ANEXO EVALUACION DE RIESGOS PEAJE

EVALUACION DE RIESGO POR IMPACTO
DE DESCARGAS ATMOSFERICAS.
Proyecto: Ruta del Sol, area de peaje, edificio Administrativo.
Se utilizan para los cálculos las ecuaciones de la norma NTC 4552-2 enunciadas.
El riesgo es el valor de una pérdida anual media probable. Para cada tipo de pérdida que puede presentarse en una estructura o servicio debe evaluarse el riesgo correspondiente.
Estos riesgos en una estructura pueden ser los siguientes:
1. De pérdida de vida humana.
2. De pérdida del servicio a público.
3. De pérdida de patrimonio cultural.
4. De pérdida de valor economico.
Dicho de otra manera la evaluación del nivel de riesgo se realiza para determinar si se requiere implementar un sistema de protección contra rayos y las acciones que permitan
disminuir el riesgo a un nivel tolerable. Es el elemento más importante en el procedimiento para diseñar un sistema de protección contra rayos y especialmente en el
procedimiento de selección del nivel de protección.
Este documento contiene la metodología propuesta por la norma IEC 62 305 y la NTC 4552-2, para la determinación del nivel de riesgo contra descargas atmosféricas del
proyecto para Ruta del Sol, area de peaje, edificio Administrativo.
Para la evaluación del sistema de protección contra rayos seguimos los lineamientos de las siguientes normas:
• Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE
• Norma colombiana NTC 4552-1, NTC 4552-2 y NTC 4552-3.
• Protection of structures against lightning, Series IEC 62 305
Considerando los parámetros del rayo de la zona tropical donde está ubicada Colombia, y las fórmulas matemáticas desarrolladas y aprobadas para Colombia.
Para dar cumplimiento al RETIE y de acuerdo con la norma IEC 62 305-2, antes de diseñar el apantallamiento de una estructura o de una instalación, debe evaluarse el nivel de
riesgo para el sitio en particular donde se ubicará el proyecto.
El nivel de riesgo se evaluará a partir de la corriente del rayo, la cual es la fuente primaria de daños, de las características de la estructura, de los servicios que llegan a ella y de
las estructuras que la rodean.
Según el mapa isoceráunico de Colombia que se encuentra en la norma técnica colombiana NTC 4552-1, tabla A6, la densidad promedio de descargas a tierra (DDT) para la
ciudad de Rioacha (la más cercana con datos disponibles) es de 2 Descargas/Km2-año.
DDT / Descargas/km2 - año. NTC 4552-1 Anexo A. =
Iabs / Corriente pico absoluta (kA), para una probabilidad del 50% =
9
43
kA
Curva CIGRE según NTC 4552-1 fig. A.6. Pág. 30. para determinar la corriente pico absoluta
1 de 18
Las características de la estructura considerada y de los sistemas internos conectados a ella se encuentran en las tablas siguientes.
PARAMETRO
ALTURA (H)
LONGITUD (L)
ANCHO (W)
AREA DE LA ESTRUCTURA M2
USO DE LA ESTRUCTURA
ENTORNO
SIPRA
LONGITUD DE LA ACOMETIDA (Lc)
ALTURA DE LA ACOMETIDA EXTERNA (Aérea) (Hc)
ALTURA DE LA ESTRUCTURA DE DONDE PROVIENE LA
ACOMETIDA DE SERVICIO (Ha)
ALTURA DEL PUNTO DE LA ESTRUCTURA POR DONDE
INGRESA LA ACOMETIDA DE SERVICIO (Hb)
AISLAMIENTO DEL CABLEADO INTERIOR (Uw)
DDT
ZONA ESTRUCTURA
AMBIENTE UBICACIÓN
DPS COORDINADO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO (Ω-m)
VALOR
5,9
41
18
738
Personas fuera de la estructura
Con objetos de menor altura
Nivel I
66
0
3,9
Tabla 26
Tabla 10
Acometida Subterranea
ha = h, subestacion electrica
Acometida Subterranea
0
1
9
Unica
Urbano
SI
200
Tabla 13
Factores y Parámetros para la evaluación del riesgo.
