LA NUEVA MS ALTA TECNOLOGA

100% VENEZOLANA

NICA EN EL MUNDO

SISTEMA IONIZANTE NATURAL DE PROTECCIN ELCTRICA

PARARRAYOS IONIZANTE NATURAL IONCA

ELECTRODO INICO TRIMETLICO ACTIVO TRIAC

DE PUESTA A TIERRA

Solucin Definitiva y Total contra los

Apagones y Fallas Elctricas generados por las

Descargas Atmosfricas (RAYOS)

Premio de Ciencia, Tecnologa e Innovacin, Fundacite 2006

Ministerio de Ciencia y Tecnologa de Venezuela

ECOLGICOS NATURALES NO CONTAMINAN EL AMBIENTE!

IEEE NFPA ANSI BSCP WMO

NFC NEC COVENIN CODELECTRA

Ing. Luis Cabareda

Investigador Astrofsico. Inventor. Escritor. Universidad de Los Andes (ULA) Venezuela

+58 414 896 40 10 lcabaredaf@gmail.com

www.luiscabareda.com

JULIO 2011

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SISTEMA IONIZANTE NATURAL DE PROTECCIN ELCTRICA

PARARRAYOS IONIZANTE NATURAL IONCA

ELECTRODO INICO TRIMETLICO ACTIVO TRIAC DE PUESTA A TIERRA

SOLUCIN DEFINITIVA Y TOTAL CONTRA LOS

APAGONES Y FALLAS ELCTRICAS GENERADOS POR LAS DESCARGAS ATMOSFRICAS (RAYOS)

LA NUEVA MS ALTA TECNOLOGA

100% VENEZOLANA, NICA EN EL MUNDO

Luis Cabareda

Ingeniero Electricista en Potencia y Comunicaciones.

Investigador Astrofsico. Inventor. Escritor.

Universidad de Los Andes.

Miembro IEEE: 90444278

+58 414 896 40 10

lcabaredaf@gmail.com

www.luiscabareda.com

Venezuela.

El Sistema Ionizante Natural de Proteccin Elctrica conformado por: Pararrayos Ionizante Natural

Ionca y Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra ofrece Proteccin Total, Mxima

Seguridad y Riesgo Cero (0) a Equipos de Potencia y Equipos Electrnicos de Alta Sensibilidad,

evitando la quema de Tarjetas Electrnicas en: Refineras Petroleras, Taladros, Tanques y

Estaciones de Suministro de Combustible; Subestaciones Elctricas, Torres y Lneas de

Transmisin y Telecomunicacin, Clnicas, Hospitales, Centros de Diagnstico Integral

(Resonadores Magnticos, Tomgrafos, Rx) y con la proteccin de transformadores, motores,

ascensores, aire acondicionado, escaleras mecnicas, equipos de refrigeracin y porttiles, plantas

elctricas, entre otros. Esta Nueva Alta Tecnologa es la solucin al paradigma de Benjamin

Franklin y es el mecanismo para poner fin a los Apagones que causan tantos daos y prdidas de miles de millones de dlares tanto a las Empresas Generadoras como a los Usuarios del Servicio

Elctrico en todo el mundo.

Palabras Claves: Descargas Atmosfricas, Puesta a Tierra, Subestaciones Elctricas.

Las Fallas, Interrupciones y Apagones generados por las Descargas Atmosfricas (Rayos) en Lneas de Transmisin, Subestaciones Elctricas (Alta Tensin), Equipos de Potencia y Electrnicos de Alta

Sensibilidad es el mayor problema que presenta actualmente la Ingeniera Elctrica en el mundo.

El clculo y diseo de los Sistemas de Proteccin para Lneas de Transmisin y Subestaciones

Elctricas (Mallas de Tierra, Barras y otros) que se utilizan actualmente en Ingeniera Elctrica son

ineficientes, puesto que dichos clculos para una Malla de Tierra se realiza tomando en cuenta slo las

caractersticas electrofsicas de Transformadores de Potencia y otros elementos como: Capacidad de

los Transformadores, Reactancia, Capacitancia, Inductancia, Corriente del Secundario, Corriente de

Cortocircuito Simtrica y Asimtrica, Resistividad del Terreno, Geometra de la Malla y otros. Es

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decir que las Mallas de Puesta a Tierra no son diseadas ni calculadas para contrarrestar los efectos

destructivos de los rayos.

