COOPERATIVA DE CAFICULTORES ANDES MEMORIAS DE CÁLCULO DEL SISTEMA DE APANTALLAMIENTO Y MALLA A...

M.E. MARTIN ECHEVERRI BRAND

ASESORIAS EN INGENIERIA ELECTRICA

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Calle 75 No 48 - 41 Itagüí, Antioquia

Teléfono fijo: 376 03 98

Email: [email protected]

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COOPERATIVA DE CAFICULTORES

ANDES

MUNICIPIO DE ANDES

ANTIOQUIA

MEMORIAS DE CÁLCULO

DEL

SISTEMA DE APANTALLAMIENTO

Y

MALLA A TIERRA

MAYO DE 2011

PROYECTO RED DE BAJA TENSIÓN

EDIFICIO NUEVO



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CONTENIDO

1 INFORMACION GENERAL DEL PROYECTO

2 SISTEMA DE APANTALLAMINTO

3 CALCULO DE MALLA A TIERRA



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1. INFORMACION GENERAL DEL PROYECTO

1.1 DATOS GENERALES

Nombre del proyecto: COOPERATIVA DE CAFICULTORES

Dirección del proyecto DIAGONAL 53

Municipio: ANDES

Departamento: ANTIOQUIA

Propietario COOPERATIVA DE CAFICULTORES

Teléfono

Objeto:

Voltaje Suministro 120/240V MONOFASICO

Tipo de Servicio COMECIAL

Número de cuentas 1

Nivel de tensión de medida 240 V

Solicitud Punto de Conexión: N.A.

Respuesta al punto conexión: N.A.

DESCRIPCION EDIFICACIÓN

Este proyecto corresponde a un Edificio de acopio del café, incluyendo bodegas,

zona comercial, atención al público, oficinas.

1.2 OBJETO DEL PROYECTO

El objeto del proyecto es la evaluación del nivel de riesgo frente a rayos y el

consecuente diseño de protección externa. También se incluye el cálculo de la malla

a tierra.

Medición de la Resistividad del terreno

Para el cálculo de la resistividad, se efectuó una medida. Para tal efecto se utilizó:

un equipo EARTH TESTER marca YOKOGAWA Type 323511. Con una sonda de

1000mm longitud x15.8mm diámetro

Medida:

Fecha de la medida: 10 de mayo de 2011

Hora de la medida: 11:00 AM

Humedad del terreno: Seco

Lectura de la Resistencia: 100 Ω



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Longitud de la sonda: 1.0 m

Resistividad (ρ ≈R x L): 100 Ω-m

4. CALCULOS DE APANTALLAMIENTO Y PROTECCION CONTRA

RAYOS.

EVALUACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO FRENTE A RAYOS

Esta evaluación está basada en la norma internacional IEC – 62305-1,2 la cual

permite hacer una evaluación considerando los siguientes daños:

Daños corporales o perdidas de vida humana(1)

Perdidas inaceptables del servicio publico

Perdidas irremplazables de elementos de patrimonio cultural

Perdidas que no implican algún elemento humano, cultural y social.

(1)

Solo se evalúa para este tipo de daño

Los parámetros de la edificación a considerar para la evaluación son:

Dimensiones de la estructura

Medidas de protección

Medidas de protección contra incendios

Características de construcción y su contenido

Densidad de descargas a tierra

Material de la estructura

Exterior de la estructura

Tipo de acometida

Esta caracterización se ha implementado en un software que permite calcular las

variables involucradas en la evaluación y permite fijar los parámetros de diseño

estipulados por la norma IEC 61024-1 y IEC 61312 que son:

EDIFICIO:

Datos de la edificación:

-Alto: 17 m

-Ancho: 20.0 m

-Largo: 23.0 m

-Resistividad del terreno: 100 Ohmios-m

-Características de construcción y contenido: Común

-Material de la estructura: Concreto reforzado



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-Longitud de la acometida 30m - subterránea

-Longitud de la acometida telefónica 30m – subterránea

NIVEL DE PROTECCION A IMPLEMENTAR

De acuerdo a al evaluación se implementará un SPE (Sistema Externo de

Protección) con eficiencia de 0.97.

