OBGETIVO: Un Sistema Integral de protección contra … prioridad al desarrollo de nuevos métodos...

OBGETIVO: Un Sistema Integral de protección contra rayos”

Prof. Eduardo A. Cano Plata.

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Descargas atmosféricas:2008 GREDyP

La Norma NTC4552-2004 Sistema Integral de Protección contra rayos SIPRA



Marco Normativo•• GUIA BP de Protección contra RayosGUIA BP de Protección contra Rayos•• NTC 4552 “Norma Técnica Colombiana de Protección contra Rayos”NTC 4552 “Norma Técnica Colombiana de Protección contra Rayos”•• NFPA 780 “Lightning Protection Systems”NFPA 780 “Lightning Protection Systems”•• IEEE 80 “Guide for Safety in AC substation Grounding”IEEE 80 “Guide for Safety in AC substation Grounding”•• IEC 61024 “Protection of Structures Against Lightning”IEC 61024 “Protection of Structures Against Lightning”•• IEC 61312 “Protection Against Lightning Electromagnetic Impulse”IEC 61312 “Protection Against Lightning Electromagnetic Impulse”

–– IEC 61312IEC 61312--1 “General Principles”1 “General Principles”–– IEC 61312IEC 61312--2 “Shielding of Structures, Bonding inside structures and 2 “Shielding of Structures, Bonding inside structures and

Earthing”Earthing”–– IEC 61312IEC 61312--3 “Requirements of Surge Protective Devices”3 “Requirements of Surge Protective Devices”–– IEC 61312IEC 61312--4 “Protection of Equipment in existing Structures”4 “Protection of Equipment in existing Structures”



Marco Normativo•• IEC 61643IEC 61643 “Surge Protective Devices connected to Low“Surge Protective Devices connected to Low--Voltage Power Distribution Voltage Power Distribution

Systems”Systems”–– IEC 61643IEC 61643--1 “Performance Requirements and Testing Methods”1 “Performance Requirements and Testing Methods”–– IEC 61643IEC 61643--21 “Surge Protective Devices connected to Telecommunication and 21 “Surge Protective Devices connected to Telecommunication and

Signalling Networks Signalling Networks –– Performance and Testing Methods”Performance and Testing Methods”•• API Recommended Practice 505. API Recommended Practice 505. “Recommended Practice for Classification of “Recommended Practice for Classification of

Locations for Electrical Installations at Petroleum Facilities CLocations for Electrical Installations at Petroleum Facilities Classified as Class I, Zone lassified as Class I, Zone 0, Zone 1, and Zone 2”. 19970, Zone 1, and Zone 2”. 1997

•• API Recommended Practice 540. API Recommended Practice 540. “Electrical Installations in Petroleum “Electrical Installations in Petroleum Processing Plants“. 1999.Processing Plants“. 1999.

•• API Recommended Practice 2003. API Recommended Practice 2003. “Protection Against Ignitions Arising Out of “Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning and Stray Currents”. 1998.Static, Lightning and Stray Currents”. 1998.

•• NFPA 497.NFPA 497. “Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquid“Recommended Practice for the Classification of Flammable Liquids, s, Gases, or Vapors and of Hazardous (Classified) Locations for EleGases, or Vapors and of Hazardous (Classified) Locations for Electrical Installations in ctrical Installations in Chemical Process Areas”. Chemical Process Areas”. 1997.1997.



Norma IEC 61024-1-1

Nivel de Protección

Eficiencia ε

I [kA]

di/dt kA/μs

I 0.98 200 200 II 0.95 150 150 III 0.90 100 100 IV 0.80 100 100



“… A las 15:40 del 28.03.2000, un rayo impactó sobre el techo del tanque X de almacenamiento de crudo produciendo instantáneamente fuego sobre las válvulas de alivio del tanque. Como daño adicional el impulso electromagnético generado por el rayo produjo un “shut down” general en la fase II del área de máquinas y la destrucción de redes de control de las instalaciones...”