La Capacidad de Dispersin de una Malla de Tierra estara en el orden de 10.000, 20.000 30.000

Amperios. En ese sentido, los valores de la energa asociada a los rayos est en el orden de: 500.000

Amperios, 1.000 millones de Kilovatios y Voltajes Transitorios de Alto Nivel de 100 millones de

Voltios, valores que ninguna Malla de Tierra estara en capacidad de dispersar.

El nico dispositivo existente para dispersar y propagar a la Masa Terrestre esta enorme energa es el

Sistema Ionizante Natural de Proteccin Elctrica constituido por: Electrodo Inico Trimetlico Activo

Triac de Puesta a Tierra y el Pararrayos Ionizante Natural Ionca, ambos de Alta Tecnologa 100%

Venezolana. (Cabareda, 2006. Premio de Ciencia y Tecnologa 2006 de FUNDACITE Guayana,

Ministerio del Poder Popular para la Ciencia y la Tecnologa de la Repblica Bolivariana de

Venezuela). Por consiguiente, la nica solucin actual, definitiva y total para evitar las Fallas e

Interrupciones en las Subestaciones Elctricas (S/E), Equipos de Potencia y Electrnicos de Alta

Sensibilidad generadas por las Descargas Atmosfricas (rayos) y acabar con los Apagones es mediante la instalacin de estos dispositivos en las Torres y Lneas de Transmisin, Subestaciones

Elctricas existentes y por construir.

LA NUEVA MS ALTA TECNOLOGA, 100% VENEZOLONA Y NICA EN EL MUNDO,

EST CONFORMADA POR:

A. PARARRAYOS IONIZANTE NATURAL IONCA

Basa su funcionamiento en su estructura electrofsica y las enormes diferencias de potencial y el campo

elctrico existentes en la atmsfera en condiciones de tormenta que permiten generar el efecto corona o efecto ionizante que produce miles de millones de iones de altsima conductividad elctrica, puesto que posee electrodos al potencial atmosfrico (excitadores atmosfricos) y al potencial a tierra aislados

entre s. Este efecto ionizante se incrementa por el efecto choque entre las molculas de aire y las partculas (iones) aceleradas por los enormes campos elctricos existentes durante la tormenta.

Esta ionizacin natural genera una corriente de descarga puntual (C.D.P.) que es la corriente

precursora del rayo y que conjuntamente con las corrientes escalonadas que derivan de la interaccin

de las micropartculas en la nube, sealan el camino y la trayectoria para la descarga atmosfrica (rayo)

la cual ser conducida a travs del Pararrayos Ionizante Natural Ionca y el Electrodo Inico

Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra a la masa terrestre, dispersando y propagando la enorme

energa asociada al fenmeno, sin causar daos.

- Caractersticas Electrofsicas:

Altura: 620mm.

Dimetro: 470mm.

Peso: 6.4Kg.

Material: Acero Inoxidable 304, Politetrafluoroetileno (400C).

ndice de Penetracin Vertical: 50 y 100m.

Garanta: 20 aos.

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Figura 1. Pararrayos Ionizante Natural Ionca. Fundamento Electrofsico.

Figura 2. Pararrayos Ionizante Natural Ionca.

Un solo Pararrayos

Ionizante Natural Ionca

puede proteger un rea

de 10.000m2 (1 Hectrea)

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B. ELECTRODO INICO TRIMETLICO ACTIVO TRIAC DE PUESTA A TIERRA

Basa su funcionamiento y altsima eficiencia en sus caractersticas electrofsicas que permiten la

adhesin total y completa a la masa terrestre, cuya tierra ha sido tratada qumicamente con electrolitos

de altsima conductividad elctrica que disminuyen enormemente la resistividad y permiten: saturacin

de agua y retencin de humedad, adhesin total a la masa terrestre y elevados ndices de alcalinidad.

El volumen de la tierra tratada es de 18m3 a 27m

3 aproximadamente, la cual se une a la masa terrestre

circundante mediante una adhesin electroltica y no mecnica facilitando el camino de dispersin y

propagacin de las grandes energas asociadas a las descargas atmosfricas (rayos) y a las fallas

elctricas, en general.

- Capacidad de Dispersin de Energa a la Masa Terrestre: 600.000 Amperios, 1.000 millones de

Kilowatts, Bajsima Resistencia Elctrica R = 0,86 a 3 (ohmios)

- Caractersticas del Terreno: Bajsima Resistividad del Terreno. Porosidad y Compactacin. Mxima Humedad, Temperatura, Estacin del Ao, Electrolitos, PH.

- La adhesin a la masa terrestre es Electroltica, no es mecnica, por ello su altsima conductividad elctrica.