DESCRIPCION
OBSERVACIÓN
Tipo de superficie del
Concreto
suelo
Pérdidas por tensiones de Personas fuera de la
paso y de contacto
estructura
NOTACIÓN
VALOR
ra y ru
0,010
Tabla 27
Lt
0,010
Tabla 26
Pérdidas por daños físicos Industrial
Lf
0,050
Tabla 26
Pérdidas por daños físicos Suministro de potencia
Lf
0,010
Tabla 31
Riesgo de incendio de la
estructura
Peligro especial
Protección contra
incendios
Bajo
rf
0,010
Tabla 29
Personas inmovilizadas
hz
5,000
Tabla 30
Alarma automatica
rp
0,200
Tabla 28
Ad
3810,832
AM
219800,000
Figura 9
Cd
1,000
Tabla 10
Ce
1,000
Tabla 13
Ct
0,000
Tabla 11
KS1
1,000
Ecuacion 12
KS2
1,000
Ecuacion 12
Cable sin pantalla
KS3
0,020
Tabla 17
1.5/Uw;
KS4
0,100
Tabla 23
KMS
0,002
Ecuacion 12
Area efectiva (m2)
Area de influencia (m2)
Factor Localización
LW + 6H (L + W) +
9 π (H)²
2*((250*L)+(250*H))+
(π*(250^2))
Sin objetos en la vecindad
Factor Ambiental
Urbano
Transformador con
Corrección por presencia
devanado primario y
de transformador
secundario desacoplados
eléctricamente
Factor eficacia de
0,12xw; w=Desc.
apantallamiento exter.
Factor eficacia de
0,12xw
apantallamiento inter.
Factor de caracteristicas
del cableado interno
Factor soportabilidad al
impulso tipo rayo del
sistema interno
Factor de protección a
sistemas internos
Uw=15kV
Fuente: NTC 4552-2
2 de 18
Ecuacion 6
pag. 27
Para Un<1kV
Características de la Acometida de Servicio y de los sistemas internos
Los servicios que ingresan a la estructura son los siguientes:
• Líneas de potencia en baja tensión (208 V).
• Líneas de comunicaciones.
La siguiente tabla resume las características físicas de las líneas de potencia y las protecciones de los sistemas internos que pueden ayudar a mitigar los efectos del
rayo.
PARÁMETRO
Longitud (m)
Altura (m)
Transformador
Factor ambiental de la
línea
OBSERVACIÓN
NOTACIÓN
Lc
Hc
Ct
Ce
Subtarranea
No
Urbano
VALOR
66
0
0
1
Hc=Ha=Hb
Fuente: Tablas 10, 11, 13, 17 y 19 - NTC 4552-2
Cálculo de las superficies de captación en la estructura y en la acometida.
NOTACIÓN
Ad
AM
Al
Ai
SUPERFICIE
En la estructura
Cerca ala estructura
En la acometida de servicio
(SUB)
Cerca de la acometida de
servicio (SUB)
AREA (M2)
3810,8
219800,0
767,9179644
Ecuacion 6
Figura 9
Tabla 12
23334,52378
Tabla 12
Fuente: Tabla 12 - NTC 4552-2
Evaluación de Riesgos por Impactos de Rayos.
Componentes del riesgo, según las normas NTC 4552-2 e IEC 62 305-2
Los componentes de riesgo a evaluar en el presente estudio se encuentran condensados en la siguiente tabla:
Descarga sobre la
estructura
S1
Fuente del daño
Componente del riesgo
Descarga
cerca de la
estructura S2
Descarga cerca
de la acometida
de servicio S4
Descarga sobre
la acometida de servicio S3
RA
RB
RC
RM
RU
X
X
RV
RW
RZ
Riesgo para cada tipo de
pérdida
R1 (de vida humana)
X
X
X
R2 (perd del servicio)
X
X
X
R3 (patrim. Cultural)
X
R4 (valor economic)
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Fuente: Tabla 2 - NTC 4552-2
Donde:
Riesgos
R1
R2
R3
R4
=
=
=
=
Riesgo de pérdida de vidas humanas.
Riesgo de pérdida del servicios a público.
Riesgo de pérdida de patrimonio cultural.
Riesgo de pérdida de valor económico.
Componentes de riesgo.
