UNIDAD DEPORTIVA LA 42-SISTEMA DE APANTALLAMIENTO

UNIDAD DEPORTIVA LA 42-SISTEMA DE APANTALLAMIENTO

www.instatelcolombia.com.

co

Instatel Colombia Torres S.A.S.

NIT 900.901.460-6

Av 4N # 6-67 of 407 CALI COLOMBIA

Carrera 50 # 100-62 Of 503 BOGOTA COL

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN 2. NORMATIVIDAD APLICADA 3. EVALUACION DEL NIVEL DE RIESGO CONTRA RAYOS 3.1 EVALUACION DE NIVEL DE RIESGO POR RAYOS APLICANDO LA METODOLOGIA DE NTC 4552-1 3.1.1 ACCIONES RECOMENDADAS SEGÚN EL NIVEL DE RIESGO 3.2 EVALUACION DE NIVEL DE RIESGO POR RAYOS APLICANDO LA METODOLOGIA DE IEC 62 305-2 3.2.1 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA (DDT). 3.2.2 DENSIDAD DE RAYOS A TIERRA-Ng 3.2.3 CORRIENTE PICO ABSOLUTA PROMEDIA: 3.2.4 ANALISIS DEL RIESGO SEGÚN LA NORMA IEC 62 305-2 3.2.5 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN DEL RIESGO POR RAYOS. 3.2.5.1 RIESGO POR RAYOS PARA EL EDIFICIO SIN MEDIDAS DE PROTECCION 3.2.5.2 RIESGO POR RAYOS PARA EL EDIFICIO CON LAS MEDIDAS DE PROTECCION SPCR NIVEL IV, SISTEMAS AUTOMÁTICOS CONTRA INCENDIO y COORDINACIÓN DE PROTECCIONES.

3.3 CONCLUSION 4. SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO CONTRA RAYOS O PANTALLAMIENTO (SPCRE).

4.1 SISTEMAS DE BAJANTES

4.4.1. METODOLOGIA ELECTROMETRICO DE LA ESFERA RODANTE

4.2 ELEMENTOS DE CAPTACION Y ANILLO SUPERIOR

4.3 PUESTA A TIERRA DE PROTECCIONES CONTRA RAYOS

4.4. RESISTIVIDAD DEL TERRENO Y RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

4.4.1 CALCULO DEL CALIBRE DEL CONDUCTOR DE LA BAJANTE Y DEL SISTEMA

DE PUESTA A TIERRA.

4.4.2 CALCULO DE LA MALLA DE TIERRA DE APANTATALLAMIENTO

4.4.3 DISPOSICIÓN DE LA MALLA DE TIERRA DE APANTALLAMIENTO PRIMETRAL

4.4.4 VERIFICACIÓN DE CONDICIONES DE TENSIONES DE PASO Y DE TOQUE.

5. SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNA (SPI).

5.1 DPS PARA TABLERO PRINCIPALES.

5.2 DPS PARA EQUIPOS SENSIBLES IMPORTANTES. 6. RECOMENDACIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCCION 7. RECOMENDACIONES DE MANTENIMIENTO 8. GUÍA GENERAL DE SEGURIDAD PERSONAL DURANTE TORMENTAS ELÉCTRICAS PARA LAS AULAS Y LAS CANCHAS.

9. MARCA Y CALIDAD

10. LIMITACIONES 11. ANEXOS



co


NIT 900.901.460-6



1. INTRODUCCIÓN Colombia está situada en una de las zonas de mayor incidencia de rayos en el mundo, por ello debe procurarse un adecuado sistema de protección a las estructuras.

La instalación para protección externa contra rayos está compuesta de un sistema de captación que pueden ser cables o varillas a modo de Terminal aéreo de captación, de un adecuado bajante a tierra que conduzca de la manera más directa la energía hacia el suelo y de un sistema de puesta a tierra, cuya función es disipar la energía del rayo. Si cumplen ciertas condiciones de norma, es posible utilizar las estructuras del edificio como elementos naturales del Sistema de Protección contra Rayos.

No existe método alguno para evitar la formación de descargas atmosféricas, pero el hombre se protege de estas, desviando, por un camino de bajo riesgo, la corriente de las descargas eléctricas para evitar lesiones a las personas, daños a las instalaciones y a los equipos.

Debe tenerse en cuenta que un sistema de protección contra los rayos diseñado e instalado de acuerdo a las normas vigentes no puede garantizar la protección absoluta de personas, de una estructura o de los objetos contenidos en ella. Sin embargo, la aplicación de las normas, reducirá de forma significativa el riesgo de los daños producidos por el rayo en la estructura protegida.

En consecuencia, es importante entender que una protección perfecta, 100% efectiva es técnica y económicamente imposible y que toda protección se diseña sobre el cálculo de un porcentaje de eficiencia de protección de origen estadístico.

Este documento contiene la metodología propuesta por las normas NTC 4552-2 y IEC 62305-2 para la determinación del nivel de riesgo contra descargas atmosféricas, y la NTC 4552-3 y IEC 62 305-3 –NFPA-780, para el diseño del apantallamiento (Sistema de protección externo), de acuerdo con el nivel de riesgo encontrado para las diversas estructuras que componen el EDIFICIO LA UNIDAD DEPORTIVA LA 42-IBAGUE 2018.



co


NIT 900.901.460-6



LOCALIZACION DEL PROYECTO:

Avenida del ferrocarril, entre la carrera 5 y la calle 42, en la ciudad de Ibagué.

