Los rayos y su interacción con las líneas aéreas

Los rayos son un fenómeno natural muy común. Alrededor de seis rayos golpean la superficie de la tierra cada segundo. A continuación, presentamos un mapa de la densidad de los rayos desarrollado por la NASA. Usted puede estimar la situación de su región: si la Densidad de los Rayos en la Tierra (GFD, por su sigla en inglés) es mayor que 10, entonces es algo que no se debe ignorar.

Tipos de interacciones con las líneas aéreas

Direct Lightning Strike (DLS)

Induced Overvoltage (IOV)

Problemas causados por los rayos a las líneas aéreas

Las descargas directas crean un impulso en el rayo que se fracciona y se propaga a lo largo de la línea haciendo que los aisladores en su camino tengan descargas eléctricas.

Las descargas indirectas generan sobrevoltajes inducidos en la línea por efecto electromagnético.

También pueden ocasionar descargas eléctricas a los aisladores.

Tras la descarga eléctrica a un aislador, la corriente producida por un transformador en la subestación más cercana se desvía del circuito normal: se establece una falla en la corriente a través de los aisladores afectados por el sobrevoltaje del rayo.

Posibles consecuencias

De la corriente de falla causada:

• Falla del transformador por esfuerzo mecánico y aumento de temperatura.
• Cortes y desconexiones.
• Rotura del cable (en particular, cables cubiertos).
• Rotura del aislador.

Por la propagación de la onda de sobrevoltaje:

• Rotura del aislador.
• Rotura del pararrayos de óxido de metal.
• Falla del transformador debido a fallas del aislamiento.

Easy Quench: Una tecnología única y eficiente para protección de líneas contra rayos

Easy Quench es una tecnología única desarrollada y mejorada desde 1996 por Streamer Electric. Los productos que cuentan con la tecnología Easy Quench protegen las líneas aéreas contra rayos directos e indirectos ayudando a prevenir el rompimiento de los cables, de los aisladores y a que se presenten cortes de energía. Debido a su principio operacional, los Dispositivos de Protección de Líneas contra Rayos (LLPD, por su sigla en inglés) no requieren de conexión a tierra especial (por ejemplo, barra de conexión a tierra). Por lo tanto, estos dispositivos son especialmente eficientes en áreas con alta resistividad del suelo. 

Protección contra descargas directas de rayos

Hay unos 16 millones de tormentas eléctricas anualmente en la tierra. Las descargas directas de rayos son extremadamente peligrosas para la gente, las edificaciones y para otros tipos de construcciones, pues entran en contacto inmediato con el objeto afectado. Pueden causar fallas mecánicas considerables y tremendos daños por incendios y explosiones.

Según las estadísticas, cada 30 kilómetros de línea aérea de energía hay riesgos de descarga al menos una vez durante la temporada de tormentas eléctricas. Este factor es de gran importancia al diseñar una solución de protección contra rayos. La energía de descarga puede fácilmente generar un sobrevoltaje que eleve la barra unos cuantos MV y corrientes que sean de 30 kV en promedio (aunque pueden alcanzar los 200 kV). Se calcula que, para una línea aérea de distribución de energía, el 20% de los apagones son consecuencia de descargas directas de rayos.

Se puede evitar pérdidas potenciales por dichas descargas directas de rayos usando dispositivos de protección contra rayos en las líneas aéreas de energía. 

Equipos para la protección de descargas directas de rayos 

El uso de dispositivos de protección contra rayos para líneas Streamer brinda una protección completa. Al eliminar la posibilidad de fallas por cortocircuito, estos dispositivos también pueden disipar la energía de descargas directas de rayos.

Productos disponibles STREAMER:

1. Line Lightning Protection Device d10z hasta 12 kV.
2. Line Lightning Protection Device dC20z hasta 24 kV.
3. Line Lightning Protection Device d24z hasta 24 kV.
4. Line Lightning Protection Device dM35z hasta 40,5 kV.
5. Line Lightning Protection Device d45z hasta 52 kV.
6. Line Lightning Protection Device d69z hasta 72,5 kV.

