Análisis de riego de un SIPRA

por | Ago 10, 2020 | pararrayos | 0 Comentarios

Un Sistema Integral de protección contra Rayos (SIPRA) es una inversión considerable y no siempre es necesaria, para eso hay que evaluar el entorno en el que se encuentra la estructura, el nivel ceraunico, las actividades que se desempeñan en el lugar, la cantidad de personas, las dimensiones de la estructura, y muchas cosas que detallaremos en este artículo. Además, presentaremos una guía y un ejemplo práctico en el análisis de riego basado en el RETIE y la norma técnica colombiana NTC 4552 tomos 1,2 y 3.

Daños provoca por descargas atmosféricas:

Daños a estructuras:

El departamento administrativo de la función pública (DAFP) es el organismo encargado de vigilar y supervisar las demás instituciones públicas y sus servidores, los temas principales en los que giran sus funciones son empleo público, gestión pública, fortalecimiento institucional, participación, transparencia y servicio al ciudadano. En cuanto a las instalaciones de este edificio, la subestación ubicada en el sótano es compartida, si una descarga eléctrica impacta al DAFP también afectará a los edificios aledaños. En consecuencia, basado en la NTC 4552 tomo 1 se listan 3 de las posibles clasificaciones en el tipo de estructura y los posibles efectos que un rayo puede acarrear a esta.

Tipo de estructura según la función y/o el contenidoEfectos del rayo
Casa de habitaciónPerforación de instalaciones eléctricas, fuego y daños materiales, Daño limitado normalmente a los objetos expuestos al punto de toque o la trayectoria de la corriente del rayo.
Falla de equipo eléctrico electrónico y de sistemas instalados (televisores, computadores, modems, teléfonos, etc)
Edificación ruralRiegos primario de fuego y tensiones de paso peligrosos, así como daño material.
Riesgo secundario causado por perdida de energía eléctrica, y peligro de vida del ganado, debido a la falla del suministro de alimento, sistema de ventilación, etc.
Teatro, Hotel, Escuela, Almacén grande, Área deportiva  Daño de instalaciones eléctricas (ej. iluminación eléctrica) probablemente causa de pánico. Falla de alarmas contra incendio, dando por resultado retrasos en las medidas de extinción del fuego.  
Banco, Compañía de seguros, Centros comerciales, etc.Situaciones como las anteriores, más problemas resultado de pérdida de comunicación, falla de computadoras y pérdida de datos.  
Hospital, clínica de reposo, prisión.situaciones como laslas anteriores, más complicaciones con las personas en cuidados intensivos, y dificultades de rescatar a gente inmóvil.
IndustriaEfectos adicionales dependiendo del contenido de la fábricas, extendiéndose de menor importancia por daño inaceptable y pérdida de la producción.
Museos, sitios arqueológicos e iglesias.Pérdida de patrimonio cultural irreemplazable.
Telecomunicaciones, Centrales eléctricas  Pérdidas inaceptables de servicio al público.
Fábrica de fuegos artificiales, Trabajos con municionesFuego y explosión de la planta y a sus alrededores.
Planta química, Refinería Central nuclear, laboratorios bioquímicos y plantasFuego y mal funcionamiento de la planta con consecuencias perjudiciales al ambiente local y global.
Tabla 1, efecto de los rayos sobre estructuras típicas, fuente NTC 4552-1

Además, se deben considerar los efectos del rayo dependiendo a 4 situaciones especificadas en la norma:

  • S1 Impacto a la estructura.
  • S2 Impacto cerca de la estructura.
  • S3 Impacto al servicio entrando a la estructura.
  • S4 Impacto cerca al servicio entrando a la estructura.

Para el caso S1 se pueden generar daños mecánicos e incluso incendios y explosiones, para el resto de casos, dependiendo de la distancia de impacto y la magnitud de la corriente se pueden inducir tensiones de paso en la estructura del edificio afectando tableros de distribución, racks de comunicación y equipos, en consecuencia, para mitigar estos efectos se realiza una revisión y una adecuación de los DPS (Dispositivo de Protección contra Sobretensiones).

Con respecto a los tipos de daños la misma norma establece la siguiente clasificación:

  • D1 lesiones a los seres vivos, causadas por tensiones de contacto y de paso.
  • D2 Daños físicos (fuego, explosión, destrucción mecánica, escape químico) causados por efectos de la corriente de rayo incluyendo chispas.
  • D3 fallas de sistemas internos causados por IER.

Manejo de riesgo calculo básico:

Para la justificación del SIPRA se debe seguir varios procedimientos, el primero se basa en el algoritmo brindado por la NTC 4552-2:

Tipo de pérdidaRT
Pérdida de vidas humanas o lesiones permanentes10^-5
Pérdida de servicio público10^-3
Pérdida de patrimonio cultural10^-3
Ilustración Tipo de perdida RT

Fuente: NTC 4552-1

En otras palabras, si la suma de los diferentes riesgos relacionados con la estructura, servicios, personas y animales es mayor al riesgo tolerable se debe implementar un SIPRA. a continuación, se encuentra en detalle el cálculo del riesgo del edificio del DAFP.

