Sipra en aeronaves

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    10-Aug-2015

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  1. 1. Repblica Bolivariana de Venezuela Universidad Fermn Toro Decanato de Telecomunicaciones Aplicacin SIPRA Efectos de los rayos en aeronaves Integrantes: Diana Giraldo Yohanna Montero Cabudare, Edo. Lara
  2. 2. Introduccin Las descargas atmosfrica son conocidas como rayos, el cual es la igualacin violenta de cargas de un campo elctrico que se ha creado entre una nube y la tierra o, entre nubes; por lo tanto los rayos consisten usualmente de descargas mltiples, con intervalos entre descargas de decenas a centenas de milisegundos. La primera descarga es la que tiene mayor amplitud, mientras que las subsecuentes tienen tiempos de ataque ms rpidos, aunque la velocidad de las descargas se ha encontrado que depende del lugar geogrfico. La primera descarga est entre 6 y 15 x 10E7 m/s y la segunda entre 11 y 13 x 10E7 m/s. Por medio del desarrollo del trabajo podremos ver los efectos que causan los rayos en las aeronaves y como estn hechas con el fin de que esto no sea problema ya que habitualmente, los aviones en vuelo son golpeados por rayos. De hecho, se estima que cada avin es alcanzado por un rayo, al menos, una vez al ao. La proteccin se fundamenta en el hecho de que los aviones en su mayora, estn hechos de aluminio, que es un excelente conductor elctrico. La electricidad del rayo fluye sobre la carcasa del avin hasta ser descargada en el aire. Como podemos suponer, uno de los posibles peligros es que el destello pueda cegar al piloto y al copiloto por unos segundos, pero nunca se ha tenido informacin de que esto haya causado mayores problemas. La proteccin contra los rayos va ms all de que los aviones sean buenos conductores de la electricidad. Sino que la aeronave debe de cumplir con todos los requerimiento para garantizar que no sucedern problemas mayores como la ignicin de los tanques de combustibles debido a un chispa generada por un rayo. Otro problema relacionado con los rayos es el efecto que pueden tener sobre las computadoras y los instrumentos de vuelo. El blindaje y los circuitos breakers aseguran que los transitorios elctricos no amenazan la avinica de a bordo y los kilmetros de cable que podemos encontrar en un avin moderno. Todos los componentes que son vitales para la seguridad en una aeronave comercial deben certificar el cumplimiento de estrictas regulaciones internacionales. Por todo ello actualmente es muy infrecuente que un accidente areo pueda deberse a la accin de un rayo, sino ms bien a otras condiciones que acompaan a las tormentas, como los fuertes vientos, que son ms peligrosos a medida que nos encontramos ms cerca del suelo.
  3. 3. Jaula de Faraday El efecto por el cual el campo electromagntico en el interior de un conductor en equilibrio es nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor est sujeto a un campo electromagntico externo, se polariza, de manera que queda cargado positivamente en la direccin en que va el campo electromagntico, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un campo elctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagntico, luego la suma de ambos campos dentro del conductor ser igual a 0. Rayo El rayo es una poderosa descarga natural de electricidad esttica, producida durante una tormenta elctrica; generando un "pulso electromagntico". La descarga elctrica precipitada del rayo es acompaada por la emisin de luz (el relmpago), causada por el paso de corriente elctrica que ioniza las molculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque. La electricidad (corriente elctrica) que pasa a travs de la atmsfera calienta y expande rpidamente el aire, produciendo el ruido caracterstico del trueno. Los rayos se encuentran en estado plasmtico. Sipra Sistema Integral de Proteccin contra Rayos Un SIPRA se subdivide en: Sistema de Proteccin Exterior (SPE), que analiza lo exterior al sistema a proteger. Sistema de Proteccin Interior (SPI), que analiza la proteccin contra rayos al interior del sistema a proteger y que en pases como el nuestro no es conocido y poco implementado. Sistemas de Prevencin y Prediccin del Rayo, que brinda la gestin de prevencin y prediccin de cada de rayos, que es un tema nuevo para nuestro pas y se encuentra en desarrollo. Los aviones soportan rayos. Pero, cmo lo hacen? La primera idea que se nos viene a la cabeza es poner un pararrayos que absorba dicha energa (el rayo). Pero para eso hara falta una toma de tierra, y adems equipos de altsimo peso, cosa prohibitoria en esta industria. La filosofa utilizada es no oponerse al rayo, ya que si te enfrentas a l, llevas todas las de perder. Hay que evitar ante todo que el rayo atraviese la cabina, llevndose por delante a algn pasajero. De esta manera lo que se intenta es que el rayo bordee el avin a travs de su fuselaje. Esto se consigue dejando que sea el propio rayo el que encuentre el camino ms fcil (de menor resistencia) a travs de las cuadernas del fuselaje aislando el interior de cualquier carga. Este efecto es conocido como Jaula de Faraday. Normalmente (como se ve en la foto) el rayo suele entrar por el morro (donde se sitan las antenas y equipos electrnicos), bordea la cabina y termina saliendo por cola a travs de los descargadores de electricidad esttica (normalmente utilizados para quitar dicha electricidad antes del aterrizaje).
