La Figura muestra el modelo de Autocad producido por el algoritmo desarrollado e ilustra un diseño que se alinea con el creado en el estudio para protegerse contra las perturbaciones atmosféricas. En ambos casos, se adquieren un total de 12 puntas de sensor. El modelo integra bajantes horizontales y verticales, además de calcular la longitud necesaria para la instalación de los sistemas de bajantes.
Cálculo de las resistencias a tierra según la normativa IEEE Std. 142
La evaluación y el cálculo de las resistencias del suelo se llevan a cabo mediante varias configuraciones descritas en el estándar IEEE Std. 142. Al utilizar los datos de la tesis de () para verificar el algoritmo desarrollado, se emplea una configuración básica de varillas. La interfaz proporcionada detalla una tabla de información estándar para las varillas Coperweld junto con sus características respectivas. Para validar el algoritmo, se introduce un conjunto de datos: donde el radio mide 0,007938 m, la longitud es de 1,8 m y la resistividad del suelo es de 99,2 Ω. En consecuencia, el valor calculado asciende a 33.266 Ωm.
Solución del algoritmo en el sistema de puesta a tierra
El algoritmo Python se desarrolló para configurar el sistema terrestre siguiendo los procedimientos descritos en el estándar IEEE 80. El software ofrece varias funciones, incluida la selección de la categoría de malla y el sistema preferido para realizar los cálculos. La norma IEEE Std. 80 detalla la metodología para el cálculo del sistema de conexión a tierra y las diferentes disposiciones de malla. Para verificar la funcionalidad del programa, se utilizaron los datos de ejercicios del anexo B y se seleccionó la configuración de malla en forma de "L". En la Tabla 3 la comparación entre los resultados obtenidos del reglamento y los del programa para SPT en Python mostró similitudes. El estándar IEEE 80 corresponde al número 1, mientras que el SPT corresponde al número 2. Cabe destacar que el error de voltaje táctil es el más alto, con un valor de −2.94x10 −3 V.
Respuesta del algoritmo para los equivalentes eléctricos de los sistemas
Al determinar los equivalentes eléctricos, es esencial comprender a fondo el diseño del sistema de protección dentro de la estructura. Esto incluye consideraciones como la cantidad de puntos de recogida, el espacio entre los bajantes, el diseño de la conexión a tierra y la configuración del sistema de conexión a tierra. La Tabla presenta los hallazgos con respecto a las características eléctricas de la estructura. En este análisis, se utilizó una varilla soldada de cobre de 1,80 m, junto con un conductor de malla AWG 2/0 para los bajantes AWG 2. Estas medidas específicas se usarán para la simulación basada en el modelo eléctrico elegido en Atpdraw.
Respuesta del algoritmo para la simulación contra descargas atmosféricas
En esta sección se describen los resultados del algoritmo utilizado para simular la protección contra las perturbaciones atmosféricas. Se trata de un circuito eléctrico que representa las contrapartes de la máscara protectora actual, desarrollada en Atpdraw. La simulación atmosférica se lleva a cabo utilizando un generador Heidler situado en la parte superior de la estructura. El algoritmo de programación de Python incorpora una interfaz con cuatro botones: corrientes descendentes horizontales actuales, corrientes descendentes verticales, corrientes en varillas de soldadura de cobre y corrientes en la conexión a tierra del sistema. Los resultados abarcan la corriente máxima y su correspondiente temporización, tal como se detalla en la Tabla .
Respuesta del análisis de riesgo eléctrico instalado los sistemas eléctricos de protección
El análisis del riesgo eléctrico, después de la instalación de los subsistemas, se determina mediante la protección de conformidad con la norma IEC 62305, utilizando el software de Risk Assessment. Esta etapa en particular es crucial para finalizar el procedimiento de dimensionamiento de las estructuras para protegerlas contra las descargas atmosféricas, empleando el método de esferas rodantes. El resultado del cálculo revela que el edificio carece de cualquier riesgo.
Análisis de errores del algoritmo desarrollado
Para autenticar la solidez del algoritmo formulado, es imprescindible compararlo con los estándares empleados en su desarrollo. Como se ilustra en la Tabla , el porcentaje de error converge hacia cero. En consecuencia, el empleo de este instrumento informativo evitará imprecisiones o diseños insatisfactorios en las próximas iniciativas.
CONCLUSIONES
Las circunstancias actuales manifiestan la falta de software diseñado para proteger a los edificios comerciales y residenciales en contra de las descargas atmosféricas. Por el contrario, existe una variación significativa en los niveles de riesgo entre las diferentes regiones geográficas, con picos que alcanzan un promedio de entre 100 y 120 en la región amazónica, seguida posteriormente por la sierra y las zonas costeras. No obstante, existen normas internacionales que rigen la planificación, la construcción y la puesta en funcionamiento de los sistemas de protección para edificios, instalaciones de generación de energía, subestaciones, líneas de transmisión y otros activos de infraestructura críticos.
Desafortunadamente, estos marcos regulatorios no se aplican a los edificios o estructuras residenciales de nuestra nación. Durante la formulación del algoritmo, fue imprescindible establecer una interfaz comunicativa entre Python y Atpdrawn para mejorar la evaluación y el cálculo de los parámetros eléctricos y no eléctricos que son fundamentales para realizar análisis de riesgos eléctricos de acuerdo con las medidas de protección IEC 52305-2, IEEE Std 80 de conexión a tierra, IEEE Std 142 e IEC 62305. Los cálculos subrayaron la necesidad de abordar los peligros relacionados con la posible pérdida de vidas humanas; en consecuencia, se hizo esencial implementar un sistema (SECPR) y un (SIPCR). El algoritmo que se desarrolló se verificó mediante ejercicios detallados en los estándares establecidos por el IEEE y la IEC. Al introducir los datos y realizar las comparaciones de los resultados resultantes, se observó una tendencia perceptible en la que el error convergía hacia cero, tal como se describe en el análisis de errores relacionado con el algoritmo.
