Monografia Analisis de Riesgo Frente a Descargas Atmosfericas

TITULO: ANÁLISIS DE RIESGO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS EN LOS EDIFICIOS A3, A4 Y A5 DE LA L A UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR

1

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MONOGRAFÍA PRESENTADA PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO ELECTRICISTA

TITULO: ANÁLISIS DE RIESGO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS EN LOS EDIFICIOS A3, A4 Y A5 DE LA L A UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR

AUTORES DELANOYS SILGADO ROSTERLING SJOGREEN ESCORCIA ROBERT DOUGLAS

DIRECTOR Prof. SALOMÓN ZARUR

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR



























Cartagena de indias D. T. y C.

Señores: COMITÉ CURRICULAR PROGRAMA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR Ciudad

Tengo el agrado de presentar para su estudio y aprobación la monografía titulada “ANÁLISIS

DE RIESGO DEL LOS EDIFICIOS A3, A4 Y A5 DE LA

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR Y DISEÑO DE PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS” desarrollada por los estudiantes ROSTERLING DELANOYS SILGADO Y ROBERT DOUGLAS SJOGREEN ESCORCIA, presentada formalmente al comité de evaluación.

Atentamente,

______________________

______________________



























Nota de aceptación: ____________________________________________________ ____________________________ ________________________ ____________________________________________________ _________________________________________ ___________ ____________________________________________________ _________________________________________ ___________ ____________________________________________________ _________________________________________ ___________ ____________________________________________________ _________________________________________ ___________ ____________________________________________________ _____________________ _______________________________

____________________________________ ________________________________ ____ Firma del presidente del jurado

____________________________________ ________________________________ ____ Firma del jurado



























AGRADECIMIENTOS Yo Rosterling Delanoys Silgado agradezco a: A Dios creador del universo y dueño de mi vida, A mis padres, Rosalía Silgado y Rosterling Delanoys por el apoyo que me dieron a lo largo de la carrera. A mi abuelo Luis Enrique Delanoys, Delanoys, quien me enseño el valor de la la responsabilidad y a ser constante en la consecución de mis metas. A mi compañero Robert Sjogreen quien fue apoyo incondicional en la realización de este documento, a los profesores Salomón Salomón Zarur quien nos colaboró en el desarrollo de este documento y a Enrique Venegas Casadiego quien fue nos apoyo en este proceso académico. Y a mis hermanos y hermanas por quien me he esmerado para ser un buen ejemplo y tomen un camino de bien en su vida.

Yo Robert D. Sjogreen Escorcia agradezco a:

Principalmente a Dios a mi familia quien con su perseverancia y esfuerzo me han dado el impulso para continuar con mi carrera, A los profesores Salomón Zarur quien nos colaboro en el desarrollo de este documento y a Enrique Venegas Casadiego quien fue nos apoyo en este proceso académico.



























CONTENIDO Pag.

INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN.. .............................................................................................................. 21 1.

ANÁLISIS ANÁLISIS DE RIESGO. ................................................................................................ ................................................................................................ 23 1.1.

INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 23

1.2.

RIESGO TOLERABLE. ........................................................................................... 24

1.3.

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA (DDT) .................. 24

1.4.

METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO Y MEDIDAS

CORRECTIVAS CORRECTIVAS.. .............................................................................................................. 26 1.5.

COMPONENTES DE RIESGO PARA LOS EDIFICIOS DE AULAS A3, A4 Y A5 DE LA

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR. BOLÍVAR. .................................................................. 28 2.

VALORACIÓN DE LAS COMPONENTES DEL RIESGO CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS

ATMOSFÉRICAS ATMOSFÉRICAS.. ............................................................................................................... 29 2.1.

EVALUACIÓN DEL PROMEDIO ANUAL DE DESCARGAS SOBRE ESTRUCTURAS

ADYACENTES ( 2.2.

 ).................................................................................................... 30

EVALUACIÓN DEL NÚMERO PROMEDIO ANUAL DE DESCARGAS CERCANAS A LA

ESTRUCTURA ( 2.3.