- Caractersticas Electrofsicas: Acero Inoxidable, Cu y Al. Agua, Cloruro de Sodio, Bentonita, Sulfato de Cobre y Carbn. nodo de Sacrificio, Kit Tecnolgico. # 4/0 AWG. V = 18 a 27m

3.

Figura 3. Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra. Vista Transversal.

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Figura 4. Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra. Vista de Planta.

Figura 5. Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra. Fundamento Electrofsico.

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Figura 6. Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra.

QU ES UN RAYO?

Es una interaccin y/o transmisin de elevadas cargas elctricas entre la Atmsfera y la

Tierra en condiciones de tormenta o perturbaciones atmosfricas.

En la Tierra ocurren:

- 4.000 tormentas al da. - 9.000.000 de rayos al da.

ALTSIMA CAPACIDAD DE

DISPERSIN DE ENERGA a la

masa terrestre:

-600.000 Amperios.

-1.000 millones de Kilovatios.

-100 millones de Voltios.

-R = 0,86 a 3 (ohmios) -Adhesin a la masa terrestre es

Electroltica, NO es mecnica.

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Figura 7. Cmo se produce un rayo?

ENERGA DE UN RAYO

La Energa de un Rayo est en el orden de:

- 200.000 a 500.000 Amperios. - 1.000 millones de KW. - 1 milln de MW = 1.000.000 MW. - 100 millones de Voltios.

La Energa generada por las ms grandes Represas Hidroelctricas del mundo slo alcanzara el 10%

de la Energa de un solo Rayo.

- Hydro Qubec (Canad) 36.810 MW - Guri (Venezuela): 10.000 MW - Macagua (Venezuela): 3.140 MW - Caruachi (Venezuela): 2.160 MW - Tocoma (Venezuela): 2.160 MW - Itaip (Brasil-Paraguay): 14.000 MW - Three Georges (China): 22.500 MW - Hoover (USA): 2.080 MW - Tehri (India): 2.400 MW - Aswan (Egipto): 2.100 MW - Inguri (Georgia): 1.300 MW - Grand Dixence (Suiza): 2.000 MW - Nurek (Tajikistn): 4.000 MW

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CONSECUENCIAS DE LAS DESCARGAS ATMOSFRICAS (RAYOS)

- Daos a Edificaciones y Equipos Elctricos, Electrnicos, Comunicacin, Computacin y Cibernticos, en general: Efectos inductivos y conductivos que producen Sobrevoltajes Transitorios

de muy alto nivel (100 millones de voltios).

- Daos a Personas: Paro Cardaco y/o Respiratorio, Lesiones Cerebrales, Quemaduras en la Piel, Rotura del Tmpano, Lesiones Pulmonares y seas, Estrs Postraumtico.

- Prdidas de miles de millones de dlares tanto a las Empresas Generadoras como a los Usuarios del Servicio Elctrico en el mundo.

CARACTERSTICAS DE LAS DESCARGAS ATMOSFRICAS (RAYOS)

- 200.000 a 500.000 Amperios. - 100 a 1.000 millones de Kilowatts. - 30 a 100 millones de Voltios. - Campo Elctrico: 30.000 Volt/m. - Gradiente de Potencial: 15KV.

- Impedancia del Aire: 5K. - Presin Atmosfrica: 100 Atmsferas.

- Duracin: 10 30 seg. - Energa: 3 x 109 J/m. - Temperatura: 15.000 a 30.000C. - Energa Acstica: 25% (trueno) - Energa Calrica: 75% (descarga elctrica)

EL PARARRAYOS

El Pararrayos es un dispositivo conformado por una o varias varillas o puntas metlicas con cierta

disposicin geomtrica unidas a un electrodo de puesta a tierra mediante un conductor bajante, que

facilita el camino del rayo desde la nube hasta la tierra, permitiendo la dispersin y propagacin de la

enorme energa asociada, sin causar daos a personas y/o equipos.

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Figura 8. Pararrayos Franklin y Jaula de Faraday.

Figura 9. Comparacin entre Pararrayos Tradicional y Pararrayos Ionizante Natural Ionca.

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

Es un conjunto de elementos metlicos directamente enterrados que permiten y facilitan la propagacin

y dispersin a la masa terrestre de la energa asociada a un rayo y a fallas elctricas, sin causar daos.

La adhesin a la masa terrestre de los Sistemas Tradicionales de Puesta a Tierra como Barras y Mallas

es Mecnica. La adhesin a la masa terrestre del Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a

Tierra es Electroltica.

