EVALUACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO POR RAYOS CON METODOLOGIA NTC 4552-2 (2007) Y IEC 62305-2 (2006)

NORMATIVIDAD APLICABLE

DESCRIPCIÓN DEL INMUEBLE A PROTEGER

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA (DDT).

LOCALIZACION LATITUD LONGITUD

Bucaramanga 60 1.01010116494245 > 43 kA

MATRIZ DE COMPONENTES DE RIESGO PARA CADA TIPO DE PÉRDIDA EN UNA ESTRUCTURA

IMPACTO DIRECTO SOBRE LA ESTRUCTURA (S1)

Para dar cumplimiento al RETIE y de acuerdo con la norma NTC 4552-2 del 2007, todo proyecto debe tener un analisis de riesgo. El nivel de riesgo se evaluará apartir de la corriente del rayo, la cual es la fuente primaria de daños, las caracteristicas de la estructura, los servicios que entran a la edificación y a las estructuras aledañas.

Para la evaluación del sistema de protección contra rayos seguimos los linemientos de las siguientes normas: - Reglamento Tecnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE). -Norma tecnica colombiana NTC 4552-2. - Protection of structures against lightning, Series IEC 62305, considerando la metodologia propuesta para el calculo del analisis del riesgo contra rayos con parametros del rayo en zona tropícal, donde se encuentra ubicada Colombia. Utilizando las formulas desarrolladas y aprobadas para Colombia.

El proyecto de nombre "AAAAAA" contempla el desarrollo de un proyecto de unidad multifamiliar, ubicado en la ciudad de "AAAAAA". En el proyecto se construira # bloque de apartamentos de # pisos.

NIVEL CERÁUNICO (NC) DDT (RAYOS/kmʌ2-año) CORRIENTE PICO ABSOLUTA

PROMEDIO (Iabs)

7°08'N 73°08'O

FUENTE DE DAÑO

IMPACTO CERCA A LA

ESTRUCTURA (S2)

IMPACTO DIRECTO DE UN SERVICIO QUE ENTRA A LA ESTRUCTURA (S3) (1)

X X X (1) X (1) X X X (1)

X X X X X

X X

X (2) X X X X (2) X X

CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS A PROTEGER

COMPONENTE DE RIESGO

Componente de riesgo que

considera lesiones a seres

vivos. (con radio 3 mts,

fuera de estructura)

RA (3)

Componente de riesgo que

considera daños fisicos en la

estructura. RB

Componente de riesgo que

considera falla de sistemas

internos. RC (4)

Componente de riesgo que

considera falla de sistemas

internos. RM (4)

Componente de riesgo que considera

lesiones a seres vivos. (dentro

de la estructura) Ru (5)

Componente de riesgo que

considera daños fisicos en la

estructura. Rv (5)

Componente de riesgo que considera falla

de sistemas internos.

Rw (4,5)

RIESGO PARA CADA TIPO DE

PÉRDIDA

Riesgo de pérdida de vida humana.

R1

Riesgo de pérdida de

servicio publico.

R2

Riesgo de pérdida de patrimonio

cultural. R3

Riesgo de pérdida de

valor económico.

R4

ESTRUCTURA PRINCIPAL

30 20 41 5 1.010101164942

ACOMETIDA DE POTENCIA

Estructura Adyacente de donde Proviene la acometida de Potencia

0 0 0 ---- Subterranea 0 30

ACOMETIDA DE COMUNICACIONES

Los servicios que entran a la edificación son los siguientes: - Lineas de potencia en BT. - Linea telefónica. - Linea de Datos y TV. - Linea de Gas. Las caracteristicas de la estructura considerada y de los sistemas internos conectados a ella encuentran en las siguientes tablas:

Largo de la Estructura L

(m)

Ancho de la Estructura W

(m)

Altura de la Estructura H

(m)

Altura de la Estructura mas sobresaliente

sobre la estructura Hp

(m)

Densidad de Rayos a Tierra

DDT (rayo/km al cuadrado* año)

Localización de la estructura a

proteger

Ambiente donde están las acometidas de la estructura

Tipo de suelo interior en la

estructura

Aislado: Sin objetos en la

Vecindad.

Urbano (entre 10 y 20 m de

altura).Marmol, Ceramica

Localización de la Acometida de

servicioTipo de

Acometida

Altura de los conductores de potencia desde

el nivel de la tierra.

Hc [m]

Longitud acometida del

servicio. Lap [m]

Largo de la Estructura

La (m)

Ancho de la Estructura

Wa (m)

Altura de la Estructura Ha

(m)

Localización de la estructura adyacente

Aislado: sin objetos en la

Vecindad

0 0 0 ---- Subterranea 0 10

ACCIONES PREVENTIVAS FRENTE AL RIESGO POR RAYO

Sin medidas de protección.