) ...................................................................................................... 31

EVALUACIÓN DEL NÚMERO PROMEDIO ANUAL DE DESCARGAS SOBRE LAS

).................................................................................. 32

ACOMETIDAS DESERVICIOS ( 2.4.

EVALUACIÓN DEL NÚMERO PROMEDIO ANUAL DE DESCARGAS CERCANAS A LAS

ACOMETIDAS ACOMETIDAS DESERVICIO DESERVICIO (NI) ..................................................................................... 34 3.

CARACTERIZACIÓ CARACTERIZACIÓN N DE LA ESTRUCTURA.................................................................... ESTRUCTURA.................................................................... 35





























4.

5.

3.2.1.

Areas efectivas efectivas Ad, Ad/a, Ad/b, Am ............................................................ 40

3.2.2.

Área efectiva efectiva de la estructura estructura Ad y Ad/b ..................................................... 40

EVALUACIÓN EVALUACIÓN DE LA PROBABILIDAD PROBABILIDAD DE DAÑO PX ..................................................... 42 4.1.

PROBABILIDAD DE DAÑO PA ............................................................................... 42

4.2.

PROBABILIDAD DE DAÑO PB ............................................................................... 43

4.3.

PROBABILIDAD DE DAÑO PC ............................................................................... 43

4.4.

PROBABILIDAD DE DAÑO PM .............................................................................. 44

4.5.

PROBABILIDAD DE DAÑO PU............................................................................... 46

4.6.

PROBABILIDAD DE DAÑO

4.7.

PROBABILIDAD DE DAÑO Pw .............................................................................. 47

4.8.

PROBABILIDAD DE DAÑO PZ ............................................................................... 47

 ............................................................................. 47

EVALUACIÓN EVALUACIÓN DE LA CANTIDAD DE PÉRDIDAS ........................................................... 49 5.1.

PÉRDIDA DE VIDAS HUMANAS (L1) ..................................................................... 49

5.1.1.

Pérdida de vidas humanas por tensiones de paso y contacto fuera de la

estructura (L A) .......................................................................................................... 50 5.1.2.

Pérdida de vidas humanas por fuego o explosión dentro de las estructura por

arco eléctrico por impacto sobre la estructura (L B) ................................................... 51





























5.1.6.

Pérdida de vidas humanas por falla de sistemas internos por IER a causa de

descargas próximas a la estructura (L M).................................................................... 54 5.1.7.


descargas sobre las acometidas de servicio (L W) ....................................................... ....................................................... 55 5.1.8.


descargas cercanas a las acometidas de servicio (L Z) ................................................ 55 5.2.

PÉRDIDA INACEPTABLE DEL SERVICIO PÚBLICO (L2) ........................................... 56

5.2.1.

Pérdida inaceptable del Servicio Público por explosión dentro de la

estructura por arco eléctrico, por impacto sobre la estructura (LB) .......................... 56 5.2.2.

Pérdida inaceptable del servicio público por daños físicos a causa de

descarga sobre las acometidas de servicios (L V) ........................................................ 57 5.2.3.

Pérdida inaceptable del servicio público por falla de sistemas internos por

IER a causa de descargas en la estructura (L C) .......................................................... 57 5.2.4.


IER a causa de descargas próximas a la estructura (L M)............................................. 57 5.2.5.


IER a causa de descargas sobre las acometidas de servicio (L W) ................................ ................................ 58 5.2.6.

Pérdida inaceptable del servicio público por IER a causa de descargas





























6.1.3.

Promedio anual de descargas en la estructura adyacente de donde proviene

6.1.4.

/2) ............................................................... 61 Promedio anual de descargas cercanas a la estructura ( ) ...................... 62

6.1.5.

Promedio anual de descargas sobre las acometidas de servicios de potencia

(

1)

………………………………………………………………………………………………………………….. 62

6.1.6.

Promedio anual de descargas sobre las acometidas de servicios de

la acometida de comunicaciones (

6.1.7.

