EFECTO CORONA
El efecto corona es un fenómeno eléctrico que ocurre cuando el campo eléctrico en un conductor supera el valor crítico, causando la ionización del aire que lo rodea. Esto produce una descarga parcial, visible como un resplandor y audible como un zumbido o crujido.
Condiciones:
Sucede principalmente en conductores aéreos de alta tensión y en condiciones de alta humedad o contaminación.
Consecuencias:
El efecto corona puede provocar pérdidas de energía, ruido electromagnético, interferencias en comunicaciones y deterioro del aislamiento del conductor.
EJEMPLO DE CÁLCULO
Supongamos una línea de transmisión aérea con un conductor de radio 0.01 m (10 mm), expuesto a una alta tensión. Queremos calcular la tensión crítica disruptiva teniendo en cuenta el factor de rugosidad y la altura en milímetros de mercurio (mmHg).
La fórmula para calcular la tensión crítica disruptiva (Vc) es:
Vc = 21.1 * m * δ * r * ln(D/r) * √(1 + 0.301/√(δ*r))
Donde:
m = factor de rugosidad del conductor
δ = factor de corrección por densidad del aire
r = radio del conductor en cm
D = distancia entre conductores en cm
ρ = resistividad o resistencia específica
| Valores de Ejemplo: |
- Radio del conductor (r) = 1 cm
- Distancia entre conductores (D) = 100 cm
- Factor de rugosidad (m) = 0.85 (para conductor trenzado)
- Altura = 760 mmHg (nivel del mar)
- Temperatura = 25°C
- Rigidez dieléctrica del aire (g) = 30 kV/cm = 3 · 106 V/m.
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| Cálculo: |
1. Factor de corrección por densidad del aire (δ):
δ = 3.92 * (altura / 760) / (273 + temperatura)
δ = 3.92 * (760 / 760) / (273 + 25) = 1.0
2. Tensión crítica disruptiva (Vc):
Vc = 21.1 * 0.85 * 1.0 * 1 * ln(100/1) * √(1 + 0.301/√(1.0*1))
Vc = 21.1 * 0.85 * 1.0 * 1 * 4.605 * 1.274
Vc = 117.53 kV
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En este ejemplo, la tensión crítica disruptiva del conductor, teniendo en cuenta el factor de rugosidad y la altura, es aproximadamente 117.53 kV.
DIFERENCIAL DE POTENCIAL RESPECTO AL AIRE
El diferencial de potencial respecto al aire se refiere a la diferencia de voltaje entre el conductor y su entorno, lo que puede influir en el inicio del efecto corona. La tensión crítica disruptiva debe superar el diferencial de potencial del aire para que ocurra una ruptura dieléctrica.
La densidad del aire y las condiciones atmosféricas (como la presión y temperatura) afectan el valor del diferencial de potencial. En condiciones estándar, la rigidez dieléctrica del aire es de aproximadamente 30 kV/cm.
𝑉perforación = 𝐸c · 𝑑material + 𝐸aire · 𝑑aire
Donde:
𝐸c = rigidez dieléctrica del material (en kV/mm)
𝑑material = espesor del material aislante (en mm)
𝐸aire = rigidez dieléctrica del aire (aproximadamente 30 kV/cm)
𝑑aire = espesor del aire (en mm)
PUNTOS CLAVE EN EL CÁLCULO DEL EFECTO CORONA
Al calcular el efecto corona en líneas de transmisión de alta tensión, es importante tener en cuenta los siguientes aspectos:
- Condiciones Ambientales: La temperatura, presión y humedad afectan la densidad del aire y, por ende, el efecto corona.
- Geometría del Conductor: Diámetro del conductor y espaciado entre conductores.
- Factor de Rugosidad: Superficie del conductor (lisa o rugosa).
- Voltaje de Operación: Niveles de voltaje por debajo de la tensión crítica disruptiva.
- Diseño del Sistema: Configuración de los conductores, aislantes y accesorios.
ALTURAS MÍNIMAS PARA LÍNEAS ELÉCTRICAS AÉREAS
Según la normativa, existen alturas mínimas establecidas para las líneas eléctricas aéreas:
- Para líneas de media tensión (33 kV) que cruzan carreteras principales: mínimo 7 metros
- Para líneas de media tensión (23 kV) que pasan sobre vías férreas: mínimo 9 metros
Torres de alta tensión: Las torres que soportan las líneas de alta tensión generalmente tienen entre 16 y 40 metros de altura. Sin embargo, en algunos casos pueden ser aún más altas.
Torres de muy alta tensión: En España, hace algunos años, las torres para líneas de transmisión de 500 kV podían alcanzar alturas de unos 70 metros.
Tendencias actuales: Hoy en día, algunas torres eléctricas de gran envergadura pueden llegar a medir al menos 100 metros de altura, alcanzando en muchos casos los 138 metros.
Factores que influyen: La altura de las líneas depende de factores como el voltaje, el tipo de terreno, las normativas locales y las consideraciones de seguridad.
Soterramiento: La normativa reciente sobre líneas eléctricas está promoviendo el soterramiento de estas estructuras de gran envergadura, lo que está llevando a la sustitución de muchos apoyos eléctricos aéreos.
el efecto corona también puede afectar a las antenas de transmisión, aunque es menos común que en líneas de transmisión de alta tensión. El fenómeno ocurre cuando el campo eléctrico alrededor de la antena es lo suficientemente fuerte como para ionizar el aire, produciendo una descarga parcial visible como un resplandor azul o violeta
En las antenas de transmisión, el efecto corona puede causar interferencias en las señales transmitidas, pérdida de eficiencia y, en algunos casos, daños en los materiales de la antena debido a la corrosión causada por los gases ionizados, como el ozono.
Para mitigar el efecto corona en antenas de transmisión, se utilizan técnicas como el uso de materiales con superficies lisas, la aplicación de recubrimientos protectores y la implementación de anillos anticorona que ayudan a homogeneizar el campo eléctrico
vitar elementos puntiagudos y mejorar la forma de los componentes de la antena para minimizar los picos de campo eléctrico