Sparta Lightning Protection
Manual de Usuario Versión 1.0
Julio, 2013
Manual de Usuario
Leer antes de usar éste software Éste contrato de licencia es un acuerdo legal entre usted y el autor de éste software (Sparta (Spa rta Lightning Protection) para el producto de soft ware “Aspix”. Cuando usted instala o usa éste producto de software, usted está de acuerdo que quedará sujeto a los términos y condiciones de éste Contrato. Si usted está dispuesto a aceptar todos todos los términos y condiciones de este este contrato, no debe instalar o utilizar Aspix
Contrato de Licencia 1. OTORGAMIENTO DE LA LICENCIA. De conformidad con los términos y condiciones de éste Contrato, Sparta Lightning Protection concede al Licenciatario una licencia no exclusiva y no transferible para utilizar el software ASPIX. Esta licencia es únicamente para el uso del software por parte del del cliente en un solo equipo. El Licenciatario no podrá transferir o sublicenciar el programa a terceros, en su totalidad o en parte, en cualquier forma, ya sea modificado o sin modificar. 2. DURACIÓN DE LA LICENCIA. La licencia continuará en forma perpetua desde el momento momento de la compra. El cliente puede transferir la licencia del software de un computador a otro, siempre y cuando garantice que el Software no pueda ser usado en más de un computador en un momento dado. 3. VERSIÓN DE PRUEBA. El uso de éste software sin comprar una Licencia está limitado solo a propósitos de evaluación. El usuario de la Versión de Prueba tendrá un máximo máximo de 30 días contados desde el momento en que use el software por primera vez. Se prohíbe cualquier forma de distribución de éste software. 4. MANTENIMIENTO, SOPORTE Y ACTUALIZACIONES. Las actualizaciones y nuevas versiones son sin costo por un periodo de un año después después de la compra del software. Para recibir actualizaciones después del del primer año, es necesario pagar una cuota de mantenimiento mantenimiento anual. El primer año y la cuota anual de mantenimiento mantenimiento también incluyen soporte vía email. 5. TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS. El software está protegido por las leyes de derechos de autor autor y por las disposiciones de los tratados internacionales. Todos los derechos, y específicamente los derechos de autor, incluidos y pertenecientes pertenecientes al software son propiedad de Sparta Sparta Lightning Protection. El Software es entregado bajo licencia, no es vendido. 6. GARANTÍA LIMITADA. El Cliente asume toda la responsabilidad por la selección del Software como el apropiado para lograr los resultados que él quiere. El Licenciante no garantiza que las funciones contenidas en el Software cumplirán con los requisitos del licenciatario o que el funcionamiento del Software será ininterrumpido o libre de errores. 7. LIMITACIÓN DE LA RESPONSABILIDAD. En ningún caso Sparta Lightning Protection será responsable por daños indirectos, incidentales, consecuenciales o de otro tipo derivados de la utilización por el Cliente del Software, incluyendo, lucro cesante, interrupción en los negocios o c ualquier daño incidental o consecuente. 8. RECONOCIMIENTO. El Cliente reconoce que ha leído y comprende este contrato, y se compromete a cumplir con todos sus términos y condiciones.
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Tabla de Contenido 1
Introducción Introdu cción ................................. ................ ................................... ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... ....................... ..... 4
2
Interfaz Interfa z ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ............................ ........... 4
3
Creación Creació n de un proyecto nuevo ................................... .................. ................................... ................................... .................................. ................................... .......................... ........ 5
4
Ajustes ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ............................... .............. 5
5
Adición de datos físicos .................................. ................ ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... ....................... ..... 7 5.1
Conductores Conductor es horizontales horizon tales ................................. ................ ................................... ................................... .................................. ................................... ............................. ........... 7
5.2
Electrodos Electrod os verticales vertica les (varillas) (varillas ) ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... ....................... ..... 8
6
Edición de los datos físicos .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... .................................. ................. 9 6.1
Conductores Conductor es .................................. ................. .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... ................................ .............. 9
6.2
Electrodos Electrod os verticales vertica les (varillas) (varillas ) ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... ....................... ..... 9
7
Eliminación Eliminac ión de datos físicos ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ............................. ............ 10 7.1
Conductores Conductor es .................................. ................. .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... .............................. ............ 10
7.2
Electrodos Electrod os verticales vertica les (varillas) (varillas ) ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... ..................... ... 11
8
Adicionar Adiciona r áreas ................................... .................. .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... ................................. ............... 12
9
Guardar un proyecto ................................... ................. ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... ........................ ...... 15
10
Abrir un proyecto .................................... .................. ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... ........................ ...... 17
11
Visualización Visualiz ación de la malla .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................ ............... 18
12
Simulación Simulaci ón y análisis de resultados resultado s ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ................................. ............... 20
13
Creación Creació n de un reporte ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................................ ............... 26
14
Paso a paso .................................. ................. .................................. ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... .................. 27
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1 Introducción Aspix es un software para el diseño de mallas de puesta a tierra de subestaciones eléctricas con base en los requerimientos de la norma IEEE 80 “IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding”. Calcula la resistencia de la malla, así como las tensiones de toque y de paso para diferentes disposiciones de cables y de electrodos verticales (varillas). (varillas). El programa permite simular las mallas de puesta a tierra en terrenos terrenos con modelo de resistividad de dos capas.