2) ............................................................................................. 63 Promedio anual de descargas cercanas a las acometidas acom etidas de potencia ( 1) 64

6.1.8.

Promedio anual de descargas cercanas a las acometidas de comunicaciones

2)

………………………………………………………………………………………………………………….. 65

comunicaciones comunicaciones (

(

6.2.

VALORACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE DAÑO

6.2.1.

 .............................................. 66

Probabilidad P A de lesiones a seres vivos causadas por tensiones de paso o

de contacto. contacto. ............................................................................................................. 66 6.2.2.

Probabilidad P B De Daño A La Estructura Por Descargas Directas ............ ...... .......... .... 67

6.2.3.

Probabilidad de daño de sistemas internos por impacto directo a la

estructura ( 6.2.4.

) ........................................................................................................ 67

Probabilidad de daño de sistemas internos por impactos cercanos a la

estructura (

) ....................................................................................................... 67





























6.2.8.

Probabilidad de daño de sistemas internos a causa de descargas cercanas a

las acometidas de servicios ( 7.

) .............................................................................. 69

PERDIDAS PERDIDAS ................................................................................................................. 70 7.1.

PERDIDA DE VIDAS HUMANAS L1 ....................................................................... 70

7.1.1.

Pérdida de vidas humanas por tensiones de paso y contacto fuera de la

estructura ( 7.1.2.

)......................................................................................................... 70

Pérdida de vidas humanas por fuego o explosión dentro de las estructuras

por arco eléctrico por impacto sobre la estructura ( 7.1.3.

) ........................................... 71

Pérdida de vidas humanas por tensiones de contacto dentro de la estructura

) ……………………………………………………………………………………………………………….. ....... 71

(

7.1.4.

Pérdida de vidas humanas por daños físicos a causa de descargas en

acometid acometidas as de servicios. servicios. .......................................................................................... 72 7.1.5.


descargas en la estructura. ( 7.1.6.

1) ............................................................................. 72


descarga descargass próximas próximas a la estructura........................................................................... estructura........................................................................... 73 7.1.7.


descargas sobre las acometidas de servicio (

................................................... 73 1) ...................................................





























7.2.3.


IER a causa de descargas en la estructura ( 7.2.4.

2) ....................................................... 75


IER a causa de descargas próximas a la estructura ( 7.2.5.

2) ......................................... 76


IER a causa de descargas sobre las acometidas de servicio ( 7.2.6.

2) ............................ ............................ 76


IER a causa de descargas cercanas a las acometidas de servicio ( 8.

2)...................... 77

EVALUACIÓN EVALUACIÓN DEL RIESGO......................................................................................... 78 8.1.

COMPONENTE COMPONENTESS DE RIESGO................................................................................ 78

8.2.

DESCARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA S1 .............................................................. 79

8.2.1.

Descarga sobre la estructura S1 con respecto al daño D1 (con la para

pérdidas de vidas humanas) ( 8.2.2.

Descarga sobre la estructura s1 con respecto al daño d2 (con lb para

pérdidas de vidas humanas) ( 8.2.3.

) ............................................................................. ............................................................................. 79 1)........................................................................... 79

Descarga sobre la estructura s1 con respecto al daño d2 (con lb para

pérdidas inaceptables del servicio público) ( 8.2.4.

1) .................................................... 79

Descarga sobre la estructura S1 con respecto al daño D3 (con Lc para































8.3.2.

Descarga cercanas a la estructura S2 con respecto al daño D3 (con Lm para

pérdidas inaceptables del servicio público) ( 8.4.

2) ................................................... 81

DESCARGAS SOBRE LAS ACOMETIDAS DE SERVICIOS S3 ..................................... 82

8.4.1.

Descarga sobre acometida de servicio S3 con respecto al daño daño D1 – potencia

(

1)

82

8.4.2.

Descarga sobre acometida de servicio s3 con respecto al daño d1 –

comunicaciones comunicaciones ( 8.4.3.

2) ............................................................................................. 82

Descarga sobre acometida de potencia, comunicaciones y otros S3 con

respecto al daño D3 (con Lw1 para pérdidas de vidas humanas) ( 8.4.4.

