Paper 2011 - Luis Cabareda

LA NUEVA MÁS ALTA TECNOLOGÍA
100% VENEZOLANA
ÚNICA EN EL MUNDO
SISTEMA IONIZANTE NATURAL DE PROTECCIÓN ELÉCTRICA
PARARRAYOS IONIZANTE NATURAL IONCA
ELECTRODO IÓNICO TRIMETÁLICO ACTIVO TRIAC
DE PUESTA A TIERRA
Solución Definitiva y Total contra los
“Apagones” y Fallas Eléctricas
generados por las
Descargas Atmosféricas (RAYOS)
Premio de Ciencia, Tecnología e Innovación, Fundacite 2006
Ministerio de Ciencia y Tecnología de Venezuela
ECOLÓGICOS… NATURALES…
¡NO CONTAMINAN EL AMBIENTE!
IEEE  NFPA  ANSI  BSCP  WMO
NFC  NEC  COVENIN  CODELECTRA
Ing. Luis Cabareda
Investigador Astrofísico. Inventor. Escritor.
Universidad de Los Andes (ULA) Venezuela
+58 414 896 40 10 – [email protected]
www.luiscabareda.com
JULIO 2011
SISTEMA IONIZANTE NATURAL DE PROTECCIÓN ELÉCTRICA
PARARRAYOS IONIZANTE NATURAL IONCA
ELECTRODO IÓNICO TRIMETÁLICO ACTIVO TRIAC DE PUESTA A TIERRA
SOLUCIÓN DEFINITIVA Y TOTAL CONTRA LOS
“APAGONES” Y FALLAS ELÉCTRICAS GENERADOS POR LAS
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS)
LA NUEVA MÁS ALTA TECNOLOGÍA
100% VENEZOLANA, ÚNICA EN EL MUNDO
Luis Cabareda
Ingeniero Electricista en Potencia y Comunicaciones.
Investigador Astrofísico. Inventor. Escritor.
Universidad de Los Andes.
Miembro IEEE: 90444278
+58 414 896 40 10
[email protected]
www.luiscabareda.com
Venezuela.
El Sistema Ionizante Natural de Protección Eléctrica conformado por: Pararrayos Ionizante Natural
Ionca y Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra ofrece Protección Total, Máxima
Seguridad y Riesgo Cero (0) a Equipos de Potencia y Equipos Electrónicos de Alta Sensibilidad,
evitando “la quema” de Tarjetas Electrónicas en: Refinerías Petroleras, Taladros, Tanques y
Estaciones de Suministro de Combustible; Subestaciones Eléctricas, Torres y Líneas de
Transmisión y Telecomunicación, Clínicas, Hospitales, Centros de Diagnóstico Integral
(Resonadores Magnéticos, Tomógrafos, Rx) y con la protección de transformadores, motores,
ascensores, aire acondicionado, escaleras mecánicas, equipos de refrigeración y portátiles, plantas
eléctricas, entre otros. Esta Nueva Alta Tecnología es la solución al paradigma de Benjamin
Franklin y es el mecanismo para poner fin a los “Apagones” que causan tantos daños y pérdidas de
miles de millones de dólares tanto a las Empresas Generadoras como a los Usuarios del Servicio
Eléctrico en todo el mundo.
Palabras Claves: Descargas Atmosféricas, Puesta a Tierra, Subestaciones Eléctricas.
Las Fallas, Interrupciones y “Apagones” generados por las Descargas Atmosféricas (Rayos) en Líneas
de Transmisión, Subestaciones Eléctricas (Alta Tensión), Equipos de Potencia y Electrónicos de Alta
Sensibilidad es el mayor problema que presenta actualmente la Ingeniería Eléctrica en el mundo.
El cálculo y diseño de los Sistemas de Protección para Líneas de Transmisión y Subestaciones
Eléctricas (Mallas de Tierra, Barras y otros) que se utilizan actualmente en Ingeniería Eléctrica son
ineficientes, puesto que dichos cálculos para una Malla de Tierra se realiza tomando en cuenta sólo las
características electrofísicas de Transformadores de Potencia y otros elementos como: Capacidad de
los Transformadores, Reactancia, Capacitancia, Inductancia, Corriente del Secundario, Corriente de
Cortocircuito Simétrica y Asimétrica, Resistividad del Terreno, Geometría de la Malla y otros. Es
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decir que las Mallas de Puesta a Tierra no son diseñadas ni calculadas para contrarrestar los efectos
destructivos de los rayos.