Avisos de advertencia.

NIVEL VI NIVEL VI

PARAMETROS SISTEMA DE NIVEL DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS PARA LA ESTRUCTURA (NPR)

Estructura Adyacente de donde Proviene la acometida de Comunicaciones

Localización de la Acometida de

servicioTipo de

Acometida

Altura de los conductores de

comunica-ciones desde el

nivel de la tierra.

Hc [m]

Longitud acometida del

servicio. Lap [m]

Largo de la Estructura

La (m)

Ancho de la Estructura

Wa (m)

Altura de la Estructura Ha

(m)

Localización de la estructura adyacente

Aislado: sin objetos en la

Vecindad

Medidas tomadas frente a las tensiones de toque y de

paso.

Nivel de Proteccion EXTERNO adoptado

en la edificación.

Nivel de Proteccion INTERNO adoptado en la edificación.

Riesgo de fuego en la estructura

Medidas de prevención para reducir las consecuencias de fuego

Aislamiento eléctrico de bajantes expuestas.

Equipotencialización efectiva a nivel del suelo.

BAJO (almacenamiento ocacional de combustible).

Rutas de evacuación, extintores manuales, hidrantes, bobedas

cortafuego…

Refuerzos estructurales como bajantes.

precaución en el cableado interno. Sin apantallamiento y pequeños

lazos inductivos (comparten canalizacion y sin entorchar).

Uso de la estructura Residencial

100 30 0.96 0.84 55 20x20 m 20SOBRECORRIENTES ESPERADAS DEBIDAS A IMPACTOS RAYO (NPR)

Sistema de Baja Tensión B.T Lineas de Telecomunicaciones

NIVEL BASICO DE AISLAMIENTO BIL (kV) (NPR)

Contadores

Categoría IV Categoría III Categoría II Categoría I120-208 V 4 kV 2,5 kV 1,5 kV 0,8 kV 2 kA 20 kA

EVALUACIÓN DE PERDIDASRiesgo R1 - Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de vida humana

Componente del riesgo Con descargas en Z1 Z2 Estructura conclusión

Corriente Pico Primera descarga (descarga corta) I (kA)

Corriente pico minima I (kA)

Probabilidad que los parametros sean menores que Imax

Probabilidad que los parametros sean mayores que Imin

Radio Esfera rodante Metódo electrogeo-métrico Rsc (m)

Impedancia convencional de puesta a tierra relativa para el NPR

Dimensiona-miento del enmallado

Distancia de separación promedio para conductores bajantes

10 Ω

Impacto en la acometida de servicio.

Impacto cerca de la acometida de servicio.

cerca de, o en la estructura.

Impacto en la acometida de servicio

Impacto cerca de la acometida de servicio

cerca de, o en la estructura.

Fuente de daño (S3). Impacto directo. Forma de Onda: 10/350μs

Fuente de daño (S4). Impacto indirecto. Forma de Onda: 10/350μs

Fuente de daño (S1). Corriente inducida. Forma de Onda: 8/20μs

Fuente de daño (S3). Impacto directo. Forma de Onda: 10/350μs

Fuente de daño (S4). Impacto indirecto. Medida: 10/350μs. Estimada: 8/20μs.

Fuente de daño (S2). Corriente inducida. Forma de Onda: 8/20μs

Nivel de tensión de operación de los equipos

Tableros , totalizadores,

cables, etc.

Electrodomes-ticos,

herramientas portatiles.

Equipo eléctronico

Corriente nominal de descarga DPS, según ondas de prueba.

10/350 μs 8/20 μs

RA

RB En la estructura con daños físicos

En la linea telefónica con impacto

Total R1Riesgo R2 - Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de servicios públicos.

Componente del riesgo Con descargas en Z1 Z2 Estructura conclusión

RB En la estructura con daños físicos

RC

RM

En la zona exterior a la estructura con daños a las personas

Ru (Linea de potencia) En la línea de potencia con impacto

Rv (Linea de potencia) En la linea de potencia con daños físicos

Ru (Linea de Telecomunicaciones)

Rv (Linea de telecomunicaciones)

En la linea telefónica con daños físicos.

En la estructura con fallo de un servicio interno

Cerca de la estructura con fallo de un servicio interno

Rv (Línea de potencia) En la línea de potencia con daños físicos

Rv (Línea de telecomunicaciones)

En la línea telefónica con daños físicos

Rw (Línea de Potencia) En la línea de potencia con fallo de sistemas internos

Rw (Línea de telecomunicaciones)

En la línea telefónica con fallo de sistemas internos

Rz (Línea de potencia) Cerca del servicio con fallo de un servicio de potencia interno

Total R2Riesgo R3 – Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de patrimonio cultural.