1)................... 83

Descarga sobre acometida de potencia, comunicaciones y otros s3 con

respecto al daño d3 (con lw2 para pérdidas inaceptables del servicio público) (

)

84 8.5.

DESCARGAS CERCANAS A LAS ACOMETIDAS DE SERVICIOS S4 ........................... 85































11.

REFERENCIAS......................................................................................................... REFERENCIAS......................................................................................................... 94































ÍNDICE DE FIGURAS. Pág. Figura 1. Mapa con nivel ceraunico de Colombia ............................................................. 26 Figura 2. Metodología para la determinación del nivel de riesgo...................................... 27 Figura Figura 3. Definición Definición de aéreas. ......................................................................................... 31 Figura 4. Diagrama de conexión de los electrodos del telurometro. ................................. 36 Figura 5. Vista área de la estructura donde se pueden observar los puntos de medición . 37 Figura Figura 6. Imagen de la estructura estructura de estudio. estudio. .................................................................. 40































ÍNDICE DE TABLAS. Pág. Tabla Tabla 1. Valores típicos típicos de riesgo tolerable tolerable.. ..................................................................... 24 Tabla 2. Valores Típicos de densidad de descargas a tierra DDT. ...................................... 25 Tabla 3. Componentes del riesgo para los edificios de Aulas A3, A4 y A5 de la UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR. BOLÍVAR. ...................................................................... 28 Tabla Tabla 4. Factor de localización localización ......................................................................................... 30 Tabla 5. Factor de Corrección por presencia de transformador. ....................................... 31

y dependiendo de las características del servicio................ 33

Tabla 6. Áreas Efectivas

Tabla Tabla 7. Factor ambiental ambiental Ce. ........................................................................................... 34 Tabla 8.Mediciones realizadas con Telurometro GEO 416. ............. ....... ............ ............ ............ ........... ........... .......... .... 38 Tabla Tabla 9. Dimensiones Dimensiones de la estructura estructura.. ............................................................................. 39 Tabla 10. Valores de P A .................................................................................................... 42 Tabla 11. Valores de P B .................................................................................................... 43































Tabla 21. Valores de factor de incremento h Z en función de la cantidad de pérdidas en presenci presenciaa de situacion situaciones es especiale especialess de peligro................................................................. peligro................................................................. 52 Tabla 22. Valores medios típicos de L f y Lo para L2 ............................................................ 56 Tabla Tabla 23. Componentes Componentes del Riesgo................................................................................... 78 Tabla 24. Comparación de riesgos calculados con riesgos tolerables dados por la NTC4552 –2. ..................................................................................................................... 89

































GLOSARIO. Ambiente urbano. Área con alta densidad de edificios o con comunidades densamente pobladas y edificios altos. Ambiente suburbano. Área con densidad media de edificios. Ambiente rural. Área con baja densidad de edificios. Tensión nominal soportable al impulso tipo rayo (Uw). Es la capacidad del aislamiento de un dispositivo o equipo ante un impulso de tensión, la cual es































Impacto indirecto de rayo. Rayo que impacta lo suficientemente cerca a un objeto a ser protegido, tal que puede causar sobretensiones peligrosas. Número de impactos directos de rayos a una estructura (ND). Número anual de rayos esperados sobre la estructura. Número de impactos directos de rayos a una acometida (NL). Número anual de rayos esperados que impactan sobre una acometida. Número de impactos de rayos cerca a una estructura (NM). Número anual de rayos esperados cerca a una estructura. Número de impactos de rayos cerca de una acometida (NI). Número anual de































Pérdida (Lx). Monto promedio de pérdidas (seres vivos y bienes) para un tipo de daño específico debido a eventos peligrosos, relativo al valor (seres vivos y bienes) del objeto a protegerse. Riesgo (R). Medida de las pérdidas anuales probables (seres vivos y en bienes) debidas a rayos, relativo al valor de (seres vivos y en bienes) de los objetos a proteger. Componentes de riesgo (Rx). Riesgo parcial dependiendo de la fuente y el tipo de daño. Riesgo tolerable (Rt). Valor máximo del riesgo el cual puede ser tolerado por el