La Capacidad de Dispersión de una Malla de Tierra estaría en el orden de 10.000, 20.000 ó 30.000
Amperios. En ese sentido, los valores de la energía asociada a los rayos está 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 estaría en capacidad de dispersar.
El único dispositivo existente para dispersar y propagar a la Masa Terrestre esta enorme energía es el
Sistema Ionizante Natural de Protección Eléctrica constituido por: Electrodo Iónico Trimetálico Activo
Triac de Puesta a Tierra y el Pararrayos Ionizante Natural Ionca, ambos de Alta Tecnología 100%
Venezolana. (Cabareda, 2006. Premio de Ciencia y Tecnología 2006 de FUNDACITE Guayana,
Ministerio del Poder Popular para la Ciencia y la Tecnología de la República Bolivariana de
Venezuela). Por consiguiente, la única solución actual, definitiva y total para evitar las Fallas e
Interrupciones en las Subestaciones Eléctricas (S/E), Equipos de Potencia y Electrónicos de Alta
Sensibilidad generadas por las Descargas Atmosféricas (rayos) y acabar con los “Apagones” es
mediante la instalación de estos dispositivos en las Torres y Líneas de Transmisión, Subestaciones
Eléctricas existentes y por construir.
LA NUEVA MÁS ALTA TECNOLOGÍA, 100% VENEZOLONA Y ÚNICA EN EL MUNDO,
ESTÁ CONFORMADA POR:
A. PARARRAYOS IONIZANTE NATURAL IONCA
Basa su funcionamiento en su estructura electrofísica y las enormes diferencias de potencial y el campo
eléctrico existentes en la atmósfera en condiciones de tormenta que permiten generar el „efecto corona‟
o „efecto ionizante‟ que produce miles de millones de iones de altísima conductividad eléctrica, puesto
que posee electrodos al potencial atmosférico (excitadores atmosféricos) y al potencial a tierra aislados
entre sí. Este „efecto ionizante‟ se incrementa por el „efecto choque‟ entre las moléculas de aire y las
partículas (iones) aceleradas por los enormes campos eléctricos existentes durante la tormenta.
Esta ionización 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 interacción
de las micropartículas en la nube, señalan el camino y la trayectoria para la descarga atmosférica (rayo)
la cual será conducida a través del Pararrayos Ionizante Natural Ionca y el Electrodo Iónico
Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra a la masa terrestre, dispersando y propagando la enorme
energía asociada al fenómeno, sin causar daños.
- Características Electrofísicas:
Altura: 620mm.
Diámetro: 470mm.
Peso: 6.4Kg.
Material: Acero Inoxidable 304, Politetrafluoroetileno (400°C).
Índice de Penetración Vertical: 50 y 100m.
Garantía: 20 años.
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Figura 1. Pararrayos Ionizante Natural Ionca. Fundamento Electrofísico.
Un solo Pararrayos
Ionizante Natural Ionca
puede proteger un área
de 10.000m2 (1 Hectárea)
Figura 2. Pararrayos Ionizante Natural Ionca.
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B. ELECTRODO IÓNICO TRIMETÁLICO ACTIVO TRIAC DE PUESTA A TIERRA
Basa su funcionamiento y altísima eficiencia en sus características electrofísicas que permiten la
adhesión total y completa a la masa terrestre, cuya tierra ha sido tratada químicamente con electrolitos
de altísima conductividad eléctrica que disminuyen enormemente la resistividad y permiten: saturación
de agua y retención de humedad, adhesión total a la masa terrestre y elevados índices de alcalinidad.
El volumen de la tierra tratada es de 18m3 a 27m3 aproximadamente, la cual se une a la masa terrestre
circundante mediante una adhesión electrolítica y no mecánica facilitando el camino de dispersión y
propagación de las grandes energías asociadas a las descargas atmosféricas (rayos) y a las fallas
eléctricas, en general.
- Capacidad de Dispersión de Energía a la Masa Terrestre: 600.000 Amperios, 1.000 millones de
Kilowatts, Bajísima Resistencia Eléctrica R = 0,86 a 3  (ohmios)
- Características del Terreno: Bajísima Resistividad del Terreno. Porosidad y Compactación. Máxima
Humedad, Temperatura, Estación del Año, Electrolitos, PH.