2 Interfaz La siguiente figura muestra la interfaz proporcionada por Aspix.
Aspix contiene una una Barra de Menú, una una Barra de Herramientas y dos Paneles. La barra de menú y la barra de herramientas proporcionan acceso a los archivos de datos, gráficos, simulación, y otras facilidades del programa. El panel izquierdo izquierdo proporciona acceso a los datos físicos de la malla de puesta puesta a tierra (conductores horizontales y varillas) y a las áreas en las cuales se evalúan las tensiones de toque y de paso. El panel de la derecha muestra la vista en planta de la malla, la vista 3D de la malla y los resultados gráficos de la simulación (gráficas 2D y 3D de las tensiones de toque y de paso). Sparta Lightning Protection - http://www.spartalightning.com/
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3 Creación de un proyecto nuevo Cuando el usuario abre el programa programa no necesita crear un proyecto proyecto nuevo. Si se tiene abierto un proyecto, la opción “New project” cerrará el proyecto proyecto actual y creará un un proyecto vacío. vacío. Click sobre el botón
El programa preguntará si el usuario realmente quiere iniciar un nuevo proyecto. Se perderán los cambios que no se hayan guardado g uardado del proyecto actual.
Haga Click sobre “Yes” para empezar un proyecto nuevo, o sobre “No” para continuar en el proyecto actual.
4 Ajustes La opción “Settings” permite ajustar los parámetros de la simulación. Click sobre el botón
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El programa mostrará una ventana de diálogo con los ajustes de la simulación.
Project Name Upper layer resistivity (Ohm_m) Lower layer resistivity (Ohm_m) Upper layer thickness (m) Crushed rock resistivity (Ohm_m) Thickness Crushed rock surfacing (m) Fault duration (s) Maximum grid current (A)
Nombre del proyecto actual definido por el usuario. Resistividad de la capa superior del terreno en Ohm_m Resistividad de la capa inferior del terreno en Ohm_m Espesor de la capa superior del terreno en metros Resistividad de la capa de material superficial (grava). Espesor de la capa de material superficial en metros Duración de la falla a tierra para el cálculo de las tensiones de toque y de paso tolerables Corriente a través de la malla de puesta a tierra en amperios
Escriba el nombre del proyecto proyecto y ajuste los parámetros necesarios. necesarios. Haga Click sobre el botón “Save” para guardar los cambios o sobre “Cancel” para mantener los ajustes actuales.
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5 Adición de datos físicos El usuario debe modelar modelar físicamente la malla de de puesta a tierra para la simulación. simulación. Para el modelo son relevantes los cables o conductores horizontales y los electrodos verticales o varillas.
5.1 Conductores horizontales Para crear un conductor horizontal nuevo, siga la secuencia que se muestra en la siguiente figura. Click derecho sobre “Horizontal conductors”
Click sobre “New Conductor”
El programa mostrará una ventana con los parámetros del conductor.
Puede asignar un nombre al conductor que quiere adicionar al modelo físico o dejar éste campo (Name) en blanco. Cada conductor horizontal se define define por sus coordenadas coordenadas iniciales (X1, Y1) y coordenadas coordenadas finales (X2, Y2). El parámetro “h” es la profundidad de enterramiento del conductor y “r” es el radio del conductor. Todas las dimensiones dimensiones están en metros.
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Ajuste los parámetros del conductor y haga Click sobre el botón “Save” para adicionar el conductor nuevo o haga Click sobre el botón “Cancel” para abortar.
5.2 Electrodos verticales (varillas) Para adicionar un electrodo vertical nuevo, siga la secuencia que se muestra en la siguiente figura. Click derecho sobre “Rods”
Click sobre “New rod”
El programa mostrará una ventana con los parámetros del electrodo vertical.