2. NORMATIVIDAD APLICABLE Para la evaluación del sistema de protección contra rayos seguimos los lineamientos de las siguientes normas: Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE 2013-Norma colombiana NTC 4552-2. International Electro Technical Commission IEC 62305 Protection against lightning – Ed. 1.0 2006-01 Part 1: General principles Part 2: Risk management



co


NIT 900.901.460-6



3. EVALUACION DEL NIVEL DE RIESGO CONTRA RAYOS NORMA NTC 4552

En este informe se presenta la metodología y los análisis correspondientes

3.1 EVALUACION DE NIVEL DE RIESGO POR RAYOS APLICANDO LA METODOLOGIA DE NTC 4552-2

ANALISIS DE NIVEL DE RIESGO PARA SISTEMA DE APANTALLAMIENTO ATMOSFERICO

NORMA TECNICA COLOMBIANA NTC

4552

FECHA: ABRIL 10 DEL 2015

EDIFIFCIO COLISEO DE PRACTICA DE GIMNASIA ALTURA MAXIMA(MTS) 14

ITEM AREA (MTS2) 1610 MTS2

1 INDICADOR DE PARAMETRO

DEL RAYO

DENSIDAD DE DESCARGAS A

TIERRA

(ANEXO A DEL NTC 4552) DDT<5

CORRIENTE PICO ABSOLUTA

PROMEDIO Iabs>40 KA (TABLA 1-

NTC 4552)

RESULTADO MEDIO

2 SUBINDICADORES

SUBIND. RELACINADO USO

ESTRUCTURA TIPO A (TABLA 3 DEL

NTC 4552) Iuso = 40

SUBIND. RELACINADO TIPO

ESTRUCTURA MIXTA (TABLA 4) It = 20

SUBIND. RELAC.

ALTURA/AREA ESTRUCT. ALT<25mT-

AREA>900mt2 IAA = 10

3 INDICADOR DE GRAVEDAD

(TABLA 2 DEL NTC 4552) IG 70

RANGO INDICADOR DE

GRAVEDAD 66 A 80

RESULTADO ALTA

4 MATRIZ NIVELES DE RIESGO

(TABLA 6 DEL NTC 4552)

NIVEL DE RIESGO MEDIO

5 CONCLUSION:

Acorde con el Articulo 16, Numeral 16,1 del RETIE2013 y con base en la norma NTC4552 Tabla 7-Muestra las acciones recomendadas, según el nivel de riesgo, que para nuestro caso, fue un IV; Por tanto, se debe instalar un sistema de protección interna (S.P.I),Cableado y sistema de puesta a tierra, según norma NTC2050-IEEE1100 Y Un sistema de protección externa (S.P.E)-Apantallamiento.

. 3.1.1 ACCIONES RECOMENDADAS SEGÚN EL NIVEL DE RIESGO A partir del nivel de riesgo se determinan las acciones recomendadas con la Tabla 7 de la norma NTC 4552, para cada uno de los niveles de riesgo.



co


NIT 900.901.460-6



Utilizaremos ahora el Software de la Norma Internacional IEC, el cual debe conducir al mismo resultado anterior; es decir que SI se necesita Apantallamiento para el edificio.

Este software e s un calculador desarrollado en el exterior, menos riguroso que el análisis detallado que aplicamos arriba.

3.2 EVALUACION DE NIVEL DE RIESGO POR RAYOS APLICANDO LA NORMA INTERNACIONAL IEC 62 305-2

Para dar cumplimiento al RETIE 2013 y de acuerdo con la norma IEC 62 305-2, antes de diseñar el apantallamiento de una estructura o de una instalación, debe evaluarse el nivel de riesgo para el sitio en particular donde se ubicará el proyecto.

El nivel de riesgo se evaluará a partir de la corriente del rayo, la cual es la fuente primaria de daños, de las características de la estructura, de los servicios que llegan a ella y de las estructuras que la rodean.

Un primer tipo de daño que se evalúa es las lesiones a seres vivos, este tipo de daño es de gran importancia, debido a que en la instalación hay un promedio de más de 100 personas diariamente en las instalaciones.

Un segundo tipo posible de daño en el Edificio, es la afectación de personas que en caso de tormenta eléctrica circulen en las áreas abiertas de los patios,

debido a tensiones de paso y de contacto a las que se pueden ver sometidas en caso de impacto de rayo en alguna estructura u objeto cercano.

Un tercer tipo posible de daño lo constituye el fallo de sistemas eléctricos y electrónicos, debido a sobretensiones inducidas tanto por impactos directos e indirectos en estructuras. En este caso las pérdidas asociadas pueden ser económicas

Nivel de riesgo Acciones recomendadas

NIVEL DE RIESGO BAJO SPI para acometidas aéreas

Cableados y PT según NTC 2050 - IEEE 1100

NIVEL DE RIESGO MEDIO

SPI


SPE

NIVEL DE RIESGO ALTO

SPI


SPE

Plan de eventos y contingencia



co


NIT 900.901.460-6



El propósito de la evaluación del nivel de riesgo es establecer la necesidad de utilizar un sistema de protección contra rayos en una estructura o instalación dada y para determinar las acciones que permitan disminuir el riesgo a un nivel tolerable.

Las características físicas del sitio son:

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

DDT= 0.0017*NC , NC= Nivel cera único de IBAGUE = 40 Según Mapa Ceraunico de Colombia

DDT= 0.6 Descargas/Km -año.

3.2.2 DENSIDAD DE RAYOS A TIERRA-Ng Para la selección de Ng, se acude a las siguientes fuentes:

a. Mapa de Niveles Cera únicos de Colombia1:

3.2.3 CORRIENTE PICO ABSOLUTA PROMEDIA:

I > 40 KA para Colombia.

