EFECTO CORONA Se llaman descargas por corona al conjunto de fenómenos de descarga autónoma que precede la distensión. Si se aplica un elevado potencial al conductor central, el campo eléctrico es máximo en la superficie del conductor. Cuando el campo aplicado en la superficie del conductor supera un valor de límite máximo o supera la rigidez dieléctrica del aire, la ionización aparece en proximidad inmediata del conductor. Consiste en que algunos electrones adquieren la suficiente energía para abandonar el conductor por donde circulan, siendo capaces de saltar hacia el aire circundante, que teóricamente no es conductor. Esto provoca que se forme un haz luminoso en torno a los conductores, que en noches oscuras es visible desde grandes distancias. Cuando el campo eléctrico o gradiente de potencial alcanza la “rigidez dieléctrica del aire” (aproximadamente 30 kV/cm a presión atmosférica normal), el aire se ioniza, se hace conductor y se produce una descarga local.

Este fenómeno va acompañado de un efluvio luminoso del cual proviene su nombre. Además, se producen pérdidas de energía, un zumbido fácilmente perceptible y ruido sobre señales de radio y televisión en las cercanías de la zona donde se localiza el fenómeno corona. También se produce ozono y en presencia de humedad, ácido nitroso, el cual trae como consecuencia la corrosión de los conductores cuando el fenómeno es intenso. Variables que Influyen en el Fenómeno Corona La aparición e intensidad de las descargas corona es afectada por los siguientes factores: Gradiente superficial. Estado de la superficie del conductor. Densidad relativa del aire. Efecto del agua en el conductor.

a) Gradiente superficial: Para causar la ionización del aire, en un campo eléctrico uniforme es necesario un gradiente superficial de 29.8 kV punta/cm, bajo condiciones normales de temperatura y presión. Sin embargo, un gradiente de exactamente esta magnitud en la superficie del conductor no será suficiente para producir efecto corona, debido a que los iones no tienen oportunidad de acumularse en cantidad suficiente para producir la descarga corona, a menos que el gradiente crítico sea excedido hasta una distancia considerable desde el conductor y puedan de esta forma producir la avalancha. El gradiente superficial necesario para alcanzar el umbral corona en el gas que rodea un conductor cilíndrico liso, se denomina gradiente crítico visual o gradiente de iniciación, Ev. Peek provee una fórmula para determinar el campo superficial crítico de un conductor cilíndrico, Ev en kVpunta/cm, también signado mas adelante con la letra g. g0: gradiente crítica disruptiva del aire  29.8 kVpunta / cm. R: radio del conductor, en cm.

b) Estado de superficie del conductor: Debido a las ralladuras, melladuras y otros daños que pueden existir sobre la superficie de los conductores cableados, el gradiente efectivo o real es algo mayor que el calculado y por lo tanto, cada conductor real tendrá un gradiente crítico visual un poco menor por el conocido efecto de concentración de cargas y por consiguiente de mayores gradientes, que se producen en puntos o aristas existentes en conductores cargados; de allí que en las líneas el efecto corona se inicia siempre en estas irregularidades y por ello se trata de que los conductores no sufran daños durante la construcción. Se considera un factor de corrección “m”, llamado coeficiente de estado de superficie, para el gradiente crítico, el cual se estima por: m : 1.00 Conductor liso ideal. m : 0.95 Conductor cableado nuevo y limpio. m : 0.70 - 0.80 Conductor cableado envejecido. m : 0.50 - 0.70 Conductor tratado deficientemente. m :  0.60 Conductor bajo lluvia, nuevo o envejecido.

c) Densidad relativa del aire: La fórmula de Peek es válida en condiciones normales de laboratorio. Si la densidad del aire varía por efecto de la temperatura o presión, esto afecta la rigidez dieléctrica del aire y por consiguiente, el gradiente crítico. Dentro del rango de presiones encontradas usualmente, la densidad del aire aumenta con la presión y disminuye con la temperatura. La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) da la siguiente expresión para , la densidad relativa del aire:

Finalmente, el gradiente crítico “Ec”, en kV punta/cm, se expresa como:

VOLTAJE CRITICO DISRUPTIVO

PARA CONDUCTORES MULTIPLES

PERDIDAS POR EFECTO CORONA La pérdida corona para condiciones climáticas de buen tiempo es insignificante en conductores bien dimensionados. No obstante, esta pérdida está siempre presente y representa una cierta cantidad de energía consumida por la línea. Sin embargo, para condiciones de mal tiempo, estas pérdidas pueden ser del orden de 100 veces las pérdidas en caso de buen tiempo y puede variar en un factor 10 entre lluvia fuerte y leve. Método de Peterson En este procedimiento se calcula primero la tensión característica de la línea por fase (ed), luego, se calcula la razón entre la tensión por fase de servicio y la tensión característica de la línea, con esta última se calcula un factor () que se obtiene de las curvas mostradas en las figuras 1 y 2 y finalmente se aplica la ecuación de Peterson para pérdidas corona. Para una mejor aplicación del algoritmo, éste se ha subdividido en las siguientes etapas:

Primera etapa: Habíamos llegado a:

Segunda etapa: Se calcula enseguida la razón V/ed y se determina, a través del gráfico presentado en las figuras 1 y 2, el valor del factor . Figura 1 Figura 2

Método de Electricité de France (EDF) Los investigadores C. Gary y M. Moreau desarrollaron dos métodos para el cálculo de pérdida corona para conductor tipo en haz. Uno de estos métodos es aplicable a condiciones climáticas de buen tiempo y el otro para mal tiempo. Método para buen tiempo Para un conductor fasciculado de n subconductores por fase se da la siguiente relación empírica para PEDF : potencia de pérdida por corona, kW / km / fase: PEDF = P0 r1.8 (n + 6)2 f / 50 donde: f : frecuencia de la tensión en Hz. r : radio del subconductor en cm. n : número de subconductores. P0 : es un factor de pérdida de potencia que se obtiene de la figura siguiente, considerando el gradiente relativo como razón entre el gradiente máximo del haz y el campo eléctrico crítico del subconductor liso, E0. E0 : campo eléctrico crítico del subconductor liso ideal, en kVefect. . r : radio del subconductor, en cm.

 : radio medio de emigración de la carga espacial, en cm. Método para mal tiempo Este método es un proceso analítico desarrollado rigurosamente y verificado experimentalmente con mediciones en líneas y en jaulas de prueba. Fueron utilizadas configuraciones en haz de 1 a 8 subconductores, con diámetros entre 2.0 y 5.8 cm por conductor. La pérdida corona para mal tiempo queda determinada por: PEDF = k Pe donde: k : factor que depende de las características geométricas de la línea y viene dado por la expresión. f : frecuencia del sistema, en Hz. r : radio del subconductor, en cm. R0 : radio del conductor a potencial cero, de la línea coaxial equivalente, en cm. Rc : radio del conductor único equivalente de igual capacidad, en cm.  : radio medio de emigración de la carga espacial, en cm.  = 1 + 0.308 /

Figura 4. Ábaco para determinación de "m". Figura 5. Pérdida específica corona