CARACTERISTICAS DEL SISTEMA A IMPLEMENTAR

-Radio de la esfera rodante 30 m

-Angulo de protección 355 °

-Separación conductores de la malla 10m

-Distancia promedio entre bajantes del SPE 15 m

-Materiales y dimensiones para Captura Aluminio 70mm2

-Materiales y dimensiones para Bajantes Aluminio 25mm2

-Materiales y dimensiones para electrodos de Cobre 50mm2

puesta a tierra.

-Materiales y dimensiones para conductores Cobre 50mm2

de equipotencialización

-Distancia de seguridad entre SPE y

estructuras y conductores metálicos no aterrizados N/A

-Magnitud de la corriente máxima de impacto N/A

directo de rayo en forma onda 10/350us para la selección de DPS

-Numero de bajantes 2

Aplicando el método electro geométrico y los resultados anteriores, implementamos

2 bajantes con anillo superior y anillo inferior.(véase plano anexo).

En cada punto del bajante, implementamos una puesta a tierra. (Una varilla de

acero electro-depositada de diámetro 15.9mm por 2.4m longitud).

Conclusiones:

La evaluación indicó que se requiere SPE (Sistema de Protección Externa) ,

adicionalmente implementación las siguientes medidas a fin de mantener la

condición de protección del edificio.

Medidas de protección:

- Equipotencialidad de todos los equipos eléctricos (Carcasas de motores, chasises

de lámparas, etc al sistema de puesta atierra.

- DPS sobre la acometida principal.



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Protección contra incendios:

- Extintores

Anexos: -“Evaluación de nivel de riesgo frente a rayos de una estructura”

- Plano con Detalles constructivos del Apantallamiento

5. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

MEDIDA DE LA RESISTIVIDAD

-Resistividad:100 Ω-m

PASO 1 DISEÑO:

Se diseña puesta a tierra conformada por una malla cuadrada de 5m de lado con 2

electrodos, cada uno comprende una varilla 15.6mm x 2.4m. Se verifica que:

Para la malla:

R = 2ρ/P

R: Resistencia a tierra del electrodo (Ohm)

ρ Resistividad del terreno ( Ohm-m)

P: Perimetro (m)

R = 2x100/20 = 10.0 Ω

Para los electrodos

electrodos similares distanciados 5 metros o mas, se cumple que:

R = ρ/(2L)

R = 20.8 Ω

Resistencia teórica total: 6.7 Ω

PASO 2 SELECCIÓN DEL CONDUCTOR

De acuerdo a la tabla (IEEE) siguiente, se hizo la selección del conductor:

Calibre seleccionado: 1/0 AWG-cobre

Tabla de la IEEE para la selección del conductor:

Corriente máxima de falla



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a tierra en Amperes Calibre AWG ó KCMIL mm2

Hasta 4000 1/0 53,49

de 4001 a 5000 2/0 67,43

de 5001 a 7000 3/0 85,01

de 7001 a 8500 4/0 107,2

de 8501 a 10000 250 126,67

de 10000 en adelante 500 253,35

CONSIDERACIONES AL DISEÑO:

Conectar la malla a tierra al acero de refuerzo de la estructura en por lo menos

dos puntos diferentes.

Se calcula para un sistema con “neutro efectivamente a tierra”. En la práctica el

neutro se conectará a la tierra con un cable no inferior al definido en el Paso 2

solamente en la zona del medidor o gabinete principal.

Se debe realizar medición de la resistencia de puesta a tierra, una vez

implementado el sistema, y confirmar que el valor se mantenga en los márgenes

permitidos para este tipo de instalaciones.

