rayos favio casa so spin a

CONFERENCISTA: ING. FAVIO CASAS OSPINA

PREDICCIÓN, PREVENCIÓN Y

PROTECCIÓN CONTRA RAYOS

� GENERALIDADES – EL FENÓMENO

“Las magnitudes de los parámetros de la descarga eléctrica atmosférica utilizados en aplicaciones en ingeniería (Nivel Ceráuneo, Densidad de Rayos a Tierra, Polaridad, Corriente de Retorno de Rayo y Rata de Ascenso de la Corriente de Rayo) varían espacial y temporalmente . ”

Horacio Torres, “El Rayo. Mitos, leyendas, ciencia y tecnología”, Ed. UNIBIBLOS, Bogotá, 2002

PROBLEMÁTICAPOR RAYOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS

� El costo promedio anual de reposición detransformadores de distribución en Colombia, porimpactos de rayo, se estima en US$7 millones.

� Los rayos producen al menos el 50% de los sags(caídas de tensión) en una red de distribución.

� La tasa de fallas anuales en líneas de transmisiónpor causa de rayos en Colombia varía entre 40 y 60%

© Copyright: Ing. Horacio Torres Sánchez

“…En general, las muertes y lesiones por rayos dependen del sistema económico y el mejoramiento en la construcción de las viviendas. En las áreas tropicales

y subtropicales del mundo, donde la actividad de rayos es más común, el número total de muertes por rayos se estima en 24.000 y cerca de 240.000

lesionados…”

(Mary Ann Cooper, MD “Lightning Injuries” October 26, 2005)

PROBLEMÁTICA

TRES MUERTOS POR UN RAYO EN SAN RAFAEL (COLOMBIA), 3 de mayo de 2010

El hecho se presentó en el paraje La Araña de la vereda El Bizcocho, cuando un

grupo de 250 católicos realizaba una procesión con ocasión del Día de la Santa

Cruz, que de manera tradicional se celebra los 3 de mayo, dejando tresvíctimas fatales y más de 100 personas heridas, que fueron atendidas en el

hospital local.

El sacerdote está entre los lesionados. La cruz del cerro Pan de Azúcar antesera de madera, pero este año fue cambiada por una de metal. Sobre esa

estructura fue que cayó la descarga eléctrica, según relataron los testigos.

PROBLEMÁTICA

© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

INCENDIOS EN TANQUES PETROLEROS EN EL MUNDO

OTRAS CAUSAS5%

POR RAYOS95%


MITOLOGÍA

ILLAPA Y SANTIAGO© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

Santa Bárbara


Santa Bárbara benditaAbogada de los truenosCuando la chicha se acabaLos cunchos también son buenos!


MODA EN 1750


LESIONES POR RAYO


CASO DE GOLFISTA


EFECTOS DE LOS RAYOS


RAYO EN AVIÓN


� Aeropuertos

RAYO EN POSTE DE MADERA


EFECTOS DE LAS

BAJANTES

MAL INSTALADAS


EFECTOS DE LOS RAYOS


RAYO EN TANQUE PETROLERO



SHUNT SINCONTACTO


APANTALLAMIENTO INADECUADO

RAYO DESCENDENTE EN ÁRBOL


FULGURITAS


DAÑO POR INDUCCIÓN


NUBE TÍPICA DE TORMENTA



DIRECCIÓN DE VIENTOS

CIRCUITO ELÉCTRICO GLOBAL


CUMULUS NIMBUS


POLARIZACIÓN DE NUBES


LÍDERES DESCENDENTE Y ASCENDENTEPROCESO DE LA DESCARGA


FOTOS DE UN RAYO


SPRITES


HAY PATRONES REPETITIVOSRAYOS DE 1996


HAY PATRONES REPETITIVOSRAYOS DE 1999


Arcos eléctricos entre nube y tierra o entre nubes.DEFINICIÓN


IONIZACIÓN DEL SUELO


FILOSOFÍA DE PROTECCIÓN

El propósito de la proteccióncontra rayos, es controlar (noeliminar) el fenómeno natural,encausándolo en forma segura.

Por esto se requiere un SIPRA !© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

SIPRA


APLICACIÓNMÉTODO ELECTROGEOMÉTRICO


ESFERAS RODANTES


260 AÑOS DESPUÉS SIGUE VIGENTE

FRANKLIN


PARARRAYOS RADIACTIVO


PUNTA FRANKLIN


FRANKLIN BLUNT



APANTALLAMIENTO EN TANQUE


MANTENIMIENTO DE SHUNT


MONTAJE DE SPE

BAJANTE EN EDIFICIO



TRANSFORMADORESPROTOTIPO NUEVO DISEÑO (ATS)

NUEVO DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA (ATS)

Suelo Artificial Suelo Artificial

Suelo Artificial

Bajante

Anillo

Electrodo

Electrodo

Contrapeso

Electrodo

Contrapeso


SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO (SPI)

SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO (SPI)

Es el conjunto de elementos que permitenreducir a niveles aceptables lassobrecorrientes y sobretensionestransitorias que se pueden presentar alinterior de una instalación, debidas aperturbaciones electromagnéticas. Partede una correcta zonificación.

