El efecto corona se presenta cuando el potencial de un conductor en el aire se eleva hasta valores tales que sobrepasan la rigidez dieléctrica del aire que rodea al conductor. El efecto corona se manifiesta por luminiscencias o penachos azulados que aparecen alrededor del conductor, mas o menos concentrados en las irregularidades de su superficie.
La descarga va acompañada de un sonido silbante y de olor de ozono. Si hay humedad apreciable, se produce ácido nitroso. La corona se debe a la ionización del aire. Los iones son repelidos y atraídos por el conductor a grandes velocidades, produciéndose nuevos iones por colisión. El aire ionizado resulta conductor (si bien de alta resistencia) y aumenta el diámetro eficaz del conductor metálico.
En las líneas de transmisión, el efecto corona origina pérdidas de energía y, si alcanza cierta importancia, produce corrosiones en los conductores a causa del ácido formado.
El efecto corona es función de dos elementos: el gradiente potencial en la superficie del conductor y la rigidez dieléctrica del aire en la superficie, valor que a su vez depende de la presión atmosférica y la temperatura.
En un campo uniforme, a 25 °C y 760 mm de presión, la ionización por choque aparece al tener un valor máximo de 30 kv/cm, que corresponde a 21.1 kv/cm sinusoidal. En el caso de las líneas aéreas de transmisión de energías, se ha demostrado que el fenómeno depende del radio del conductor. El valor del gradiente de potencial para el cual aparece la ionización en la superficie del conductor se llama gradiente superficial crítico y varios investigadores indican que vale:
g0 = 30( 1 – 0.7 r ) kv/cm eficaz
Donde r es el radio del conductor en cm. Existen fórmulas que nos suministran este valor en función de la presión barométrica y la temperatura ambiente. Pero estas fórmulas sirven para conductores de sección circular y perfectamente lisa. Los conductores de líneas aéreas están formados por varios alambres cableados y enrollados en hélice y tienen raspaduras propias de su fabricación e instalación. Esto hace aumentar el gradiente crítico, por encima de la estimaciones teóricas.
Los fenómenos descriptos en forma somera hasta aquí, nos permiten afirmar que la superficie de un conductor libera iones de ambos signos. Como la tensión es alterna, algunos son atraídos hacia el conductor, conforme su polaridad en el momento en que se considere mientras que otros, son rechazados y se alejan hacia moléculas neutras para formar iones pesados. Los que se alejan, debido a que disminuye el gradiente. Al cambiar la polaridad del conductor se reinicia la ionización por choque.
Esta ligera descripción indica por un lado que la energía necesaria para producir la ionización y por otro la necesaria para producir los movimientos de las cargas. La primera es importante y la forma de estimarla es:
Pc = pérdidas
por efecto corona en Kw/km/fase.
f = Frecuencia en Hz
Uf = Tensión eficaz, entre fase y
neutro, en kv
DMG = distancia media geométrica entre conductores,
en m
r = radio del conductor, en m
F = factor función de la relación Uf/U0
U0 = tensión eficaz, entre fase y
neutro, en kv, que provoca la descarga
El valor de F se toma:
Uf/U0 |
0.6 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
1.0 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
1.5 |
F |
0.0011 |
0.014 |
0.018 |
0.025 |
0.036 |
0.053 |
0.085 |
0.150 |
0.950 |
Esta fórmula es para buen tiempo, en otras condiciones, es necesario hacer intervenir los efectos correspondientes.
Podemos cerrar este tema diciendo que las pérdidas por efecto corona se pueden mantener en valores tolerables manteniendo la tensión a la ocurre el fenómeno, mas alta que la tensión entre fase y tierra en un 20 a 40%, para lo cual, es necesario que el diámetro del conductor sea grande o, en caso contrario, formando cada fase por medio de mas de un conductor.[4] ( En nuestro país esta cantidad de conductores por fase indica la tensión de transporte de la línea, por ejemplo: 1 conductor por fase 132 KV, 2 conductos 220 KV, 4 conductores 500 KV.)
[4] Libro Instalaciones de Potencia de Marcelo A. Sobrevila año 1987, paginas 218,219,220,221.