Componente del riesgo Con descargas en Z1 Z2 Estructura conclusión

RB En la estructura con daños físicos

Total R3Riesgo R4 – Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de valor económico.

Componente del riesgo Con descargas en Z1 Z2 Estructura conclusión

RB En la estructura con daños físicos

RC

RM

Rz (Línea de telecomunicaciones)

Cerca del servicio con fallo de un servicio interno

Rv (Línea de potencia) En la línea de potencia con daños físicos

Rv (Línea de telecomunicaciones)

En la línea telefónica con daños físicos

En la estructura con fallo de un servicio interno

Cerca de la estructura con fallo de un servicio interno

Rv (Línea de potencia) En la línea de potencia con daños físicos

Rv (Línea de telecomunicaciones)

En la línea telefónica con daños físicos

Rw (Línea de Potencia) En la línea de potencia con fallo de sistemas internos

Rw (Línea de telecomunicaciones)

En la línea telefónica con fallo de sistemas internos

Rz (Línea de potencia) Cerca del servicio con fallo de un servicio de potencia interno

Total R4RESULTADO DE LA EVALUACIÓN DEL RIESGO CONTRA RAYOS

Tipos de pérdidas RT R CALCULADO NIVEL DE RIESGO

R1 1x10-5

R2 1x10-3

R3 1x10-3

R4 1x10-3

Rz (Línea de telecomunicaciones)

Cerca del servicio con fallo de un servicio interno

Al aplicar cuidadosamente la metodología para la evaluación del nivel de riesgo por rayo a la estructura, hemos encontrado que no tiene riesgos (R CALCULADO) que superen los niveles establecido por las autoridades colombianas (RT) como podemos observar en la tabla resumen que sigue.

Riesgo de pérdida de vida

humana.

Riesgo de pérdida de

servicio púplico.

Riesgo de pérdida de patrimonio

cultural.

Riesgo de pérdida de valor

económico.

En consecuencia las acciones recomendadas son: 1. Se sugiere la construcción de un sistema de protección externa contra rayos (Apantallamiento de los edificios) en las estructuras (NPR: Nivel IV). 2. Debe construirse un Sistema de Protección Interna (SPI) en cada edificio. Esto se consigur realizando equipotencialización mediente conductores apantallados, la utilización de tuberías metálicas y/o cables apantallados para equipo sensible donde existiesen, así como la itilicación de gabinetes eléctricos metálicos. 3. Debe realizarse la construcción del Cableado y Sistema de Puesta a tierra según norma NTC 2050.

CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNA

CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNA

DPS Para Transformador Para una red tipo B (Red M.T. trifásica trifilar en ∆, secundario en Y), factor de puesta a tierra Fpt = 0,8. VLmax = 1,1 x VLn = 8.38 kV (voltaje de línea máximo δ%M.T. = ± 1%) Vp = Fpt*Vlmax = 6.71 kV Se seleccionaron tres (3) descargadores de sobretensión (D.P.S) en M.T. tipo exterior (distribución) de las siguientes caracteristicas (NTC 2878): Tensión de servicio 13,2 kV. Tensión nominal 12 kV con MOCV de 10,2 kV L-N BIL 95 kV Capacidad descarga 10 kA (onda 8/20 μs) Nota: los conductores de conexión de los D.P.S deberán ser en lo posible lo más cortos y evitando dobleces agudos o cambios de dirección fuertes. (Reducir los enlaces inductivos L*di/dt). El conductor de puesta a tierra será calibre 2 AWG - Cu como mínimo y se instalará en un bajante de 1/2"x3m (tubería EMT). D.P.S. Tablero Principal (T.G.) Se recomienda el uso de un SPI (sistema de protección interna) o limitador de sobretensión transitoria en paralelo con el interruptor termomagnético de protección de la acometida eléctrica. Categoria de sobretensión IV - BIL 4 kV Tensión nominal 120/208 V, 3ϕ, 4 hilos más tierra. Modo de operación Fase - Fase y Fase - Neutro. Tensión de corte ≥ 2 kA por fase en onda 10/350 μs (Riesgo Bajo) ó ≥ 20 kA por fase en onda 8/20 μs

Pararrayos (interceptación) El apantallamiento se compone de (1) un anillo en calibre 1/0 AWG - Cu desnudo ubicado en la parte superior del inmueble, a el se conectarán (4) cuatro terminales de captación tipo varilla de 5/8 x 0.6 m en Acero ó cibre sólido y un pararrayos modelo Blunt (descargador tipo Franklin de cuatro puntas) soportado en un mástil de 1 1/4 x 3 m, en acero galvanizado. Bajantes (conducción) La conducción a tierra se hará con (4) bajantes en cable de cobre de 7 hilos calibre 1/0 AWG (cobre semiduro 96,6% de conductividad). Los bajantes se ubicarán en cada una de las esquinas del inmueble y ademas lugares señalados según se muetra en el plano anexo.