MARTIN ECHEVERRI BRAND

Ingeniero Electricista

Mat: AN 205- 3870



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EVALUACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO FRENTE A RAYOS

Esta evaluación está basada en la norma internacional IEC – 62305-1,2 la cual

permite hacer una estimación del Riesgo considerando los siguientes aspectos:

INFORMACION GENERAL DE LA EDIFICACIÓN O PROYECTO

DATOS GENERALES

Nombre del proyecto: _COOPERATIVA CAFICULTORES DE ANDES

Dirección del proyecto _DIAGONAL 53 # 55 – 10___________________

Municipio: _ANDES__________________________________

Departamento: _ANTIOQUIA____________________________

Propietario: ________________________________________

Teléfono: ________________________________________

Capacidad Instalada (KVA) ________________________________________

Transformador (KVA): ________________________________________

Voltaje Suministro: ________________________________________

Tipo de Servicio: Residencial, Oficial, Comercial, Industrial

Número de cuentas: _____1______

Nivel de tensión de medida: ____240 V___

Proyecto No: ___________

Operador de Red: __________________________________

DATOS DE LA ESTRUCTURA



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Dimensiones de la estructura:

Alto: _____17______m

Ancho: _____20.0_____m

Largo: _____23.0_____m

Objetos cercanos: Si No Que objetos: EDIFICIOS, ARBOLES

Resistividad del terreno: ______100______Ω-m

Características de construcción y/o su contenido:

Explosivo Común

Inflamable No Inflamable

Material de la Estructura:

Ladrillo o Madera

Estructura Metálica o Concreto reforzado

Fachada Metálica

Exterior de la Estructura:

Concreto Mármol

Gravilla Asfalto

DATOS DE LAS ACOMETIDAS

Tipo de Acometida:

Cable aéreo de baja tensión



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Cable aéreo de media tensión

Cable subterráneo de baja tensión

Cable subterráneo de media tensión

Longitud: _______30______metros

Compartida: Si No

Tipo de Línea de datos:

Línea aéreo de datos

Línea subterránea de datos

Cable Fibra Óptica

Cable subterráneo de media tensión

Longitud: _____30________metros

Compartida: Si No

MEDIDAS DE PROTECCION

Medidas de protección:

Sin SPE

Con SPE Eficiencia: _________

Conductores apantallados (S < 1mm2)

Conductores apantallados (1mm2 < S < 1mm

2)

Conductores apantallados (S > 10mm2)



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Sobre partes Externas de la Estructura:

DPS´s sobre las Acometidas

Barra equipotencial al sistema de puesta a tierra

Sobre las Acometidas

Transformador de Aislamiento

DPS´s

Apantallamiento Aterrizado ( S > 10mm2)

Fibra Óptica sin conductor metálico

Contra tensiones de Paso y de Contacto

Sin SPE

Con SPE Eficiencia:___________________

Con SPE y bajantes en PVC (3mm)Eficiencia:___________________

Medidas de Protección Contra Incendio:

Extintores

Salidas de emergencia

Cuerpo de bomberos

Sensores de fuego o sistema de extinción de incendios



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Densidad de Descargas a tierra (Ng): _______14.1______Rayo/Km2/Año

Daño o Pérdida de Vida Humana

Numero de personas que habitualmente permanecen en la estructura:___20___

Numero de horas-año que permanecen las personas en la estructura:__8640___

Perdidas inaceptables del servicio publico ( opcional )

# de Usuarios afectados por la perdida de servicios públicos: __________

Tiempo anual de pérdida de servicio público: __________

# Total de usuario del servicio publico: __________

Perdidas irremplazables de elementos de patrimonio cultural ( opcional)

Valor de capital asegurado de posibles perdidas de bienes __________

Valor de capital asegurado de todos los bienes presentes en la

Estructura __________

Perdidas que no implican algún elemento humano, cultural y

social. ( opcional)

Valor promedio de pérdidas previsibles de construcción, bienes inmuebles _______

Valor total de toda la estructura ____________

Valor de capital asegurado de todos los bienes presentes en la estructura________

Rata de amortización ___________%

Rata de interés ___________%

Rata de mantenimiento ___________%



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Evaluación realizada por:

Nombre: ____MARTIN ECHEVERRI BRAND________________

Cargo: ____INGENIERO ELECTRICISTA___________________

Firma: _________________________________________________

Información suministrada por:

Nombre: _______________________________________________

Cargo: _________________________________________________

Firma: _________________________________________________

Fecha: ___________________________



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ANEXO:

CALCULO DE EVALUACION DE NIVEL DE

RIESGO FRENTE A RAYOS DE UNA

ESTRUCTURA



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