Desarrollo de un Algoritmo para la Protección contra Descargas Atmosféricas en Edificaciones

• Quinatoa , Carlos ^[1] ; Albán, Damián ^[1] ; Proaño , Xavier ^[1] ; Camacho , Luis ^[1]
  1. [1] Universidad Técnica de Cotopaxi

     Universidad Técnica de Cotopaxi

     Latacunga, Ecuador

     
• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 55, Nº. 1, 2025 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 51-60
• Idioma: español
• DOI: 10.33333/rp.vol55n1.05
• Títulos paralelos:
  • Development of an Algorithm for Protection against Atmospheric ] Discharges in Buildings
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• Resumen
  • español

    La investigación se centra en el progreso algorítmica destinada a la protección contra los impactos atmosféricos en estructuras que utilizan la técnica de esferas rodantes. La metodología comienza con la recopilación de los detalles del proyecto, que abarcan el nivel ceráunico y las medidas estructurales. Los elementos de riesgo se evalúan en un software de evaluación de riesgos para encontrar algunos escenarios, como la pérdida de vidas, la suspensión del servicio y los daños a la propiedad. De ser necesario, se administran las correcciones; de lo contrario, se ponen en práctica estrategias de protección. Esto incluye determinar la resistividad del suelo de acuerdo con la norma IEEE 81, aplicar la técnica de la esfera rodante de la norma IEC 62305-3 y cumplir con los principios del sistema de puesta a tierra en las normas IEEE 142 e IEEE 80. Para analizar las descargas atmosféricas dentro de una estructura protegida, se calculan los equivalentes eléctricos de los conductores de malla, las varillas de soldadura de cobre y los conductores horizontales y verticales. Los resultados se utilizan en un circuito de Atpdraw vinculado a Python, que genera gráficas de las formas de onda actuales para diversos subsistemas de protección. Los elementos de riesgo se reevalúan para ratificar el procedimiento. La verificación se basa en la idea de que el margen de error converge hacia cero cuando se introducen datos de ejercicios que cumplen con normativas como la IEC y el IEEE.

  • English

    The research concentrates on the algorithmic progress aimed at the protection against atmospheric impacts on structures using the rolling sphere technique. The methodology starts with the collection of project details, covering the ceramics level and structural measures. The risk elements are evaluated in a risk assessment software to find some scenarios, such as loss of life, service suspension and property damage. If necessary, corrections are managed; otherwise, protection strategies are implemented. This includes determining soil resistivity in accordance with IEEE 81, applying the rolling sphere technique of IEC 62305-3, and complying with the grounding system principles in IEEE 142 and IEEE 80. To analyze atmospheric discharges within a protected structure, electrical equivalents are calculated for mesh conductors, copper welding rods, and horizontal and vertical conductors. The results are used in an Atpdraw circuit linked to Python, which generates plots of the current waveforms for various protective subsystems. The risk elements are reevaluated to ratify the procedure. The verification is based on the idea that the margin of error converges to zero when inputting data from exercises that comply with standards such as IEC and IEEE.

• Referencias bibliográficas
  • Abril, L., y Azogue, G. (2021). Diseño y modelado del sistema de puesta a tierra y apantallamiento para la Estación Cotopaxi del Instituto...
  • Chiliquinga, J., y Guanoluisa, L. (2017). Evaluación del sistema de puesta a tierra de la línea de subtransmisión Ambato -Samanga y Samaga-...
  • Harvey, B., y Mena, A. (2021). Software de aplicación para el diseño de sistemas de apantallamiento contra descargas atmosféricas, Colombia[Tesis...
  • Heidler, F.H., Flisowski, Z., Zischank, W.J., Bouquegneau, C., Mazzetti, C., y It, C.M. (2008). Parameters of lightning current given in IEC...
  • IEEE. (2004). IEEE Guide for Improving the Lightning Performance of Electric Power Overhead Distribution Lines (IEEE Std 1410-2004) https://ieeexplore.ieee.org/document/643517
  • IEC. (2010). Norma de protección contra rayos (IEC 62305) https://www.iec.ch/homepage IEC. (2006). Protection against lightning-part 1 (IEC...
  • IEEE.(2013). IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding (IEEE Std 80-2013) https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2015.7109078
  • Lorenz, R., Leblanc, F., Aplin,K., Yair, Y., Harrison, T., Lebreton, J., y Blanc, M. (2008). Planetary Atmospheric Electricity. Space Sciences...
  • Lucietti, T., Coelho, V., y Canever, L. (2019). Simulation of a Lightning Protection System Considering the Different Protection Levels.
  • International Symposium on Lightning Protection (XV SIPDA), 1-8. https://doi.org/10.1109/SIPDA47030.2019.8951587
  • Maslowski, G., Rakov, V., y Ziembra, R. (2014). Experimental investigation and modeling of surge currents in lightning protection system....
  • National, O., y Atmospheric, A. (2023). NOAA’s National Weather Service is building a Weather-Ready Nation by providing better information...
  • Orbea, E. (2017) Mapa Isoceráunico del Ecuador https://elestudianteelectromecanico.blogspot.com
  • Radicevic, B., y Savic, M. (2011). Experimental Research on the Influence of Wind Turbine Blade Rotation on the Characteristics of Atmospheric...
  • Rousseu, y A., Kern, A. (2008). How to deal with environmental risk in IEC 62305-2. 2014 International Conference on Lightning Protection...
  • Tan, Y., Guo, X., Zhu, J., Shi, Z., y Zhang, D. (2014). Influence on simulation accuracy of atmospheric electric field around a building by...
  • Verdugo, K., Aries, L., y Merchán, H. (2007). Contribución para la Implementación de una Red de Detección de Rayos en Ecuador.
  • Revista Politécnica, 41(1), 17-24. Obtenido de: https://revistapolitecnica.epn.edu.ec
  • Viera, M., y Janiszewski, J. (2015). The effect of a group of buildings on the lightning electromagnetic fields. International Symposium on...