3.2.4 ANALISIS DEL RIESGO SEGÚN LA NORMA IEC 62 305-2

Figura 1. Calculo De Nivel De Riego Para Un Nivel Sin Protecciones Contra Rayos

56.1

2

abs



co


NIT 900.901.460-6



FIGURA 1.1 IMPACTOS DE RAYO SIN UTILIZAR PROTECCIONES



co


NIT 900.901.460-6



FIGURA 1.2 CATEGORIA DE LAS PERDIDAS SIN UTILIZAR PROTECCIONES

DESARROLLEMOS EL ANALISIS DE RIESGO,UTILIZANDO UN NIVEL DE PROTECCION IV.



co


NIT 900.901.460-6



FIGURA 2.CALCULO DE NIVEL DE RIEGO UTILIZANDO PROTECCION NIVEL IV



co


NIT 900.901.460-6



FIGURA 2.1 IMPACTOS DE RAYO UTILIZANDO PROTECCION NIVEL IV



co


NIT 900.901.460-6



FIGURA 2.2 CATEGORIA DE LAS PERDIDAS UTILIZANDO UN NIVEL DE PROTECCION IV

3.2.5 RESULTADO DE LA EVALUACIÓN DEL RIESGO POR RAYOS.

Al aplicar la metodología para la evaluación del nivel de riesgo por rayo a las diversas estructuras sin medidas de protección, hemos encontrado que los riesgos (RCALCULADO) que superan los niveles establecido por las autoridades colombianas (RT) son los siguientes:

3.2.5.1. RIESGO POR RAYOS PARA EL EDIFICIO SIN MEDIDAS DE PROTECCION



co


NIT 900.901.460-6



Tipos de pérdidas RT RCALCULADO NIVEL DEL RIESGO

Pérdidas de vida humana o daños permanentes.

1x10-5 1.06 x 10-5

REQUIERE APANTALLAMIENNTO

Pérdidas de servicio público 1x10-3 0.0 Bajo

Pérdidas de patrimonio cultural 1x10-3 0.0 Bajo

Pérdidas económicas 1x10-3 2.89 x 10-5

Bajo

LOS RESULTADOS DE LA EVALUACION DE RIESGO POR RAYOS -NORMA NTC 4552 SI REQUIERE PROTECCION

EXTERNA(APANTALLAMIENTO)

3.2.5.2 RIESGO POR RAYOS PARA EL EDIFICIO CON LAS MEDIDAS DE PROTECCION SPCR NIVEL IV, SISTEMAS AUTOMÁTICOS CONTRA INCENDIO y COORDINACIÓN DE PROTECCIONES.

Tipos de pérdidas RT RCALCULADO NIVEL DEL RIESGO

Pérdidas de vida humana o daños permanentes.

1x10-5 8.38 x 10-6 Bajo

Pérdidas de servicio público 1x10-3 0.0 Bajo

Pérdidas de patrimonio cultural 1x10-3 0.0 Bajo

Pérdidas económicas 1x10-3 2.67 x 10-5 Bajo

3.3 CONCLUSION 1.Es necesaria la construcción de un sistema de protección externa contra rayos (Apantallamiento) Nivel IV para la protección del edificio 2.Debe Construirse un Sistema de Protección Interna (SPI)



co


NIT 900.901.460-6



Esto se consigue realizando equipotencializaciones, mediante cables, utilizando tuberías metálicas y/o cables apantallados para equipo sensible donde existiesen y la utilización de gabinetes eléctricos metálicos y protecciones de sobretensión. 3.Debe realizarse la construcción del Cableado y Sistema de Puesta a tierra según norma NTC 2050.

4.Es necesaria la implementación de un sistema de protecciones de sobretensión coordinadas, lo cual implica Instalar protecciones contra sobretensión (DPS) en el tablero general de baja tensión; Esto para proporcionar una adecuada protección interna contra descargas indirectas y directas del rayo. LOS RESULTADOS DE LA EVALUACION DE RIESGO POR RAYOS ARROJO: -NORMA NTC 4552 SI REQUIERE PROTECCION EXTERNA(APANTALLAMIENTO) -NORMA IEC 62 305-2 SI REQUIERE PROTECCION EXTERNA(APANTALLAMIENTO) NORMAS DE REFERENCIA: Con respecto a los estándares a seguir para la realización del análisis de Riesgo en Colombia, el reglamento Técnico de instalaciones Eléctricas RETIE 2013., dice lo siguiente: Art. 16 Requisitos de protección contra rayos. Numeral 16.1 Evaluación del nivel de riesgo frente a rayos. “A partir de la entrada en vigencia del presente reglamento Técnico, las centrales de generación… igualmente, en instalaciones de uso final donde se tenga alta concentración de personas, tales como viviendas multifamiliares….centros educativos,…deberá hacerse una evaluación del nivel de riesgo por exposición al rayo” “soportado en una norma técnica internacional, de reconocimiento internacional o NTC.” Y más adelante hace la siguiente declaración: “Para estos efectos, la evaluación debe considerar la posibilidad de pérdidas de vidas humanas la pérdida del suministro de energía, la perdida de graves daños y las medidas de protección que mitiguen el riesgo; por tanto debe basarse en procedimientos establecidos en normas internacionales como la IEC 62305 – 2, de reconocimiento internacional o la NTC 4552 – 2”. Definiciones. Riesgo: Se define como riesgo el valor promedio de pérdidas anuales y debe ser evaluado para los tipos de pérdidas asociados a la estructura y/o la acometida de servicios.