Puede asignar un nombre a la varilla o dejar éste campo (Name) en blanco. Cada varilla se define por sus coordenadas (X, Y), la longitud “L”, la profundidad de enterramiento del punto superior “h” y el radio “r”. Todas las dimensiones están dadas en metros. Ajuste los parámetros de la varilla y haga Click sobre el botón “Save” para adicionar la varilla o haga click sobre el botón “Cancel” para abortar.
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Edición de los datos físicos
6.1 Conductores Para editar cualquier conductor siga la secuencia que se muestra a continuación. Click derecho sobre
El conductor a editar Click sobre “Edit Conductor”
El programa mostrará la ventana de diálogo de conductores como se muestra en la siguiente figura.
El usuario puede cambiar cualquier parámetro del conductor . Haga Click Click sobre sobre el botón “Save” para para guardar los cambios o Click sobre “Cancel” para mantener los parámetros actuales.
6.2 Electrodos verticales (varillas) Para editar cualquier varilla siga la secuencia que se muestra a continuación.
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Manual de Usuario Click derecho sobre
La varilla a editar Click sobre “Edit Rod”
El programa mostrará la ventana de diálogo de varillas como se muestra en la siguiente figura.
El usuario puede cambiar cualquier parámetro. parámetro. Haga Click sobre el botón “Save” para guardar los cambios o Click sobre “Cancel” “ Cancel” para mantener los parámetros actuales.
7
Eliminación de datos físicos
7.1 Conductores Para eliminar cualquier conductor siga la secuencia que se muestra a continuación.
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Manual de Usuario Click derecho sobre
El conductor a borrar Click sobre “Delete Conductor”
El programa mostrará la siguiente ventana de diálogo.
Haga Click sobre el botón “Yes” para borrar el conductor seleccionado o haga Click sobre el botón “No” para abortar.
7.2 Electrodos verticales (varillas) Para eliminar cualquier varilla siga la secuencia que se muestra a continuación. Click derecho sobre
La varilla a borrar Click sobre “Delete Rod”
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El programa mostrará la siguiente ventana de diálogo.
Haga Click sobre el botón “Yes” para borrar la varilla seleccionada o haga Click sobre el botón “No” para abortar.
8 Adicionar áreas El usuario debe definir la región dentro de la cual se calcularán las tensiones de toque y de paso. Normalmente ésta región cubre toda la malla, sin embargo, pueden existir puntos dentro de ésta región donde no sea necesario necesario controlar la tensión de toque. También puede ocurrir ocurrir que se requiera controlar tensiones de toque y de paso por fuera fuera de la región cubierta cubierta por la malla. La región para cálculo cálculo de tensiones de toque y de paso está compuesta por una o varias áreas de forma rectangular. rectangular. Cada una de estas áreas se define mediante sus coordenadas iniciales (X0, Y0) en metros, la resolución o distancia entre puntos en metros y el número de puntos en el eje X y en el eje Y. Y
Malla Área 1
Área 2
Área 3
X Se debe evitar que las ár áreas eas se traslapen para que el programa genere correctamente las gráficas en tres dimensiones.
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Para crear un área nueva, siga la secuencia que se muestra en la siguiente figura. Click derecho sobre “Chart Areas”
Click sobre “New Chart Area”
El programa mostrará una ventana con los parámetros del área.
Name Initial X for touch and step voltajes (m) Number of points in X Initial Y for touch and step voltajes (m) Number of points in Y Resolution for Touch Voltage Chart
Nombre del área (opcional) Abscisa del punto inicial del área Número de puntos en la dirección X Ordenada del punto inicial del área Número de puntos en la dirección X Resolución o distancia distancia entre los los puntos para generar generar la gráfica. Puede ser de 0.25 m, 0.5 m o 1 m.
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Para editar cualquier área siga la secuencia que se muestra a continuación. Click derecho sobre
El área a editar Click sobre “New Chart Area”
El programa mostrará una ventana con los parámetros del área.
El usuario puede cambiar cualquier parámetro. parámetro. Haga Click sobre el botón “Save” para guardar los cambios o Click sobre “Cancel” para mantener los parámetros actuales.
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Para eliminar cualquier varilla siga la secuencia que se muestra a continuación. Click derecho sobre
El área a borrar Click sobre “Delete Chart Area”
El programa mostrará la siguiente ventana de diálogo.
Haga Click sobre el botón “Yes” para borrar el área seleccionada o haga Click sobre el botón “No” para abortar.
9 Guardar un proyecto Para guardar los datos del proyecto con el nombre actual, haga Click sobre el botón “Save Project”. Click sobre el botón
El programa guardará los datos del proyecto en un archivo con el nombre actual y extensión “.xml”.