Cable de guarda. Cable metálico usado para reducir daños físicos debido a descargas sobre la acometida. Apantallamiento magnético (Magnetic Shield ). ). Conjunto de elementos metálicos que encierran el objeto a proteger, o parte de éste, para reducir fallas en sistemas eléctricos y electrónicos. 3.1.44 Dispositivo de protección contra sobretensiones DPS (Surge Protective Device SPD ). ). Dispositivo destinado a limitar las sobretensiones transitorias, evacuando

las corrientes asociadas a dichas sobretensiones. Debe contener uno o más































INTRODUCCIÓN.

La presente monografía tiene como objetivo fundamental realizar el análisis del riesgo contra descargas eléctricas atmosféricas del los edificios de aulas A3, A4 y A5 de la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR, ubicada en Cartagena de Indias.

































de un sistema integral de protección contra descargas eléctricas atmosféricas se sugerirán las medidas de corrección y pertinentes para cumplir con los parámetros que establece la norma NTC 4552 y el RETIE. El sistema integral de protección































1. ANÁLISIS DE RIESGO.































1.2.

RIESGO TOLERABLE































Tabla 2. Valores Típicos de densidad de descargas a tierra DDT. DDT CIUDAD

LATITUD

LONGITUD

PROMEDIO































Figura 1. Mapa con nivel ceraunico de Colombia















































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































cercanas a la estructura, probabilidad de daño (PX ), entre otros que serán desglosados a continuación.

6.1.

PROMEDIO ANUAL DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

6.1.1. Promedio anual de descargas estructura estructura ( ) La media de descargas sobre la estructura por año es el promedio que caídas de rayo que pueden caer sobre las edificaciones teniendo en cuenta la densidad de descargas por año de la región y la geometría de la estructura y de las edificaciones adyacentes.

 =  ∗  + 6 ∗  ∗  +  + 9 ∗   ⇒  = 24494, 24494,28 28 (m ) 2

:

Largo de estructura (75m)

:

Ancho estructura (49m)

 :

Altura máxima (17m)

2

 =  ∗    ∗  ∗ 10−  ⇒  = 0,02 0,0244 449 9 6

 :

Área efectiva de la estructura (24494,28m2 )

:

Densidad de descargas a tierra (2)

 :

Factor de localización (se escoge de la Tabla 4) 4)(rodeado de objetos o arboles de igual o menor altura 0,5)



























6.1.2. Promedio anual de descargas en la estructura adyacente de donde proviene la acometida de potencia (/). El  / 1 se define como le promedio por año en que la S/E desde donde se toma el servicio eléctrico recibe una descarga eléctrica atmosférica y se determina tal como se muestra a continuación.

 

/ 1

=

 ∗  + 6 ∗  ∗  +  + 9 ∗   ⇒   2

 :

Largo de estructura (3,5m)



1:

Ancho estructura (2,5m)

1:

Altura máxima (2,5m)

1



 

/ 1

=

/ 1

 ∗     ∗   ∗ C ∗ 10−  ⇒   / 1

/ 1

t

6

  : Área efectiva de la estructura (275,46m / 1

/ 1

2

= 275,4 275,46( 6(m m2 )

= 0,000027 0,000027546 546

)

:


 

Factor de localización (se escoge de la Tabla 4) (rodeado de objetos o

/ 1:

arboles de mayor altura 0,25) Ct :

Factor de corrección por transformador (ver Tabla 5) (transformador (transformador aislado a islado eléctricamente 0,2)

6.1.3. Promedio anual de descargas en la estructura adyacente de donde proviene la acometida de comunicaciones (/ )



























El  / 2 se define como le promedio por año en que el edificio de donde viene el servicio de voz y datos recibe una descarga de un rayo y se puede determinar tal como se describe a continuación.

