Análisis del comportamiento eléctrico de textiles conductores usados en dispositivos portátiles de protección contra rayos ante corrientes tipo rayo
ilustraciones, fotografías principalmente a color
- Autores:
-
Correa Pino, Juan Pablo
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Nacional de Colombia
- Repositorio:
- Universidad Nacional de Colombia
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unal.edu.co:unal/83777
- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines
Ingeniería eléctrica-materiales
Electric engineering - materials
Textil conductor
Tejido rip-stop
Onda tipo rayo 10/350 μs
Fenómeno adiabático
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R. I. Albrecht, S. J. Goodman, D. E. Buechler, R. J. Blakeslee y H. J. Christian, «Where are the lightning hotspots on Earth?,» Bulletin of the American Meteorological Society, nº 97, pp. 2051-2068, 2016. N. Navarrete-Aldana, M. A. Cooper y R. L. Holle, «Lightning fatalities in Colombia from 2000 to 2009,» Natural Hazards, vol. 74, p. 1349–1362, 30 Mayo 2014. J. A. Cristancho C., J. E. Rodriguez M., C. A. Rivera G., F. Roman y J. J. Pantoja, «High Current Tests over Conductive Fabrics,» 2018 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), pp. 428-432, 2018. J. Cistancho, C. Rivera, J. Rodriguez, J. Pantoja y F. Román, «Lightning-type Current Pulse Tests on Conductive Fabrics,» 34th International Conference on Lightning Protection ICLP, 2018. J. A. Cristancho, J. E. Rodríguez, C. A. Rivera, F. Román, L. K. Herrera y J. J. Pantoja, «Conductive Fabric Potential Rise due to Lightning Impulse Currents,» 2019 International Symposium on Lightning Protection (XV SIPDA), 30th September – 4th October 2019. J. J. Pantoja, C. Rivera, J. Cristancho, J. Rodriguez y F. Román, «Thermal Simulation of a Conductive Fabric Sheet Subjected to a Lightning-like Current,» International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES), 2020. A. F. Galeano, Caracterización de un tejido conductivo mediante impulsos de corriente tipo rayo, Bogotá D.C., 2020. J. A. Cristancho, C. A. Rivera, R. J. E., P. J. J., L. K. Herrera y F. Román, «Lightning Impulse Current Tests on Conductive Fabrics,» 2019. J. J. Pantoja, J. A. Cristancho, J. E. Rodríguez, C. A. Rivera, F. Román, F. Vega, C. Kasmi y F. AlYafei, «Efficiency Assessment of Conductive Fabrics as a Part of Lightweight Lightning Protection Systems,» 2020. J. J. Pantoja, J. Cristancho, J. Rodríguez, C. Rivera, F. Román, F. Vega, C. Kasmi y F. AlYafei, «Model for the Estimation of Partial Burst of Ripstop Electro-Conductive Fabrics,» XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science U.R.S.I, 2020. S. Vassiliadis, A. Kallivretaki, D. Domvoglou y C. Provatidis, «Mechanical Analysis of Woven Fabrics: The State of the Art,» Advances in Modern Woven Fabrics Technology, pp. 41-64, 2011. N.I.Zaidi, M.T.Ali, N.H.A.Rahman, M.F.Yahya, M. Nordin y A. A. Shah, «Accurate Simulation of Fabric and Analysis of Antenna Performance on Different Substrate Materials,» de IEEE International RF and Microwave Conference, Penang, Malaysia, 2018. L. Y. Casas López, Efectos de la variación de la densidad de corriente superficial tipo rayo en el comportamiento de los textiles conductivos, Bogotá, 2021. R. Thottappillil, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part II, Uppsala, 2000. J. Mäkelä, «Electromagnetic signatures of lightning near the HF frecuency band,» Finnish Meteorological Institute, 2009. D. Requena, E. Contreras y J. Roque, Modelación de la onda del rayo a través de las ecuaciones el telegrafista, Universidad, Ciencia y Tecnología - UNEXPO, 2013, pp. 83-91. International Electrotechnical Commission, International Standard IEC 62305-1, 2.0 ed., Ginebra, 2010. D. Rodriguez, J. P. Correa, J. E. Rodriguez, L. Y. Casas y F. Román, «Effects on conductive fabrics of different lightning current densities,» de 36th International Conference on Lightning Protection, Cape Town, 2022. F. J. Román, Notas personales "Configuración de montaje en KTH", Estocolmo, 2019. |