Es el conjunto de elementos que permitenreducir a niveles aceptables lassobrecorrientes y sobretensionestransitorias que se pueden presentar alinterior de una instalación, debidas aperturbaciones electromagnéticas. Partede una correcta zonificación.


EFECTOS DE LOS TRANSITORIOS


ZONA 3 ZONA 2 ZONA 1 ZONA 0B ZONA 0A

Categoria A Categoria B Categoria C Categoria D Categoria E

I

6 kA, 500 A,100kHz

I I

20 kA, 8 /20 sµ5 kA, 8 /20 sµ 20 kA, 10 /350 sµ

I

42 kA, 10 /350 sµ

I

ZONIFICACIÓN


MONTAJE TÍPICO DE DPSMONTAJE TÍPICO DE DPS

VL=VR


DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN

DPS

EQUIPO

a

b

a+b ≤ ≤ ≤ ≤ 50 cm

FUSIBLE

BE

IEC 947/0260364-5-53



EQUIPO

b < 50 cm

IEC 948/02

b

EQUIPO

DPS

FUSIBLE

BE

60364-5-53



D P S

INSTALACIÓN O EQUIPO A PROTEGER

FUSIBLEINTERRUPTOR DIFERENCIAL

BE



CONEXIÓN CORRECTA DE DPS


DPS EN TRANSFORMADORES

PARÁMETROS PARA ESPECIFICAR UN DPSCaracterísticao parámetro Término en inglés Importanci a

Corriente máxima de descarga Max. dischargecurrent, Peak surge current Alta

Cumplimiento de normas Proved standards compliance Alta

Esquemasde montaje Installation Alta

Indicación de estado de funcionamiento

Failsafe function Alta

Máxima tensión de operación continua

Maximum continuous operating voltage (MCOV) Alta

Nivel de protección en tensión (ensayo con 8/20 – IEC)

Voltage protection level (Up) or voltage protectionrating (VPR)

Alta

Nivel de protección en tensión(ensayo con 6 kV 500 A – UL)

Suppressedvoltage rating (SVR) Alta

Sectorización (categoría, zona o escenario )

Category or zone protection Alta

Tensiónde reacción o supresión Clamping orsuppression voltage Alta

Tensión de supresión o de limitación

Suppression voltage Alta


TENSIÓN AL IMPULSO QUE DEBEN SOPORTAR LOS EQUIPOS


ONDAS DE CORRIENTES NORMALIZADAS

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0.00E+00 1.26E-05 2.52E-05 3.78E-05 5.04E-05 6.30E-05 7.56E-05 8.82E-05 1.01E-04 1.13E-04 1.26E-04

Tiempo

A

0,25 / 100 µs

8 / 20 µs 10 / 350 µs

10 / 1000 µs


Nivel de tensión [V] nominal

1,51000 8 6 4 2,5

254/440 ; 277/480 6 4 2,5

III II I120-240 ; 120/208 4 2,5 1,5 0,8

TENSIÓN AL IMPULSO QUE DEBEN SOPORTAR LOS EQUIPOS

Tensión al impulso [kV]

Contadores.Tableros,

interruptores, cables, etc.

Electrodomésticos, herramientas portátiles

Equipo electrónico

IV

Tabla 1Tabla 1

IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA TENSIÓNINSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA TENSIÓN


INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORES

INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORES

Fuente: IEEE 142 - 1991

EN POSTESIGUIENTE

EN POSTESIGUIENTE

DPS

CORTACIRCUITOINSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA TENSIÓN


PROTECCIÓN DE CABLES BLINDADOS DE MEDIA TENSIÓN


DETECCIÓN DE RAYOS


CONSTRUCCIÓN DE CONOCIMIENTO


MEDICIONES

EL MOLINO DE CAMPO ELÉCTRICO PARA PREDICCIÓN� Principio de medición

� Principio de inducción de carga superficial

� Ventanas de inducción� La frecuencia de medición depende

de la frecuencia de giro y del número de ventanas

� Detección de la polaridad (Innovación Tecnológica)

� Capacidad variable del instrumento� Señal asimétrica� Reducción de componentes

electrónicos� La detección de polaridad se realiza

mediante software-1.8 V

2.2 V


APROPIACIÓN, CONSTRUCCIÓN Y GENERACIÓN

� CLASE I. Detección de la tormenta en todo su ciclo de vida (Molinos decampo eléctrico)

� PRETHOR, PREVISTORM, MISSION INSTRUMENT, CAMPBELL,otros

� CLASE II. Detección de actividad total de rayos (redes de detección).

� LINET (3D), SAFIR, LMA, LDAR

� CLASE III. Detección de actividad de rayos nube-tierra (redes dedetección).

� IMPACT

� CLASE IV. Detección de radiaciones con eficiencia muy limitada.

� Sensores portátiles

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE DETECCIÓN

� Medida del campo electrostático (DC) – Clase I

� Tiempos de predicción (Lead-time) entre 10 y 30 minutos

� Probabilidad de Detección (POD) mayor a 95 %

� Rango 20 – 30 km

Campo Electriostático

� Campos Petroleros: PRE, Colombia,

79

� Procesamiento de campo electrostático

Área de interés

Área de alarma

kV/m

� Minas: CMSA, Colombia,

81

PREVENCIÓN PERSONAL


RAYO EN TORRE PETROLERA



PREGUNTAS Y COMENTARIOS

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