metodos de proteccion contra rayos

Transcripción

SEGELECTRICA SAC.
www.seguridadelectricaltda.com
CONFERENCISTA: M.Sc. Ernesto Noriega Stefanov
BENJAMIN FRANKLIN (1706-1790)
Protección contra rayos
TEMES A LOS RAYOS !
Incidentes y casos de muertes
Muerte de animales
Incendios
Perdidas económicas
Perdidas materiales
Desastres, destrozos, etc.
Radio de acción de una descarga
atmosférica.
Normatividad Internacional de
protección contra rayos iec 62305
Normatividad Internacional de
protección contra rayos iec 62305
Los estándares IEC 62305 son normas de instalación. Estas normas
explican cómo seleccionar, instalar y controlar el sistema de
protección contra rayos.
Normatividad nf c 1717-102 (relacionada con
los pararrayos con dispositivos de
cebado)
Bajo solicitud de CENELEC (comité
electrotécnico europeo) esta norma ha
sido actualizada y renovada este año en
Francia, España y Portugal y responde a
las exigencias de la IEC 62305.
Convirtiéndose en la nueva norma
francesa NFC C 17-102:2011 y en España
UNE 21186:2011. Estas normas son
mucho más severas que sus anteriores
versiones.
El estándar francés NF C 17-102-1995, así
su versión editada en el año 2009, es
fundamentalmente una norma de
producto.
PROTECCION CONTRA RAYOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS
PROTECCION EXTERNA
Estará formada por todos los dispositivos utilizados para dar cobertura a las
estructuras, edificaciones, elementos o equipos situados en el exterior y a
las personas contra los impactos directos de los rayos.
Hay dos tipos de protección externa:
Protección externa activa: Captadores que de una manera u otra, emiten un
flujo de iones dirigidos hacia la nube, aumentando la probabilidad de
descargas sobre ellos para una mejor protección de estructuras y de
personas en campo abierto (pararrayos con dispositivo de cebado PDC).
Protección externa pasiva (Pararrayos Franklin y Jaula de Faraday): Sistemas
que no intentan provocar el arco disruptivo (rayo), y dan protección solo a
las estructuras en las que se instalan.
PROTECCION CONTRA RAYOS
En la actualidad y siguiendo las directrices marcadas por diferentes códigos
técnicos, los cuales se encuentran a su vez respaldados por la diferentes
Normativas Vigentes, tenemos que a la hora de diseñar y proyectar un sistema de
protección externo contra el rayo existen tres diferentes tipos:
1.
2.
3.
4.
Puntas Franklin
Conductores de guarda entre mástiles.
Mallas conductoras (Jaula de Faraday)
Pararrayos con Dispositivo de Cebado (PDC)
En la punta del PDC se generan impulsos con amplitud controlada y frecuencia
durante la aparición de un campo eléctrico fuerte, lo cual es normal en el periodo
antes de caer un rayo. El sistema electrónico o de cebado del pararrayo acumula
potencial eléctrico en su interior, lo cual es liberado en forma de impulso de alta
tensión, el cual ioniza el aire alrededor del dispositivo. Esto permite crear un líder
ascendente que surge del pararrayo, el cual se dirige en dirección al líder
descendente proveniente de la nube, lo cual trae consigo que el rayo sea atraído
hacia el pararrayo.
METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS
MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE:
Consiste en hacer rodar una esfera ficticia, radio R, sobre una estructura a
proteger, considerándose como protegidos aquellos puntos que se
encuentran en la zona definida por la superficie de la esfera y la superficie
exterior de dicha estructura.
Los puntos en que la esfera toca a las diferentes partes de la estructura y el
suelo son susceptibles de ser alcanzadas por las descargas.
La esfera rodante es un corolario del método electro geométrico. El cual fue
concebido para el diseño de la protección contra el impacto directo del rayo
en líneas de transmisión (ubicación de los conductores de guarda).
A pesar de que es un método aproximado, es el más exacto hasta la actualidad para
la ubicación de los sistemas de protección contra rayos convencionales.
El radio R se define como:
R esfera: 10 x (I) 0.65
Donde I: descarga de retorno principal en KA
Esfera rodante
Puntas captadoras
Zona protegida
MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE
MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE
Los valores mínimos de la corriente del rayo y radios de la esfera rodante para
cada nivel de protección se muestran en la siguiente tabla.
Niveles de protección contra rayos
Estos niveles y corrientes están dados para que con el radio escogido cualquier
corriente igual o superior a la escogida sea interceptada por el sistema de
protección externa y no impacte directamente sobre la estructura que se desea
proteger
MÉTODO DEL ANGULO:
El método de ángulo es una simplificación del método de la esfera rodante, en
donde para una altura relativa dada existe un ángulo de protección de la punta
captadora o cable aéreo de protección el cual puede determinarse mediante la
siguiente figura.