RA =
RB =
RC =
RM=
RU =
RV =
RW=
Considera lesiones a seres vivos por tensión de paso y contacto en zonas 3 mts fuera de la estructura
Considera daños físicos por chispas peligrosas que causen fuego ó explosión.
Considera fallo de sistemas internos causados por IER por impactos en la estructura.
Considera fallo de sistemas internos por IER por impactos cercanos a estrucutura.
Considera lesiones a seres vivos por tensión de contacto dentro de la estructura, por corrientes de rayo fluyendo por la acometida.
Considera daños fisicos dentro de la estructura en el punto de ingreso de la acometida, por corrientes de rayo fluyendo por la acometida.
Considera fallo de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas por impacto sobre la acometida y transmitida dentro de la estructura.
RZ =
Considera fallo de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas por impacto cercano a la acometida y transmitida dentro de la estructura.
Estos riesgos dependen de las características físicas de la zona a evaluar, de las protecciones existentes y los factores externos que pueden ayudar a mitigar los
efectos del rayo, de las características del terreno y de los tipos de pérdidas que se pueden presentar en caso de una descarga. A continuación se evalúa cada uno de
ellos:
3 de 18
Evaluación del Número anual de eventos peligrosos.
El valor medio anual N de sucesos peligrosos por descargas de rayos que afectan a una estructura a proteger depende de la actividad tormentosa de la región y de las
características físicas del objeto. Para calcular el número N es necesario conocer la superficie de captación equivalente de los objetos, teniendo en cuenta los factores de
corrección que corresponden.
A continuación los valores calculados.
NOTACIÓN
ND
NDA
NL
Ni
NM
SUPERFICIE
En la estructura
En la estructura adyacente
Promedio / Año
0,03430
Ecuacion 5
0,00000
Ecuacion 7
0,00000
Ecuacion 9
0,21001
Ecuacion 10
1,94390
Ecuacion 8
En la línea de potencia
Cerca de la línea de
potencia
Promedio anual de
descargas cerca a la
estructura
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
Evaluación de la Probabilidad de daños:
NOTACIÓN
VALOR
PA
0,010
Tabla 14
PB
0,200
Tabla 15
NPR IV
PC
0,030
Tabla 16
PC=PDPS
Ver valor para KMs
PM
0,0001
Tabla 18
PM=PMS
Probabilidad de lesiones a
Equipotencialización
seres vivos por impactos
efectiva del suelo
en acometidas
PU
0,010
Tabla 14
Probabilidad de daño a
equipos de servicio por
impactos en acometid.
Cable sin pantalla
PV
1,000
Tabla 19
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos en acometid.
Cable sin pantalla
PW
1,000
Tabla 19
Probabilidad fallas en
equipos de servic. Por
impactos cerca de
acometidas.
Cable sin pantalla
PZ
1,000
Tabla 20
PARÁMETRO
Probabilidad de lesiones a
seres vivos
Probabilidad de daño a la
estructura
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impacto directo
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos cercanos
OBSERVACIÓN
Equipotencialización
efectiva del suelo
Estructura protegida: Nivel
IV
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
Cálculos de Perdidas Consecuentes de Vidas Humanas (L1).
NOTACIÓN
Observación
Valor
LA
Perdidas por tensiones de paso y contacto
fuera de la estructura
0,0001
Ecuacion 16
LB
Perdidas en la estructura por fuego o
explosión por arco debido a impacto en la
estructura.
0,0005
Ecuacion 18
LC
Pérdidas por fallas en sistemas internos
por descargas en la estructura
0,1000
Ecuacion 24
Cuando no se puede saber con
certeza tomar valor de Lo, Tabla 26.
Pérdidas humanas por descargas cercanas
a la estructura ó a la acometida
0,1000
Ecuacion 25
Cuando no se puede saber con
certeza tomar valor de Lo, Tabla 26.
Pérdidas humanas por tensiones de
contacto dentro de la estructura
0,0001
Ecuacion 20
0,0005
Ecuacion 22
LM = LO = Lw = Lz
LU
Pérdidas humanas por daños fisicos
LV
debido a impacto en la acometida
Número de posibles personas en peligro (np)
Número total de personas esperadas dentro de la estructura (nt)
Tiempo en horas al año que las personas están presentes en el lugar
peligroso (tp)
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
4 de 18
20
20
2880
Numero de oficinas y lugares de trabajao
Numero de oficinas y lugares de trabajao
12 meses x 30 dias x 8 horas
Cálculos de Perdidas Consecuentes del servicio Público (L2).