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Para guardar los datos del proyecto con un nombre diferente, haga Click sobre el botón “Save Project As” . Click sobre el botón
El programa mostrará la ventana de diálogo “Save As”.
Escriba el nombre del archivo y haga Click sobre el botón “Save” para guardar el archivo o haga Click sobre el botón “Cancel” para abortar.
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10 Abrir un proyecto Para abrir un proyecto existente haga Click sobre el botón “Open Project”. Click sobre el botón
El programa mostrará la ventana de diálogo “Open”.
Seleccione la carpeta y el archivo Aspix con extensión “.xml”, haga click sobre el botón “Open” para abrir el proyecto o Click sobre el botón “Cancel” para abortar.
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11 Visualización de la malla El programa proporciona vista en dos dimensiones dimensiones y tridimensional del proyecto. proyecto. Para mostrar la vista en dos dimensiones haga Click sobre el botón “Plan View”. Click sobre el botón
El programa mostrará la vista en planta del proyecto. proyecto. Los conductores se muestran como como líneas rojas y las varillas como puntos verdes.
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Para mostrar la vista tridimensional haga Click sobre el botón “View 3D”. Click sobre el botón
El programa mostrará la vista tridimensional tridimensional del proyecto. Los conductores se muestran como como líneas rojas y las varillas como líneas azules.
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12 Simulación y análisis de resultados Una vez que el usuario ha realizado los ajustes de la simulación, ha modelado físicamente la malla y ha configurado las áreas, puede realizar realizar la simulación. Haga Click sobre el botón botón “Run”. Click sobre el botón
La simulación puede tardar varios minutos dependiendo del área de análisis de la malla, la longitud de los conductores y el número de varillas. varillas. La barra de progreso mostrará el avance avance de cada una de las etapas de la simulación. Cuando se termina la simulación, simulación, el botón de resultados se habilita habilita y el usuario puede visualizar una tabla con el resumen de de los resultados. resultados. También se pueden pueden visualizar los gráficos de tensiones de toque y de paso en 2D y 3D para las áreas configuradas. Para ver la tabla con el resumen de resultados haga Click sobre el botón “Results”. Click sobre el botón
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El programa mostrará la siguiente ventana.
Los resultados corresponden a la resistencia de la malla, la elevación de tensión de la malla (GPR) y las tensiones de toque y de paso tolerables para personas de 50 kg y de 70 kg y las tensiones de toque y de paso calculadas por el programa dentro de las áreas configuradas por el usuario. Para ver la gráfica en 3D de la tensión de toque haga Click sobre el botón “Touch Voltage”. Click sobre el botón
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El programa mostrará la gráfica 3D de la tensión de toque con la escala de colores que representa los valores de tensiones de toque.
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Para ver la gráfica en 3D de la tensión de paso haga Click sobre el botón “Step Voltage”. Click sobre el botón
El programa mostrará la gráfica 3D con la escala de colores que representa los valores de tensiones de paso.
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Para ver la gráfica en 2D de la tensión de toque haga Click sobre el botón “Touch Voltage 2D”. Click sobre el botón
El programa mostrará la gráfica 2D con la escala de colores que representa los valores de tensiones de toque.
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Para ver la gráfica en 2D de la tensión de paso haga Click sobre el botón “Step Voltage 2D”. Click sobre el botón
El programa mostrará la gráfica 2D con la escala de colores que representa los valores de tensiones de paso.
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13 Creación de un reporte Con esta opción el usuario puede crear un reporte que incluye los datos de entrada, los resultados de la simulación y las gráficas 2D y 3D de las tensiones de toque y de paso. Click sobre el botón
El programa mostrará la ventana de reporte.
El usuario puede imprimir el reporte o guardarlo en formatos Excel, Word o PDF.
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14 Paso a paso El siguiente ejemplo muestra como diseñar diseñar una malla de puesta a tierra usando Aspix. El procedimiento es el siguiente. 1. Crear un nuevo proyecto
2. Ajustar los parámetros de la simulación.
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3. Adicionar los conductores conductores de la malla, fijar los parámetros. parámetros.
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4. Adicionar las varillas y fijar los parámetros
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5. Mostrar la vista en 3D y la vista en planta de la malla.
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6. Adicionar el área o las áreas que cubrirá el cálculo de tensiones de toque y de paso
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7. Guardar el proyecto
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8. Ejecutar la simulación
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9. Analizar la tabla de resultados
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10. Analizar las tensiones de toque con las gráficas 3D y 2D.
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11. Analizar las tensiones de paso con las gráficas 3D y 2D.
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