EQUIPOTENCIALIZACIÓN

Pararrayos (interceptación) El apantallamiento se compone de (1) un anillo en calibre 1/0 AWG - Cu desnudo ubicado en la parte superior del inmueble, a el se conectarán (4) cuatro terminales de captación tipo varilla de 5/8 x 0.6 m en Acero ó cibre sólido y un pararrayos modelo Blunt (descargador tipo Franklin de cuatro puntas) soportado en un mástil de 1 1/4 x 3 m, en acero galvanizado. Bajantes (conducción) La conducción a tierra se hará con (4) bajantes en cable de cobre de 7 hilos calibre 1/0 AWG (cobre semiduro 96,6% de conductividad). Los bajantes se ubicarán en cada una de las esquinas del inmueble y ademas lugares señalados según se muetra en el plano anexo.

En la parte superior e inferior de la estructura se unirán electricamente las varillas de refuerzo del concreto a las bajantes. Todo elemento metálico que se encuentre a 1.8 m o menor distancia de los terminales de captación o los bajantes, se debe interconectar electricamente al SIPRA. Los pozos de puesta a tierra del SIPRA se conectaran mediante un cable de cobre desnudo N°2 con la puesta a tierra de la acametida, en un barraje equipotencial montado sobre aisladores. Nota: Todos los materiales deben cumplir las disposiciones de las normas NTC 4552 e IEC 62305-1-2-3. Para las conexiones deberá usarse soldadura ezxotermica o conectores que cumplan las reglamentaciones vigentes (Evitar la corrosión por efecto galvánico - unión bimetálica)

EVALUACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO POR RAYOS CON METODOLOGIA NTC 4552-2 (2007) Y IEC 62305-2 (2006)

NORMATIVIDAD APLICABLE

DESCRIPCIÓN DEL INMUEBLE A PROTEGER

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA (DDT).

MATRIZ DE COMPONENTES DE RIESGO PARA CADA TIPO DE PÉRDIDA EN UNA ESTRUCTURA

Para dar cumplimiento al RETIE y de acuerdo con la norma NTC 4552-2 del 2007, todo proyecto debe tener un analisis de riesgo. El nivel de riesgo se evaluará apartir de la corriente del rayo, la cual es la fuente primaria de daños, las caracteristicas de la estructura, los servicios que entran a la edificación y a las estructuras aledañas.

Para la evaluación del sistema de protección contra rayos seguimos los linemientos de las siguientes normas: - Reglamento Tecnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE). -Norma tecnica colombiana NTC 4552-2. - Protection of structures against lightning, Series IEC 62305, considerando la metodologia propuesta para el calculo del analisis del riesgo contra rayos con parametros del rayo en zona tropícal, donde se encuentra ubicada Colombia.

El proyecto de nombre "AAAAAA" contempla el desarrollo de un proyecto de unidad multifamiliar, ubicado en la ciudad de "AAAAAA". En el proyecto se

IMPACTO CERCA DE UN SERVICIO QUE ENTRA A LA ESTRUCTURA (S4)

(1)

X (1)

X

X

CARACTERISTICAS DE LAS ESTRUCTURAS A PROTEGER

Componente de riesgo que

considera falla de sistemas internos.

Rz (4,5)

ESTRUCTURA PRINCIPAL

Prado, Concreto

ACOMETIDA DE POTENCIA

ACOMETIDA DE COMUNICACIONES

Los servicios que entran a la edificación son los siguientes: - Lineas de potencia en BT. - Linea telefónica. - Linea de Datos y TV. - Linea de Gas. Las caracteristicas de la estructura considerada y de los sistemas internos conectados a ella encuentran en las siguientes tablas:

Tipo de suelo exterior en la

estructura

Transformador AT/BT en la Acometida.

