Sistema de proteccion interno

Sistema de proteccion interno gysandrap2 110RúpR 16, 2011 30 pagcs PROTECCIÓN CONTRA RAYOS, SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES PERFECTA COMBINACION ENTRE ENERGIA E INTELECTO 11 22 24 PACE 1 25 to View nut*ge PROTECCION CONTRA RAYOS, SISTEMA DE PROTECCION INGENIERÍA ELÉCTRICA.

ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES PERFECTA COMBINACIÓN ENTRE ENERGIA E INTELECTO I rayo puede generar interferencias electromagnéticas al interior de las instalaciones ya sea por inducción o por conducción; por lo anto se debe diseñar un sistema que permita eliminar o mitigar estos efectos. La norma define el Sistema de Protección Interno SPI como parte de un SIPRA que consiste en una conexión equipotencial de rayo servicios domésticos.

Por otra parte, los efectos del rayo son disipados solo en un 50% por el sistema de protección externo; es decir, el 50% de los efectos electromagnéticos entran a las instalaciones y pueden ocasionar sobretensiones, sobrecorrientes y acoplamientos magnéticos, por lo que se deben proteger las instalaciones de estos fenómenos. Bajo esta perspectiva es necesario implementar un sistema de protección interno; ue proteja a las personas y a los equipos.

Para proteger las instalaciones es necesario seguir los siguientes pasos básicos: 2 Definir zonas de protección Equipotencializar Apantallar efectivamente de los conductores Implementar la instalación de DPS. a necesidad de proteger los sistemas eléctricos, dispositivos electrónicos, y las personas dentro de las instalaciones eléctricas, llevan a realizar una serie de análisis para estas instalaciones dependiendo del tipo de instalación.

El estudio a realizar debe modificarse con el fin de atender todos los factores de riesgo y la demanda de los equipos instalados. El tipo de instalación obedece al uso de la misma o a los equipos que se encuentran en ella. por ejemplo, están las instalaciones residenciales, hospitalarias e industriales por nombrar algunas. Además, se debe tener información sobre los imp agnéticos, las corrientes 30 máximas y mínimas entre del rayo, que son los entre otros factores del rayo, que son los responsables de los diferentes daños producidos dentro de las instalaciones.

A partir de estos conceptos, se han formulado una serie de parámetros y modelos que ayudan al entendimiento del fenómeno del rayo y de las consecuencias de un impacto irecto o cercano a la estructura. De esta forma ha sido posible generar alternativas de protección o atenuación de los efectos del rayo. En una instalación de uso final podrían presentarse fallas como sobretensiones, campos magnéticos inducidos y perturbaciones electromagnéticas que propician riesgos para las personas, estructuras y equipos.

De acuerdo con estos tipos de fallas se han realizado estudios que han aportado una serie de datos estadísticos permitiendo dividlr la estructura en zonas; dependiendo de las descargas de los rayos y de los efectos causados en la instalación. Definir estas zonas de protección contra rayos (ZPR) sirve como herramienta para emplear significativamente la protección más adecuada, la norma NTC 4552-1 presenta los tipos de ZPR, que se listan a continuación: ZPR OA: Expuesto a impactos directos del rayo. La corriente y el campo magnético del rayo son amortiguados. ZPR 03: protegido contra impactos directos de rayo.

La corriente parcial o inducida del rayo y el campo magnético no son amortiguados. ZPR 1: protegido contra impactos directos del rayo. La corriente parcial o inducida del rayo y el campo magnético son amortig directos del rayo. La corriente parcial o inducida del rayo y el campo magnético son amortiguados. ZPR 2… n: Como la ZPR 1 pero el campo magnético es más amortiguado. Tomando en cuenta lo citado en las notas de la norma NTC 4552 se dice que en cuanto más alto es el número de la zona individual, más bajos son los valores de los parámetros electromagnéticos del ambiente.

Y además para muchos sistemas eléctricos y electrónicos y otros dispositivos, la información sobre el nivel disruptivo puede ser suministrada por el fabricante 1 De acuerdo a lo anterior, si una estructura tiene una punta aptadora tipo Franklin; que es el primer equipo de protección frente a la descarga del rayo, recibiendo así la corriente máxima Sln atenuación, el campo electromagnético máximo y los impulsos electromagnéticos máximos, se identificara esta zona como la ZPRO.