co


NIT 900.901.460-6



Los tipos de riesgo a evaluar son: R1- Riesgo de pérdidas de la vida humana. R2- Riesgo de pérdida del servicio público. R3- Riesgo de pérdida de patrimonio cultural. R4- Riesgo de pérdida del valor económico. Para cada tipo de riesgo existen unas competentes asociadas (RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW, RZ) que son las que servirán de guía para definir las medidas necesarias a implementar. Fuentes daños y pérdidas. Para llevar a cabo la evaluación de riesgo es importante tener en cuenta ciertos criterios que influencian el valor de riesgo de una estructura, así como los consecuentes daños y pérdidas que puedan generarse debido a estos. A continuación, aparece una pequeña explicación de estos parámetros: Fuentes de Daños: Definidas con relación a la posición del punto de impacto de la descarga. S1 – Descargas sobre la estructura. S2- Descargas cercanas a la estructura. S3- Descargas sobre las acometidas de servicio. S4- Descargas cercanas a la cometida de servicio. Tipos de Daños: Depende de las características del objeto a proteger, se distingue 3 tipos básicos de daños: D1- Lesiones a seres vivos. D2- Daños físicos. D3- Falla de sistemas eléctricos y electrónicos. Tipos de Pérdidas: Se producen debido a los daños anteriores o la combinación de los mismos, puede aparecer dependiendo de las características del objeto a proteger, y son: L1- Perdida de vida Humana. L2- Pérdida de servicios Públicos. L3- Perdida de patrimonio cultural. L4- Perdida Económica (Estructura, contenido y lucro cesante).



co


NIT 900.901.460-6



Figura 12 Causas de daños, tipos de daños y tipos de pérdidas en función del lugar de impacto de rayo



co


NIT 900.901.460-6



RESUMEN DE LA EVALUACION DEL RIESGO

Posible Punto de Impacto.

Fuente de

Daño

Tipo de

Daño

Tipo de Pérdida

Observaciones

1. UNIDAD DEPORTIVA LA 42

Impacto directo

D1 L1 En caso de presencia de personas en el momento de la descarga.

D2 L1, L4 Debido a la posibilidad de incendio.

D3 L4 Posible falla de operación por fallo en sistemas eléctricos y electrónicos.

Impacto Cercano

D3 L4 Posible falla de operación por fallo en sistemas eléctricos y electrónicos.

DETERMINACIÓN DE LAS MEDIDAS DE PROTECCIÓN

Estructura Tipo de pérdida

Medidas de Protección

AREA Protección Externa IEC 62305-3 Sistema de Extinción de

Incendios

Protección contra

sobretensiones

Clase

I Clase

II Clase

III Clase

IV Manual

Automático

Acometida

Coordinado

UNIDAD DEPORTIVA LA 42

L1, L4 X X X

4.SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO CONTRA RAYOS O APANTALLAMIENTO (SPCRE).

El SPCRE comprende básicamente el sistema de captación, las bajantes y la puesta a tierra de pararrayos. Para el diseño del apantallamiento, utilizamos los principios del modelo electro geométrico, con los cuales se determina la ubicación efectiva de los terminales de captación y el cubrimiento que ellos ofrecen.

Según el RETIE 2013; el procedimiento a utilizar para diseñar el apantallamiento se basa en la metodología desarrollada por Giman y Whitehead, conocido como el modelo



co


NIT 900.901.460-6



electro geométrico, según el cual se ubican los terminales de captación dentro de la estructura de manera que sean más atractivos a los rayos que las personas, equipos o cualquier tipo de infraestructura. Esto se logra determinando la llamada distancia de impacto del rayo a una estructura u objeto.

Un corolario del método electro geométrico corresponde al método de la esfera rodante (Rolling Ball) que consiste en imaginar una esfera de radio igual a la distancia de impacto rodando sobre los volúmenes de las estructuras a proteger contra rayos. La distancia de impacto depende del Nivel de Riesgo y los parámetros del rayo asociados a este. Todas las estructuras que logre tocar la esfera estarán expuestas a descargas directas. El propósito es que las únicas estructuras que toque la esfera sean los dispositivos de protección o apantallamiento.



co


NIT 900.901.460-6



NOTA: No existe un sistema 100% efectivo y por eso se establecen riesgos aceptables de daño y en función de ellos una eficiencia del sistema.

4.1 SISTEMAS DE BAJANTES

Tendremos 6 bajantes para el edificio. Se instalará Un bajante por cada Columna estructural identificada en los planos, que actuarán como bajante natural. Estos conductores se instalarán como un electrodo adicional en cada Columna estructural

Estos conductores unirán el sistema de captación con el sistema de puesta a tierra construido a 0,5 m de la superficie del Suelo

Se utilizará una disposición tipo B- NORMA NTC 4552, en la configuración que aparece en los planos.

La interconexión a tierra de todos los sistemas asegura la protección de las instalaciones eléctricas y electrónicas. Con ello se obtiene un potencial común y se logra que los sistemas se eleven al mismo potencial, evitando accidentes y daños, Debido a las peligrosas diferencias de potencial y los arcos que pueden aparecer en las instalaciones.



co


NIT 900.901.460-6



Cada conductor bajante del sistema de apantallamiento deberá llegar a una varilla de

tierra.

Todas las partes metálicas no portadoras de corriente, como ductos, tubos conduit,

tanques, vigas, columnas de la estructura metálica, bandejas porta cables, se deben

conectar directamente al sistema de puesta a tierra para garantizar el mismo

potencial.

La varilla de tierra del sistema de apantallamiento más próxima a la malla de tierra de

potencia o a otra malla de tierra, se conectará a ella mediante cable de Cu 2/0 D. Es

decir las mallas de todos los sistemas estarán interconectadas con cable de Cu 2/0.D.

