ING. CRISTIAN VALVERDEProteccin Integral para InstalacionesPlan de los 6 Puntos

POR QU SE REQUIERE DE PROTECCIN ELCTRICA ANTE DESCARGAS DE RAYOS?

Un rayo origina daos por:Inadecuada proteccin contra rayos

Sistema de tierra incorrecto o unin equipotencial

Insuficiente proteccin y filtros contra transitorios

Daos por rayos:Las descargas atmosfricas y los transitorios en los sistemas de Distribucin causan prdidas humanas y econmicas en las instalaciones industriales cada ao a nivel mundial.

En Estados Unidos el fenmeno de las Descargas Atmosfricas es considerado el desastre natural con mayor prdida de vidas humanas y se han cuantificado en 400 muertes anuales y ms de 1000 heridos y prdidas econmicas de alrededor de 4 a 5 mil millones de Dlares anualmente.

PLAN DE LOS SEIS PUNTOS DE PROTECCIN INTEGRAL ELECTRICA PARA INSTALACIONES

PROTECCION CONTRA DECARGAS ATMOSFERICAS Y TRANSITORIOS EN INSTALACIONES

PLAN DE PROTECCION DE 6 PUNTOS DE ERICOPUNTO 1

CAPTURAR LA DESCARGA DEL RAYO EN UN PUNTO DESIGNADO

Punto 1: Capture el rayoDos aspectos:

Elementos fsicos (terminales areas, puntas) para capturar el rayo.

Metodologa para determinar la localizacin de los elementos fsicos en las estructuras para alcanzar la eficiencia deseada en la intercepcin o el nivel de proteccin.

Worldwide Lightning Activity

PUNTO 1Caractersticas bsicas de las descargas atmosfricas

Dos fases bsicasFase Quasi-esttica campo elctrico en la nube de tormenta

Fase dinmica campo elctrico del lder descendente

Desarrollo de la tormenta

Ionizacin natural de la tormenta

Intensificacin del campo elctricoKi est en funcin de la altura y de la geometra

ERITECH

ERITECH

Campos Elctricos en Nubes de TormentaElectrificacin de la nube separacin de las partculas de carga, Campo E quasi statico est. entre nube & tierraLder descendente se aproxma, incrementa el campo elctrico E e inician los lderes ascendentesLder ascendente se propaga hasta encontrar al descendente para completar el canal ionizado entre nube & tierra

Lightning AttachmentLa formacin del lder es un proceso complejo, pero es en este punto donde se diferencian las terminales areas.

Corona, streamers, leaders

FISICA DEL RAYO

VALORES PROMEDIO DE UNA DESCARGA

Potencia Instantnea

> Un Megawatt

Energa Total

> de 250 Kilojoules por metro

Presin Sonora

90 Atmsferas a 500m de distancia

Temperatura

30,000K+ (5 veces la superficie del Sol)

Tiempo de Elevacin

0.1 a 5 Microsegundos

Corriente Promedio

30 kA

Duracin

300 Microsegundos + Repeticiones

Longitud de Canal

5 km

C:\DOCUME~1\ediazlo\LOCALS~1\Temp\~WRO0000.doc, 11/07/01

NIVELES TIPICOS DE PROTECCION CONTRA DESCARGAS EN COMPARACION CON DESCARGAS DIRECTAS A ESTRUCTURAS

NIVEL DE PROTECCION

AMPLITUD CORRIENTE DE PICO

PROBABILIDAD DE EXCEDERSE

MUY ALTA

3 kA - 180 kA

99%

ALTA

6 kA 150 kA

98%

ESTANDARD

10 kA 130 kA

93%

MEDIA

15 kA 130 kA

85%

BAJA

20 kA 130 kA

75%

Mtodos para la localizacin de las terminales areas

Localizacin de las Terminales AreasMtodos existentes:

Geomtrico: Cono de Proteccin Mtodo del Angulo de Proteccin

Jaula de Faraday: Mtodo de malla

Electrogeomtrico: Mtodo de la Esfera Rodante (RSM)

CONO DE PROTECCION1823Se asign 63 para el rea de proteccin

1853Debido a fallas, el rea se modific para 53

1882 Debido a nuevas fallas es modificado a 45

1905El comit de Investigaciones de Rayos Britnico not que han existido fallas al considerar la existencia de cualquier zona de proteccin.