NOTACIÓN
OBSERVACIÓN
VALOR
LB
Perdidas en la estructura por fuego o
explosión por arco debido a impacto en la
estructura.
0,0001
Ecuacion 18
LC
Pérdidas por fallas en sistemas internos
por descargas en la estructura
0,1000
Ecuacion 24
0,1000
Ecuacion 25
LM = LO = Lw = Lz
LU
LV
Pérdidas humanas por descargas cercanas
a la estructura
Pérdidas humanas por tensiones de
contacto dentro de la estructura
Pérdidas humanas por impacto sobre la
acometida
0,00E+00 Ecuacion 20
2,00E-05
Ecuacion 31
Cálculo del Riesgo para la toma de decisión sobre la necesidad de protección
TIPO DE PERDIDAS
Pérdidas de vida humana o daños
permanentes
Pérdidas de servicio a público
Pérdidas de patrimonio cultural
Riesgo Tolerable RT
R1
1,00E-05
Tabla 7
R2
R3
1,00E-03
1,00E-03
Tabla 7
Tabla 7
Para las pérdidas económicas tolerables proponemos un Riesgo tolerable de 1x10-3.
El cálculo del Riesgo de la estructura implica calcular los diferentes riesgos presentes.
Para el caso del Proyecto del peaje debemos evaluar R1, R2, R4.
R1:
R2:
R3:
R4:
Riesgo de pérdida de vida humana.
Riesgo de pérdida del servicio a público.
Riesgo de pérdida de patrimonio cultural.
Riesgo de pérdida de valor económico.
En las tablas siguientes encontramos los valores calculados, formulas tomadas de la Tabla 8, de la NTC 4552-2.
Riesgo R1 – Riesgo de lesiones a vida humana
NOTACIÓN
RA
RA=ND*PA*LA
RB
RB=ND*PB*LB
DESCRIPCION
VALOR
Lesiones a seres vivos en la estructura
3,43E-08
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en la
estructura
3,43E-06
Lesiones por tensiones de contacto dentro
RU
de las estructura por impacto en el
RU=(NL+NDA)*PU*LU servicio
3,43E-08
RV
Daños físicos dentro de la estructura por
RV=(NL+NDA)*PV*LV impacto en el servicio
1,71E-05
TOTAL
2,06E-05
Riesgo R2 – Riesgo de perdida del servicio a público
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
RC
RC=ND*PC*LC
RM
RM=NM*PM*LM
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en la
estructura
Daños a sistemas internos causados por
IER por impacto en la estructura.
Falla de sistemas internos causado por
IER por impacto cercano a la estructura
RV
Daños físicos dentro de la estructura por
RV=(NL+NDA)*PV*LV impacto en el servicio
VALOR
6,86E-07
1,03E-04
1,94E-05
0,00E+00
RW
Falla de sistemas internos cusado por
RW=(NL+NDA)*PW*L sobretensiones inducidas por impacto en
0,00E+00
W
el servicio
Falla de sistemas internos cusado por
RZ
sobretensiones inducidas por impacto
2,10E-02
RZ=(NI-NL)*PZ *LZ
cerca al servicio
TOTAL 2,11E-02
5 de 18
Riesgo R3 – Riesgo de perdida del patrimonio cultural
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en la
estructura
VALOR
6,86E-07
RV
Daños físicos dentro de la estructura por
RV=(NL+NDA)*PV*LV impacto en el servicio
TOTAL
0,00E+00
6,86E-07
Debido a que la estructura a proteger no posee valor de patrimonio cultural, este riesgo no es relevante.
Riesgo R4 – Riesgo de perdidas de valor económico
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
RC
RC=ND*PC*LC
RM
RM=MN*PM*LM
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en la
estructura
VALOR
6,86E-07
Daños a sistemas internos causados por
IER por impacto en la estructura.
