INDICE OBJETO......................................................................................................................... OBJETO............................................. ................................................................................................................ .................................... 3 NORMAS ................................................................................. ................................................................................................................................................... .......................................................................... ........ 3 CRITERIOS........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ 3 CONEXIÓN A TIERRA ............................................................................................................. ...................................................................................................................................... ......................... 3 DESARROLLO DE CALCULO ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 4 CONCLUSION ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 6 INFORMACION ADJUNTA ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... 7
1. OBJETO. La presente memoria de cálculo tiene por objeto diseñar el sistema para protección contra descargas atmosféricas de de la CENTRAL TERMICA BRAGADO, propiedad de xxxxxxx, ubicada en la Pcia. de Buenos Aires, Argentina.
2. NORMAS. Para este cálculo se han seguido los lineamientos de las siguientes normas: - IRAM 2184-1 y IRAM 2184-1-1 Protección de estructuras contra descargas atmosféricas. - IEC-1024-1 y IEC-62305-1 Protección de estructuras contra descargas atmosféricas.
3. CRITERIOS. El procedimiento utilizado para la siguiente memoria de calculo es el “método de la esfera rodante”, el cual consiste en determinar que zonas y puntos serán tocadas por las esferas ficticias de radio R que rodaran en todas direcciones sobre la instalación a proteger, los espacios y superficies no alcanzados por la esfera constituyen las “zonas de protección”. La superficie generada por el centro de la esfera cuando la misma esta en contacto con la instalación a proteger es la zona de atracción o de captura. Se utilizaran en la central Térmica para la protección contra descargas atmosféricas, pararrayos tipo Franklin de 4 puntas, los cuales irán colocados con una prolongación de 1.5m de caño galvanizado sobre las columnas de alumbrado de 13m por lo tanto estarán a una altura de 14.5 m; unas de las prolongaciones sobre la columna de alumbrado será de 3m obteniendo una altura de 16m y también se instalara en una columna de 16m con una prolongación de 3m de caño galvanizado. Además en la Estación Transformadora Bragado TRANSBA que se encuentra próximo a la Central Térmica, cuenta con un pararrayo en una torre metálica de aproximadamente de 60m de altura lo cual protege parte de las instalaciones de la CT bragado, pero esta no será tenida en cuenta para el calculo. En el Plano XXXXXXXXX Layout de descargas atmosférica se puede observar las ubicaciones de los pararrayos.
4. CONEXION A TIERRA. Las conexiones a tierra obtendrán el contacto máximo posible entre el metal y el terreno para que permita la disipación de la descarga del rayo, sin causar daños. El sistema de protección contra descargas atmosféricas estará conectado con un sistema de puesta a tierra compuesto por 3 jabalinas de ¾ y 3m de longitud como se ve en plano BR-E-LY-004. El propósito de esta interconexión es el de igualar las tierras dentro y alrededor de la estructura, para disminuir la probabilidad del salto de chispa de un sistema de tierra a otro, dicha conexión se realizara mediante un cable de Cu desnudo de 70mm 2. El cable de Cu desnudo de P.A.T. que conecta el pararrayo y la puesta a tierra ira apoyado sobre aisladores que están sujetos a unos soportes que están fijados a la columna. Las puestas a tierras de las columnas no estarán vinculadas con la malla de puesta a tierra del sistema.
5. DESARROLLO DEL CÁLCULO. A-) H=14.5m
-
Calculo de la corriente impulsiva de retorno, que se produce a continuación de la conexión de los líderes ascendente y descendente.
Ip= {H/20 x [(Xc/H)2 + 1]}3/2 Ip = (0.1 x H) 3/2
H = 14.5m (Altura de la punta captora) Xc/H = 1 (Para alturas entre 11m 60m)
Ip = (0.1 x 14.5m)3/2
Ip = 1.75 KA -
Radio de la Esfera rodante.
R = 10 x I2/3 R = 10 x (1.75KA)2/3
R = 14.5m En el Plano XXXXXXXXX Layout de descargas atmosférica, se puede observar el área colectora (Ae) de rayo de una punta Franklin.
-
Frecuencia de rayos a la estructura .
Nd = 18π x Ng x H x I2/3 x 10-6 Nd = 18π x 5 x 14.5m x (1.75KA)2/3 x 10-6
2
Ng= 5 Rayos a tierra/Km .año (Según grafico adjuntado)
Nd = 0.0059 Rayos directo/año
-
Rendimiento de un sistema de protección contra rayos.
E = 1 - (Nc/Nd) Nc= rayos/año (Valor de la frec. aceptada de rayos sobre la estructura)
Nc = (3x10-3) / C
C = los coeficientes C2,C3,C4,C5 se obtienen de las tablas Nº 3,4,5,6 adjuntas.
C = C2 x C3 x C4 x C5 C = 2 x 10 x 3 x 5 C= 300 Nc = (3x10-3) / 300 Nc = 1x 10-5 Ahora reemplazamos este valor en la ecuación para obtener la Eficiencia. E = 1 - (Nc/Nd) E = 1 – (1x10-5 / 0.0356)
E= 0.99 Como se puede apreciar en la tabla Nº1 adjuntada, para valores de E >0.98 va con un nivel de protección 1, y como también se puede ver en la tabla Nº2 para un nivel de protección 1, el radio de la esfera rodante debería ser de 20m.
B-) H=16m
-
Calculo de la corriente impulsiva de retorno, que se produce a continuación de la conexión de los líderes ascendente y descendente.
Ip= {H/20 x [(Xc/H)2 + 1]}3/2 Ip = (0.1 x H) 3/2
H = 16m (Altura de la punta captora) Xc/H = 1 (Para alturas entre 11m 60m)
Ip = (0.1 x 16m)3/2
Ip = 2.02 KA -
Radio de la Esfera rodante.