PUNTA FRANKLIN - CONO DE PROTECCIONCono de Proteccin

Fallas del mtodo de proteccin de cono

DISEO CON EL METODO DE JAULA DE FARADAY

FALLAS EN EL MTODO DE LA MALLACopper tapeDamage Copper conductor

COBERTURA POR METODO DE LAS ESFERAS RODANTESEl radio tiene dependencia estadisticaRadio Proteccin %60m = 85%45m = 93%20m = 99%

MTODO DE LA ESFERA RODANTE

VOLUMEN DE COLECCIONTodos los objetos tiene un volmen de coleccin, el tamao depende de la distancia de ruptura, altura & tiempo de creacin del lder ascendente

MODELO DEL VOLUMEN DE COLECCION VOLUMEN DE COLECCION FORMADO POR LA LINEA DE IGUAL PROBABILIDAD Y LA SUPERFICIE ESFERICA

MTODO DEL VOLUMEN DE COLECCINComparacin de figuras en competencia .....

ERITECHSISTEMA 3000 - DISEO

SISTEMA 3000 - DISEOERITECH

SISTEMA 3000 - DISEOERITECH

SISTEMA 3000 - DISEOERITECH

SISTEMA 3000 - DISEOERITECH

SISTEMA 3000 - DISEOERITECH

SISTEMA 3000DYNASPHERE Mk IVPunta Radial ptimaPara optimizar el rendimiento de la punta terminal, est provisto un rango de tres diferentes tamaos, aplicaciones basadas en la altura sobre tierra de la instalacin.ERITECH

ERITECHInitial Stage of Operation

1. Reduces pre-strike corona build-up

2. Shape Optimized for various installation heights.

BENEFICIOS DE LA TERMINAL AEREA DYNASPHEREUna sola Dynasphere brinda una rea de proteccin mayor que los mtodos de Franklin o Faraday.

Apariencia no obstructiva

Simple y econmica de instalar con un mantenimiento requerido mnimo

Performance est basado en lo ms actualizado en tecnologa de descargas atmosfricas

Miles de sistemas operando efectivamente a nivel mundial

BARRAS FRANKLINPARARRAYOS DYNASPHERE

PROGRAMA LPSD

Entre ms alto sea el campo Elctrico en un punto, mayor la probabilidad que ese punto intercepte un descarga atmosfrica.

El programa de diseo LPSD compara los volmenes de coleccin naturales de los puntos competidores (esquinas de la estructura, antenas, anuncios etc.) con el de la terminal area Dynasphere.

PROGRAMA LPSD

PLAN DE PROTECCION DE 6 PUNTOS DE ERICOPUNTO 2

CONDUCIR LA ENERGIA EN FORMA SEGURA A TIERRA

Punto 2: Conducir a tierraMateriales Tpicos:AluminioCobre

Construction Tpicas:ConcntricoRope-laySmooth WeaveFlat StripConductores de Bajada Convencionales

Punto 2: Conducir a tierra

CURVAS CERRADASPOSIBLES ARCOS A TIERRA DURANTE DESCARGASINICIOCUIDADOS EN TRAYECTORIAS DE CONDUCTORES DE BAJADA

PROPOSITO DEL CABLE AISLADO DE BAJADA ERICOREProveer un medio seguro para conducirla energa a tierra reduciendo la posibilidadde que esta energa se transfiera a la estructura, al equipo y a la gente.

CONDUCTOR AISLADO DE BAJADA ERICORE

NUEVO CABLE ERICOREERITECH

BENEFICIOS DEL ERICOREReduce el riesgo del arqueo

Seleccin de la ruta a tierra

Un solo sistema de tierras

No requiere la conexin al edificio

La mayora de la energa se concentra en el conductor

Relativamente fcil de reemplazo Reduce la induccin al equipo electrnico cercano

CONTADOR DE EVENTOS

PLAN DE PROTECCION DE 6 PUNTOS DE ERICOPUNTO 3

DISIPAR LA ENERGA A TIERRA -- TIERRA DE BAJA IMPEDANCIA

Sistemas de Tierra

PORQUE PONER A TIERRA?Se Requiere por Norma

Seguridad del Personal-Reduce diferencias de potencial

Proteccin al Equipo

Disipacin de rayos

Descarga de Energa Electrosttica

Control de ruido

Disipacin de una descarga atmosfrica

CONDUCTORMATERIAL

COBRE, COPPERWELD, ACERO

TAMAO

SUFICIENTE PARA CONDUCIR LA MXIMA CORRIENTE DE FALLA

CONECTORCONECCIONES DE MATERIAL Y TAMAO ADECUADO, Y RESISTENTE A LA CORROSION PARA MANTENER LAS CARACTERISTICAS ORIGINALES DE BAJA IMPEDANCIA (RESISTENCIA) HASTA 40 AOS.