Además de proteger la línea equipada contra descargas directas de rayos y back flashovers, el rango de D-LLPD también puede ser instalado cerca a pararrayos convencionales de óxido de metal (MOA, por su sigla en inglés) que son usados para la protección de equipos sensibles, tales como transformadores montados en postes, terminales de cables, y similares. Esta aplicación puede ayudar a facilitar el modo de operación de MOA reduciendo la llegada de sobrevoltaje a las terminales de MOA desde la línea.

Protección de sobrevoltaje inducido por rayos

Los sobrevoltajes inducidos por rayos son un fenómeno generalizado que se cree que es la causa del 70% de los apagones que se presentan en las líneas de distribución.

Las líneas aéreas de distribución de energía, representan estructuras extensas conformadas por conductores de fase, aisladores de línea y dispositivos auxiliares. Normalmente, su altura no excede los 10 metros, lo cual implica que hay muchos objetos más altos en su proximidad. Si la descarga de un rayo se presenta cerca de una línea de distribución, muy probablemente su objetivo será un objeto, como un árbol, un edificio, una torre de telecomunicaciones o cualquier otro objeto similar cerca de la línea. Cuando la descarga del rayo evoluciona, debido al acople electromagnético entre los conductores de fase y el canal del rayo, una carga distribuida a lo largo de cierta sección de la línea se presenta en todas las fases simultáneamente. Tan pronto como el rayo “toca” cualquier objeto y el circuito está cerrado, comienzan a viajar ondas de sobrevoltaje a lo largo de la línea.

Partiendo de cierta intensidad de descarga y distancia, el pico de sobrevoltaje ocasionalmente alcanza el nivel de 500 kV, lo cual está supuesto a ser el valor máximo. Para aplicaciones de ingeniería, se estima que el pico de un sobrevoltaje inducido es inferior a 300 kV. Para evitar posibles consecuencias perjudiciales por este fenómeno, tales como daños a los cables y apagones, las líneas aéreas deben estar equipadas con soluciones que brinden protección contra sobrevoltajes inducidos por rayos.

Producto disponible:

• STREAMER Line Lightning Protection Device i20z hasta 24 kV.

Por: LOGYTEC S.A.
Calle Isidoro Suárez 236 Urb. Maranga, San Miguel – Lima – Perú
mdelacruz@logytec.com.pe
www.logytec.com.pe

La Industria 4.0 ha traído consigo una revolución en cómo las empresas industriales gestionan sus operaciones diarias. La integración de tecnologías avanzadas como el Internet de las Cosas (IoT), el Machine Learning (ML) y la inteligencia artificial (IA) no solo está transformando la forma en que se producen bienes, sino que también está revolucionando la manera en que las empresas previenen y responden a las fallas de los equipos. En este contexto, la predicción de anomalías y fallas mediante soluciones IoT emerge como una herramienta clave para aumentar la productividad, reducir tiempos de inactividad y minimizar costos operativos.

¿Por qué es clave la predicción de anomalías en la Industria 4.0?

En un entorno donde la continuidad operativa es fundamental para mantener la competitividad, los tiempos de inactividad no planificados pueden resultar costosos y, en algunos casos, catastróficos. Tradicionalmente, las empresas han dependido de estrategias de mantenimiento correctivo o preventivo, que, aunque útiles, no siempre logran anticipar problemas inesperados en los equipos.

Aquí es donde entran las soluciones de IoT: al integrar sensores y sistemas de monitoreo conectados, las empresas pueden recoger datos en tiempo real de sus equipos y procesos industriales. Estos datos luego son procesados por algoritmos avanzados de Machine Learning que detectan patrones inusuales o fuera de lo común, identificando señales tempranas de posibles fallas antes de que ocurran. Esto permite a los gerentes, supervisores y técnicos actuar de manera proactiva, evitando paradas imprevistas y optimizando la planificación del mantenimiento.

