UNIVERSIDAD FERMÍN TORO

FACULTAD DE INGENIERÍA

CABUDARE – ESTADO LARA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

PARA EL PUENTE COLGANTE DE AKASHI KAIKYO

Integrantes:

Bárbara Márquez C.I. 15.444.859

Claudia Zammarrelli C.I. 17.034.432

Henry Salazar C.I. 16.531.977

Jhonatan Rodríguez C.I. 17.307.775

Yalbert Palacios C.I. 16.329.693

Cátedra: Sistemas Puesta a Tierra

Docente: Ing. Juan Molina

Sección: SAIA

Barquisimeto, Febrero de 2011

DISEÑO DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

PARA EL PUENTE COLGANTE DE AKASHI KAIKYO

EL PUENTE AKASHI KAIKYO.-

Ubicación: Japón

Localidad: conecta Kobe (Isla de

Honsu) con Iwaya (Isla de Awaji).

Coordenadas: 34°36′59″N

135°01′13″E

Fecha: 1.888 – 1.998

Longitud: 9.311 mts

Altura: 282,80 mts

Material: Acero

El puente de Akashi-Kaikyo, que une la ciudad de Kobe (Isla de

Honsu) con la ciudad de Iwaya (Isla de Awaji), es el puente colgante más

largo, alto y costoso del mundo. Este enorme puente, sostenido por cables,

mide 3.911 mts y consta de 3 palmos (el palmo central es de 1.990 mts). Fue

construido a prueba de vientos y resistente a terremotos, soportando vientos

de hasta 80 mts/seg y terremotos que alcanzan 8,5 en la escala de Richter.

El majestuoso puente japonés se yergue contra todo pronóstico en

uno de los lugares más difíciles para su construcción, debido a que se

encuentra situado en medio de una importante zona de los tifones y

terremotos. Además, atraviesa una de las rutas comerciales más concurridas

y por lo tanto, más peligrosas del mundo debido a su tránsito naval. Por

todas estas razones, era un puente que nadie pensaba que se pudiera

construir, sin embargo la ingeniería nos demuestra una vez más que no hay

nada imposible.

HISTORIA DEL PUENTE AKASHI KAIKYO.-

Antes que el puente fuera inaugurado el 5 de abril de 1998, las dos

zonas estaban comunicadas con ferris a través del estrecho de Akashi. Esta

vía fluvial, muy peligrosa, azotada a menudo por fuertes tormentas, fue el

escenario de un terrible accidente en 1955, en que dos ferrys se hundieron

en medio de una terrorífica tormenta, provocando la muerte de 168 niños.

Por lo tanto, el pueblo japonés, conmocionado por la tragedia, exigió al

gobierno el desarrollo de un proyecto para construir un puente colgante que

uniera los dos lados del estrecho.

El plan original proyectaba un puente mixto de ferrocarril y carretera,

pero cuando la construcción empezó en abril de 1988, la misma fue

restringida solo a la carretera, construyendo seis carriles. La construcción no

comenzaría hasta mayo de 1988, y el puente fue abierto al tráfico el 5 de

abril de 1998.

Cuando se empezó a construir el puente, este mediría 3.910 mts, pero

cuando ya estaban construidas las torres e instalados los cables principales,

sucedió el Gran Terremoto de Hanshin (1995), que separó ambas torres casi

un metro. Tras estudiar el problema, se continuó la construcción con ligeras

modificaciones en el proyecto, continuando con lo que ya estaba construido y

quedando la longitud final en los 3.911 mts actuales.

CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE AKASHI KAIKYO.-

Para enfrentarse a semejante desafío, el gobierno japonés creó la

autoridad del puente Honshū Shikoku, su misión consistió en construir lo

imposible, hicieron falta 30 años de investigaciones de nuevas tecnologías

antes de empezar a construir el puente. En Mayo de 1988 se iniciaron las

obras y los constructores se enfrentaron al proyecto más atrevido de su

carrera, tenían por delante 10 años de retos desconocidos, contratiempos y

desastres naturales. La construcción del puente en suspensión más grande

del mundo representaba una labor monumental, hicieron falta más de dos

millones de obreros, miles de millones de euros, 181 toneladas de acero y

1,4 millones de metros cúbicos de hormigón. Sus cimientos son del tamaño

de un edificio de 20 pisos, sus torres son casi tan altas como la Torre Eiffel

de París y sus cables podrían dar la vuelta al mundo siete veces.