La altura se escoge a partir
de la altura relativa que
tiene el elemento con la
superficie a proteger y a
partir de ahí se colocan las
puntas captadoras de tal
manera que el elemento a
proteger quede siempre
dentro de la zona de
protección de la punta.
Ángulo de protección dependiendo de la altura relativa y el nivel de protección
MÉTODO DEL ANGULO:
Limitaciones de este método:
No es aplicable para valores superiores a los marcados con . En estos casos solo se
aplican el método de la esfera rodante y de la malla.
Altura (h): el ángulo de protección no cambia para alturas inferiores a 2 metros.
Ángulo de protección dependiendo de la altura relativa y el nivel de protección
VOLUMEN PROTEGIDO
MÉTODO ENMALLADO:
Este método es utilizado principalmente cuando es necesario proteger superficies
planas, en donde una malla conductora puede ser considerada para obtener la
protección contra impactos directos de toda la estructura.
Para este caso las terminaciones conductoras aéreas son colocadas sobre:
- Los bordes del techo
- Voladizos
La red enmallada debe ser diseñada de tal manera que la corriente de rayo siempre
encuentre al menos 2 vías de evacuación de la corriente.
Los valores de enmallado dependiendo del nivel de protección están dados en la
siguiente tabla.
MÉTODO ENMALLADO:
Conductor
Techo
FARADAY CAGE
Nivel de
Protección
Tamaño del
mallado (m)
I
5x5
II
10 x 10
III
15 x 15
IV
20 x 20
SISTEMAS PASIVOS
Efecto jaula de Faraday:
El campo
electromagnético en el
interior de la malla es
nulo, anulando así el
efecto de los campos
externos.
Pararrayo convencional
sharp (tipo Franklin)
Volumen protegido
TECNOLOGIAS DE PARARRAYOS EN EL MERCADO INTERNACIONAL
FRANKLIN (Sharp))
FRANKLIN (Blunt)
Pararrayos con Dispositivo de Cebado (PDC)
TECNOLOGIAS DE PARARRAYOS EN EL MERCADO
INTERNACIONAL
sharp
(tipo Franklin)
FRANKLIN (Sharp))
FRANKLIN (Blunt)
Volumen
protegido
La totalidad de las
normas
en el mundo avalan los
pararrayos tipo Franklin, sin embargo, el puntiagudo
presenta una concentración de cargas que por efecto
corona emite iones muy tempranamente, actuando de
tal forma que tiende a saturarse o “ahogarse” por sus
descargas parciales
parciales;; mientras que el pararrayo
redondeado tiene una gran ventaja, pues emite iones,
con gran dificultad, haciendo que los valores del campo
eléctrico a su alrededor siempre sean altos, logrando así
que el líder ascendente que vaya a salir desde él, se
propague a más distancia y con mayor probabilidad de
enlace con el líder descendente.
descendente. En ensayos con
igualdad de condiciones se ha comprobado que el
proceso de enlace entre el líder ascendente y el líder
descendente, se realiza a una altura dos o tres veces
mayor en un terminal de captación tipo Blunt o
redondeado, respecto a uno Sharp o puntiagudo
DISTRIBUCION DE PARARRAYOS
EN EL MUNDO
(Convencionalessharp
Vs E.S.E)
(tipo Franklin)
En 25 años se han instalado por todo el mundo 550 000
Volumen protegido
unidades de pararrayos con dispositivos de cebado (E.S.E)
EJEMPLOS DE SISTEMAS DE PROTECCION
CONTRA RAYOS
CONTRA RAYOS
CONTRA RAYOS
CONTRA RAYOS
CONTRA RAYOS
Como protegernos contra las sobretensiones
atmosféricas y de conmutación eléctrica?
Las estadísticas demuestran, que las sobretensiones generadas por los rayos y por las
conmutaciones eléctricas ocasionan gran cantidad de daños y pérdidas económicas
en nuestras industrias y viviendas. Estas sobretensiones pueden dañar el
equipamiento sensible cuando entran a nuestras instalaciones por medio de las
líneas telefónicas, la red eléctrica, líneas de datos, etc.
Datos estadísticos demuestran:
-28% de las fallas ocasionadas en los sistemas electrónicos es debida a
sobretensiones.
-Debido al efecto de las sobretensiones en Europa anualmente se dañan alrededor de
100 000 computadoras.
-Los daños ocasionados por rayos representan el 14% de los pagos que realizan las
empresas de seguro en Europa.
-Un valor promedio de los accidentes causados por las sobretensiones en la red eléctrica,
tienen un costo aproximado de 13000 €, y el total de danos en los equipos están en el
orden de los 500 000 000 €;
-Se plantea que del 100 % de las sobretensiones que pueden presentarse: 30% es de
origen atmosférico y el 70 % se origina en los sistemas eléctricos.
Dispositivo
de
protección
contra
sobretensiones
transitorias-DPS
(surge
protective device): Dispositivo para protección
de equipos eléctricos, el cual limita el nivel de
la sobretensión, mediante la adsorción de la
mayor parte de la energía transitoria,
minimizando la trasmitida a los equipos y
reflejando la otra parte hacia la red. No es
correcto llamarlo pararrayos.
Esquemas de conexiones de los DPS para redes de
energía de baja tensión.
L1
F1 > 250 A gl – F2 =250 A gl
PEN
F1 ≤ 250 A gl – F2: not installed
Esquemas de conexiones de los DPS para redes de
energía de baja tensión.
FCO/hmm

metodos de proteccion contra rayos

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