Inspección después del accidente:

•• 2 2 ValvulasValvulas (1 PSV (1 PSV andand 1 1 ThiefThief HatchHatch) ) fueron reemplazadas debido a fueron reemplazadas debido a efectos del fuego, principalmente en efectos del fuego, principalmente en las soldaduras.las soldaduras.

•• El techo del tanque no presentó El techo del tanque no presentó fisuras o anormalidades, solamente fisuras o anormalidades, solamente daños en la pintura.daños en la pintura.

•• Sobre el techo fue detectado una Sobre el techo fue detectado una atmósfera de gas combustible atmósfera de gas combustible pesado, debido a la operación normal pesado, debido a la operación normal de las válvulas de alivio. de las válvulas de alivio.

•• Entre las partes metálicas de las Entre las partes metálicas de las válvulas se encontraron sellos válvulas se encontraron sellos semiconductores.semiconductores.

Moderador

Notas de la presentación

An protocol made after the accident informed:



Protección Externa contra rayos

Moderador


As additional information, before the accident was installed ESE as external protection of the facility and these were designed according to French Standard of Lightning Protection. The protected area by 2 ESE covering the Tank X was where the lightning struck.



Posición de la comunidad científica

Los sistemas y medios de protección deben proteger físicamente Los sistemas y medios de protección deben proteger físicamente a las personas, reducir el riesgo de fuego y evitar la degradacia las personas, reducir el riesgo de fuego y evitar la degradación ón de los equipos y las interrupciones en la producción, a niveles de los equipos y las interrupciones en la producción, a niveles tolerables. Para llenar estos requerimientos y evitar acciones tolerables. Para llenar estos requerimientos y evitar acciones legales, incluyendo demandas por pérdidas económicas, las legales, incluyendo demandas por pérdidas económicas, las normas de protección contra rayos deben estar basadas en normas de protección contra rayos deben estar basadas en

principios científicos probados y argumentos técnicos principios científicos probados y argumentos técnicos incuestionables. incuestionables. ( CIGRE WG33.01, Comité ICLP)( CIGRE WG33.01, Comité ICLP)



Conclusiones

La función sobre la cual se basa un terminal tipo ESE no ha sidoLa función sobre la cual se basa un terminal tipo ESE no ha sido estadísticamente probada bajo condiciones de rayos naturales. estadísticamente probada bajo condiciones de rayos naturales.

Investigadores independientes no han sido capaces de demostrar lInvestigadores independientes no han sido capaces de demostrar las as ventajas esperadas determinadas por medio de pruebas de ventajas esperadas determinadas por medio de pruebas de

laboratorio. Por el contrario, el terminal tipo ESE y la varillalaboratorio. Por el contrario, el terminal tipo ESE y la varilla tipo tipo Franklin no muestran mayores diferencias en la distancia de Franklin no muestran mayores diferencias en la distancia de

protección, ni diferencia en el número de impactos de rayo a la protección, ni diferencia en el número de impactos de rayo a la varilla varilla Franklin y al terminal tipo ESE en pruebas comparativas.Franklin y al terminal tipo ESE en pruebas comparativas.



Conclusiones

Las pruebas de laboratorio realizadas no consideran la gran Las pruebas de laboratorio realizadas no consideran la gran diferencia en escala con las dimensiones reales de la diferencia en escala con las dimensiones reales de la naturaleza. Debido a estas diferencias, las diferentes naturaleza. Debido a estas diferencias, las diferentes

condiciones de campo en un laboratorio de Alta Tensión contra condiciones de campo en un laboratorio de Alta Tensión contra las condiciones de un rayo natural, y debido a la naturaleza no las condiciones de un rayo natural, y debido a la naturaleza no lineal de los diferentes fenómenos de la descarga, no ha sido lineal de los diferentes fenómenos de la descarga, no ha sido posible en el laboratorio determinar el desarrollo de un líder posible en el laboratorio determinar el desarrollo de un líder

cálido estable, como se desarrolla bajo condiciones naturales.cálido estable, como se desarrolla bajo condiciones naturales.