En Mayo de 1988, el primer problema al que se enfrentaron los

ingenieros japoneses fue donde colocar los enormes cimientos donde

reposaría el puente. El lugar ideal para su construcción estaba en medio de

un canal marítimo muy concurrido, y los cimientos supondrían un obstáculo

importante para las innumerables embarcaciones que lo surcaban todos los

días. El canal media casi 1,5 kilómetros de ancho, y para evitarlo con

seguridad tuvieron que separarse casi dos kilómetros, lo que convirtió a

Akashi en el puente en suspensión más largo del mundo, pero había que

resolver otro problema aún mayor. Normalmente los cimientos de los puentes

se colocan en medio del agua, se rellenan de hormigón secciones cilíndricas

y se hunden por su propio peso, se repite el proceso y se levantan los

cimientos desde las orillas en distintas fases, pero los estrechos de Akashi

tienen 110 metros de profundidad y son muchos más hondos que la mayoría

de los cimientos donde se construyen puentes, es más, las rápidas corrientes

impiden que se empleen las técnicas normales de construcción porque el

agua lo arrastra todo, así que a los diseñadores del puente se les ocurrió una

solución novedosa, arriesgada y no comprobada a esa escala. Propusieron

fabricar dos enormes moldes de acero en diques secos, uno para cada una

de las cimentaciones del puente, una vez fabricadas se remolcan hacia el

mar y se hunden con precisión en el punto exacto, hasta entonces nadie

había intentado hacer nada igual a una escala similar.

En Marzo de 1989, los gigantescos moldes de acero para los

cimientos del puente ya estaban acabados, sus anillos huecos de dos capas

de acero median 70 metros de alto y 80 metros de ancho. Bajo la supervisión

de la guardia costera, las barcazas remolcaron los inmensos rascacielos

flotantes a través de la concurrida ruta de navegación y sobre aguas

turbulentas; posteriormente se emplearon 32 bombas de agua para llenar de

agua a cada uno de los gigantescos moldes. Para completar los cimientos,

tenían que rellenarlos de hormigón pero existía un problema, los cimientos

estaban llenos de agua y si se vierte hormigón ordinario se disuelve como

una aspirina, para resolver ese problema los ingenieros tuvieron que hacer

algo que nunca se había hecho antes, crear un súper-hormigón que se

endureciese con el agua. El hormigón desarrollado fue insertado en

sustitución al agua de mar presente en los cimientos.

En los 200 años de vida estimados en el puente, deberá de

enfrentarse a grandes terremotos con regularidad, además los constructores

sabían que los cimientos de hormigón podían agrietarse y hundirse durante

un terremoto porque no son lo suficientemente flexibles. El plan de los

ingenieros era fabricar un acero resistente a temblores de hasta una

marcación de 8,5 en la escala de Richter. Cada torre del puente de 283

metros estaba formada por cinco secciones de 170 toneladas encajadas

cada una encima de la otra, por más de 700 mil tornillos. Cada sección tenía

que ser perfectamente llana, cualquier irregularidad se iría magnificando a

medida que la torre ganase altura, si las torres se desviaban nada más un

par de centímetros al llegar a su máxima altura, el puente podría

derrumbarse. Por todo ello su construcción y ensamblaje requirió de una

precisión absoluta y detallada.

En noviembre de 1993, los ingenieros iniciaron la fase más crítica del

proyecto, la construcción del gigantesco cable principal de más de un metro

de ancho del que suspendería casi todo el peso del puente, para un total de

160 mil toneladas. Fueron necesarios 300 mil kilómetros de cables,

suficientes para rodear la tierra siete veces, además cada uno de los dos

cables principales estaba fabricado con 37 mil hebras de alambre. El peso de

unos cables tan grandes es uno de los elementos que limitan la longitud de

los puentes en suspensión, cuantos más largos son más pesan y al final el

puente se hunde por su propio peso.

