MÉTODO PARA DETERMINAR UNA DISTANCIA DE SEGURIDAD LIBRE DE PERTURBACIONES ELÉCTRICAS DAÑINAS PARA EQUIPOS ELÉCTRICOS O ELECTRÓNICOS CONECTADOS A UNA RED DE BAJA TENSIÓN ANTE LA CAÍDA DE UN RAYO.

Método para determinar una distancia de seguridad libre de perturbaciones eléctricas dañinas para equipos eléctricos o electrónicos conectados a una red de baja tensión ante la caída de un rayo.

La presente invención se refiere a un método para determinar una distancia de seguridad libre de perturbaciones eléctricas dañinas para equipos eléctricos o electrónicos conectados a una red de baja tensión ante la caída de un rayo. El método se caracteriza porque comprende los pasos de: obtener coordenadas de latitud y longitud del lugar donde se localizan los equipos, dicho lugar es el centro de coordenadas; obtener un listado de los rayos registrados alrededor del centro de coordenadas; calcular una distancia geográfica entre cada rayo y el centro de coordenadas, determinándose así una zona objetivo alrededor del centro de coordenadas; establecer la densidad de cargas receptoras y el tipo de tendido de distribución eléctrica que prevalece en la zona objetivo; establecer un nivel mínimo de pico de sobretensión transitoria que si es rebasado se considera potencialmente dañino para los equipos receptores situados en el origen de coordenadas; y calcular una distancia crítica radial con centro en cada rayo tal que si la distancia geográfica es menor que la distancia crítica para un rayo cualquiera del listado, entonces dicho rayo es potencialmente causante de un siniestro eléctrico en el centro de coordenadas.

Método para determinar una distancia de seguridad libre de perturbaciones eléctricas dañinas para equipos eléctricos o electrónicos conectados a una red de Baja Tensión ante la caída de un rayo.

Objeto de la invención La presente invención tiene aplicación en el sector técnico de instalaciones eléctricas de Baja Tensión. En particular, en los casos en los que se producen daños o mal funcionamiento de los equipos receptores, eléctricos o electrónicos, conectados a las mismas como consecuencia de una sobretensión provocada por una descarga atmosférica (rayo) .

El objeto de la invención es un método que permite conocer de forma fiable, rápida y sencilla si uno o varios equipos receptores han podido ser dañados debido a las perturbaciones relacionadas directamente con la caída de un rayo.

Antecedentes de la invención Se define siniestro eléctrico como cualquier situación en la que las instalaciones o equipos receptores conectados a las mismas presentan un funcionamiento incorrecto que afecta a su utilidad principal (“mal funcionamiento”) o un desperfecto permanente que impida realice su función principal. El desperfecto es permanente cuando persiste tras haber cesado la causa temporal que lo ha producido. En estas circunstancias se dice que la instalación o el equipo están dañados o que ha sufrido daños eléctricos.

Actualmente, cuando se declara un siniestro eléctrico en el sector residencial, comercial e industrial en Baja Tensión, las aseguradoras comprueban la veracidad de la reclamación y los daños enviando a un perito al lugar del siniestro. El perito evalúa las circunstancias del siniestro una vez que se ha producido, ex post. La función de peritaje in situ puede estar asociada con la reparación de los equipos dañados o cobertura del siniestro por parte de la aseguradora.

En general, las inspecciones periciales a posteriori o ex post no permiten conocer la causa detallada del desperfecto o daño sino solamente, tras su examen, la identificación del componente o sistema cuya funcionalidad ha sido dañada.

Los eventos, alteraciones o perturbaciones del suministro eléctrico que pueden causar los siniestros por daños eléctricos se pueden clasificar en temporales y transitorios según su frecuencia y duración. Se puede considerar que un evento es transitorio si su frecuencia dominante es superior a 1kHz. Por el contrario, los eventos temporales están asociados a la frecuencia industrial (50Hz en Europa) y a sus primeros armónicos (3º, 5º, etc.) .

Los eventos transitorios se pueden clasificar también según la distancia a la que el evento o perturbación se conduce sin sufrir una atenuación significativa. De este modo, los transitorios registrados en las instalaciones receptoras se clasifican según el elemento o punto eléctrico donde se originen en externos e internos a la propia instalación.

