Embed Size (px)
Citation preview
INTRODUCCIÓN
El rayo puede generar interferencias electromagnéticas al interior de
las instalaciones ya sea por inducción o por conducción; por lo tanto se debe
diseñar un sistema que permita eliminar o mitigar estos efectos.
La norma define el Sistema de Protección Interno SPI como parte de
un SIPRA que consiste en una conexión equipotencial de rayo y acorde con
la distancia de separación dentro de la estructura protegida. Los principales
problemas que enfrentan los sistemas internos son las sobre corrientes,
sobretensiones y el acople magnético producidos por las perturbaciones
electromagnéticas generadas por el rayo.
1) NOMBRE DEL PROYECTO
Diseño de un Sistema Integral de Protección contra Rayos para
edificios de gran altura.
2) DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Elaborar los cálculos básicos para el diseño de un sistema integral
de protección contra rayos en edificios de gran altura
3) INTEGRANTES :
Nombres: David Antonio
Apellidos: Montero Díaz
Cedula: 20.350.887
Nombres: Stephany Ly
Apellidos: Colmenarez Álvarez
Cedula: 20.389.626
4) CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS
En los últimos años las precipitaciones en Venezuela han ido en
aumento según el instituto de meteorología e hidrología (INAMEH).
Según las estadísticas, en el año 2012 se vio afectada por 19
perturbaciones tropicales.
Venezuela muy rara vez es afectada por Huracanes, ya que la
mayoría se forman en el Atlántico frente a las costas de África.
Normalmente estas perturbaciones pasan sobre el Caribe o más
retiradas al norte provocando solamente un efecto indirecto sobre el país lo
que origina reforzamiento de la ITCZ (zona de convergencia intertropical) y
como consecuencia fuertes precipitaciones y descargas eléctricas.
Venezuela en 130 años de registro ha sido afectada directamente
por este tipo de perturbación 6 veces.
Basándonos en la inestabilidad climática que afecta a la tierra
debemos tomar las medidas necesarias para proteger tanto a las personas
como a los equipos electrónicos de descargas eléctricas causadas por las
perturbaciones climáticas que ocurren hoy en día.
5) CARACTERÍSTICAS GEOGRÁFICAS
Como ejemplo para el diseño se tomo la ciudad de caracas, la cual especificaremos sus características.
1. Superficie: 433 km² 2. Elevación: 900 m 3. Población: 2,104 millones (2011) Organización de las Naciones
Unidas 4. Tiempo: 23 °C, viento a 0 km/h, 71% de humedad
En raras ocasiones, se presentan tormentas de granizo, sobre todo en
el mes de junio. Mientras que las tormentas eléctricas son mucho más frecuentes, especialmente entre junio y octubre, por su condición de valle cerrado y por la acción orográfica del Ávila.
6) CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO
Las 2 torres más altas de la ciudad de caracas son las torres de
Parque central y la torre mercantil.
TORRES DE PARQUE CENTRAL
Las Torres Gemelas de Parque Central o Torres de Parque Central
son dos rascacielos de 225 m de altura y 64 pisos, esta última es el segundo
rascacielos más alto de Sudamérica.
Para el momento de su construcción fueron las edificaciones de
hormigón armado más elevadas del mundo, superando al edificio de la
Ciudad de México Hotel Presidente Intercontinental, récord del cual fueron
desplazadas después por la Torre Taipei 101 en Taiwán.
Altura: 225 mts cada una
Peso: 250.000 toneladas cada una aproximadamente
Distribución: 64 pisos
Área por planta: 1.400 metros cuadrados
Condición:
Torre Este: En reconstrucción
Torre Oeste: En uso
Población laboral estimada: 7.500
Vista aérea:
7) CÁLCULO DEL ÍNDICE DE RIESGO.
El índice de riesgo se calcula de la siguiente manera:
Ir
=
A+B+C+D+E+F+G
Si el cálculo aproximado del índice de riego se encuentra en los
siguientes valores se puede asegurar que:
0-30: se puede instalar un sistema de protección opcional.
31-60: Se recomienda una protección.
Más de 60: La protección es indispensable.
Índice de riesgo A:
VALOR AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURA
Casas y otras construcciones de tamaño similar.
2
Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas exteriores.