Acometida con transformador

no metalica

ACCIONES PREVENTIVAS FRENTE AL RIESGO POR RAYO

(NPR)

Tipo de Canalización

Situación especial de peligro

Nivel medio de panico

(Edificación para 100 a 1000 personas)

(NPR)

(NPR)

0.2EVALUACIÓN DE PERDIDAS

Riesgo R1 - Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de vida humanaconclusión

Probabilidad de daño

PB

Riesgo R2 - Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de servicios públicos.conclusión

Riesgo R3 – Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de patrimonio cultural.conclusión

Riesgo R4 – Componentes del riesgo a considerar en las distintas zonas por pérdida de valor económico.conclusión

RESULTADO DE LA EVALUACIÓN DEL RIESGO CONTRA RAYOSAl aplicar cuidadosamente la metodología para la evaluación del nivel de riesgo por rayo a la estructura, hemos encontrado que no tiene riesgos (R CALCULADO) que superen los niveles establecido por las autoridades colombianas (RT) como podemos observar en la tabla resumen que sigue.

En consecuencia las acciones recomendadas son: 1. Se sugiere la construcción de un sistema de protección externa contra rayos (Apantallamiento de los edificios) en las estructuras (NPR: Nivel IV). 2. Debe construirse un Sistema de Protección Interna (SPI) en cada edificio. Esto se consigur realizando equipotencialización mediente conductores apantallados, la utilización de tuberías metálicas y/o cables apantallados para equipo sensible donde existiesen, así como la itilicación de gabinetes eléctricos metálicos.

CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNA

CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNA

DPS Para Transformador Para una red tipo B secundario en Y), factor de puesta a tierra Fpt = 0,8. VLmax = 1,1 x VLn = 8.38 kV

(voltaje de línea máximo δ%M.T. = ± 1%) Vp = Fpt*Vlmax = 6.71 kV Se seleccionaron tres (3) descargadores de sobretensión (D.P.S) en M.T. tipo exterior

): Tensión de servicio 13,2 kV. Tensión nominal 12 kV con MOCV de 10,2 kV L-N BIL 95 kV Capacidad descarga 10 kA (onda 8/20 μs) Nota: los conductores de conexión de los D.P.S deberán ser en lo posible lo más cortos y evitando dobleces agudos o cambios de dirección fuertes. (Reducir los enlaces inductivos L*di/dt). El conductor de puesta a tierra será calibre 2 AWG - Cu como mínimo y se instalará en un bajante de 1/2"x3m (tubería EMT). D.P.S. Tablero

Se recomienda el uso de un SPI (sistema de protección interna) o limitador de sobretensión transitoria en paralelo con el interruptor termomagnético de protección de la acometida eléctrica. Categoria de sobretensión IV - BIL 4 kV Tensión nominal 120/208 V, 3ϕ, 4 hilos más tierra. Modo de operación Fase - Fase y Fase - Neutro. Tensión de corte ≥ 2 kA por fase en onda 10/350 μs (Riesgo Bajo) ó ≥ 20 kA por fase en onda 8/20 μs

Pararrayos (interceptación) El apantallamiento se - Cu desnudo ubicado en la parte superior del inmueble, a el se conectarán (4) cuatro terminales de

captación tipo varilla de 5/8 x 0.6 m en Acero ó cibre sólido y un pararrayos modelo Blunt (descargador tipo Franklin de cuatro puntas) soportado en un Bajantes (conducción)

1/0 AWG (cobre semiduro 96,6% de conductividad). Los bajantes se ubicarán en cada una de las esquinas del inmueble y ademas lugares señalados según se muetra en el plano anexo.

EQUIPOTENCIALIZACIÓN

Pararrayos (interceptación) El apantallamiento se - Cu desnudo ubicado en la parte superior del inmueble, a el se conectarán (4) cuatro terminales de

captación tipo varilla de 5/8 x 0.6 m en Acero ó cibre sólido y un pararrayos modelo Blunt (descargador tipo Franklin de cuatro puntas) soportado en un Bajantes (conducción)

1/0 AWG (cobre semiduro 96,6% de conductividad). Los bajantes se ubicarán en cada una de las esquinas del inmueble y ademas lugares señalados según se muetra en el plano anexo.

En la parte superior e inferior de la estructura se unirán electricamente las varillas de refuerzo del concreto a las bajantes. Todo elemento metálico que se encuentre a 1.8 m o menor distancia de los terminales de captación o los bajantes, se debe interconectar electricamente al SIPRA. Los pozos de puesta a tierra del SIPRA se conectaran mediante un cable de cobre

Todos los materiales deben cumplir las disposiciones de las normas NTC 4552 e IEC 62305-1-2-3. Para las conexiones deberá usarse

soldadura ezxotermica o conectores que cumplan las reglamentaciones vigentes (Evitar la corrosión por efecto galvánico - unión bimetálica)