El DDT (densidad de tormentas al año) se toma como 1 basado en la NTC 4552-1 tabla A6 densidad de descargas a tierra para algunas ciudades de Colombia. Asimismo, el valor de la corriente pico necesaria para determinar los ángulos de protección y los radios de la esfera rodante se toma con base en la ilustración, pero antes se debe tener en cuenta:

“Los valores máximos de los parámetros de rayo del nivel 1 (NPR) se reduce a 75% para el nivel ll y al 50% para los niveles ll y lV”, según como se estipula en la NTC 4552-1[2].

Las características del sistema de protección usado dependen de las características de la estructura a proteger, basado en la NTC 4552- 1 están definidos cuatro niveles de protección contra rayos que son mostrados a continuación.

Nivel de protección contra rayosClase de SIPRA
Il
llll
llllll
lVlV
Tabla 2, relación entre las clases de SIPRA y el nivel de protección para el rayo

Asimismo, cada clase de SIPRA tiene unas características asociadas, por ejemplo:

  1. Los parámetros del rayo
  2. El tamaño de la malla, el radio de la esfera rodante y el ángulo de protección.
  3. Las distancias típicas entre los bajantes y los anillos conductores del SIPRA
  4. Distancias de separación de los conductores del SIPRA con respecto a la estructura, para evitar así la producción de arcos peligroso
  5. Para finalizar, la clase del SIPRA tiene implícita la longitud mínima de los electrodos de puesta a tierra.

Además, existen otros parámetros que son vitales en el SIPRA, no obstante, no dependen de la clasificación de este, por ejemplo:

  1. Barras equipotenciales u otros elementos equipotenciales
  2. Espesores mínimos de los conductores usados para los bajantes, ya sean varillas, cintas metálicas o cables, estos se deben dimensionar de acuerdo a la tabla 16.1 del RETIE.
  3. Los materiales usados en el SIPRA y sus condiciones de uso, esta depende en mayor medida de la ubicación del edificio a proteger, en esta ocasión este no se encuentra ubicado en una zona costera que cuente con un ambiente altamente corrosivo.

Indicadores:

Indicadores de exposición al rayo:

Para este indicador se tienen en cuenta los DDT la corriente esperada del rayo, así, basándose en la NTC 4552.

Indicadores del parámetros del rayo

Indicadores del parámetro del rayo

Como se muestra en la tabla, el indicador de exposición al rayo es bajo, según la ilustración 11 el DDT de Bogotá es 1, pero, no se puede concluir nada aun, es necesario ver otros indicadores.

La gravedad del impacto de un rayo depende del lugar y las características del edificio a proteger, en otras palabras, la altura, el área y el tipo y materiales usados en la estructura se representan en sus indicadores, así, la suma de todos estos indicadores es lo que se conoce como indicador de gravedad.

formula de mierda 🙁

Donde:

  • Iuso= sub-indicador relacionado con el uso de la estructura
  • It= sub-indicador relacionado con el tipo de estructura
  • Iaa= sub-indicador relacionado con la altura de la estructura

La suma de estos dará un valor entre y 100, el cual se traduce en 5 estados (leve, baja, media, alta, grave y severa) como se muestra en la siguiente tabla

Matriz de riesgo:

Para la toma de decisiones se debe elaborar una matriz de riesgos, en otras palabras, se debe seguir los siguientes pasos:

  • Definir el factor de riesgo que se requiere evaluar o categorizar.
  • Definir si el riesgo es potencial o real.
  • Determinar las consecuencias para las personas, económicas, ambientales y de imagen de la empresa. Estimar dependiendo del caso particular que analiza.
  • Buscar el punto de cruce dentro de la matriz correspondiente a la consecuencia (1, 2, 3, 4, 5) y a la frecuencia determinada (a, b, c, d, e): esa será la valoración del riesgo para cada clase.
  • Repetir el proceso para la siguiente clase hasta que cubra todas las posibles pérdidas.
  • Tomar el caso más crítico de los cuatro puntos de cruce, el cual será la categoría o nivel del riesgo. g. Tomar las decisiones o acciones, según lo indicado en la Tabla 9.4
Matriz de riesgo diligenciada para descargas atmosféricas.

En la ilustración 33 se evidencia que el riesgo de la edificación del DAFP es medio por lo que las acciones a ejecutar deben corresponder a lo indicado por el RETIE en la ilustración 34.

Con respecto al nivel de riesgo SIPRA se debe seguir las acciones recomendadas como se indica en la ilustración 35.

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