A su vez, los transitorios externos a la instalación receptora se clasifican en externos e internos a las redes eléctricas según su origen o causa. Los externos a las redes son los debidos a los rayos, bien por impacto directo o bien por inducción electromagnética. Los internos a las redes son debidos a múltiples causas que incluyen la operación de interruptores o bancos de condensadores y la actuación de protecciones.

Las descargas atmosféricas (rayos) se encuadran por tanto en los fenómenos transitorios externos a las redes eléctricas. Su forma de onda representativa es un impulso unidireccional. Sin embargo, una vez que los impulsos tipo rayo penetran en las instalaciones eléctricas receptoras se transforman en oscilatorias. Este fenómeno es debido a los “rebotes” de la onda en los puntos de cambio de impedancia característica.

En resumen, se echa en falta en el estado del arte un método que resuelva el problema vigente de descubrir sí las perturbaciones en el suministro eléctrico originadas directamente por rayos pueden dañar los equipos eléctrico electrónicos o instalaciones eléctricas receptoras conectados a la red de Baja Tensión causando siniestros eléctricos.

Descripción de la invención La presente invención viene a cubrir un vacío en el estado del arte y a resolver el problema expuesto anteriormente mediante un método para determinar una distancia de seguridad libre de perturbaciones eléctricas dañinas para equipos eléctricos o electrónicos conectados a una red de baja tensión ante la caída de un rayo. El método se caracteriza por que comprende los siguientes pasos:

a) obtener coordenadas de latitud y longitud del lugar donde se localizan los equipos eléctricos o electrónicos, dicho lugar es el centro de coordenadas;

b) obtener un listado de los rayos registrados en un radio determinado alrededor del centro de coordenadas, estando cada rayo identificado por un conjunto de parámetros que comprende al menos las coordenadas donde incide dicho rayo;

c) calcular una distancia geográfica entre cada rayo del listado y el centro de coordenadas, determinando esta distancia geográfica una zona objetivo alrededor del centro de coordenadas;

d) establecer la densidad de cargas receptoras en la zona objetivo;

e) establecer el tipo de tendido de distribución eléctrica que prevalece en la zona objetivo;

f) establecer un nivel mínimo de pico de sobretensión transitoria que si es rebasado se considera potencialmente dañino para equipos receptores de Baja Tensión, eléctricos o electrónicos en el origen de coordenadas;

g) calcular una distancia crítica radial con centro en cada rayo a partir de los resultados de los pasos (d) , (e) y (f) tal que si la distancia geográfica es menor que la distancia crítica para un rayo cualquiera del listado, entonces dicho rayo es potencialmente causante de un siniestro eléctrico en el centro de coordenadas; en cambio, si la distancia geográfica es mayor que la distancia crítica para un rayo cualquiera del listado, entonces dicho rayo se descarta como causante de perturbaciones eléctricas dañinas para equipos eléctricos o electrónicos situados en el centro de coordenadas.

Los parámetros identificativos del rayo se pueden seleccionar entre: intensidad de pico en kA, polaridad, número de descargas sucesivas, tipo de descarga (tierra/nube o nube/nube) .

El cálculo de la distancia entre el centro de coordenadas y la posición de cada rayo del listado puede realizarse, de acuerdo a una de las realizaciones de la invención, según un método numérico iterativo de Vincenty de precisión en el rango de milímetros.

Existen algunas fuentes de incertidumbre en el cálculo de la distancia geográfica entre cada rayo del listado y el centro de coordenadas, por ejemplo la precisión nominal del sistema de detección de rayos. También pueden presentarse fuentes de incertidumbre en el cálculo de la distancia crítica alrededor de cada rayo del listado.

En una de las realizaciones de la invención, la obtención del número de cargas receptoras en la zona objetivo, que es la comprendida entre el centro de coordenadas y el lugar donde incide un rayo, se realiza clasificando dicha zona como urbana (electrificación densa) , semiurbana (electrificación media) y zona rural (electrificación baja) . Así mismo, la invención puede comprender en una de sus realizaciones la estimación de que en zona urbana la alimentación que prevalece es subterránea, subterránea y aérea en la semiurbana y aérea si es zona rural.