Para cubrir el arco central de 2 kilómetros entre ambas torres, los

ingenieros tuvieron que desarrollar un cable de acero el doble de fuerte que

uno convencional, lo que hizo posible utilizar un sólo cable por cada lado en

vez de dos. Este cable súper fuerte sólo se fabrica en Japón, sus creadores

cambiaron la composición del acero añadiendo aleaciones de silicona,

logrando un cable que batía todos los récords mundiales de resistencia, de

tal modo que, un cable de 5 milímetros podía ser capaz de aguantar el peso

de tres coches familiares. De esta manera utilizaron 37 mil cables para

sujetar el puente.

Ahora bien, los ingenieros tenían que tender el enorme cable por

encima de la del estado canal de navegación y cubrir una longitud de más de

4 kilómetros de ancho. Para ello, antes tuvieron que tender una cuerda guía

sobre el estrecho de Akashi, sólo entonces podían llevar el cable hasta el

otro lado, pero los constructores del puente no podían cerrar una artería

marítima tan transitada, y se vieron obligados a seguir una ruta mucho más

peligrosa por vía aérea. Para ello utilizaron un helicóptero con una cuerda de

kevlar ultra fuerte y así guiarla sobre lo alto de las torres.

En Diciembre de 1994, después de seis años y medio de peripecias, el

puente en suspensión más grande del mundo se erigía a medio terminar en

pleno estrecho de Akashi. El siguiente paso de los ingenieros fue construir la

carretera de seis carriles de cuatro kilómetros de largo que cruzaría el

estrecho, era sin duda la parte más compleja y crítica del proyecto, y la más

expuesta a las imprevisibles fuerzas de la naturaleza. Para vencer las

fuerzas del viento a los ingenieros se les ocurrió una idea increíble, construir

la cubierta con miles de vigas de acero, colocándose en forma de parrilla

triangular, el cual es uno de los diseños más resistentes de la ingeniería.

Para incrementar su fuerza le añadieron un estabilizador vertical que recorre

el centro del puente, tiene una forma parecida a la aleta de un avión y cuelga

bajo la cubierta, cuando sopla el viento el estabilizador equilibra la presión

encima y debajo de la carretera y reduce las vibraciones. También instalaron

una maya de acero en el centro de la carretera y a lo largo de los lados,

permitiendo que el viento la atraviese, deteniéndose así la presión que se

acumula debajo.

En Enero de 1995, un terremoto hizo temblar la ciudad de Kobe, fue el

mayor terremoto registrado en Japón desde 1923 y marcó un catastrófico 7,2

en la escala Richter, destruyendo prácticamente toda la ciudad. El epicentro

del terremoto estaba a 20 kilómetros de la ciudad de Kobe y a tan sólo 4

kilómetros del puente de Akashi, con la carretera sin terminar, la estructura

era acusadamente vulnerable. Afortunadamente los ingenieros respiraron

aliviados al comprobar que el puente seguía de una pieza, las inspecciones

iniciales no revelaron ningún daño, sin embargo días posteriores realizando

un examen más detallado, encontraron que en el lecho marino se había

abierto una falla justo en medio de las dos torres del puente, esto produjo un

hecho alarmante, el anclaje y la torre de la costa de la isla de Awaji se habían

corrido más de un metro hacía un lado y lo que era más preocupante, el

terremoto había estirado más de un metro la longitud del puente,

convirtiéndose en un duro golpe para los diseñadores, ya que este

contratiempo pudo suponer un retraso importante en la construcción. Pero

los ingenieros tuvieron mucha suerte, irónicamente y a pesar de sus temores

el puente seguía en pie porque todavía no estaba acabado, ya que si hubiera

tenido la carretera instalada hubiera sufrido daños más graves. Las torres

habían sobrevivido gracias a su acero flexible y también a su diseño especial

a prueba de terremotos, dentro de cada una de las gigantescas torres de

acero hay 20 enormes estructuras que absorben los impactos y ayuda a las

torres a mantenerse firmes ante fuertes vientos y terremotos, se trata de

unos péndulos gigantes que pueden oscilar en cualquier dirección, si un

terremoto empuja el puente hacia un lado, los péndulos se mueven hacia el

lado opuesto, es el único puente del mundo que ha sobrevivido a un impacto

vertical tan grande durante su construcción.