Nivel de protección Distancia típica

promedio (m)

NIVEL I 10 NIVEL II 10 NIVEL III 15

NIVEL IV 20

4.1.1 METODO ELECTROGEOMETRICO O DE LA ESFERA RODANTE

Dependiendo del nivel de protección de acuerdo con la NTC 4552-1, el radio de la esfera rodante se puede escoger a partir de la Tabla 2 de la NTC 4552-3.

Para nuestro caso; él radio de la esfera será de 55 mts.

Nivel de protección Radio de la esfera

(rsc) (m)

NIVEL I 35 NIVEL II 40

NIVEL III 50

NIVEL IV 55 El Sistema de Puesta a tierra es una parte fundamental del sistema de protección contra rayos que contribuye de forma sustancial a la seguridad del personal y de los equipos en caso de impacto de un rayo, ya que provee una equipotencialidad a los equipos y estructuras y ofrece una trayectoria de baja impedancia a la corriente del rayo, permitiendo su dispersión y disipación en el terreno sin causar daño. En el Edificio



co


NIT 900.901.460-6



4.2 ELEMENTOS DE CAPTACION Y ANILLO SUPERIOR

Como elementos de captación, utilizaremos 18 Puntas Franklin, instaladas sobre el techo de la cubierta del edificio, según se indica en los planos

.

Las puntas captoras se encuentran posicionados conforme al método de la esfera rodante, considerada con un radio de 55 metros correspondiente al Nivel de

Protección IV.

Las puntas de captación deberán estar interconectadas entre sí, mediante un anillo perimetral de alambrón de 8mm sobre la cubierta o el antepecho, en conductor del mismo calibre, según se indica en los planos.

El alambrón debe estar soportado por lo menos cada metro por un elemento de soporte certificado. Para los recorridos largos del alambrón en el anillo superior cada 20 metros se utiliza una junta de dilatación para permitir la contracción del alambrón

.

4.3 PUESTA A TIERRA DE PROTECCIONES CONTRA RAYOS

La puesta a tierra de protección contra rayos, debe cumplir con los requisitos del Numeral 16.3.3 Capitulo 16 del RETIE 2013 (puesta a tierra para protección contra rayos)

El Sistema de Puesta a tierra es una parte fundamental del sistema de protección contra rayos que contribuye de forma sustancial a la seguridad del personal y de los equipos en caso de impacto de un rayo, ya que provee una equipotencial dad a los equipos y estructuras y ofrece una trayectoria de baja impedancia a la corriente del rayo, permitiendo su dispersión y disipación en el terreno sin causar daño. En el Edificio

Con ello se obtiene un potencial común y se logra que los sistemas se eleven al mismo potencial, evitando accidentes y daños, Cada conductor bajante del sistema de apantallamiento deberá llegar a una varilla de tierra. En el punto donde se deriva una cola de equipotencialización, se debe construir un registro de tierra de 40x40x60 cm. Ninguno de los valores de resistencia de tierra debe superar los valores que recomiendan la norma y el RETIE, los cuales deben ser inferiores a 10 Ω. La resistencia de puesta a tierra deberá ser evaluada por el constructor una vez esté terminado el apantallamiento.

Todas las partes metálicas no portadoras de corriente, como ductos, tubos conduit, tanques, vigas, columnas de la estructura metálica y bandejas porta cables, se deben conectar directamente al sistema de puesta a tierra para garantizar el mismo potencial (Barraje de equipotencialización).



co


NIT 900.901.460-6



4.4. RESISTIVIDAD DEL TERRENO Y RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

Se toma como resistividad promedio para 20.0 Ω-m. según protocolo de medida adjunto.

Paraloscálculos tomaremos la resistividad superficial igual a 10000 Ω-m, con lo que actuaremos en forma conservadora.

Con esta resistividad la resistencia de puesta a tierra calculada para el edificio, nos da como resultado un valor teórico de 0.22 Ω para la tierra del Sistema de protección contra rayos (SIPRA).

La resistencia de puesta a tierra deberá ser evaluada por el constructor una vez esté terminado el apantallamiento.

4.4.1 CÁLCULO DEL CALIBRE DEL CONDUCTOR DE LA BAJANTE Y DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.

Debe calcularse el calibre de los conductores bajantes y de la puesta a tierra para garantizar que, durante el tiempo de despeje de la corriente de IMPULSO de una eventual descarga directa, estos conductores la soporten, sin que se produzca una elevación de la temperatura a niveles destructivos. La resistencia de puesta a tierra del edificio calculada con esta resistividad nos da como resultado los valores teóricos que se presentan en la tabla siguiente.

Tabla 1. Resistencias de puesta a tierra de los edificios.

El valor de resistencia de tierra supera los valores que recomiendan la norma y el RETIE, los cuales deben ser inferiores a 10 Ω. La resistencia de puesta a tierra deberá ser evaluada por el constructor una vez esté terminado el apantallamiento.



co


NIT 900.901.460-6



4.4.2 CALCULO DE LA MALLA DE TIERRA DE APANTATALLAMIENTO

50 Ohm/m (resistividad del suelo)

10000 Ohm/m (resistividad superficial)

0,5 m (Profundidad de la capa superficial)

Geometría de la malla Ver Diagrama

Largo (X): 48 m Cantidad de varillas: 6

Ancho (Y): 37 m Largo: 2,4 m

Área: 1776

Espacio Vertical (Ey) 3 m LR: 14,4 m

Espacio Horizontal (Ex) 6 m

Conductores verticales: 6

Conductores Horizontales: 13,33333333

Lc: 862 m (Longitud total de la malla) Lm: 885,02 m

h: 0,50 m (Profundidad de la malla) Lt: 876,40 m

Parámetros eléctricos

Ts: 0,2 s (Tiempo de duración de la falla)

