Protección de Estructuras Contra Tormentas Eléctricas

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Introducción

La conexión a tierra de un sistema eléctrico es una decisión que encaran los ingenieros eléctricos que están relacionados en sus tareas con el diseño, planeación, modificación y operación de los sistemas de distribución eléctrica ó sistemas eléctricos industriales, y porque no decirlo, de las redes en baja tensión comerciales y domésticas.

La puesta a tierra de un sistema eléctrico (PTSE) consiste de todas las conexiones posibles a tierra que están interconectadas a las redes eléctricas (neutros de generadores y transformadores principalmente). También se refiere a la conexión y puesta a tierra de los equipos y de los elementos metálicos (PTE) que no conducen corriente eléctrica pero que forman parte de la red eléctrica, por ejemplo, tableros de todos tipos, ductos metálicos, carcasas de máquinas rotantes, estructuras metálicas, etc.

La PTSE provee caminos de baja impedancia para el retorno de la corriente de carga o falla a su fuente de energía.

La PTSE contribuye con la protección, seguridad, buen funcionamiento de los sistemas de energía eléctrica y todos los equipos que se usan como carga, pero lo más importante es que se protege la vida de las personas. Estos sistemas también garantizan el potencial de referencia (ambiente equipotencial) y la circulación de corrientes desbalanceadas.

Tanto en Europa (donde caen menos rayos que en los países latinoamericanos), como en Norteamérica, se ha debatido mucho sobre los métodos de protección contra las tormentas eléctricas (SPTE), en Europa permanece el método de protección denominado Franklin/Faraday, que es el tradicional, y el de puntas de iniciación temprana (early streamers, en inglés). En EUA, la norma aprobada por la asociación contra el fuego (NFPA) considera el método Franklin/Faraday y se conoce como NFPA-780, National Standard for the Installation of Lightning Protection Systems.

En México, tenemos desde el año 2006 una Norma Mexicana al respecto, emitida por ANCE con el número NMX-J-549-ANCE, titulada Sistema de protección contra tormentas eléctricas – especificaciones, materiales y métodos de medición.

La norma NMX-J-549-ANCE-2005 se enfoca principalmente al diseño de sistemas de protección contra tormentas eléctricas (SPTE), para reducir el riesgo por daño que pueden provocar los rayos, o más técnicamente, descargas eléctricas atmosféricas. La norma menciona que su aplicación no garantizará una protección absoluta a las personas, estructuras u objetos.

En el curso hacemos mención de los puntos principales de cada una de las normas internacionales, pero enfatizamos el uso de la norma nacional, que para su elaboración consideró a las internacionales.

Enfoque

  • Durante el curso el participante aprenderá:
  • Los conceptos básicos relacionados con la puesta a tierra de los sistemas eléctricos.
  • Conceptos relacionados con los diseños de redes de tierra.
  • Conceptos relacionados con la naturaleza de los rayos y de los diferentes sistemas de protección contra las tormentas eléctricas.
  • Los principios relacionados con la protección contra tormentas eléctricas.
  • Los puntos principales de la normatividad internacional y nacional para el diseño de los sistemas de protección contra tormentas eléctricas.

A quién va dirigido

  • Ingenieros en planeación de sistemas eléctricos.
  • Ingenieros en operación y mantenimiento.
  • Ingenieros en sistemas de protección y control
  • Consultores y diseñadores de sistemas eléctricos.

Temario

Capítulo I

Puesta a Tierra del Sistema Eléctrico

1.1 Introducción

1.2. Definiciones

1.3. Sistemas puestos a tierra y no-puestos a tierra

1.3.1. Características principales de los sistemas no-puestos a tierra

1.3.2. Ventajas de los sistemas puestos a tierra

1.3.3 Métodos de la puesta a tierra

1.3.4. Conclusiones

1.3.5. Otras características de los sistemas no aterrizados

1.4. Cálculo de la Corriente de Falla a Tierra

1.4.1. Corriente de falla a tierra en aterrizamiento a través de una reactancia

1.4.2. Corriente de falla a tierra en aterrizamiento sólido

1.5. Diseño del Equipo de Puesta a Tierra

1.5.1 Diseño del equipo de aterrizamiento

1.5.2 Otros Métodos de Aterrizamiento

1.6. Resistividad del Terreno

1.6.1. Medición de la Resistividad del terreno

1.6.2. Consideraciones referentes al diseño del sistema de tierras

1.7. Bibliografía

Capítulo II

Antecedentes sobre los Sistemas de Protección contra

Descargas Eléctricas Atmosféricas (SPTE)