Un mes después del terremoto, los ingenieros retomaron nuevamente

las obras, pero para ello, antes tuvieron que resolver un tema urgente,

modificar el diseño, alargando la longitud de las vigas y la distribución de los

cables de suspensión, aunque parezca increíble, la obra finalmente sólo se

retrasó un mes más de la predicción inicial. En Junio de 1995, comenzó la

finalización del puente con el montaje de la carretera, tardando más de 15

meses en colocarse sobre el estrecho pieza a pieza las 280 secciones de

vigas. El 18 de Septiembre de 1996, se encajó la última sección en su sitio.

El 5 de Abril de 1998 se inauguró oficialmente el puente,

convirtiéndose en un hito de la ingeniería civil, reduciendo el tiempo de

recorrido de 40 minutos en ferri a 5 minutos en coche. En la actualidad más

de 23 mil coches circulan a diario por él, pero aunque el puente está

diseñado para durar 200 años, su mantenimiento ocupa las 24 horas del día,

los 7 días a la semana. Desde el centro de control del puente se supervisan

todos los aspectos de su funcionamiento, el sistema de suspensión del que

cuelga todo el puente dispone de su propio sistema de aire acondicionado

para impedir que los cables se corroan, hay sensores de medición del viento

que registran la más mínima alteración en la cubierta del puente. En las

inmediaciones del puente se han construido dos parques, uno en Maiko, en

el que también hay un museo, y otro en Asagiri.

CALCULO DEL ÍNDICE DE RIESGO.-

Para realizar el cálculo del índice de riesgo, se toman en cuenta una

serie de factores relacionados con la estructura a evaluar. Este índice

permite determinar la importancia de la protección a instalar en dicha

edificación.

El cálculo del índice de riesgo viene dado por la siguiente expresión:

IR = A + B + C + D + E + F + G

A continuación se calculan los valores para cada variable:

Cálculo del Índice de Riesgo para la Variable A:

USO AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURA VALOR DEL ÍNDICE A

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

Cálculo del Índice de Riesgo para la Variable B:

TIPO DE CONSTRUCCIÓN VALOR DEL ÍNDICE B

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

Cálculo del Índice de Riesgo para la Variable C:

CONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLE VALOR DEL ÍNDICE B

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

Cálculo del Índice de Riesgo para la Variable D:

GRADO DE AISLAMIENTO VALOR DEL ÍNDICE D

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

Cálculo del Índice de Riesgo para la Variable E:

TIPO DE TERRENO VALOR DEL ÍNDICE E

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

Cálculo del Índice de Riesgo para la Variable F:

ALTURA DE LA ESTRUCTURA VALOR DEL ÍNDICE F

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

Cálculo del Índice de Riesgo para la Variable F:

NRO. DE DÍAS DE TORMENTAS POR AÑO VALOR DEL ÍNDICE G

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

Una vez establecidos los valores para cada variable, de acuerdo a la

edificación seleccionada, se aplica la suma de los mismos:

IR = A + B + C + D + E + F + G

IR = 8 + 1 + 8 + 10 + 2 + 30 + 21 = 80

Finalmente, el resultado obtenido se evalúa de acuerdo al siguiente

rango:

0 - 30: Sistema de protección opcional.

31- 60: Se recomienda una protección.

Más de 60: La protección es indispensable.

Por lo tanto, se puede concluir que para el caso del Puente Colgante

de Akashi-Kaikyo, se hace indispensable la instalación de sistemas de

protección contra descargas atmosféricas, puesto que el índice de riesgo

obtenido fue de 80.

DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA (SPAT).-

Materiales y Elementos de Puesta a Tierra:

Tomas de tierra:

Las tomas de tierra están formadas por los siguientes elementos:

a. Electrodos:

Los electrodos son elementos metálicos que permanecen en contacto directo

con el terreno. Los electrodos estarán construidos con materiales inalterables

a la humedad y a la acción química del terreno. Por ello, se suelen usar

materiales tales como el cobre, el acero galvanizado y el hierro zincado.