- La adhesión a la masa terrestre es Electrolítica, no es mecánica, por ello su altísima conductividad
eléctrica.
- Características Electrofísicas: Acero Inoxidable, Cu y Al. Agua, Cloruro de Sodio, Bentonita, Sulfato
de Cobre y Carbón. Ánodo de Sacrificio, Kit Tecnológico. # 4/0 AWG. V = 18 a 27m3.
Figura 3. Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra. Vista Transversal.
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Figura 4. Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra. Vista de Planta.
Figura 5. Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra. Fundamento Electrofísico.
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ALTÍSIMA CAPACIDAD DE
DISPERSIÓN DE ENERGÍA a la
masa terrestre:
-600.000 Amperios.
-1.000 millones de Kilovatios.
-100 millones de Voltios.
-R = 0,86 a 3  (ohmios)
-Adhesión a la masa terrestre es
Electrolítica, NO es mecánica.
Figura 6. Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra.
¿QUÉ ES UN RAYO?
Es una interacción y/o transmisión de elevadas cargas eléctricas entre la Atmósfera y la
Tierra en condiciones de tormenta o perturbaciones atmosféricas.
En la Tierra ocurren:
- 4.000 tormentas al día.
- 9.000.000 de rayos al día.
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Figura 7. ¿Cómo se produce un rayo?
ENERGÍA DE UN RAYO
La Energía de un Rayo está en el orden de:
- 200.000 a 500.000 Amperios.
- 1.000 millones de KW.
- 1 millón de MW = 1.000.000 MW.
- 100 millones de Voltios.
La Energía generada por las más grandes Represas Hidroeléctricas del mundo sólo alcanzaría el 10%
de la Energía de un solo Rayo.
- Hydro Québec (Canadá)
- Guri (Venezuela):
- Macagua (Venezuela):
- Caruachi (Venezuela):
- Tocoma (Venezuela):
- Itaipú (Brasil-Paraguay):
- Three Georges (China):
- Hoover (USA):
- Tehri (India):
- Aswan (Egipto):
- Inguri (Georgia):
- Grand Dixence (Suiza):
- Nurek (Tajikistán):
36.810 MW
10.000 MW
3.140 MW
2.160 MW
2.160 MW
14.000 MW
22.500 MW
2.080 MW
2.400 MW
2.100 MW
1.300 MW
2.000 MW
4.000 MW
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CONSECUENCIAS DE LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS)
- Daños a Edificaciones y Equipos Eléctricos, Electrónicos, Comunicación, Computación y
Cibernéticos, en general: Efectos inductivos y conductivos que producen Sobrevoltajes Transitorios
de muy alto nivel (100 millones de voltios).
- Daños a Personas: Paro Cardíaco y/o Respiratorio, Lesiones Cerebrales, Quemaduras en la Piel,
Rotura del Tímpano, Lesiones Pulmonares y Óseas, Estrés Postraumático.
- Pérdidas de miles de millones de dólares tanto a las Empresas Generadoras como a los Usuarios del
Servicio Eléctrico en el mundo.
CARACTERÍSTICAS DE LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS)
- 200.000 a 500.000 Amperios.
- 100 a 1.000 millones de Kilowatts.
- 30 a 100 millones de Voltios.
- Campo Eléctrico: 30.000 Volt/m.
- Gradiente de Potencial: 15KV.
- Impedancia del Aire: 5K.
- Presión Atmosférica: 100 Atmósferas.
- Duración: 10 – 30 seg.
- Energía: 3 x 109 J/m.
- Temperatura: 15.000 a 30.000°C.
- Energía Acústica: 25% (trueno)
- Energía Calórica: 75% (descarga eléctrica)
EL PARARRAYOS
El Pararrayos es un dispositivo conformado por una o varias varillas o puntas metálicas con cierta
disposición geométrica 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 dispersión y propagación de la
enorme energía asociada, sin causar daños a personas y/o equipos.
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Figura 8. Pararrayos Franklin y Jaula de Faraday.
Figura 9. Comparación entre Pararrayos Tradicional y Pararrayos Ionizante Natural Ionca.
SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
Es un conjunto de elementos metálicos directamente enterrados que permiten y facilitan la propagación
y dispersión a la masa terrestre de la energía asociada a un rayo y a fallas eléctricas, sin causar daños.
La adhesión a la masa terrestre de los Sistemas Tradicionales de Puesta a Tierra como Barras y Mallas
es Mecánica. La adhesión a la masa terrestre del Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a
Tierra es Electrolítica.
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- Protege a personas y/o equipos (eléctricos, electrónicos, comunicación, computación)
- Protege contra: Rayos, Sobrevoltajes Transitorios de Alta y Bajo Nivel, Contacto Accidental con
Líneas de Alta Tensión (AT) y Baja Tensión (BT)
- Estabiliza el voltaje de operación normal.
- Facilita la operación de interruptores.
- Equipotencialidad: Voltaje de Toque y Voltaje de Paso.
- Permite la propagación y dispersión a Tierra de la energía asociada a fallas eléctricas, corrientes de
fuga y descargas atmosféricas.
Figura 10. Sistemas Tradicionales de Puesta a Tierra.
Figura 11. Comparación entre los Sistemas Tradicionales de Puesta a Tierra y el
Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra.
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SUBESTACIÓN ELÉCTRICA ACTUAL
Figura 12. Sistema Actual y Tradicional de Puesta a Tierra en Subestación Eléctrica (ERROR)
SUBESTACIÓN ELÉCTRICA: NUEVA ALTA TECNOLOGÍA
Figura 13. Sistema Ionizante Natural de Protección Eléctrica.
Nuevo Concepto, Diseño y Cálculo de Ingeniería en Subestaciones Eléctricas
(CORRECTO)
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RESULTADOS
El Pararrayos Ionizante Natural Ionca y el Electrodo Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra
son Ecológicos, Naturales, No Contaminan el Ambiente y cumplen cabalmente con todas las Normas y
Códigos Eléctricos Nacionales e Internacionales como: IEEE, NFPA, ANSI, BSCP, WMO, NFC,
NEC, CODELECTRA, COVENIN; y ha recibido la CERTIFICACIÓN Y RECONOCIMIENTO
por:
- Invenciones y Patentes. ISBN: 978-980-12-3386-2. DL: lf09120086203764.
- Medalla Premio de Ciencia, Tecnología e Innovación otorgado por la Fundación para el
Desarrollo de la Ciencia y Tecnología (FUNDACITE). Ministerio de Ciencia y Tecnología de
Venezuela, 2006.
- IEEE, The Institute of Electrical and Electronics Engineers. Región Latinoamericana y El
Caribe.
- World Renewable Energy Congress, WREC 2011. Linköping, Suecia. Conferencia Audiovisual.
Representante de Venezuela.
- Petición de Publicación del Sistema Ionizante Natural de Protección Eléctrica contra Descargas
Atmosféricas (Rayos) por JOURNAL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING. 2011.
USA-China.
- Postulado al Premio ZAYED FUTURE ENERGY PRIZE. Abu Dhabi. Emiratos Árabes Unidos.
2010.
- Paper Nueva Más Alta Tecnología publicado a través 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, Canadá. Conferencia Audiovisual.
Representante de Venezuela.
- IEEE, XV Congreso Internacional de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Sistemas. INTERCON
2008, Perú. Conferencia Audiovisual - Representante de Venezuela.
- Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” (UNEXPO).
Universidad Arbitrada. Venezuela. Universidad Privada Antenor Orrego (UPAO), Perú.
- Departamento General de Investigación de Ciencia y Tecnología del Ministerio de Ciencia,
Tecnología de Venezuela.
- Centro Nacional de Innovación Tecnológica (CENIT) de la República Bolivariana de Venezuela.
Empresas Públicas y Privadas Nacionales e Internacionales.
Proyectos y Obras construidas:
- Basílica La Chiquinquirá. Maracaibo, Estado Zulia. Venezuela.
- Edificio Toyomaya (TOYOTA de Venezuela)
- CVG MINERVEN (Minería Oro)
- Promotora Minera Guayana (PMG), VENRUS (Rusos)
- Grupo AGAPOV (Rusos) – Minería Oro.
- Corporación 80.000, C.A., VENRUS (Rusos)
- CVG ALCASA (Aluminio)
- CVG VENALUM (Aluminio)
- Policlínicas: Centro de Especialidades Médicas, Proyectos: La Floresta, Centro Médico Maracay.