Tecnologías clave detrás de la predicción de anomalías

La capacidad de predecir fallas depende de una combinación de tecnologías avanzadas que conforman el núcleo de la Industria 4.0:

• Internet de las Cosas (IoT): Sensores inteligentes instalados en equipos industriales recopilan datos como temperatura, vibración y presión. Estos datos se envían en tiempo real a plataformas centralizadas, utilizando tecnologías como LoRaWAN, WiFi, redes celulares o Sigfox, según las necesidades de alcance y consumo de energía. Estas tecnologías garantizan una transmisión eficiente y cobertura adecuada para el monitoreo continuo y la toma de decisiones en tiempo real.
• Machine Learning y AI: A través del análisis de grandes volúmenes de datos históricos y en tiempo real, los algoritmos de Machine Learning son capaces de identificar patrones anómalos que podrían señalar una posible falla. Estas tecnologías aprenden de los datos para mejorar sus predicciones con el tiempo, ofreciendo resultados cada vez más precisos.
• Sistemas de Monitoreo Remoto: Estos permiten a los gerentes e ingenieros controlar y visualizar el estado de sus equipos desde cualquier lugar, asegurando que las operaciones puedan mantenerse bajo control incluso en entornos distribuidos o remotos.

Aplicaciones prácticas en la industria

Las soluciones de predicción de anomalías y fallas mediante IoT ya están demostrando su valor en una amplia gama de sectores industriales. Por ejemplo:

• Industria minera: Equipos de extracción y procesamiento de minerales que sufren desgaste severo pueden beneficiarse de la monitorización en tiempo real para evitar fallas críticas. Sensores en maquinaria pesada detectan cambios en la vibración y temperatura, permitiendo a los ingenieros programar mantenimientos antes de que una avería cause un retraso prolongado en la producción.
• Sector manufacturero: Las líneas de producción automatizadas están bajo constante presión para operar con la máxima eficiencia. Con el monitoreo predictivo, los supervisores pueden prever el desgaste de componentes clave, como motores o sistemas hidráulicos, programando reparaciones o reemplazos con antelación.
• Energía y utilities: En plantas de energía o redes eléctricas, las interrupciones pueden tener consecuencias graves. Los sistemas de predicción de fallas permiten a los operadores identificar fallos potenciales en transformadores o turbinas, evitando apagones y garantizando la continuidad del servicio.

Beneficios tangibles para las empresas industriales

La adopción de soluciones de IoT para la predicción de anomalías no solo previene fallas costosas, sino que ofrece beneficios tangibles que impactan directamente en la productividad y los costos operativos:

1. Reducción de tiempos de inactividad: Al identificar problemas antes de que se conviertan en fallas catastróficas, las empresas pueden programar mantenimientos planificados, minimizando las interrupciones inesperadas.
2. Mantenimiento predictivo: En lugar de seguir calendarios rígidos de mantenimiento, los sistemas predictivos permiten a las empresas optimizar los intervalos de mantenimiento basados en las condiciones reales de los equipos, lo que resulta en ahorros significativos en costos de reparación.
3. Mayor vida útil de los equipos: Al monitorear las condiciones operativas en tiempo real, se puede evitar el desgaste innecesario y prolongar la vida útil de los activos más costosos.
4. Mejora en la seguridad laboral: Los sistemas de predicción de fallas pueden detectar condiciones peligrosas antes de que afecten a los trabajadores, mejorando la seguridad en el entorno industrial.

Soluciones de IoT de Smelpro: Aumentando la competitividad en la Industria 4.0

Smelpro se destaca por ofrecer servicios y soluciones integrales de IoT específicamente diseñados para impulsar la transformación digital en la Industria 4.0 en Perú. Nos encargamos de la instalación y configuración de equipos IoT en campo, integrando sensores avanzados para captar datos como temperatura, vibración, presión, entre otros. Además, desarrollamos y desplegamos plataformas en la nube que permiten el monitoreo, control, análisis de datos y la predicción de fallas en tiempo real, asegurando que nuestros clientes puedan anticiparse a problemas, reducir sus costos y optimizar sus operaciones al máximo desde cualquier ubicación.

