SEGELECTRICA SAC. CONFERENCISTA: M.Sc. Ernesto Noriega Stefanov

Transcripción

1 SEGELECTRICA SAC. CONFERENCISTA: M.Sc. Ernesto Noriega Stefanov

2 BENJAMIN FRANKLIN ( ) Protección contra rayos

3 TEMES A LOS RAYOS! Incidentes y casos de muertes Muerte de animales Incendios Perdidas económicas Perdidas materiales Desastres, destrozos, etc.

4 Radio de acción de una descarga atmosférica.

5 Normatividad Internacional de protección contra rayos iec 62305

6 Normatividad Internacional de protección contra rayos iec Los estándares IEC son normas de instalación. Estas normas explican cómo seleccionar, instalar y controlar el sistema de protección contra rayos.

7 Normatividad nf c (relacionada con los pararrayos con dispositivos de cebado) Bajo solicitud de CENELEC (comité electrotécnico europeo) esta norma ha sido actualizada y renovada este año en Francia, España y Portugal y responde a las exigencias de la IEC Convirtiéndose en la nueva norma francesa NFC C :2011 y en España UNE 21186:2011. Estas normas son mucho más severas que sus anteriores versiones. El estándar francés NF C , así su versión editada en el año 2009, es fundamentalmente una norma de producto.

8 PROTECCION CONTRA RAYOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS PROTECCION EXTERNA Estará formada por todos los dispositivos utilizados para dar cobertura a las estructuras, edificaciones, elementos o equipos situados en el exterior y a las personas contra los impactos directos de los rayos. Hay dos tipos de protección externa: Protección externa activa: Captadores que de una manera u otra, emiten un flujo de iones dirigidos hacia la nube, aumentando la probabilidad de descargas sobre ellos para una mejor protección de estructuras y de personas en campo abierto(pararrayos con dispositivo de cebado PDC). Protección externa pasiva (Pararrayos Franklin y Jaula de Faraday): Sistemas que no intentan provocar el arco disruptivo (rayo), y dan protección solo a las estructuras en las que se instalan.

9 PROTECCION CONTRA RAYOS En la actualidad y siguiendo las directrices marcadas por diferentes códigos técnicos, los cuales se encuentran a su vez respaldados por la diferentes Normativas Vigentes, tenemos que a la hora de diseñar y proyectar un sistema de protección externo contra el rayo existen tres diferentes tipos: 1. Puntas Franklin 2. Conductores de guarda entre mástiles. 3. Mallas conductoras(jaula de Faraday) 4. Pararrayos con Dispositivo de Cebado(PDC) En la punta del PDC se generan impulsos con amplitud controlada y frecuencia durante la aparición de un campo eléctrico fuerte, lo cual es normal en el periodo antes de caer un rayo. El sistema electrónico o de cebado del pararrayo acumula potencial eléctrico en su interior, lo cual es liberado en forma de impulso de alta tensión, el cual ioniza el aire alrededor del dispositivo. Esto permite crear un líder ascendente que surge del pararrayo, el cual se dirige en dirección al líder descendente proveniente de la nube, lo cual trae consigo que el rayo sea atraído hacia el pararrayo.

10 METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE: Consiste en hacer rodar una esfera ficticia, radio R, sobre una estructura a proteger, considerándose como protegidos aquellos puntos que se encuentran en la zona definida por la superficie de la esfera y la superficie exterior de dicha estructura. Los puntos en que la esfera toca a las diferentes partes de la estructura y el suelo son susceptibles de ser alcanzadas por las descargas. La esfera rodante es un corolario del método electro geométrico. El cual fue concebido para el diseño de la protección contra el impacto directo del rayo en líneas de transmisión(ubicación de los conductores de guarda).

11 METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS Apesardequeesunmétodoaproximado,eselmásexactohastalaactualidadpara la ubicación de los sistemas de protección contra rayos convencionales. ElradioRsedefinecomo: R esfera: 10 x (I) 0.65 Donde I: descarga de retorno principal en KA Esfera rodante Puntas captadoras Zona protegida MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE

12 METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE

13 METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS Los valores mínimos de la corriente del rayo y radios de la esfera rodante para cada nivel de protección se muestran en la siguiente tabla. Niveles de protección contra rayos Estos niveles y corrientes están dados para que con el radio escogido cualquier corriente igual o superior a la escogida sea interceptada por el sistema de protección externa y no impacte directamente sobre la estructura que se desea proteger

14 METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS MÉTODO DEL ANGULO: El método de ángulo es una simplificación del método de la esfera rodante, en donde para una altura relativa dada existe un ángulo de protección de la punta captadora o cable aéreo de protección el cual puede determinarse mediante la siguiente figura. La altura se escoge a partir de la altura relativa que tiene el elemento con la superficie a proteger y a partir de ahí se colocan las puntas captadoras de tal manera que el elemento a proteger quede siempre dentro de la zona de protección de la punta. Ángulo de protección dependiendo de la altura relativa y el nivel de protección