R = 10 x I2/3 R = 10 x (2.02KA)2/3
R = 16m En el Plano XXXXXXXXX Layout de descargas atmosférica, se puede observar el área colectora (Ae) de rayo de una punta Franklin.
-
Frecuencia de rayos a la estructura .
Nd = 18π x Ng x H x I2/3 x 10-6 Nd = 18π x 5 x 16m x (2.02KA)2/3 x 10-6
Ng= 5 Rayos a tierra/Km2.año (Según grafico adjuntado)
Nd = 0.0072 Rayos directo/año
-
Rendimiento de un sistema de protección contra rayos.
E = 1 - (Nc/Nd) Nc= rayos/año (Valor de la frec. aceptada de rayos sobre la estructura)
Nc = (3x10-3) / C C = C2 x C3 x C4 x C5 C = 2 x 10 x 3 x 5 C= 300
C = los coeficientes C2,C3,C4,C5 se obtienen de las tablas Nº 3,4,5,6 adjuntas.
Nc = (3x10-3) / 300 Nc = 1x 10-5 Ahora reemplazamos este valor en la ecuación para obtener la Eficiencia. E = 1 - (Nc/Nd) E = 1 – (1x10-5 / 0.0356)
E= 0.998 Como se puede apreciar en la tabla Nº1 adjuntada, para valores de E >0.98 va con un nivel de protección 1, y como también se puede ver en la tabla Nº2 para un nivel de protección 1, el radio de la esfera rodante debería ser de 20m.
C-) H=19m
-
Calculo de la corriente impulsiva de retorno, que se produce a continuación de la conexión de los líderes ascendente y descendente.
Ip= {H/20 x [(Xc/H)2 + 1]}3/2 Ip = (0.1 x H) 3/2
H = 19m (Altura de la punta captora) Xc/H = 1 (Para alturas entre 11m 60m)
Ip = (0.1 x 19m)3/2
Ip = 2.62 KA -
Radio de la Esfera rodante.
R = 10 x I2/3 R = 10 x (2.62KA)2/3
R = 19m En el Plano XXXXXXXXX Layout de descargas atmosférica, se puede observar el área colectora (Ae) de rayo de una punta Franklin.
-
Frecuencia de rayos a la estructura .
Nd = 18π x Ng x H x I2/3 x 10-6 Nd = 18π x 5 x 19m x (2.62KA)2/3 x 10-6
2
Ng= 5 Rayos a tierra/Km .año (Según grafico adjuntado)
Nd = 0.0102 Rayos directo/año
-
Rendimiento de un sistema de protección contra rayos.
E = 1 - (Nc/Nd) Nc= rayos/año (Valor de la frec. aceptada de rayos sobre la estructura)
Nc = (3x10-3) / C
C = los coeficientes C2,C3,C4,C5 se obtienen de las tablas Nº 3,4,5,6 adjuntas.
C = C2 x C3 x C4 x C5 C = 2 x 10 x 3 x 5 C= 300 Nc = (3x10-3) / 300 Nc = 1x 10-5 Ahora reemplazamos este valor en la ecuación para obtener la Eficiencia. E = 1 - (Nc/Nd) E = 1 – (1x10-5 / 0.0356)
E= 0.999 Como se puede apreciar en la tabla Nº1 adjuntada, para valores de E>0.98 va con un nivel de protección 1, y como también se puede ver en la tabla Nº2 para un nivel de protección 1, el radio de la esfera rodante debería ser de 20m.
6. CONCLUSION. En el plano XXXXXXXXX en la hoja 3 se aprecia la zona protegida contra las descargas atmosféricas entre columnas (cabe aclarar que dicho dibujo muestra una un corte transversal cuando en realidad la esfera rueda en todas las direcciones); también se puede observar las zonas de atracción
Los valores obtenidos en los diferentes cálculos, satisfacen los rangos permitidos para dicho cálculo.
Disponer de un sistema de protección contra rayos no garantiza la protección absoluta de personas, estructuras u objetos; pero si reduce significativamente el riesgo de los daños producidos .
Tabla Nº1
Eficiencia Requerida E = 1 - (Nc / Nd)
Eficiencia requerida E > 0,98 0,95 < E <0,98 0,80 < E <0,95 0 < E < 0,80*
Nivel de protección 1 2 3 4
* DENTRO DE ESTOS LIMITES LA INSTALACION DE PCR NO ES OBLIGATORIA
Tabla Nº2
Nivel de protección
Radio de la esfera rodante para la asignación asignada a los niveles de protección (m)
1
<
20
2
<
3
<
4
<
30 45 60
Coeficientes para el calculo de Nc Tabla Nº3
Tabla para el calculo de Nc: C2 Coeficiente de estructura Tejado Estructura
Metal
Común
Inflamable
0.5
1
2
Común
1
1
2,5
Inflamable
2
2,5
3
Metal
Tabla Nº4
Tabla para el calculo de Nc: C3 Contenido de la estructura Sin valor o no inflamable
0,5
Valor común o normalmente inflamable
2
Gran valor o particularmente inflamable
5
Valor excepcional, irremplazable o muy inflamable, explosivo
10
Tabla Nº5
Tabla para el calculo de Nc: C4 Ocupación de la estructura No ocupada.
0,5
Ocupada normalmente
3
De difícil evacuación o riesgo de pánico.
7
Tabla Nº6
Tabla para el calculo de Nc: C5 Consecuencia sobre el entorno Sin necesidad de continuidad en el servicio y alguna consecuencia sobre el entorno
1
Necesidad de continuidad en el servicio y alguna consecuencia sobre el entorno
5
Consecuencias para el entorno.
10