4
Industrias, talleres y laboratorios 6
Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos.
7
Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros, museos, salas de exposición, tiendas por departamentos, oficinas de correos, estaciones, aeropuertos y estadios.
8
Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y ancianatos.
10
En este índice la torre toma un valor de 7
Índice de riesgo B:
TIPO DE CONSTRUCCIÓN
El índice toma un valor de 5
Estructura de acero con techo no metálico. 1
Concreto forzado con techo no metálico. 2
Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico de material incombustible.
4
Estructura de acero o concreto armado con techo metálico.
5
Estructura de madera o con revestimiento de madera con techo no metálico de material incombustible.
7
Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con techo metálico.
8
Cualquier construcción con techo de material combustible.
10
Índice de riesgo C:
CONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLE
El índice toma un valor de 8
Inmuebles residenciales oficinas, industrias y talleres con contenido de poco valor, no vulnerable al fuego.
2
Construcciones industriales o agrícolas que contienen material vulnerable al fuego.
5
Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales telefónicas y estaciones de radio y televisión.
6
Plantas industriales importantes, monumentos y edificios históricos, museos, galerías de arte y construcciones que contengan objetos de especial valor.
8
Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión
10
Índice de riesgo D:
GRADO DE AISLAMIENTO
El índice toma un valor de 5
Índice de riesgo E:
TIPO DE TERRENO
La ciudad tiene una elevación de 900m obtendría un valor de índice
de 8.
Inmuebles localizados en un área de inmuebles o árboles de la misma altura, en una gran ciudad o bosque.
2
Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de la misma altura.
5
Inmueble completamente aislado que excede al menos dos veces la altura de las estructuras o árboles vecinos.
10
Llanura a cualquier altura sobre el nivel del mar.
2
Zona de colinas 6
Zona montañosa entre 300 y 1000 m 8
Zona montañosa por encima de 1000 m 10
Índice de riesgo F:
ALTURA DE LA ESTRUCTURA
Al poseer una altura de 225m, obtendría un valor de índice de 30
Hasta 9 m. 2
De 9 m a 15 m 4
De 15 m a 18 m. 5
De 18 m a 24 m 8
De 24 m a 30 m 11
De 30 m a 38 m 16
De 38 m a 46 m. 22
De 46 m a 53 m. 30
Índice de riesgo G:
NÚMERO DE DÍAS DE TORMENTAS POR AÑO
Basándonos en la información investigada podemos tener una
aproximación que varía entre 6 a 9 por ende se obtendría un índice de 8
Índice de riesgo total:
A 7 Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos
B 5 Estructura de acero o concreto armado con techo metálico
C 8
Plantas industriales importantes, monumentos y edificios históricos, museos, galerías de arte y construcciones que contengan objetos de especial valor.
D 5 Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de la misma altura.
E 8 Zona montañosa entre 300 y 1000 m
Hasta 3 2
De 3 a 6. 5
De 6 a 9. 8
De 9 a 12. 11
De 12 a 15 14
De 15 a 18. 17
De 18 a 21. 20
Más de 21. 21
F 10 De 46 m a 53 m.
G 8 De 6 a 9.
total 51 31- 60: Se recomienda una protección.
Ir=A+B+C+D+E+F+G
Ir=7+5+8+5+8+10+8 =51
Más de 60: La protección es necesaria. Por lo que se hace
importante instalar un SIPRA sistema integral de protección contra rayos.
8) Diseño del SIPRA
En Europa permanecen los dos estándares de protección, el llamado
Franklin/Faraday, que es el tradicional, y el de puntas de inicio (Early
Streamers en inglés). En EUA, el estándar aprobado por la asociación contra
el fuego (NFPA) es el Franklin/Faraday y, se conoce como NFPA-780.
Según las investigaciones los pararrayos ionizantes (punta franklin),
encebado o de punta no son 100% confiables, ya que estos concentran el
efecto de campo para aumentar la ionización del aire y atraer o capturar el
rayo hacia ellos. Estos tienen incorporados un amplificador electrónico que
se destruye con el primer rayo, además estos pararrayos no funcionan
cuando el rayo cae de forma lateral.
