Algoritmo Matemático para el Análisis de Transitorios Electromagnéticos causados por
Descargas Atmosféricas sobre Torres de Transmisión de Energía
Mathematical Algorithm for the Analysis of Electromagnetic Transients caused by
Atmospheric Discharges on Power Transmission Towers
Fecha de Recepción: 30-07-2022 Romel Silva
Fecha de Aceptación: 30-10-2022 rsilvabr@ucab.edu.ve
https://orcid.org/0000-0002-7987-8611
Adrián Olivo
aolivo@unexpo.edu.ve
https://orcid.org/0000-0003-2594-8984
UNEXPO-Puerto Ordaz-Venezuela
Resumen.
La Electromagnética computacional y el Análisis vectorial representan herramientas poderosas
para el estudio de fenómenos electromagnéticos que lo requieran. En este sentido, se propone un
algoritmo computacional, consistente de modelos y métodos matemáticos empleados para realizar
cálculos aproximados de magnitudes de transitorios electromagnéticos a través del método de
Diferencia Finita en el Dominio del Tiempo (FDTD) asociado al Modelo del Conductor delgado
(TWM), esto se utiliza para resolver el modelo electromagnético de las Ecuaciones de Maxwell,
que describen la propagación de ondas electromagnéticas provenientes de una fuente como un
Pulso electromagnético o una Descarga atmosférica o Rayo en el espacio libre y su interacción
con estructuras conductoras. Este algoritmo se modificó y adaptó para estudiar diferentes casos de
sistemas de transmisión de energía bajo la influencia de estos fenómenos transientes. Los
resultados obtenidos señalan que dicha metodología es eficiente para el análisis del problema
causado por impactos directos e indirectos por inducción de rayos sobre torres y líneas de
transmisión. Estos datos fueron analizados a través de estudios de convergencia y estabilidad
numérica, así como su validación con datos experimentales y metodologías similares de otros
autores en la literatura sobre el tema.
Palabras claves: Pulso electromagnético, Descarga atmosférica, Ecuaciones de Maxwell, FDTD,
Thin-Wire Model, Torres y Líneas de transmisión.
Abstract.
Computational Electromagnetics and Vector Analysis represent powerful tools for the study of
electromagnetic phenomena that require it. In this sense, a computational algorithm is proposed,
consisting of mathematical models and methods used to perform approximate calculations of
electromagnetic transients through the Finite Difference in Time Domain (FDTD) method
associated with the Thin-Wire Model (TWM), this is used to solve the electromagnetic model of
Maxwell’s Equations, which describe propagation of electromagnetic waves from a source such
as an Electromagnetic Pulse or a Lightning Bolt in free space and their interaction with conductive
structures. This algorithm was modified and adadted to study different cases of power transmission
systems under the influence of these transient phenomena. The results obtained indicate that said
methodology is efficient for analysis of the problem caused by direct and indirect impacts by
lightning induction on towers and transmission lines. These data were analyzed through