  4. 4. Aplicacin SIPRA Efectos de los rayos sobre una aeronave Normalmente, los rayos alcanzan a los aviones por sus extremos (morro o alas), recorrindolos de punta a punta y posteriormente escapando por la cola de ste. La descarga de un rayo sobre la aeronave produce tensiones y corrientes elctricas muy altas a travs de la estructura. Por este motivo, como medida bsica de proteccin, todos los elementos estructurales del avin deben tener una conexin elctrica perfecta, para conducir la corriente de descarga lejos de las zonas donde sus efectos comprometen la seguridad del avin: depsitos de combustible, superficies de control de vuelo, equipos electrnicos de avinica entre otros. Efectos de los rayos en las aeronaves Los pilotos deben evitar que sus vuelos crucen una tormenta, pero incluso si lo hicieran y un rayo impactara en la aeronave, el aparato est preparado para resistir y seguir volando, de hecho, es una de las pruebas a las que los modelos son sometidos por normativa. Cortocircuito a bordo El mayor problema que puede causar un rayo es que afecte al sistema elctrico. Un cortocircuito puede producir un fallo en el sistema de navegacin, con lo que el piloto tendra que coger los mandos del avin en manual. Debe orientarse y tener muy claro donde est la superficie, cosa que en condiciones de tormenta es complicado. Picaduras y fundicin Cuando el rayo toca la superficie metlica por un tiempo prolongado, se fundir el metal en el punto de unin. Comnmente se encuentran a lo largo del fuselaje o empenaje, o los agujeros quemados en el borde de salida de las alas o en la punta del empenaje. La fundicin de la piel no es usualmente un problema en la seguridad del vuelo, solamente que este ocurra en la piel de un tanque de combustible integral. Fuerzas Magnticas La estructura de las aeronaves pueden ser deformadas debido a los intensos campos magnticos los cuales son acompaados con intensas corrientes del rayo cerca de los puntos
  5. 5. de sujecin; estas no son tan significantes para abortar el vuelo y generalmente solo son detectadas cuando la aeronave este en tierra. Sin embargo, las sobrecargas y tensiones en los metales estn envueltas, por lo tanto los daos en la aeronave debido a este fenmeno no son reparables. Calentamiento resistivo Cuando la resistividad de un conductor es demasiado alta o su rea transversal es muy baja para adecuar la conductividad de la corriente, las corrientes del rayo pueden depositar energa en el conductor y causar un aumento en exceso de temperatura. Debido a lo anterior puede ocurrir una explosin del cable o una exposicin de este debido a que el aislante se derretir y esto puede causar otro tipo de daos ya que este puede hacer contacto con la estructura y crear un cortocircuito. El procedimiento: Evitar las tormentas El procedimiento es evitar las tormentas si los pilotos se encuentran con una. Para rastrearlas, los aviones comerciales van equipados con un radar meteorolgico. Fig.: 1. Radar meteorolgico Rayos y aviones Los aviones estn construidos previendo que pueden ser alcanzados por un rayo, de hecho, es un fenmeno relativamente habitual. Efecto de jaula de Faraday La explicacin de por qu no pasa nada dentro del avin es que su cuerpo metlico acta como lo que se llama jaula de Faraday. La idea es una caja metlica que cuando se somete a un campo elctrico (o electromagntico), como es el caso de los rayos, las cargas del metal se reorganizan de tal manera que el campo elctrico dentro de la caja es cero.
  6. 6. Fig.: 2. Jaula de Faraday Tambin es cierto lo contrario; es decir, que si hay un campo elctrico en el interior de la jaula, no sale al exterior. La jaula de Faraday asla los campos elctricos (y los electromagnticos; que llevan una parte elctrica) del interior y del exterior. Esta es la razn por la que los aviones son bastantes inmunes a los rayos. Su propio fuselaje acta como jaula de Faraday. Ahora bien, los aviones no son una caja de metal continuo. Tienen ventanas y por ellas puede entrar parte de la radiacin electromagntica. Por eso, en unos pocos casos, despus de un rayo; los equipos han sufrido algn dao. No suelen ser averas generalizadas, sino puntuales que afectan a pocos equipos. Y recordemos que en los aviones comerciales, los equipos electrnicos vitales estn duplicados o triplicados. Los aviones estn protegidos ante los rayos por un fenmeno llamado Jaula de Faraday, motivo por el cual por mucho que un rayo impacte ferozmente contra un avin en vuelo, La carga elctrica de ese rayo fluir a travs del fuselaje por el exterior del avin