Recomendaciones

••Dar prioridad al desarrollo de nuevos métodos para el cálculo o Dar prioridad al desarrollo de nuevos métodos para el cálculo o determinación de la distancia de impacto y las zonas de proteccideterminación de la distancia de impacto y las zonas de protección ón contra rayos relacionadas que son más significativas desde un pucontra rayos relacionadas que son más significativas desde un punto nto de vista estadístico.de vista estadístico.

••Continuar y extender las pruebas de laboratorio para investigar Continuar y extender las pruebas de laboratorio para investigar los los efectos de los parámetros relevantes como la polaridad, carga efectos de los parámetros relevantes como la polaridad, carga espacial, viento y humedad sobre la iniciación probabilística y espacial, viento y humedad sobre la iniciación probabilística y propagación entre los terminales ESE y los pararrayos tipo Frankpropagación entre los terminales ESE y los pararrayos tipo Franklin.lin.



Recomendaciones

•• Continuar las observaciones de rayos naturales en y Continuar las observaciones de rayos naturales en y alrededor de sitios de prueba con diferentes terminales donde alrededor de sitios de prueba con diferentes terminales donde la frecuencia de las descargas eléctricas atmosféricas sean la frecuencia de las descargas eléctricas atmosféricas sean muy altas.muy altas.

•• Compilar, analizar y centralizar los datos estadísticos Compilar, analizar y centralizar los datos estadísticos existentes y nuevos sobre el desarrollo de la descarga existentes y nuevos sobre el desarrollo de la descarga eléctrica atmosférica en diferentes sitios y de diferentes eléctrica atmosférica en diferentes sitios y de diferentes fuentesfuentes.



Efecto inducido de los rayos

Los impactos a tierra a distancias entre 25 y 3000 metros Los impactos a tierra a distancias entre 25 y 3000 metros generalmente inducen más de 1000 voltios sobre generalmente inducen más de 1000 voltios sobre

conductores aéreos. Este fenómeno es peligroso tanto conductores aéreos. Este fenómeno es peligroso tanto para un ser humano (por ejemplo en contacto con una para un ser humano (por ejemplo en contacto con una

malla metálica o una cerca) como para dispositivos, malla metálica o una cerca) como para dispositivos, equipos o sistemas electrónicosequipos o sistemas electrónicos


Descargas atmosféricas:2008 GREDyPDescarga Eléctrica AtmosféricaDescarga Eléctrica Atmosférica



Sensor de rayos

•• Activación Local o remota. Activación Local o remota. •• Resolución Resolución OmnidireccionalOmnidireccional..•• Inmunidad a daños por rayos cercanos.Inmunidad a daños por rayos cercanos.•• Activación por campo eléctrico de nubes de tormenta Activación por campo eléctrico de nubes de tormenta

eléctrica.eléctrica.•• Fuente independiente (Fuente independiente (vgrvgr. Panel solar). Panel solar)

Moderador


To complement the Integral Lightning Protection System (ILPS) described, an alarm system is necessary to warn personnel when a lightning incidence is probable and enable such personnel to apply the procedures described in the safety guidelines in order to avoid lightning hazard. An alarm system was installed according to some minimal specifications such as:



DISPOSITIVOS DISPOSITIVOS DETECTORES DE DETECTORES DE TORMENTAS TORMENTAS ELÉCTRICASELÉCTRICAS

ALARMA ALARMA INSTALACIONES BPINSTALACIONES BP

SENSOR PORTÁTILSENSOR PORTÁTIL



Guía de seguridad personal

Moderador


Personnel safety is one of the primary reasons for developing a protection system.



?¿



Mantenimiento

• Periodicidad. Para inspeccionar el sistema de protección se debe leer la resistencia de puesta a tierra cada 3 años; si se tienen terrenos con tratamiento, la revisión debe hacerse cada año.

• Época. Debido al riesgo que se está manejando, se debe tener en consideración la caracterización temporal para establecer la programación de los mantenimientos.

• c) Actividades. Como resultado de las inspecciones deben eliminarse los defectos encontrados, cambiando los elementos que presentan corrosión, reparando o reponiendo cables deteriorados, cambiando conectores fundidos o inservibles, limpiar y apretar uniones flojas y ante todo restablecer los valores fijados de las resistencias de puesta a tierra.

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