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- Protege a personas y/o equipos (elctricos, electrnicos, comunicacin, computacin) - Protege contra: Rayos, Sobrevoltajes Transitorios de Alta y Bajo Nivel, Contacto Accidental con Lneas de Alta Tensin (AT) y Baja Tensin (BT)

- Estabiliza el voltaje de operacin normal. - Facilita la operacin de interruptores. - Equipotencialidad: Voltaje de Toque y Voltaje de Paso. - Permite la propagacin y dispersin a Tierra de la energa asociada a fallas elctricas, corrientes de fuga y descargas atmosfricas.

Figura 10. Sistemas Tradicionales de Puesta a Tierra.

Figura 11. Comparacin entre los Sistemas Tradicionales de Puesta a Tierra y el

Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra.

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SUBESTACIN ELCTRICA ACTUAL

Figura 12. Sistema Actual y Tradicional de Puesta a Tierra en Subestacin Elctrica (ERROR)

SUBESTACIN ELCTRICA: NUEVA ALTA TECNOLOGA

Figura 13. Sistema Ionizante Natural de Proteccin Elctrica.

Nuevo Concepto, Diseo y Clculo de Ingeniera en Subestaciones Elctricas

(CORRECTO)

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RESULTADOS

El Pararrayos Ionizante Natural Ionca y el Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra

son Ecolgicos, Naturales, No Contaminan el Ambiente y cumplen cabalmente con todas las Normas y

Cdigos Elctricos Nacionales e Internacionales como: IEEE, NFPA, ANSI, BSCP, WMO, NFC,

NEC, CODELECTRA, COVENIN; y ha recibido la CERTIFICACIN Y RECONOCIMIENTO

por:

- Invenciones y Patentes. ISBN: 978-980-12-3386-2. DL: lf09120086203764. - Medalla Premio de Ciencia, Tecnologa e Innovacin otorgado por la Fundacin para el Desarrollo de la Ciencia y Tecnologa (FUNDACITE). Ministerio de Ciencia y Tecnologa de

Venezuela, 2006.

- IEEE, The Institute of Electrical and Electronics Engineers. Regin Latinoamericana y El Caribe.

- World Renewable Energy Congress, WREC 2011. Linkping, Suecia. Conferencia Audiovisual. Representante de Venezuela.

- Peticin de Publicacin del Sistema Ionizante Natural de Proteccin Elctrica contra Descargas Atmosfricas (Rayos) por JOURNAL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING. 2011.

USA-China.

- Postulado al Premio ZAYED FUTURE ENERGY PRIZE. Abu Dhabi. Emiratos rabes Unidos. 2010.

- Paper Nueva Ms Alta Tecnologa publicado a travs de: The International Energy Technology Data Exchange (www.etde.org); US Department of Energy Office of Scientific and Technical

Information, OSTI, Library and Archives Canada y Scientific Libraries Worldwide.

- XXI World Energy Congress, WEC 2010. Montreal, Canad. Conferencia Audiovisual. Representante de Venezuela.

- IEEE, XV Congreso Internacional de Ingeniera Elctrica, Electrnica y Sistemas. INTERCON 2008, Per. Conferencia Audiovisual - Representante de Venezuela.

- Universidad Nacional Experimental Politcnica Antonio Jos de Sucre (UNEXPO). Universidad Arbitrada. Venezuela. Universidad Privada Antenor Orrego (UPAO), Per.

- Departamento General de Investigacin de Ciencia y Tecnologa del Ministerio de Ciencia, Tecnologa de Venezuela.

- Centro Nacional de Innovacin Tecnolgica (CENIT) de la Repblica Bolivariana de Venezuela. Empresas Pblicas y Privadas Nacionales e Internacionales.

Proyectos y Obras construidas:

- Baslica La Chiquinquir. Maracaibo, Estado Zulia. Venezuela. - Edificio Toyomaya (TOYOTA de Venezuela) - CVG MINERVEN (Minera Oro) - Promotora Minera Guayana (PMG), VENRUS (Rusos) - Grupo AGAPOV (Rusos) Minera Oro. - Corporacin 80.000, C.A., VENRUS (Rusos) - CVG ALCASA (Aluminio) - CVG VENALUM (Aluminio) - Policlnicas: Centro de Especialidades Mdicas, Proyectos: La Floresta, Centro Mdico Maracay.