15 METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS MÉTODO DEL ANGULO: Limitaciones de este método: Noesaplicableparavaloressuperioresalosmarcadoscon.Enestoscasossolose aplicanelmétododelaesferarodanteydelamalla. Altura(h): el ángulo de protección no cambia para alturas inferiores a 2 metros. Ángulo de protección dependiendo de la altura relativa y el nivel de protección

16 VOLUMEN PROTEGIDO

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18 METODOS DE PROTECCION CONTRA RAYOS MÉTODO ENMALLADO: Este método es utilizado principalmente cuando es necesario proteger superficies planas, en donde una malla conductora puede ser considerada para obtener la protección contra impactos directos de toda la estructura. Para este caso las terminaciones conductoras aéreas son colocadas sobre: -Losbordesdeltecho -Voladizos La red enmallada debe ser diseñada de tal manera que la corriente de rayo siempre encuentre al menos 2 vías de evacuación de la corriente. Los valores de enmallado dependiendo del nivel de protección están dados en la siguiente tabla.

19 MÉTODO ENMALLADO: Techo Conductor FARADAY CAGE Nivel de Protección Tamaño del mallado (m) I 5 x 5 II 10 x 10 III 15 x 15 IV 20 x 20

20 SISTEMAS PASIVOS Efecto jaula de Faraday: El campo electromagnético en el interior de la malla es nulo, anulando así el efecto de los campos externos.

21 Pararrayo convencional sharp (tipo Franklin) PROTECCION CONTRA RAYOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Volumen protegido TECNOLOGIAS DE PARARRAYOS EN EL MERCADO INTERNACIONAL FRANKLIN (Sharp)) FRANKLIN (Blunt) Pararrayos con Dispositivo de Cebado(PDC)

22 PROTECCION CONTRA RAYOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Pararrayo convencional TECNOLOGIAS DE PARARRAYOS EN EL MERCADO sharp INTERNACIONAL (tipo Franklin) FRANKLIN (Sharp)) La totalidad de las Volumen normas protegido en el mundo avalan los pararrayos tipo Franklin, sin embargo, el puntiagudo presenta una concentración de cargas que por efecto corona emite iones muy tempranamente, actuando de tal forma que tiende a saturarse o ahogarse por sus descargas parciales; mientras que el pararrayo redondeado tiene una gran ventaja, pues emite iones, con gran dificultad, haciendo que los valores del campo eléctrico a su alrededor siempre seanaltos, logrando así que el líder ascendente que vaya a salir desde él, se propague a más distancia y con mayor probabilidad de enlace con el líder descendente. En ensayos con igualdad de condiciones se ha comprobado que el proceso de enlace entre el líder ascendente y el líder descendente, se realiza a una altura dos o tres veces mayor en un terminal de captación tipo Blunt o redondeado, respecto a uno Sharp opuntiagudo FRANKLIN (Blunt)

23 DISTRIBUCION DE PARARRAYOS EN EL MUNDO Pararrayo convencional (Convencionales sharp Vs E.S.E) (tipo Franklin) En 25 años se han instalado por todo el mundo Volumen protegido unidades de pararrayos con dispositivos de cebado (E.S.E)

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25 EJEMPLOS DE SISTEMAS DE PROTECCION CONTRA RAYOS

30 Como protegernos contra las sobretensiones atmosféricas y de conmutación eléctrica?

31 Como protegernos contra las sobretensiones atmosféricas y de conmutación eléctrica? Las estadísticas demuestran, que las sobretensiones generadas por los rayos y por las conmutaciones eléctricas ocasionan gran cantidad de daños y pérdidas económicas en nuestras industrias y viviendas. Estas sobretensiones pueden dañar el equipamiento sensible cuando entran a nuestras instalaciones por medio de las líneas telefónicas, la red eléctrica, líneas de datos, etc. Datos estadísticos demuestran: -28% de las fallas ocasionadas en los sistemas electrónicos es debida a sobretensiones. -Debido al efecto de las sobretensiones en Europa anualmente se dañan alrededor de computadoras. -Los daños ocasionados por rayos representan el 14% de los pagos que realizan las empresas de seguro en Europa.

32 Como protegernos contra las sobretensiones atmosféricas y de conmutación eléctrica? -Un valor promedio de los accidentes causados por las sobretensiones en la red eléctrica, tienen un costo aproximado de 13000, y el total de danos en los equipos están en el ordendelos ; -Se plantea que del 100 % de las sobretensiones que pueden presentarse: 30% es de origen atmosférico y el 70% se origina en los sistemas eléctricos. Dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias-dps (surge protective device): Dispositivo para protección de equipos eléctricos, el cual limita el nivel de la sobretensión, mediante la adsorción de la mayor parte de la energía transitoria, minimizando la trasmitida a los equipos y reflejando la otra parte hacia la red. No es correcto llamarlo pararrayos.

33 Como protegernos contra las sobretensiones atmosféricas y de conmutación eléctrica?

34 Esquemas de conexiones de los DPS para redes de energía de baja tensión. L1 PEN F1 > 250 A gl F2 =250 A gl F1 250 A gl F2: not installed

35 Esquemas de conexiones de los DPS para redes de energía de baja tensión.

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37 FCO/hmm