 

/ 2

=

 ∗  + 6 ∗  ∗  +  + 9 ∗   ⇒   2

 :




2:


2:

Altura máxima (35m)

2



 

/ 2

=

 ∗     ∗   ∗ 10−  ⇒   / 2

6

/ 2

/ 2

/ 2

= 0,12 0,1295 95

  : Área efectiva de la estructura (64790,05m

2

/ 2

= 64790 64790,0 ,05(m 5(m2 )

)

:


 

Factor de localización (se escoge de la Tabla 4) (rodeado aislado sin

/ 2:

objetos en la vecindad1) 6.1.4. Promedio anual de descargas descargas cercanas a la estructura ( ) La cantidad anual de rayos que pueden caer cerca de la estructura de estudio se determina por medio del área de influencia de descargas (Ver Tabla 6) 6) y las dimensiones de la misma.

 = 500 ∗  +  +  ∗ 250 ⇒  = 258349 258349,5 ,54m 4m 2

:


:


2



























 = ∗    −  ∗   ∗ 10− ⇒  = 0,23 0,2338 38 6

:


 :

Área de influencia de descarga (258349,54m2 )

 :

Área efectiva de la estructura (24494,28m2 )

 :

Factor de localización (se escoge de la Tabla 4) (rodeado de objetos o arboles de igual o menor altura 0,5)

6.1.5. Promedio anual de descargas sobre las acometidas acometidas de servicios de potencia ( ) Este análisis se realiza para determinar la posibilidad que existe de que un rayo impacte la acometida que alimenta eléctricamente los edificios de aulas A3, A4 y A5 de la UNIVERSIDAD U NIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR.



1

=

 − 3( +  )  ⇒  1

1

=

−65,395

 :

Longitud de la sección de la cometida de servicio (15m)

 :

Altura de la estructura de donde proviene el servicio servi cio (2,5m)

 :

Altura de la estructura donde ingresa la acometida de servicio (17m)

:

Resistividad del terreno donde la cometida es enterrada (2,2 6Ωm)

1



1

=



 ∗  ∗   ∗  ∗ 10− ⇒  1

/ 1

6


1

=

−0,00000653 → 0



























 :

Área efectiva para descargas próximas a las acometidas de servicio

1

(−65,395)

 

/ 1:

Factor de localización (se escoge de la Tabla 4) (rodeado de objetos o arboles de mayor altura 0,25)

 :

Corrección por presencia de transformador (se escoge de la Tabla 5) (transformador con devanados aislados eléctricamente 0,2)

6.1.6. Promedio anual de descargas sobre las acometidas acometidas de servicios de comunicaciones ( ) Este análisis se realiza para determinar la posibilidad que existe de que un rayo impacte la acometida que provee con los servicios servicios de voz y datos de los edificios de aulas A3, A4 y A5 de la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR.



2

=

 − 3( +  )  ⇒  = 72,1 72,15 5 2

 :


 :

Altura de la estructura de donde proviene el servicio (35m)

 :

Altura de la estructura donde ingresa i ngresa la acometida de servicio (17m)

:


2



2

=

:

 ∗  ∗   ∗  ∗ 10− ⇒  2

/ 1

6


2

= 0,000 0,000036 03607 07





























 

/ 2:

Factor de localización (se escoge de la Tabla 4) (objeto rodeado de objetos o arboles más altos 0,25)

 :

Corrección por presencia de transformador (se escoge de la Tabla 5) (sin transformador 1)

6.1.7. Promedio anual de descargas cercanas a las acometidas de potencia () Este análisis se realiza para determinar la posibilidad que existe de que un rayo impacte en un sitio cercano a la acometida que alimenta eléctricamente los edificios de aulas A3, A4 y A5 de la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR. Dado que la estructura de estudio es subterránea se tiene que:

 = 25 ∗  ∗   ⇒  = 563, 563,75 75  : Longitud de la sección de la cometida de servicio (15m) :






























 :

Corrección por presencia de transformador (se escoge de la Tabla 5) (transformador con devanados aislados eléctricamente 0,2)