3I0: 7233,69 A (3XI0 Corriente de falla) Calcular

Tipo:

Conductividad: 100 % respecto al cobre puro

Factor αr: 0,00393 @20ºC [1/ºC]

K0 a 0ºC: 234

Tm: 1083 [ºC] (Temperatura de fusion)

ρr a 20ºC: 1,72 [μΩ·cm]

TCAP: 3,42 [J/cm3·ºC] Capacidad termica

Tipo de Union:

Temp Max de la Union: 450 ºC

Ta: 40 ºC (temperatura ambiente)

Akcmil: 22,66 kcmil

Area minima: 11,48 mm2

Diámetro mínimo: 0,0038 mm

Conductor de diseño:

área: 67,42 mm2

diámetro: 0,0093 mm

K: -0,99 (factor de reflexión)

Cs: 0,92 (factor de reducción)

Peso de la persona: kg

Es: 19684,31 V (Voltaje de paso Max, para el peso indicado)

Et: 5184,37 V (Voltaje de toque Max)

Rg: 0,57 Ω (Resistencia de la malla)

IG: 2,10 kA Calcular

GPR: 1205,56 V (Incremento de potencial en la malla)

Em: 192,64 V (Voltaje de la malla en falla)

Es: 144,93 V

Voltaje de malla

Voltaje de paso

El Diseño cumple con la norma

CALCULO DE MALLA DE PUESTA A TIERRA EDIFICIO COLISEO DE PRACTICA DE

GIMNASIA IEEE - 80

Corriente de Malla

Incremento de potencial

Datos del Suelo

Factores de paso y toque

Resistencia de la malla

Conductor de la malla

IEEE 80-2000Sec 11.3 Tabla 1

Con temperatura de referencia 20ºC

D

Características mínimas del conductor de tierra

s

2m

sh



co


NIT 900.901.460-6



La norma IEC 62305-3, recomienda utilizar dos tipos de construcciones a saber: Tipo A o Tipo B o combinadas si fuese necesario. Aunque el terreno no es rocoso, es necesario construir anillos y picas separadas al exterior, Los electrodos deberán estar separadas al menos 1 mt del muro de fachada,

Con esta resistividad la resistencia de puesta a tierra calculada para el edificio, nos da como resultado un valor teórico de 0.57 Ω para la tierra del Sistema de protección contra rayos (SIPRA).

Ninguno de los valores de resistencia de tierra superara los valores que recomiendan la norma y el RETIE 2013-Numeral 15.4, los cuales deben ser inferiores a 10 Según la tabla 15.4 del mismo Retie

La resistencia de puesta a tierra deberá ser evaluada por el constructor una vez esté terminado el apantallamiento.

UNIDAD TIPO DE ARREGLO

RESISTENCIA DE PAT DE LA ESTRUCTURA O EDIFICIO

EDIFICIO UNIDAD DEPORTIVA LA 42

Ω B 2.10

4.4.3 DISPOSICIÓN DE LA MALLA DE TIERRA DE APANTALLAMIENTO PRIMETRAL

Se utilizará una disposición de Tierra Tipo B, construido con cable de Cobre desnudo 2/0 y varilla de cobre de 5/8” x 2.4m.

En cuanto a los conductores de Cu, se utilizarán exclusivamente uniones exotérmicas para las conexiones bajo tierra, que garanticen una temperatura de fusión igual o superior a la del conductor. Estos sistemas de tierra deben ser interconectados entre sí, como se indica en los planos, para obtener una gran malla equipotencial izada. Las mallas de potencia deben ser equipotencial izadas a la malla de pararrayos más cercana. El constructor deberá localizar estas mallas y conectarlas como se dijo antes.

En los planos se presentan detalles constructivos, y en el Presupuesto los materiales y las cantidades de obra requeridas para la construcción del sistema de tierra.

4.4.4 VERIFICACIÓN DE CONDICIONES DE TENSIONES DE PASO Y DE TOQUE.

Los voltajes de paso y de toque pueden ser peligrosos para la vida. Un SPCR diseñado y construido de acuerdo a las normas minimiza estos voltajes a niveles tolerables.

Para asegurar el mínimo riesgo debe garantizarse niveles adecuados de tensiones de paso y de toque; de acuerdo a la norma IEC, se deben cumplir unas condiciones de

seguridad, considerando la resistividad superficial del terreno, la impedancia al impulso del suelo que depende del NPR (Nivel de protección contra el rayo).



co


NIT 900.901.460-6



5. SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNA (SPI).

Es el conjunto de dispositivos que sirve para reducir las sobretensiones transitori que se puedan presentar al interior de una estructura, además evita la ocurrencia de arco eléctrico peligroso generado por la diferencia de potencial que podrían externo.

Figura 1. Sistema de Protección Interno

Debe instalarse barrajes equipotenciales para conectar todas las pantallas de cables, estructuras metálicas, etc. con el sistema de puesta a tierra. Los conductores que llevan corriente (Fases) en cambio de red aérea a subterránea y tableros principales y secundarios, deben conectarse a los barrajes equipotenciales mediante dispositivos de

protección contra sobretensiones transitorias, DPS.1 DPS PARA EL TABLERO PRINCIPAL.

Con el fin de minimizar daños sobre el sistema eléctrico y los equipos, se recomienda instalar un DPS Clase I de las siguientes características mínimas, en cada uno de los tableros de distribución principal:

• Tensión Nominal: 335 V.