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Reconocimiento 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Román Campos, Francisco José1ced0962c038cb21ad506628dd641425Correa Pino, Juan Pablo60fd0626ea709ebfc34a44a330c23c28Grupo de Investigación Emc-Un2023-04-25T17:05:01Z2023-04-25T17:05:01Z2022-11-19https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/83777Universidad Nacional de ColombiaRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiahttps://repositorio.unal.edu.co/ilustraciones, fotografías principalmente a colorEl presente trabajo analiza el comportamiento de los tejidos conductores usados en refugios temporales de protección contra rayos, frente a corrientes tipo rayo, con el fin de determinar las densidades superficiales de corriente crítica que pueden causar la sublimación de los diferentes materiales conductores. Lo anterior por cuanto esta sublimación provoca disminución en la continuidad eléctrica del textil o incluso la destrucción de este, lo que provocaría la exposición a la corriente de rayo de los ocupantes del refugio. En este sentido se simulan los efectos térmicos por efecto Joule que genera la circulación de la corriente en forma de onda 10/350 μs a través del tejido conductor. Para esto se analizaron los cambios de temperatura para tejidos en material de constantán y de cobre de acuerdo con el estándar IEC 62305-1, considerando el fenómeno como adiabático, donde por la rapidez de la circulación de la corriente se considera que no existe un intercambio de calor entre el material conductor y su entorno. Posteriormente, se modela el tejido conductor en el software COMSOL Multiphysics, tanto considerando el constantán como el cobre, obteniendo valores de densidad superficial de corriente crítica, la cual genera un calentamiento en el material igual a su temperatura de fusión. De dichas simulaciones se logra identificar que en el caso del constantán la densidad superficial de corriente es de 152 A/cm, mientras que para un tejido elaborado en cobre esta densidad es más de 5 veces mayor, llegando a los 781 A/cm. (Texto tomado de la fuente)The present work analyzes the behavior of conductive fabrics used in temporary lightning protection shelters, against lightning currents, to determine the critical current surface densities that can cause the sublimation of the conductive materials. This is because this sublimation causes a decrease in the electrical continuity of the textile or even its destruction, which would cause the exposure of the shelter occupants to the lightning current. In this way, the thermal effects due to the Joule effect generated by the circulation of the current in the form of a 10/350 μs wave through the conductive fabric are simulated. For this purpose, temperature changes for fabrics in constantan and copper material were analyzed in accordance with IEC 62305-1 standard, considering the phenomenon as adiabatic, where due to the speed of the current circulation it is considered that there is no heat exchange between the conductive material and its environment. Subsequently, the conductive fabric is modeled in the COMSOL Multiphysics software, considering both constantan and copper, obtaining surface density values of critical current, which generates a heating in the material equal to its melting temperature. From these simulations it is possible to identify that in the case of constantan the surface density of current is 152 A/cm, meanwhile for a fabric made of copper this density is more than 5 times higher, reaching 781 A/cm.MaestríaMagister en Ingeniería – Ingeniería EléctricaAlta Tensiónxiii, 56 páginasapplication/pdfspaUniversidad Nacional de ColombiaBogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Ingeniería EléctricaFacultad de IngenieríaBogotá,ColombiaUniversidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá620 - Ingeniería y operaciones afinesIngeniería eléctrica-materialesElectric engineering - materialsTextil conductorTejido rip-stopOnda tipo rayo 10/350 μsFenómeno adiabáticoEfecto JouleModelo de HeidlerDensidad superficial de corrienteAnálisis del comportamiento eléctrico de textiles conductores usados en dispositivos portátiles de protección contra rayos ante corrientes tipo rayoAnalysis of the electrical behavior of conductive textiles used in portable lightning protection devices against lightning currentsTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMR. I. Albrecht, S. J. Goodman, D. E. Buechler, R. J. Blakeslee y H. J. Christian, «Where are the lightning hotspots on Earth?,» Bulletin of the American Meteorological Society, nº 97, pp. 2051-2068, 2016.N. Navarrete-Aldana, M. A. Cooper y R. L. Holle, «Lightning fatalities in Colombia from 2000 to 2009,» Natural Hazards, vol. 74, p. 1349–1362, 30 Mayo 2014.J. A. Cristancho C., J. E. Rodriguez M., C. A. Rivera G., F. Roman y J. J. Pantoja, «High Current Tests over Conductive Fabrics,» 2018 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), pp. 428-432, 2018.J. Cistancho, C. Rivera, J. Rodriguez, J. Pantoja y F. Román, «Lightning-type Current Pulse Tests on Conductive Fabrics,» 34th International Conference on Lightning Protection ICLP, 2018.J. A. Cristancho, J. E. Rodríguez, C. A. Rivera, F. Román, L. K. Herrera y J. J. Pantoja, «Conductive Fabric Potential Rise due to Lightning Impulse Currents,» 2019 International Symposium on Lightning Protection (XV SIPDA), 30th September – 4th October 2019.J. J. Pantoja, C. Rivera, J. Cristancho, J. Rodriguez y F. Román, «Thermal Simulation of a Conductive Fabric Sheet Subjected to a Lightning-like Current,» International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES), 2020.A. F. Galeano, Caracterización de un tejido conductivo mediante impulsos de corriente tipo rayo, Bogotá D.C., 2020.J. A. Cristancho, C. A. Rivera, R. J. E., P. J. J., L. K. Herrera y F. Román, «Lightning Impulse Current Tests on Conductive Fabrics,» 2019.J. J. Pantoja, J. A. Cristancho, J. E. Rodríguez, C. A. Rivera, F. Román, F. Vega, C. Kasmi y F. AlYafei, «Efficiency Assessment of Conductive Fabrics as a Part of Lightweight Lightning Protection Systems,» 2020.J. J. Pantoja, J. Cristancho, J. Rodríguez, C. Rivera, F. Román, F. Vega, C. Kasmi y F. AlYafei, «Model for the Estimation of Partial Burst of Ripstop Electro-Conductive Fabrics,» XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science U.R.S.I, 2020.S. Vassiliadis, A. Kallivretaki, D. Domvoglou y C. Provatidis, «Mechanical Analysis of Woven Fabrics: The State of the Art,» Advances in Modern Woven Fabrics Technology, pp. 41-64, 2011.N.I.Zaidi, M.T.Ali, N.H.A.Rahman, M.F.Yahya, M. Nordin y A. A. Shah, «Accurate Simulation of Fabric and Analysis of Antenna Performance on Different Substrate Materials,» de IEEE International RF and Microwave Conference, Penang, Malaysia, 2018.L. Y. Casas López, Efectos de la variación de la densidad de corriente superficial tipo rayo en el comportamiento de los textiles conductivos, Bogotá, 2021.R. Thottappillil, Electromagnetic Compatibility (EMC). Part II, Uppsala, 2000.J. Mäkelä, «Electromagnetic signatures of lightning near the HF frecuency band,» Finnish Meteorological Institute, 2009.D. Requena, E. Contreras y J. Roque, Modelación de la onda del rayo a través de las ecuaciones el telegrafista, Universidad, Ciencia y Tecnología - UNEXPO, 2013, pp. 83-91.International Electrotechnical Commission, International Standard IEC 62305-1, 2.0 ed., Ginebra, 2010.D. Rodriguez, J. P. Correa, J. E. Rodriguez, L. Y. Casas y F. Román, «Effects on conductive fabrics of different lightning current densities,» de 36th International Conference on Lightning Protection, Cape Town, 2022.F. J. Román, Notas personales "Configuración de montaje en KTH", Estocolmo, 2019.EstudiantesInvestigadoresLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-85879https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/83777/3/license.txteb34b1cf90b7e1103fc9dfd26be24b4aMD53ORIGINAL1088305949.2023.pdf1088305949.2023.pdfTrabajo de Maestría en Ingeniería Eléctricaapplication/pdf4912299https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/83777/4/1088305949.2023.pdf40de35552e6fbf310bfa6b98ea1b5d06MD54THUMBNAIL1088305949.2023.pdf.jpg1088305949.2023.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5756https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/83777/5/1088305949.2023.pdf.jpga4dc83c6bea19c5caad381ef69fa283eMD55unal/83777oai:repositorio.unal.edu.co:unal/837772023-07-30 23:03:52.392Repositorio Institucional Universidad Nacional de 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