Por: Ing. Néstor Ccencho – SMELPRO
Calle Hefesto 499, oficina 502, Salamanca – Ate, Lima
+51 923 265 572 | (01) 322 6467
ventas@smelpro.com

El Ing. Carlos Alva, gerente general del Grupo ABSISA, destacó la importancia de su firma en industrias que manejan sustancias inflamables, subrayando que la protección contra explosiones y deflagraciones es fundamental para garantizar la seguridad de las instalaciones. “Representamos a PROTEGO de Alemania, líder en soluciones de seguridad para la protección de tanques y procesos industriales, quien ha desarrollado los apagallamas FA-E, que brindan una protección confiable contra la propagación de llamas en conductos y sistemas de ventilación”, afirmó.

El modelo FA-E de PROTEGO es un apagallamas avanzado, diseñado para prevenir la transmisión de llamas en sistemas que transportan gases y vapores inflamables. Estos dispositivos se instalan en líneas de ventilación, procesos de gas y otras conducciones en donde pueden formarse mezclas explosivas. El modelo FA-E permite:

• Prevención de deflagraciones: El FA-E está diseñado específicamente para detener deflagraciones dentro de conductos. Esto significa que, en caso de que se produzca una explosión en una parte del sistema, el apagallamas impide que la llama se propague a otras áreas, protegiendo así al personal y a los equipos.

• Protección bidireccional: Una de las características clave de los apagallamas FA-E es su capacidad para actuar de manera bidireccional, deteniendo la propagación de llamas en ambos sentidos, lo que resulta ideal para sistemas con flujo de gases en múltiples direcciones.

• Tecnología PROTEGO®: Los apagallamas FA-E utilizan la tecnología patentada de PROTEGO, que garantiza una máxima seguridad con una mínima pérdida de presión. Esto permite que el sistema funcione de manera eficiente sin comprometer la seguridad, manteniendo la presión y el flujo de gas controlados.

Los apagallamas FA-E de PROTEGO están construidos con materiales de alta calidad, diseñados para soportar las condiciones extremas de la industria. Los apagallamas FA-E de PROTEGO se utilizan en una amplia gama de industrias, que incluyen:

• Industrias petroquímicas: Para evitar que deflagraciones en tanques de almacenamiento o líneas de transporte de gas se propaguen por el sistema.
• Plantas químicas: Donde las mezclas de gases inflamables son comunes y se requiere un alto nivel de seguridad.
• Sistemas de procesamiento de biogás: En estos sistemas, los apagallamas son esenciales para proteger las líneas de ventilación que transportan gases inflamables.
• Instalaciones de almacenamiento y transferencia de combustibles: Los apagallamas FA-E son una medida de seguridad crítica para evitar que una explosión localizada se extienda por los conductos de ventilación o tuberías.

Los apagallamas FA-E de PROTEGO están certificados bajo normativas internacionales de seguridad e incluyen la Directiva ATEX para equipos destinados a atmósferas explosivas y EN ISO 16852, que regula los apagallamas industriales. Esto asegura que el equipo cumple con los más estrictos estándares de seguridad y eficiencia.

Beneficios

1. Protección total contra deflagraciones: Garantizan la detención de la llama en condiciones de alta velocidad y presión en los conductos.
2. Mínima pérdida de presión: El diseño de los apagallamas permite que los gases fluyan sin restricciones significativas, manteniendo la eficiencia del sistema.
3. Versatilidad: Son aptos para una amplia gama de aplicaciones industriales, desde la protección de pequeñas instalaciones hasta grandes plantas petroquímicas.
4. Mantenimiento sencillo: Los apagallamas FA-E están diseñados para facilitar su inspección y limpieza, asegurando una operación continua y segura. 

Los apagallamas FA-E de PROTEGO son una solución integral y confiable para la protección de sistemas industriales que manejan gases inflamables. Su capacidad para detener deflagraciones de manera eficiente, junto con su diseño robusto y certificaciones internacionales, los convierte en una opción ideal para empresas que buscan maximizar la seguridad de sus procesos sin sacrificar la eficiencia operativa. Con la incorporación de estos dispositivos, las industrias pueden asegurar la protección de sus instalaciones, personal y medio ambiente frente a riesgos de incendios y explosiones.

Por: Ing. Carlos Alva – Gerente General – ABSISA
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