Según su estructura, los electrodos pueden ser:

Placas: serán placas de cobre o hierro zincado, de al menos 4 mm de

grosor, y una superficie útil nunca inferior a 0.5 m2. Se colocarán

enterradas en posición vertical, de modo que su arista superior quede,

como mínimo, a 50 cm bajo la superficie del terreno. En caso de ser

necesarias varias placas, están se colocarán separadas una distancia

de 3 m.

Picas: pueden estar formadas por tubos de acero zincado de 60 mm

de diámetro mínimo, o de cobre de 14 mm de diámetro, y con unas

longitudes nunca inferiores a los 2 m. En el caso de ser necesarias

varias picas, la distancia entre ellas será, al menos, igual a la longitud

(usadas en Tomas de Tierra con Cimentaciones de Hormigón Armado)

Conductores enterrados: se usarán cables de cobre desnudo de al

menos 35 mm2 de sección, o cables de acero galvanizado de un

mínimo de 2.5 mm de diámetro. Estos electrodos deberán enterrarse

horizontalmente a una profundidad no inferior a los 50 cm.

Mallas metálicas: formadas por electrodos simples del mismo tipo

unidos entre sí y situados bajo tierra.

Tomas de Tierra con Cimentaciones de Hormigón Armado.

En todos los casos, la sección del electrodo debe ser tal que ofrezca

menor resistencia que la del conductor de las líneas principales de tierra.

Puesto que la resistencia del electrodo depende de su forma, de sus

dimensiones y de la resistividad del terreno, podemos usar como una primera

aproximación los valores de las siguientes tablas:

Naturaleza del terreno Resistividad Media, r a

(W x m)

Terrenos cultivables fértiles y

terraplenes húmedos

50

Terrenos cultivables poco fértiles y

terraplenes

500

Suelos pedregosos desnudos y

arenas secas

3000

Tipo de Electrodo Resistencia de Tierra (W)

Placa vertical R = 0.8 x r a /P

Pica vertical R= 2 x r a /L

Conductor enterrado horizontalmente R=2 x r a / L

r a = resistividad media del terreno (W x m)

P = perímetro de la placa

L = longitud de la pica o cable (m)

Como la tierra no tiene la misma resistividad en todos los puntos,

pueden existir distintos potenciales entre dos placas de metal enterradas. Por

eso en un sistema de protección formado por múltiples placas, conectadas

entre sí mediante una malla, se pueden originar campos electromagnéticos

generados por la corriente de descargas a través del pararrayos y los

electrodos de la toma de tierra. Será necesario hacer uso de protecciones

secundarias para intentar reducir efectos campos eléctricos y magnéticos

que afectarán negativamente a los aparatos electrónicos que se encuentren

en el puente o las torres.

b. Anillos de enlace con tierra

El anillo de enlace con tierra está formado por un conjunto de conductores

que unen entre sí los electrodos, así como con los puntos de puesta a tierra.

Suelen ser de cobre de al menos 35 mm2 de sección.

c. Punto de puesta a tierra

Un punto de puesta a tierra es un punto, generalmente situado dentro de una

cámara, que sirve de unión entre el anillo de enlace y las líneas principales

de tierra.

d. Líneas principales de tierra

Son los conductores que unen al pararrayos con los puntos de puesta a

tierra. Por seguridad, deberá haber al menos dos trayectorias (conductores) a

tierra por cada pararrayos para asegurarnos una buena conexión. Así mismo,

se deben conectar a los puntos de toma de tierra todas las tuberías metálicas

de agua y gas, así como canalones y cubiertas metálicas que pudieran ser

alcanzadas por un rayo. Para reducir los efectos inducidos, estos

conductores estarán separados un mínimo de 30 m, y cualquier parte

metálica del puente no conductora de corriente estará a un mínimo de 1,8 m.