SOLDADURA EXOTERMICA CADWELDExotermica: Reaccin produciendo calorAl + xido Cu -> Cobre + xido AlReaccin Temperatura a 2484CTemperatura de ignicin para la puesta en marcha del material a 455CTemperatura de Ignicin de soldadura del material a 955C

Cobre a otros numerosos metalesAceros; Acero Inoxidable; Pieza fundidas, Hierros Forjados; Latn; Bronce; Elementos Metlicos CalientesLibre de MantenimientoUnin Molecular

SOLDADURA EXOTERMICA

SOLDADURA EXOTERMICA CADWELD

BUENAS CONEXIONESExotrmica vs Mecnica:

Mecnicas = compresin, apernado, aprietes => dependen de la presin fsica para mantener la conexin

Soldaduras Exotrmicas = unin molecular

Conectores probados por IEEE Std. 837-1989Las pruebas fueron ejecutadas por CADWELD exotrmicamente soldadas y por tipos de prensas de tierra usando conductor de cobre envejecido.El conductor envejecido fue usado para simular condiciones que se encuentran en conexiones realizadas en mallas existentes.CADWELD TAC 2V2VCONECTOR MECNICO

Mecnica vs Exotrmica

Ventajas de CADWELD exotrmica

No se afloja

No se corroe

No incrementa el valor de la resistencia elctrica arriba de la del conductor

No deteriora al conductor

Por lo menos la misma vida til que el conductor

ELECTRODOSELECTRODOS DE TIERRA DEBERAN DE SER DE MATERIAL ADECUADO Y TAMAO SUFICIENTE PARA PROVEER UN CONDUCTO DE BAJA RESISTENCIA A LAS CORRIENTES DE FALLA

Los electrodos para tierra son fabricados con barras de acero recubiertas por una capa de cobre (0.254 mm) de acuerdo a las Normas ANSI/UL 467-1984, ANSI C 33-8, 1972 y CFE 56100-16ELECTRODOS DE TIERRA

ELECTRODOSCuando un electrodo pierde su recubrimiento de Cobre la corrosin inicia sobre el ncleo de acero.

Al iniciar la corrosin la Resistencia de Contacto aumenta y la RESISTENCIA TOTAL DE LA RED TAMBIEN.

Dependiendo del espesor del recubrimiento, la calidad del Cobre y su proceso de aplicacin se determina la resistencia a la corrosin.

La capacidad para soportar la corrosin de las varillas es el factor principal para determinar el tiempo de vida de las mismas

ELECTRODOSCon recubrimiento de 7 mils o ms la vida til estimada es de 30 aos.

Al contar con certificado UL o Protocolo de CFE aseguramos un espesor mnimo de 10 mils

Pueden reemplazar mltiples electrodos convencionales, ideal para espacios reducidos.Los electrodos activos introducen sales electrolticas naturales alrededor del suelo para incrementar la conductividad.La baja impedancia disipa efectivamente fallas de corriente y rayos.Cumple UL 467 y CSA C22.2.

TIPOS DE ELECTRODOS PARA TIERRAELECTRODOERITECHERITECHYGEMELECTRODOQUMICO

TERRENOLA RESISTIVIDAD DEL TERRENO DEBERA DE SER CONSIDERADA CON CUIDADO, INCLUYENDO EL CONTENIDO DE HUMEDAD Y LA TEMPERATURA.

MEDICIN RESISTIVIDAD DEL SUELO

Distancia mnimaentre electrodos dosveces la longituddel mismo

GROUND RESISTANCE TESTERS

RESISTIVIDAD DEL SUELO

CORROSIN SEGN RESISTIVIDAD DEL SUELO

INTENSIFICADORES DE TIERRAReducir la Resistencia de contacto del electrodo a tierra.

Evitar Corrosin.

NO dependencia de la Temperatura y Humedad del suelo.

No debe Contaminar ni Degradarse.

TRATAMIENTO DE SUELOSe encuentra en bolsas de 25 lb (11.5Kg)Requiere de una sola persona para instalar.Se instala mojado.Se solidifica con humedad inicial en 3 das.Requiere 4 litros de agua/bolsa.Se encuentran buenos resultados aplicando slo 1 bolsa de GEM 25A por 3 metros lineales alrededor del conductor.