• Clasificación según norma IEC61643-1: Clase I

• Valor de cresta de corriente del rayo: 50 KA (10/350 s) y 50 KA (8/20 s, por polo.

• Coordinado con otras protecciones.

• Nivel de Tensión de protección: menor a 1.3 Kv

• Capacidad de extinción de Corriente consecutiva. 25 KA

• Temperatura de operación: -40ºC a 85ºC

• Tiempo de respuesta: menor a 100 ns. Sugerencia: DPS Clase I 3xMCD 50-B + 1xMCD 125-B marca OBO (Bloque de 3 Unidades).



co


NIT 900.901.460-6



Conexión correcta de DPS

6. RECOMENDACIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCCION

De acuerdo con el diseño del sistema de protección contra descargas atmosféricas mostrado en los planos, el montador deberá tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

-De acuerdo al Art 16 de RETIE 2013, "el diseño de la protección contra rayos debe realizarse aplicando el método electro geométrico.", por tal razón, todos aquellos sistemas no convencionales tales como pararrayos radiactivos, entre otros, que utilizan una metodología diferente al modelo electro geométrico quedan sin validez y por ende no está avalado su uso. -El radio de curvatura de los conductores del sistema de apantallamiento en ningún caso debe ser inferior a 0.2 metros. Se debe instalar avisos con el siguiente texto: “Ante la evidencia de lluvia o tormenta eléctrica alejarse del área y ponerse a cubierto dentro del edificio.

7. RECOMENDACIONES DE MANTENIMIENTO

Después de realizada la instalación, recomendamos realizar labores de mantenimiento periódicas con el fin de mantener el correcto funcionamiento del SIPRA y garantizar la protección tanto a los equipos como al personal que labora en este edificio. Esta inspección la debe guiar un especialista en protección contra rayos de acuerdo a las recomendaciones de la norma NTC 4552-3.

El SIPRA debe ser inspeccionado durante su instalación, después de concluir la instalación y regularmente de acuerdo con la siguiente tabla:

Nivel de Protección Inspección Visual

(año) Inspección

completa (año)

Sistemas críticos Inspección

completa (año)

I y II 1 2 1

III y IV 2 4 1



co


NIT 900.901.460-6



Nota: Los sistemas de protección contra rayos utilizados en la UNIDAD DEPORTIVA LA 42, deben ser inspeccionados visualmente cada 6 meses. Las pruebas eléctricas deben ser realizadas una vez al año.

Tabla 3. Máximo periodo entre inspecciones de un Sistema de protección Externo contra rayos.

El mantenimiento debe incluir las siguientes actividades:

• Realizar mediciones de resistencia de puesta a tierra cada año, o cuando se modifique el SIPRA o se instalen nuevos equipos al sistema, que requieran de ciertas condiciones especiales, en este caso determinadas por el fabricante.

Las medidas de resistencia de la puesta a tierra deben ser iguales o menores a la resistencia final tomada cuando se terminó de construir.

• Realizar pruebas de continuidad, especialmente en las partes del Sipra que serán visibles para la inspección durante la instalación inicial y no estarán disponibles después para la inspección visual.

• Revisión cada año del estado físico de los conectores con los cuales se realizan las derivaciones y las interconexiones del sistema de puesta a tierra. Estos elementos por tener ajuste mecánico tipo perno, generan regularmente capas de óxido las cuales presentan resistencia al buen contacto entre los conductores. Igualmente se debe verificar su ajuste.

• Inspección visual cada 1 o 2 años de todo el sistema. Esta comprende:

• Asegurarse que el proyecto está de acuerdo con la norma:

• El SIPRA está en buenas condiciones si: No hay pérdida de conexión o roturas accidentales en los conductores ni en sus conexiones;

Ninguna parte del sistema se ha debilitado por corrosión, en especial a nivel del suelo;

Todas las conexiones de tierra están intactas;

No ha habido adiciones o alteraciones en la estructura protegida que requieran protección adicional;

No hay daños en los DPS o fallo en sus fusibles;

Los conductores equipotenciales y las conexiones dentro de la estructura están intactos.

8.GUÍA GENERAL DE SEGURIDAD PERSONAL DURANTE TORMENTAS ELÉCTRICAS AULAS Y CANCHAS.

Durante una tormenta eléctrica son evidentes los peligros a los que se exponen no solo las edificaciones y los sistemas eléctricos y electrónicos, sino las personas. Es por ello que se deben conocer algunas recomendaciones para tener en cuenta durante una tormenta.



co


NIT 900.901.460-6



El riesgo de ser alcanzado por un rayo es mayor para las personas que trabajan, juegan, caminan o permanecen al aire libre durante una tormenta eléctrica; por ello deben instalarse y verificarse periódicamente la existencia de avisos que ordenen a las personas, ante la evidencia de lluvia o tormenta eléctrica, que despejen áreas descubiertas.

En la zona central colombiana (Cundinamarca, Antioquia; Boyacá, Santander, Caldas, Quindío, Risaralda, Valle del Cauca y los llanos) la actividad de rayos es más intensa durante los meses de abril, mayo, octubre y noviembre.

La actividad de rayos se presenta generalmente en las zonas descritas entre las 2 y las 6 de la tarde.

Cuando se tengan indicios de tormenta eléctrica es recomendable, como medida de protección, tener en cuenta las siguientes instrucciones:

-Deben estar aterrizados y protegidos adecuadamente los equipos sensibles de uso eléctrico, electrónico, telefónico o de comunicaciones contra sobretensiones de acuerdo con los criterios y recomendaciones presentadas en la norma, de lo contrario desconéctelos retirando el enchufe del tomacorriente evitando así el uso de ellos.