Esquema de la Conexión de Puesta a Tierra:

Barra MGB:

La barra de aterramiento es el área donde terminan todas las

conexiones a tierra provenientes de los equipos, guías, etc. Físicamente es

una barra de cobre con huecos que tengan una configuración que permita

soportar conexiones del tipo doble ojo.

En interiores, esta barra debe estar ubicada en un lugar de fácil

acceso para los conductores y desde donde pueda conectarse a un punto del

anillo externo con conductor N± 2 AWG o mayor.

En exteriores, es necesaria una barra de aterramiento colocada en el

punto donde las guías entren al shelter, edificio, área, etc. Esta barra debe

ubicarse lo más cerca posible a la ventana de acceso de manera que permita

la conexión de las líneas de transmisión que se encuentren en la parte

superior de la misma.

Esta barra estará conectada a un punto de tierra del anillo exterior con

un conductor N± 2 AWG o mayor de cobre que posea una chaqueta de color

verde, además de ir por una tubería PVC, con pintura de revestimiento color

verde.

Cada conexión a la barra de tierra debe estar cubierta en los puntos

de contacto con grasa antioxidante y no se debe colocar más de un conector

en cada hueco de la barra.

En caso de que no exista espacio disponible en la existente, se debe

colocar otra barra la cual debe estar eléctricamente conectada al anillo

exterior y a la barra principal mediante un conductor de cobre calibre N± 2

AWG o mayor.

Esta barra debe estar aislada mediante accesorios que no permitan

que exista continuidad eléctrica entre ella y su soporte. Las medidas de la

barra externa y su distancia de los soportes deben ser las que se muestran a

continuación:

El largo de la barra varía en función del número de conexiones que se

estiman realizar y posibles expansiones, por lo general, las barras instaladas

en exteriores tienen una longitud de 20 lo que permite un total de 14

conexiones (doble ojo); este tamaño puede variar dependiendo del tamaño

del shelter y la cantidad de equipos que van a alojar. Las barras expuestas a

la intemperie, al igual que las conexiones a las mismas, deben ser protegidas

contra la corrosión cubriéndolas con grasa, evitando así que los agentes

corrosivos la afecten.

Las barras en exteriores deben estar ubicadas en función a los

siguientes criterios:

En caso de utilizar bases tubulares siempre debe existir una barra de tierra

ubicada en la parte inferior del mismo.

En caso de utilizar torres, deben existir barras de tierra ubicadas según:

Siempre debe existir una barra de tierra en la parte superior de la torre

ubicada a 3 metros del tope.

Siempre debe existir una barra de tierra al final del recorrido vertical

ubicada a 1 metro de la transición del recorrido horizontal.

Para torres comprendidas entre los 40 y 90 metros debe existir una

barra de tierra adicional ubicada en el medio del recorrido vertical.

Para torres mayores a 90 metros deben existir 2 barras de tierra

adicionales ubicadas de manera tal que exista una separación

equidistante entre las 4 barras existentes.

Siempre debe existir una barra de tierra ubicada en la ventana de

acceso de la caseta.

Cuando existan recorridos horizontales mayores a 45 metros deben

existir barras de tierra adicionales ubicadas aproximadamente cada 25

metros.

A continuación se muestra una figura de la barra MGB:

Sistema de Protección contra Descargas Atmosféricas:

Las consideraciones de puesta a tierra para protección de las

estaciones radio eléctricas son extremadamente importantes.

Deben colocarse puntas de pararrayos en la parte más alta de las

columnas y/o soportes, las mismas serán de un material adecuado que

permitan atraer al rayo sin que este cause algún daño físico a los equipos

que se encuentren en la estructura.

Las puntas de pararrayos deben tener por lo menos 45,72 cm (18 in.)

de separación vertical de las columnas o equipos a ser protegidos ubicados

en torres o puntos más altos de la estructura que las soporten.

Se colocará un conductor de pararrayos de cobre calibre N± 2 AWG o

mayor que esté conectado directamente al anillo de aterramiento de la torre

mediante una soldadura exotérmica (Cadweld). El trayecto de este conductor

será lo más recto posible, evitando cualquier curvatura indeseada que

provoque que el sistema no sea efectivo.