2.1. Introducción

2.1.1. Reseña de los inicios de la protección contra el rayo

2.2. Evolución del sistema convencional de protección

2.2.1. Electricidad estática

2.2.2. El Cono de protección como primera guía de diseño

2.2.3. Primeras normas

2.3. La protección contra tormentas eléctricas no es absoluta; Normas

Internacionales

2.4. Dispositivos no convencionales de protección

2.5. Aspectos Técnicos y de Diseño de la nueva tecnología

2.6. Normatividad internacional; Se niega la publicación de la norma NFPA 781

2.7. Desarrollo de la norma Mexicana NMX-J-549-ANCE-2005

2.8. Conclusiones

2.9. Bibliografía

Capítulo III

La Naturaleza de la Descarga Eléctrica Atmosférica

3.1. Introducción

3.2. Las nubes

3.2.1. La célula tormentosa

3.2.2. Mecanismos de generación y separación de carga

3.3. Tormentas de nubes

3.3.1. Distribución de la carga en una nube

3.3.2. Génesis del rayo

3.4. Descarga del rayo

3.4.1. Mediciones de los parámetros de las descargas

3.4.2. Datos representativos de un rayo

3.4.3. Densidad de descargas

3.4.4. Velocidad de retorno del rayo

3.5. Descargas eléctricas atmosféricas naturales

3.5.1. Fuentes de Descargas Eléctricas Atmosféricas a Tierra

3.5.2. Estructura tripolar de la nube de tormenta

3.5.3. Categorización del rayo.

3.5.4. Evasión y protección contra las descargas eléctricas

3.5.5. Descargas eléctricas iniciadas artificialmente (Triggered).

3.5.6. Bibliografía

Capítulo IV

Normatividad

4. Introducción

4.1. NFPA 780-2008, Standard for the Installation of Lightning Protection Systems

4.1.1. Alcance

4.1.2. Propósito

4.1.3. Términos y definiciones más comunes

4.1.4. Protección de estructuras ordinarias

4.1.5. Tipos de techos e inclinaciones

4.1.6. Materiales

4.1.7. Protección contra la corrosión

4.1.8. Dispositivos de intercepción

4.1.9. Zonas de protección

4.1.10. Dispositivos de intercepción sobre los techos

4.1.11. Conductores

4.1.12. Electrodos de puesta a tierra

4.1.13. Puesta a tierra común

4.1.14. Sistemas de acero estructural

4.1.15. Protección contra transitorios

4.1.16. Ecualización del potencial

4.1.17. Evaluación de riesgo de los rayos

4.2. Norma IEC 62305-1 – 2006, Protection against lightning – Part 1: General principles

4.2.1. Introducción

4.2.2. Términos y definiciones más comunes

4.2.3. Sistema externo de protección contra tormentas eléctricas, SEPTE

4.2.4. Abrazaderas y empalmes

4.2.5. Materiales y dimensiones

4.2.6. Sistema interno de protección contra tormentas eléctricas, SIPTE

4.2.7. Diseño, mantenimiento e inspección del SPTE

4.2.8. Clasificación de las estructuras.

4.2.9. Parámetros de las descargas eléctricas atmosféricas

Capítulo V

Norma J-549-ANCE-2005 Sistema de Protección Contra Tormentas Eléctricas – Especificaciones, Materiales y Métodos de Medición.

5.1. Introducción

5.2. Campo de aplicación

5.3. Definiciones

5.4. Especificaciones

5.4.1. Valoración del riesgo

5.4.2. Diseño del SEPTE

5.4.3.1. Diseño del sistema interno de protección, SIPTE

5.4.3.1. Unión equipotencial, UE

5.5. Materiales

5.5.1. Terminales aéreas

5.5.2. Conductores de bajada

5.5.3. Electrodos de puesta a tierra

5.5.4. Barra de unión para el sistema de protección contra tormentas eléctricas

5.5.5. Elementos de fijación del SPTE

5.5.6. Elementos de unión equipotencial

5.5.7. Protección contra la corrosión

5.6. Comprobación, actividades de prevención y correctivas

5.6.1. Programa de comprobación

5.6.2. Etapas de comprobación

5.6.3. Factores de la comprobación

5.6.4. Comprobación visual.

5.6.5. Actividades preventivas y correctivas.

 

Copyright © 2000 Informática e Ingeniería Integral S.A. de C.V. (ininin)

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