Los pararrayos convencionales tipo Franklin excitan y capturan el
rayo, aumentando el riesgo de incendio o explosión y generando también
sobretensiones Además, algunos son radiactivos y generan contaminación
electromagnética.
SISTEMA DE CAPTACIÓN
Los pararrayos PDCE son desionizadores de carga electrostática que
se basan en el principio de transferencias de carga (Charge Transfer
Sistem CTS), básicamente son electrodos captadores sin ninguna
polarización, se ubican en la parte más alta que se quiera proteger en este
caso en las torres parque central.
El pararrayos se une a un anillo equipotencial para disminuir el
campo eléctrico durante las tormentas y evitar que impacten en él.
Pararrayos PDCE
Diseñado para la protección del rayo en todo tipo de estructuras, tanto
en tierra como en mar, incluyendo las instalaciones con riesgo de incendio o
explosión a través del proceso de ionización. Está fabricado con aluminio y
metacrilato, y su radio de cobertura alcanza hasta los 100 m. Según sus
inventores, el PDCE tiene un 99 % de reducción de impactos de rayos
directos en las estructuras protegidas. No contiene componentes
electrónicos, ni metales pesados ni radiactivos y pesa alrededor de 7,2 kg.
Funcionamiento:
Básicamente Se trata de un condensador conectado a tierra por el
electrodo inferior y expuesto a la atmósfera por el electrodo superior. El
PDCE no tiene polaridad Y.
Sí capacidad, para disipar 570.000 voltios por microsegundo,
anulando la Ionización a un metro de distancia sin producir descarga del
rayo ni Cortocircuito. Se ubicaran 4 en las esquinas de la azotea de los
edificios sobresaliendo 2 metros, junto con un mástil tipo torre o caño
galvanizado.
SISTEMA DE BAJANTES
Usaremos una cable de cobre desnudo de 1/0 Separadas a 20 mts
como mínimo, en cada separación se conecta con una barra externa
equipotencial junto con un conector KS del edificio hasta llegar a las
conexiones o tomas de tierra.
SISTEMA PUESTA A TIERRA
Anillo:
Se deberá elaborar una zanja y en ella instalar un cable de cobre
desnudo de 35 mm2 enterrado a 1m de profundidad como mínimo de
sección según la NTE, que forme un anillo que abarque todo el parámetro
del edificio y se conectara a la estructura metálica del edificio por medio de
soldadura aluminotermia.
El valor de la resistencia de las tomas de tierra deberá ser lo más
baja posible y siempre inferior a 10 Ω y se creara una toma de tierra por
cada bajante.
Todas las masas metálicas del edificio deben conectarse a tierra a
través de los conductores de protección, duchas metálicas y canalizaciones
de agua mediante un conector equipotencial.
Electrodos:
Los electrodos serán conductores de cobre desnudo según la UNE
21-022 que tendrán una longitud de 2 mts y enterrado a 1 mts conectados
al anillo y a los bajantes externos. Todas las uniones se harán por medio de
soldadura aluminotermia.
Barras equipotencial:
Una o más barras de conexión equipotencial se conectan al sistema
de tierra, cuando la estructura es alta las barras equipotenciales se conectan
también a los conductores anulares horizontales que interconectan las
bajadas.
La línea principal de tierra, así como sus derivaciones (líneas
secundarias) y los conductores de protección (circuitos interiores) cumplen
la función de unir las masas con la puesta a tierra del edificio
CONCLUSION
Según lo investigado, podemos concluir que un sistema
integral pararrayo, es sumamente indispensable, al momento en que se
necesite proteger equipos tanto electrónicos como eléctricos, instalados en
áreas domesticas o laborales. Para la instalación de dicho sistema se
necesita previamente conocer, varios factores como lo son, el terreno,
estructura del plantel, área geográfica, así como también el índice de riesgo
de dicho plantel, ya que esto nos permitirá conocer los riesgos que pueden
existir antes de conectar el sistema, este lo calculamos con la sumatoria de
diferentes números arrojados de tablas estándar ya mostradas en el trabajo
de este SIPRA para edificios de gran altura. Sabiendo de igual manera que
así como los sistemas puesta a tierra nos sirven para proteger a los
equipos, también son para la prevención de descargas eléctricas en las
personas que se encuentran manipulándolos constantemente o cerca de
ellos.