- FIOR de Venezuela (Briquetas Hierro)
- CVG CARBONORCA (Ánodos)
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- Universidad Nacional de Panamá. Proyecto: Ciudad Universitaria Inteligente. 10.000 Estudiantes.
- Petróleos de Venezuela (PDVSA), Proyectos: PDVSA Boquerón, ENELBAR (Subestaciones
Eléctricas: Bárbula, Morón, Valle Seco, Chivacoa, Nirgüa, Yaritagüa), CADAFE (Subestaciones
Eléctricas: Tucupita, Temblador)
- FUERZA ARMADA NACIONAL DE VENEZUELA (FAN), Proyecto: CRT - Piedra Azul, Fuerte
Tiuna.
- FUERZA AÉREA NACIONAL DE VENEZUELA (FAV), Proyecto: Edificación Comandancia
General de la Aviación Generalísimo “Francisco de Miranda”, Base Aérea, Caracas.
- TELEFÓNICA. MOVISTAR, Proyecto: Central de Radiotelecomunicación CRT ARAGUA, Estado
Aragua. Venezuela.
CONCLUSIÓN
La Nueva Más Alta Tecnología, 100% Venezolana y Única en el Mundo: Sistema Ionizante Natural
de Protección Eléctrica conformada por el Pararrayos Ionizante Natural Ionca y el Electrodo
Iónico Trimetálico Activo Triac de Puesta a Tierra de estándar mundial cuyo funcionamiento y
fundamento electrofísico se basan en fenómenos y sucesos científicamente comprobados como:
Descargas Atmosféricas (rayos), “efecto corona”, “efecto choque”, corriente de descarga puntual
(CDP), ionización metálica y atmosférica, campos eléctricos y electromagnéticos, potencial de
ionización y afinidad electrónica, potencial eléctrico presentes en la atmósfera en condiciones de
tormenta eléctrica, resistencia y presión atmosférica, tripolo en la nube, rayos cósmicos, estado físico
del agua (líquido, sólido y gaseoso), electrolitos, resistividad del suelo y resistencia de dispersión,
efectos positivos para mejorar la resistividad de suelos, para darle alto grado de alcalinidad, máxima
humedad y retención de agua (propiedades del carbón vegetal, sulfato de cobre, cloruro de sodio y la
bentonita), sustancias conductoras, líneas equipotenciales y equipotencialidad de un sistema,
propiedades del acero, cobre y aluminio como buenos conductores eléctricos, soldadura exotérmica.
Esta Nueva Alta Tecnología 100% Venezolana, y única en el mundo, es la Solución Definitiva y Total
contra las Fallas e Interrupciones generadas por Descargas Atmosféricas (rayos) y que afectan a las
Subestaciones Eléctricas (S/E), Equipos de Potencia y Electrónicos de Alta Sensibilidad, Equipos de
Exploración Petrolera, Taladros, Refinerías Petroleras, Estaciones de Suministro de Combustible,
Torres y Líneas de Transmisión. Igualmente, evita “la quema” de Tarjetas Electrónicas en Equipos
Electrónicos de Alta Sensibilidad (Rx, Tomógrafos, Resonadores Magnéticos). Asimismo, es el
mecanismo para acabar con los llamados “Apagones” que tantos daños y pérdidas producen en el
mundo entero.
Está comprobado científicamente y mundialmente aceptado que los Sistemas de Protección
Eléctrica existentes actualmente como: Mallas de Puesta a Tierra y Barras Coperweld no poseen
capacidad para dispersar y propagar a la masa terrestre las enormes energías asociadas a las
Descargas Atmosféricas (rayos) cuyos valores están 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 energías que no pueden ser dispersadas por una Malla de Puesta a Tierra que sólo
tendría una capacidad máxima de entre 20.000 y 30.000 Amperios. Esta es la causa de los
grandes Apagones y Fallas Eléctricas en todo el mundo.
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REFERENCIAS
DE LA VEGA ORTEGA, M. (2006). Problemas de Ingeniería de Puesta a Tierra. Limusa Noriega
Editores, México.
DÍAZ, P. (2001). Soluciones Prácticas para la Puesta a Tierra de Sistemas Eléctricos de Distribución.
McGraw-Hill, México.
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.
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