De acuerdo con el estándar NFPA 780 (estándar para la instalación de

sistemas de protección contra rayos), existen dos clases de materiales: los

materiales Clase I, los cuales se utilizan para la protección de estructuras

que no exceden de 23 m de altura, y los materiales Clase II, utilizados para

aquellas estructuras que si exceden dicha altura. Por esa razón, para el caso

del Puente Akashi-Kaikyo, se utilizarán materiales Clase II.

Clase I Clase II

Terminales

Aéreas

9,5 Cobre, 12,7 Aluminio 12,7 Cobre

Conductor

Principal

278 g/m Cu, 141 g/m Al 558 g/m Cu, 283 g/m Al

Calibre

29 mm2 Cu, 50 mm2 Al 58 mm2 Cu, 97 mm2 Al

Tamaño Mínimo

del Alambre

17 AWG Cu, 14 AWG Al 15 AWG Cu, 13 AWG Al

Los tamaños de los conductores a utilizar son: 29 ó 32 hilos calibre 17

(65,6 cm) de cobre para conductores de uniones, 28 hilos calibre 14 o más

grueso de cobre para conductores principales.

Al respecto de la trayectoria, la NOM dice que cualquier parte metálica

no conductora de corriente a una distancia menor de 1,8 m del cable de los

pararrayos debe tener puentes de unión a éste para igualar potenciales y

prevenir arqueos.

Por otra parte, este sistema contempla la utilización de electrodos

gruesos por lo menos 20 cm de diámetros, instalados en el fondo del mar

alrededor del puente. Deben ser por lo menos dos varillas espaciadas a mas

de 3 metros, por tratarse de un suelo arenoso. Deben ser de cobre para

evitar la corrosión.

Los cables serán guiados desde el pararrayo hasta los electrodos, a

través de un tubo de conducción unido a la misma estructura externa del

puente y luego, cuando llegan al final se envían al fondo del mar mediante la

utilización de pesas acondicionadas para proteger el cable y no corroerlo,

estas pueden ser fabricadas de hormigón (material de la estructura interna

del puente).

El sistema de pararrayos utilizado es la Jaula de Faraday, consiste en

la recepción del rayo a través de un conjunto de puntas captadoras

desplegadas a los largo del puente unidas entre sí por un cable conductor,

formando una malla, y derivada a tierra mediante una red de bajantes

conductores.

El sistema proveerá:

Múltiples puntas captadoras.

Red de unión de las diversas puntas.

Una bajante conductora por punta captadora.

Una toma de tierra por bajante.

CONCLUSIONES

La realización del presente estudio permite la aplicación de todos los

conocimientos adquiridos a lo largo de la asignatura a un lugar real tal como

lo es el Puente Akashi Kaikyo. En este estudio se evaluaron todas las

consideraciones necesarias empezando por la historia de la construcción del

mismo, de manera que sepamos a que nos enfrentamos al diseñar un

sistema puesta a tierra para dicho puente.

El cálculo del índice de riesgo nos dio como resultado que el puente

necesita obligatoriamente un sistema que permita enfrentarse ante las

descargas atmosféricas, de manera que su funcionamiento no se vea

afectado. Por tal motivo se determinó los materiales necesarios y el sistema

en sí que debe instalarse en el puente para que las descargas atmosféricas

sean recibidas adecuadamente y el puente no sufra ningún tipo de daño ni

ninguno de los usuarios que transitan a diario por él.

Estudios de este tipo nos acercan cada día más a la realidad laboral a

la que nos enfrentaremos al ejercer nuestra profesión, por cuanto cualquier

edificación necesita de estos estudios para así lograr el funcionamiento

óptimo y sin mayores riesgos.

BIBLIOGRAFÍA

Puente de Akashi Kaikyo, colosal puente colgante del Japón.

Disponible en: http://www.puentemania.com/archives/3499

[Consulta: 2011, 27 de Enero].

La construcción del Puente de Akashi Kaikyo.

Disponible en: http://www.fierasdelaingenieria.com/la-construccion-del-

puente-de-akashi-kaikyo/

[Consulta: 2011, 27 de Enero].