Como la presente invención determina una distancia de seguridad libre de perturbaciones eléctricas causadas por el rayo que puedan causar siniestros eléctricos, algunas realizaciones de la invención compensan las incertidumbres presentes en el cálculo de las distancias. La compensación se hace con signo opuesto. En primer lugar, se reduce la distancia geográfica en el total acumulado de las incertidumbres de posición y ubicación geográfica. En segundo lugar, se aumenta la distancia crítica de modo que, en algunas realizaciones, se añade un coeficiente de seguridad Z que multiplica la distancia crítica estableciendo un radio más amplio alrededor de cada rayo del listado. Se descartan así los casos en los que el rayo no ha podido causar directamente daño alguno a equipos e instalaciones receptoras.

Así, la presente invención es capaz de establecer una relación entre los rayos caídos en un determinado entorno y los daños experimentados por equipos eléctricos o electrónicos conectados a una red de Baja Tensión. Por lo tanto, de acuerdo con la invención descrita, el método que la invención propone constituye un avance en el análisis de los daños provocados por las perturbaciones eléctricas en un entorno residencial, en particular, y de Baja Tensión,...

1. Método para determinar una distancia de seguridad libre de perturbaciones eléctricas dañinas para equipos eléctricos o electrónicos conectados a una red de Baja Tensión ante la caída de un rayo, el método se caracteriza por que comprende los siguientes pasos:

a) obtener coordenadas de latitud y longitud del lugar donde se localizan los equipos eléctricos o electrónicos, dicho lugar es el centro de coordenadas;

b) obtener un listado de los rayos registrados en un radio determinado alrededor del centro de coordenadas, estando cada rayo identificado por un conjunto de parámetros que comprende al menos las coordenadas donde incide dicho rayo;

c) calcular una distancia geográfica entre cada rayo del listado y el centro de coordenadas, determinando esta distancia geográfica una zona objetivo alrededor del centro de coordenadas;

d) establecer la densidad de cargas receptoras en la zona objetivo;

e) establecer el tipo de tendido de distribución eléctrica que prevalece en la zona objetivo;

f) establecer un nivel mínimo de pico de sobretensión transitoria que si es rebasado se considera potencialmente dañino para equipos receptores de Baja Tensión, eléctricos o electrónicos, en el origen de coordenadas;

g) calcular una distancia crítica radial con centro en cada rayo a partir de los resultados de los pasos (d) , (e) y (f) tal que si la distancia geográfica es menor que la distancia crítica para un rayo cualquiera del listado, entonces dicho rayo es potencialmente causante de un siniestro eléctrico en el centro de coordenadas; en cambio, si la distancia geográfica es mayor que la distancia crítica para un rayo cualquiera del listado, entonces dicho rayo se descarta como causante de perturbaciones eléctricas dañinas para equipos eléctricos o electrónicos situados en el centro de coordenadas.

2. Método según la reivindicación 1 donde los parámetros que identifican un rayo se seleccionan entre: coordenadas latitud y longitud; intensidad de pico en kA; polaridad de la descarga; número de descargas sucesivas por el mismo canal guía; tipo de descarga (tierra/nube o nube/nube) ; distancia al origen de coordenadas; marca temporal.

3. Método según las reivindicaciones anteriores donde el paso de calcular la distancia entre cada rayo del listado y el centro de coordenadas se realiza mediante un algoritmo implementado según el Método de Vincenty para medir distancias en las curvas geodésicas.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende el paso adicional de compensar las imprecisiones de los sistemas que detectan los rayos y las imprecisiones en la obtención del centro de coordenadas añadiendo un determinado margen de incertidumbre a la distancia calculada en el paso c) .

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende el paso de multiplicar la distancia crítica obtenida en el paso g) por un factor de seguridad Z.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el paso de obtener la densidad de cargas receptoras en la zona geográfica de interés se realiza clasificando dicha zona como urbana (electrificación densa) , semiurbana (electrificación media) y zona rural (electrificación baja) .

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el paso de obtener el tipo de tendido de distribución eléctrica se realiza mediante la estimación de que en zona urbana la alimentación que prevalece es subterránea, subterránea y aérea en la semiurbana y aérea en la zona rural.