- FIOR de Venezuela (Briquetas Hierro)

- CVG CARBONORCA (nodos)

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- Universidad Nacional de Panam. Proyecto: Ciudad Universitaria Inteligente. 10.000 Estudiantes. - Petrleos de Venezuela (PDVSA), Proyectos: PDVSA Boquern, ENELBAR (Subestaciones Elctricas: Brbula, Morn, Valle Seco, Chivacoa, Nirga, Yaritaga), CADAFE (Subestaciones

Elctricas: Tucupita, Temblador)

- FUERZA ARMADA NACIONAL DE VENEZUELA (FAN), Proyecto: CRT - Piedra Azul, Fuerte Tiuna.

- FUERZA AREA NACIONAL DE VENEZUELA (FAV), Proyecto: Edificacin Comandancia General de la Aviacin Generalsimo Francisco de Miranda, Base Area, Caracas.

- TELEFNICA. MOVISTAR, Proyecto: Central de Radiotelecomunicacin CRT ARAGUA, Estado Aragua. Venezuela.

CONCLUSIN

La Nueva Ms Alta Tecnologa, 100% Venezolana y nica en el Mundo: Sistema Ionizante Natural

de Proteccin Elctrica conformada por el Pararrayos Ionizante Natural Ionca y el Electrodo

Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra de estndar mundial cuyo funcionamiento y

fundamento electrofsico se basan en fenmenos y sucesos cientficamente comprobados como:

Descargas Atmosfricas (rayos), efecto corona, efecto choque, corriente de descarga puntual (CDP), ionizacin metlica y atmosfrica, campos elctricos y electromagnticos, potencial de

ionizacin y afinidad electrnica, potencial elctrico presentes en la atmsfera en condiciones de

tormenta elctrica, resistencia y presin atmosfrica, tripolo en la nube, rayos csmicos, estado fsico

del agua (lquido, slido y gaseoso), electrolitos, resistividad del suelo y resistencia de dispersin,

efectos positivos para mejorar la resistividad de suelos, para darle alto grado de alcalinidad, mxima

humedad y retencin de agua (propiedades del carbn vegetal, sulfato de cobre, cloruro de sodio y la

bentonita), sustancias conductoras, lneas equipotenciales y equipotencialidad de un sistema,

propiedades del acero, cobre y aluminio como buenos conductores elctricos, soldadura exotrmica.

Esta Nueva Alta Tecnologa 100% Venezolana, y nica en el mundo, es la Solucin Definitiva y Total

contra las Fallas e Interrupciones generadas por Descargas Atmosfricas (rayos) y que afectan a las

Subestaciones Elctricas (S/E), Equipos de Potencia y Electrnicos de Alta Sensibilidad, Equipos de

Exploracin Petrolera, Taladros, Refineras Petroleras, Estaciones de Suministro de Combustible,

Torres y Lneas de Transmisin. Igualmente, evita la quema de Tarjetas Electrnicas en Equipos Electrnicos de Alta Sensibilidad (Rx, Tomgrafos, Resonadores Magnticos). Asimismo, es el

mecanismo para acabar con los llamados Apagones que tantos daos y prdidas producen en el mundo entero.

Est comprobado cientficamente y mundialmente aceptado que los Sistemas de Proteccin

Elctrica existentes actualmente como: Mallas de Puesta a Tierra y Barras Coperweld no poseen

capacidad para dispersar y propagar a la masa terrestre las enormes energas asociadas a las

Descargas Atmosfricas (rayos) cuyos valores estn en el orden: 200.000 a 500.000 Amperios, 100

a 1.000 millones de Kilovatios y Voltajes Transitorios de Alto Nivel de 100 millones de Voltios,

enormes energas que no pueden ser dispersadas por una Malla de Puesta a Tierra que slo

tendra una capacidad mxima de entre 20.000 y 30.000 Amperios. Esta es la causa de los

grandes Apagones y Fallas Elctricas en todo el mundo.

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REFERENCIAS

DE LA VEGA ORTEGA, M. (2006). Problemas de Ingeniera de Puesta a Tierra. Limusa Noriega

Editores, Mxico.

DAZ, P. (2001). Soluciones Prcticas para la Puesta a Tierra de Sistemas Elctricos de Distribucin.

McGraw-Hill, Mxico.

IEEE Std. 80-1986. Guide for Safety in AC Substation Grounding.

IEEE Std. 142-1991. Grounding of Industrial and Commercial Power Systems.

0081P-1983 IEEE. Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance; and Earth Surface

Potentials of Ground System, ANSI/IEEE Std. 81-1983.