Ahora si se observa un DPS puesto dentro de la estructura, solo recibiría un porcentaje menor de la corriente máxima presentada en la punta tipo Franklin y tanto el campo electromagnético y los impulsos electromagnéticos estarían atenuados en un porcentaje considerable, que es la identificación de la ZPRI .

Esta comparación muestra que entre más divisiones e zonas se encuentren los equipos a proteger estarán mejor resguardados contra las descargas de rayo y sus componentes, debido a que en la ZPRO la descarga del rayo es directa y en la ZPRI la descarga es indirecta, haciendo la diferencia de los parámetros electromagnéticos entre zonas.

También como regla general para la protección, el objeto protegido estará en una ZPR cuyas caracter[sticas electromagnéticas sean compatibles con la capacidad del objeto para 4 30 una ZPR cuyas características electromagnéticas sean compatibles con la capacidad del objeto para soportar el esfuerzo ausa del daño a reducir (daños físicos, fallas de los sistemas eléctricos y electrónlcos debidas a sobretensiones). or ejemplo, los niveles disruptivos de los equipos deben ser verificados por el usuario para asegurar su capacidad frente a dichos niveles, teniendo en cuenta las certificaciones que permiten conocer si el dispositivo a usar cumple con los requisitos establecidos por las normas de fabricación, además, de estar en óptimas condiciones para ser instalados de acuerdo al tipo de instalación que se requiera. En la figura 2 se muestra como están ubicadas las zonas de protección.

NTC 4552-1, pág. 19, 2008 4 INGENIERIA ELECTRICA, ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Figura 2 Zonas de Protección contra Rayos ZPR definidas para un SIPRA Fuente: (Dehn, 2009) ZONAS EXTERNAS2 ZPRO: Zona donde no existe atenuación del impulso electromagnético (IEM R) y emas internos pueden s 0 conducir corrientes totales e rayo. Se divide en dos: contra impactos directos pero existen IEMR sin atenuar y los sistemas internos pueden conducir corrientes parciales de rayo.

Los campos electromagnéticos son intensos, no atenuados, por ejemplo, para pruebas con ondas de tensión 10 kV, 1,2/50 ps y ara pruebas con ondas de corriente 5 kA, 8/20 vs. Ahora bien conociendo la incidencia que el rayo presenta dentro de cada una de estas subzonas, es recomendable instalar en la primera una protección que disminuya en una buena proporción las características de impacto primario del Protección contra rayos, Horacio Torres Sánchez, ICONTEC, 2008, pág. 73 rayo como lo son la corriente máxima y los campos electromagnéticos de mayor intensidad, seleccionando los bajantes naturales (tubo de desagüe, escaleras de emergencia y objetos metálicos que podrían conducir la descarga del rayo), demás de bajantes artificiales o captadores que se requieran instalar y que sean necesarios para la protección, cada uno de estas bajantes o captadores necesariamente tendrían que estar a un mismo potencial y ser parte de el sistema de puesta a tierra que la estructura necesita después de haber hecho el análisis de los niveles de protección, para que en la siguiente zona las componentes del rayo presenten una proporción menor que la inicial.

Las ZPROA y ZPROB son subzonas que se pueden identificar de forma muy sencilla porque su campo visual se refiere a toda la parte exterior del edificio, que e 6 0 encilla porque su campo visual se refiere a toda la parte exterior del edificio, reconociendo que está expuesta a los impactos directos del rayo, este hecho las ubica en un punto de importancia elevado porque su nivel de riesgo frente a otras zonas es mayor. En la grafica 3 se observa la ubicación de la ZPROAy la ZPROB: ZPR O A ZPROA ZPROB ZPR O Figura 3 Subzonas de protección ZPROA y ZPROB Fuente: (Autores) ZONAS INTERNAS (PROTEGIDOS CONTRA IMPACTOS DIRECTOS RAYO)3 Zona de protección ZPRI : Zona donde la corriente de rayo está limitada por división de corriente y protegida mediante DPS en las fronteras. Los IMER pueden estar atenuados mediante apantallamiento.