6.1.8. Promedio anual de descargas cercanas a las acometidas de comunicaciones () Esta valoración es realizada para determinar la posibilidad que existe de que una descarga eléctrica impacte en un sitio cercano cercano a la acometida acometida que alimenta alimenta los edificios de aulas A3, A4 y A5 de la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR con los servicios de voz y datos. datos . Para acometida subterránea



2

= 25

∗  ∗   ⇒  2

2

= 7666 7666,9 ,98 8

 :


:

Resistividad del terreno donde la cometida es enterrada (2,26Ωm)

2



2

=

:

∗ ∗  ∗  ∗ 10− ⇒  2

6

2

= 0,0015 0,001533 33






























6.2.

VALORACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE DAÑO 

La probabilidad de daño evaluada en este apartado es válida siempre y cuando las medidas de protección consideradas cumplan con los requerimientos descritos en: la norma NTC 4552-3. Esta evaluación es utilizada para determinar las medidas de protección para reducir lesiones a seres vivos y daños físicos a estructuras.

6.2.1. Probabilidad PA de lesiones a seres vivos causadas por tensiones de paso o de contacto. La tensión de paso es la diferencia de potencial que podría experimentar una persona entre sus pies con separación de 1 m, cuando se presenta una corriente de falla en una estructura cercana puesta a tierra, pero no se tiene contacto con ella. La tensión de contacto es la diferencia de potencial que podría experimentar una persona a través de su cuerpo cuando se presenta una corriente de falla en la estructura y al mismo mismo tiempo tiene una mano o parte de su cuerpo en en contacto con una estructura puesta a tierra. Para el análisis de riesgo se tiene que:





























 = 1 6.2.3. Probabilidad de daño de sistemas internos internos por impacto directo a la estructura ( ) Esta es la probabilidad de daños internos en los sistemas internos en la estructura luego de recibir una descarga eléctrica atmosférica.

 :

Medidas de protección interna DPS (ver

Tabla 12) (sin sistema coordinado de protección)

 =  = 1































=

1

 : 3





2

=1

Factor característico del cableado interno (ver Tabla 13) (cables sin pantalla-con precaución de evitar grandes lazos en la ruta 0,2)

 ⇒ 

= 1,5/

4

4

=3

 :

Menor valor de tensión soportada al impulso tipo rayo en contenido en el sistema a proteger en KV (0,5)

 :

Se escoge de la Tabla 14. Valores de PMS en función de KMS ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.En referencia.En función de  (para  = 1 )

≥ 0,4 ⇒

 = 1 6.2.5. Probabilidad de lesiones a seres vivos a causa de tensiones de toque o paso por descargas sobre las acometidas de servicio ( ) Teniendo en cuenta que una persona está en constante contacto con la superficie de la estructura es necesario calcular la posibilidad de que alguien se sufra una lesión por una tensión de toque o paso en la edificación.































6.2.6. Probabilidad de daños físicos a causa de descargas directas en las las acometidas de servicios ( )



Se conoce como la probabilidad que existe de tener daños físicos en la acometida de servicios que alimenta a los edificios de aulas A3, A4 y A5 de la UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR.

 :

Debido a que no existen DPS en la edificación  toma el valor de  (ver Tabla 15)

 =  = 1 6.2.7. Probabilidad de daño de sistemas internos a causa de descargas directas en las acometidas de servicios ( ) Esta es conocida como la probabilidad que existan daños físicos internos debido a































 = 1































7. PERDIDAS

En el análisis de riesgo contra descargas eléctricas atmosféricas es de vital importancia el estudio de las pérdidas que puedan darse por los efectos causados por el impacto de un rayo sobre la estructura o cercano a ella. Para esto se tiene en cuenta lo estipulado en el artículo 6.7 de la norma NTC 4552 – 2. 7.1. PERDIDA DE VIDAS HUMANAS L1 Este es un factor de gran importancia para el análisis de riesgo contra descargas eléctricas atmosféricas, pues incluye el factor más sensible por el que se pueda ver afectada el mismo y es el tipo de pérdida o daño que puedan sufrir los humanos que se encuentren dentro o cerca de la estructura.