-Busque refugio en el interior de vehículos, edificaciones y estructuras que ofrezcan protección contra rayos. A menos que sea absolutamente necesario,

-No salga al exterior ni permanezca a la intemperie durante una tormenta eléctrica.

-Permanezca en el interior del vehículo, edificación o estructura hasta que haya desaparecido la tormenta.

Protéjase de los rayos en:

-Contenedores totalmente metálicos.

-Refugios protegidos o refugios subterráneos.

-Automóviles y otros vehículos cerrados con carrocería metálica.

-Viviendas y edificaciones con un sistema adecuado de protección contra rayos.

Los siguientes sitios ofrecen poca o ninguna protección contra rayos:

-Edificaciones no protegidas alejadas de otras viviendas. Tiendas de campaña y refugios temporales en zonas despobladas.

-Vehículos descubiertos o no metálicos.

Aléjese de estos sitios en caso de tormenta eléctrica:

-Terrenos deportivos y campo abierto.

-Piscinas, playas y lagos.



co


NIT 900.901.460-6



-Cercanía a líneas de transmisión eléctrica, cables aéreos, vías de ferrocarril,

-Tendederos de ropa, cercas ganaderas, mallas eslabonadas y vallas metálicas

-Árboles solitarios.

-Torres metálicas: de comunicaciones, de líneas de alta tensión, etc.

Si debe permanecer en una zona de tormenta:

-Busque zonas bajas.

-Evite edificaciones sin protección adecuada y refugios elevados.

-Prefiera zonas pobladas de árboles, evitando árboles solitarios.

-Busque edificaciones y refugios en zonas bajas.

Si se encuentra aislado en una zona donde se esté presentando una tormenta:

-No se acueste sobre el suelo.

-Junte los pies.

-No escampe bajo un árbol solitario.

9. MARCA Y CALIDAD

Todos los materiales y equipos estipulados en estas especificaciones están limitados a productos regularmente manufacturados y recomendados por los fabricantes.

Para la ejecución del sistema de apantallamiento se recomiendan las marcas de materiales más adelante indicadas, las cuales tienen las características y calidad suficientes para cumplir con los requisitos del proyecto. No obstante, al momento de ejecución de las obras, el contratista deberá verificar que los materiales a utilizar estén homologados por las autoridades competentes y que cumplan con las reglamentaciones vigentes y sean conformes con RETIE.

MATERIAL MARCA

Cable o Alambrón CENTELSA, DEHN.

DPS OBO BETTERMAN, DEHN, LEGRAND.

Elementos de fijación y soportería OBO BETTERMAN, DEHN

Tubería PVC COLMENA o similar homologado.

Tubería EMT COLMENA o similar homologado.



co


NIT 900.901.460-6



Sistema de captación OBO BETTERMAN, DEHN

Las marcas mencionadas en estas especificaciones constituyen un indicativo de la calidad de los materiales y equipos requeridos para el cumplimiento del contrato. La sustitución de los materiales y equipos por los de otros fabricantes, podrá ser aceptada por el Propietario o la Interventoría, siempre y cuando se someta a su

10. LIMITACIONES

Las conclusiones y recomendaciones dadas en este estudio se basaron en el análisis e interpretación de los planos arquitectónicos y estructurales proporcionada por los Arquitectos.

Si durante el uso de las estructuras o edificios se presentan variaciones en las características de estas, se debe verificar las implicaciones derivadas de estos cambios en el Sistema de Protección Externo.

11. ANEXOS

ANEXO 1 MAPA ISOCERAUNICO DE COLOMBIA

ANEXO 2 TABLA N.8 DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA

ANEXO 3 CANTIDADES DE OBRADEL APANTALLAMIENTO

ANEXO 4 PLANOS: SISTEMA DE CAPTACION, BAJANTES

Y PUESTA A TIERRA Y DETALLES DE CONSTRUCCIÓN.



co


NIT 900.901.460-6



ANEXO 1: Mapa de Niveles Ceraúnicos de Colombia

ANEXO 2. Densidad de descargas a tierra para algunas ciudades de Colombia



co


NIT 900.901.460-6



Ciudad Latitud Longitud Densidad promedio

Barranquilla 10,9 -74,8 1 Cartagena 10,5 -75,5 2 Corozal 9,3 -75,3 3 El Banco 9,1 -74 10 Magangué 9,3 -74,8 5 Montería 8,8 -75,9 2 Quibdó 5,7 -76,6 9 Santa Marta 11,1 -74,2 2 Tumaco 1,8 -78,8 1 Turbo 8,1 -76,7 5 Valledupar 10,4 -73,3 2 Riohacha 11,5 -72,9 2 Armenia 4,5 -75,8 2 Barranca 7 -73,8 7 Bogotá 4,7 -74,2 1 Bucaramanga 7,1 -73,1 1 Cali 3,6 -76,4 1 Cúcuta 7,9 -72,5 1 Girardot 4,3 -74,8 5

Ibagué 4,4 -75,2 2

Ipiales 0,8 -77,6 1 Manizales 5 -75,5 2 Medellín 6,1 -75,4 1 Neiva 3 -75,3 1 Ocaña 8,3 -73,4 2 Pasto 1,4 -77,3 1 Pereira 4,8 -75,7 4 Popayán 2,4 -76,6 1 Remedios 7 -74,7 12

UNIDAD DEPORTIVA LA 42-SISTEMA DE APANTALLAMIENTO

Documents

Transcript of UNIDAD DEPORTIVA LA 42-SISTEMA DE APANTALLAMIENTO