La visualización de esta zona también es sencilla porque está ubicada dentro de la estructura y depende de los equipos a proteger, además, porque los equipos cuentan con sus parámetros caracteristicos los 6 casi en su totalidad. En la figura 4 se identifica la ZPRI: Impactos indirectos de rayo y efectos por inducción • Limite de la zona de protección ZPRI Figura 4 Zona de protección ZPRI Fuente: (Handbook Eritech, 2009, pág. 86) Zona de protección ZPR2… n: Zona donde la corriente de rayo puede estar adicionalmente limitada por la división de orriente y por instalación adicional de DPS. Se pueden usar apantallamientos adicionales para atenuar aún más los IMER. La identificación de una ZPR2, ZPR3…

ZPRn depende del equipo eléctrico que se quiere instalar dentro de la estructura, las protecciones eléctricas en general pretenden alcanzar un solo objetivo cuando son instaladas, siempre se busca disminuir el riesgo tanto en las personas como en los equipos, y en esta zona la atenuación de los factores de rayo debe ser nula o buscar ese objetivo. Una buena forma de explicar la diferencia de amortiguamiento de los campos electromagnéticos entre la ona ZPRI y la zona ZPR2 es ver que tan complejo es el equipo seleccionado para instalar y los parámetros de diseño, para así conocer cuáles son las proporciones que se deben tener en cuenta frente a las componentes del rayo que hacen que los campos electromagnéticos aumenten o disminuyan y con esto saber qué clase de DPS se instalarán en la frontera de las zonas. 8 0 Las zonas de transición se or ser los límites entre caracterizan por ser los límites entre las zonas mencionadas anteriormente, para la visualización de estas zonas se debe tener en cuenta los elementos de protección contra rayos que e instalan entre zonas, como se podría presentar entre la ZPRO Ay la ZPRI la cual mostraría el descargador de corriente de rayo como la punta tipo Franklin, entre la ZPRO B y la ZPRI en la cual estarían presentes los DPS y entre la ZPRI y ZPR2, ZPR3… ZPRn en la cual también estarían presentes los DPS ya que entre estas zonas los equipos más complejos necesitarían DPS con diferentes especificaciones adecuados para esta clase de protección. Para asegurar la protección de las distintas zonas, es conveniente utilizar diferentes DPS en cada una de ellas: Zona de transición ZPROA hacia ZPRI : el DPS a utilizar es el descargador de corriente de rayo. Zona de transición ZPROB hacia ZPRI . el DPS a utilizar es el descargador de sobretensiones.

Zona de transición ZPRI a ZPR2 y zonas superiores: el DPS a utilizar es un descargador de sobretensiones. Protegidos bajo este concepto, se pueden evitar fallas y averías en los equipos e instalaciones eléctricas y electrónicas, incluso en el supuesto de impactos de rayo directos o cercanos. En la figura 5 se observan la clasificación de las zonas de protección en internas y externas y las fronteras o zonas de transición entre cada una. Adicional a las ZPR, se deben considerar las siguientes medidas básicas de protección interna: Los apantallamientos atenúan el campo magnético dentro de un ZPR, por impactos directos o cercanos de rayo a la estructura y reduce las sobretensiones transitorias internas.

El blindaje de redes internas y reduce las sobretensiones transitorias internas. El blindaje de redes internas eléctricas o de comunicación usando cables apantallados o ductos para cables, esto minimiza la sobretensiones inducidas. Los conductores internos deben estar adecuadamente cableados con el fin de evitar lazos inductivos ue puedan generar sobretensiones perjudiciales para los sistemas internos, adicionalmente se pueden utilizar cables apantallados o dispuestos dentro de conductores metálicos para reducir efectos inductivos. • Zonas de protección externas • Zonas de protección internas Figura 5 Zonas de protección internas y externas Fuente: (Conferencia GREDyP memorias, 2008, pág. 5) El apantallamiento de redes externas que entran a la estructura reduce las sobretensiones que son conducidas al interior de la estructura. 4 Para considerar las zonas que se describieron nteriormente se deben tener en cuenta las condiciones electromagnéticas que están presentes en cada zona de protección, cada uno de los bajantes o superficies naturales que están presentes en dichas zonas. Lo que se busca con este tipo de selección de zonas es permitir un diseño óptimo del SIPRA acorde a la estructura a proteger. Al observar la selección de las ZPR se encuentra que dicha clasificación se centra en el concepto que depende de la caída del rayo y está ligado al mismo, se hace referencia a los impulsos electromagnéticos generados por los rayos (IE-MR). Por ejemplo,