PLAN DE PROTECCION DE 6 PUNTOS DE ERICOPUNTO 4

CREAR UN PLANO DE TIERRA EQUIPOTENCIAL

COMPONENTES PARA LOGRAR UNA UNION EQUIPONTENCIALBarras de tierra, Platos de Tierra y Receptculos

Unin de cercas y mallas

Mallas y Redes Equipotenciales

Mallas de Referencia (SRG)

Unin de tuberas metlicas y estructuras metlicas

Transient Earth Clamps

UNION EQUIPOTENCIALInterconectar todos los Sistemas de Electrodos de Tierra

Sistema general de Tierra (Luz, Telefono, gas, agua)Sistemas de Tierra de Pararrayos a SPTSistemas de Tierra de Telecomunicaciones a SPT

Conectar todos los objetos conductivos internos y externos de las instalaciones a Tierra

Evitar las diferencias de potencial entre elementos y mantener la elevacion de potencial lo ms cercano posible a cero durante transitorios

Unin para crear un plano de tierra equipotencial

Eliminar Loops de Corriente

Barras de Tierra

Mallas de referencia (SRG)Minimiza la diferencia de potencial entre los equipos interconectados.

Provee una referencia de baja impedancia en lugar de los conductores y pantallas.

Funciona como un plano equipotencial para blindar contra ruidos transientes.

Maximizar la capacitancia distribuida entre el cable y tierra por lo que las corrientes de ruido fluyen por la capacitancia hacia tierra.

Prove un sistema ideal para tierra y unin equipotencial para drenar las frecuencias que existan.

Detener el ruido que interfieran en la operacin.

Garanta del desempeo no sujeta a degradacin.

PLAN DE PROTECCION DE 6 PUNTOS DE ERICOPUNTO 5

PROTECCIN CONTRA TRANSITORIOS ENTRANTES POR LOS CIRCUITOS DE POTENCIA

Punto 5: Proteger circuitos provenientes de lneas de poder

QU SON LOS TRANSITORIOS Y SOBRECARGAS?SOBRECARGAS son incrementos paulatinos de corriente tpicamente inferiores a un ciclo de duracin

TRANSIENTES son incrementos de tensin extremadamente rpidos en perodos muy cortos de tiempo (tpicamente

FUENTES DE TRANSITORIOS Y SOBRETENSIONESDescargas AtmosfricasOperacines en Sistemas de PotenciaFallas en sistemas de PotenciaManiobras con Cargas ReactivasElevacin de potencial de TierraActividades Solares Nucleares y ElectromagnticasLOS TRANSIENTES PUEDEN SER INDUCIDOS ALneas de PotenciaLneas TelefnicasLneas de Sealizacin y DatosAlimentadores de RFEstructuras Metlicas de Edificios (Rayos)Diferentes sistemas de Tierra

CLASIFICACN DE LA ZONAS DE PROTECCION

PROTECCION PRIMARIA Y SECUNDARIA SHUNT/SERIE

CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOSAlta EnergaAlta CorrientBaja TensinResidualReutilizacinSupresores deGasMOVsZenersDispositivo

Tecnologa Discriminadora de Transientes (TD)Proteccin de sobretensin temporal (TOV) Hasta el doble de la tensin de trabajo (L-N, 220VAC), segn Norma UL 1449, Ed. 2

Cat. C ProtectionSES 200TD Technology 100kA 8/20 sec Single Surge Impulse200kA MOV Aggregate Per Mode100kA 8/20 sec tested Surge Rated FusesDetailed Indication of Life Per ModeAlarm Contact Activates at 60% Remaining Life per Module

Cat. A ProtectionSurface Mounted TDF ComponentsTD Technology & FilteringDin Rail MountableSingle Phase Application3 Modes of Protection50kA per Line Surge CapacityLed IndicationOpto-isolated Output for Remote Status MonitoringUL1449 Ed. 2 Recognized

TDS MODULES

Surface Mounted TDS Components

PLAN DE PROTECCION DE 6 PUNTOS DE ERICOPUNTO 6

PROTECCION CONTRA TRANSITORIOS ENTRANTES POR CIRCUITOS DE COMUNICACION /DATOS

PROTECCIN EN CONTROL

Proteccin para voz y datos Termination tipo KroneProteccin Balanceada de paresPuente de Seal desde 9V to 72VCapacidad de sobrecorriente de 10kASimple instalacin con plug-inProteccin Lnea-a-Lnea y Lnea-a-Tierra

Otros ProductosProtector Celdas de CargaProteccin Equipos de DatosMOV and Gas Arrester Tester

PRODUCTOS DE PROTECCION

PLAN DE PROTECCION DE SEIS PUNTOS DE ERICO1.Capturar la descarga del rayo en un punto designado

2.Conducir sin riesgo la descarga a tierra en forma segura

3.Disipar a tierra la energa

4.Crear un plano de Tierra equipotencial

5.Proteger contra transitorios entrantes por los circuitos de potencia

6.Proteger contra transitorios entrantes por los circuitos de comunicacin/datos

Gracias

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