7.1.1. Pérdida de vidas humanas por tensiones de paso y contacto fuera































7.1.2. Pérdida de vidas humanas por fuego o explosión dentro de las estructuras por arco eléctrico por impacto sobre la estructura e structura ( ) Es sabido que al momento de que un rayo impacte sobre alguna estructura existe la posibilidad de que se presente un arco eléctrico que a su vez inicie una conflagración en el interior o exterior de nuestra edificación de estudio. Por tal motivo se calcula el parámetro  que está directamente asociado con las medidas de protección contra incendios que existan en mi estructura.

  :

=

 ⋅ ℎ ⋅    ⋅   ⇒  = 0

Depende de las medidas de protección contra incendios (ver Tabla 19) (sin medidas de prevención 1)

ℎ :

Incremento de perdida debidos a daños físicos por condiciones especiales (ver































 =  ∗  ⇒  = 10−

7

 :

Factor de reducción reducción en función del suelo interno de estructura (ver

Tabla 18) (mármol, (mármol, cerámica c erámica 10−3 )

 :

Permanencia de personas fuera de la estructura (ver Tabla 17) (todos los tipos de estructura personas dentro 10−4 )

7.1.4. Pérdida de vidas humanas humanas por daños físicos a causa de descargas en acometidas de servicios. Este tipo de perdida se evalúa por medio de la siguiente ecuación

  :

1

=

 ⋅ ℎ ⋅    ⋅   ⇒ 

1

=0

Depende de las medidas de protección contra incendios (ver Tabla 19) (sin medidas de prevención 1)



































Se conoce como el índice de pérdidas humanas por las fallas dadas en los sistemas internos causado por una descarga eléctrica atmosférica. 1

Debido a que los parámetros para determinar 1 son inciertos se iguala 1 a  y se utiliza el valor promedio proporcionado por la Tabla 17 (hospitales 10−3 )



1

= 10−3

7.1.6. Pérdida de vidas humanas por falla de sistemas sistemas internos por IER IER a

































1

= 10−3

7.1.8. Pérdida de vidas humanas por falla de sistemas sistemas internos por IER IER a causa de descargas cercanas a las acometidas de servicio.

 : Debido a que los parámetros para determinar  son inciertos se iguala  a  y se utiliza el valor promedio proporcionado por la Tabla 17 (hospitales 10− ) 1

1

1

3































7.2.2. Pérdida inaceptable del servicio público por daños físicos a causa de descarga sobre las acometidas de servicios ( ) Las pérdidas de servicio público por daños físicos (fuego o explosión por chispas entre las instalaciones externas y partes metálicas generalmente al punto de entrada de la línea a la estructura) debido a corrientes de rayo transmitido a través de la acometida de servicios, se pueden estimar como:































Tabla 22 (Tv, TLC, suministro de potencia10−3 )



2

= 10−3

7.2.4. Pérdida inaceptable del servicio público por falla de sistemas internos por IER a causa de descargas próximas a la estructura ( )

































2

Debido a que los parámetros para determinar 2 son inciertos se iguala 2 a  y se utiliza el valor promedio proporcionado por la

Tabla 22 (Tv, TLC, suministro de potencia10−3 )



2

= 10−3

7.2.6. Pérdida inaceptable del servicio público por falla de sistemas internos por IER a causa de descargas cercanas a las acometidas

































8. EVALUACIÓN DEL RIESGO Con los datos que se calcularon anteriormente, ahora se puede proceder a realizar































8.2.

DESCARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA S1































 :

Medidas de protección característica de la estructura (ver Tabla 11) (no protegida 1)

 :

Perdidas de vidas humanas por fuego o explosión 2 = 0

2































8.3.

DESCARGAS CERCANAS A LA ESTRUCTURA S2































8.4.

DESCARGAS SOBRE LAS ACOMETIDAS DE SERVICIOS S3









































































































































































































































































































































































































Monografia Analisis de Riesgo Frente a Descargas Atmosfericas

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