1,03E-04
Falla de sistemas internos causado por
IER por impacto cercano a la estructura
RV
Daños físicos dentro de la estructura por
RV=(NL+NDA)*PV*LV impacto en el servicio
1,94E-05
0,00E+00
RW
Falla de sistemas internos cusado por
RW=(NL+NDA)*PW*L sobretensiones inducidas por impacto en
0,00E+00
W
el servicio
Falla de sistemas internos cusado por
RZ
sobretensiones inducidas por impacto
2,10E-02
RZ=(NI-NL)*PZ *LZ
cerca al servicio
TOTAL
2,11E-02
CONCLUSIONES
Debido a que el nivel de los Riesgos calculados es mayor que el nivel de los riesgos tolerables, se concluye que con un sistema de protección con DPS y nivel SIPRA I es
suficiente proteger las edificaciones.
TIPO DE PERDIDAS
Riesgo Calculado
Rx
Riesgo tolerable RT
Acción Recomendada
De vida humana o
lesiones permanentes
R1
2,06471E-05
1,00E-05
SIPRA I
Del servicio a público
R2
0,021124089
0,001
SIPRA I
Separación máxima de los terminales de captación (Puntas ó mástiles):
Hm
Ho
Hd
R
Hc
Dh
Dd
Dhm
6,9
5,9
1
35
34
8,31
16,61
11,75
Altura total del terminal de captación (m)
Altura del objeto a proteger (m)
Diferencia de altura entre el terminal y el objeto a proteger (m)
Distancia de impacto del rayo (m), según Tabla 6. de la NTC 4552-1
Diferencia de altura entre el terminal y el centro de la esfera (m)
Distancia horizontal entre el terminal y el centro de la esfera (m). Distancia para el plano de planta
Distancia diagonal entre terminales (m)
Máxima distancia horizontal entre terminales (m)
6 de 18
EVALUACION DE RIESGO POR IMPACTO
DE DESCARGAS ATMOSFERICAS.
Proyecto: Ruta del Sol, area de peaje, edificio Bomberos.
Se utilizan para los cálculos las ecuaciones de la norma NTC 4552-2 enunciadas.
El riesgo es el valor de una pérdida anual media probable. Para cada tipo de pérdida que puede presentarse en una estructura o servicio debe evaluarse el riesgo
correspondiente.
Estos riesgos en una estructura pueden ser los siguientes:
1. De pérdida de vida humana.
2. De pérdida del servicio a público.
3. De pérdida de patrimonio cultural.
4. De pérdida de valor economico.
Dicho de otra manera la evaluación del nivel de riesgo se realiza para determinar si se requiere implementar un sistema de protección contra rayos y las
acciones que permitan disminuir el riesgo a un nivel tolerable. Es el elemento más importante en el procedimiento para diseñar un sistema de protección contra
rayos y especialmente en el procedimiento de selección del nivel de protección.
Este documento contiene la metodología propuesta por la norma IEC 62 305 y la NTC 4552-2, para la determinación del nivel de riesgo contra descargas
atmosféricas del proyecto para Ruta del Sol, area de peaje, edificio policia.
Para la evaluación del sistema de protección contra rayos seguimos los lineamientos de las siguientes normas:
• Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE
• Norma colombiana NTC 4552-1, NTC 4552-2 y NTC 4552-3.
• Protection of structures against lightning, Series IEC 62 305
Considerando los parámetros del rayo de la zona tropical donde está ubicada Colombia, y las fórmulas matemáticas desarrolladas y aprobadas para Colombia.
Para dar cumplimiento al RETIE y de acuerdo con la norma IEC 62 305-2, antes de diseñar el apantallamiento de una estructura o de una instalación, debe
evaluarse el nivel de riesgo para el sitio en particular donde se ubicará el proyecto.
El nivel de riesgo se evaluará a partir de la corriente del rayo, la cual es la fuente primaria de daños, de las características de la estructura, de los servicios que
llegan a ella y de las estructuras que la rodean.
Según el mapa isoceráunico de Colombia que se encuentra en la norma técnica colombiana NTC 4552-1, figura A.10, la densidad promedio de descargas a
tierra (DDT) para la zona de ubicación del proyecto es de 9 Descargas/Km2-año.
DDT / Descargas/km2 - año. NTC 4552-1 Anexo A. =
Iabs / Corriente pico absoluta (kA), para una probabilidad del 50% =
Curva CIGRE según NTC 4552-1 fig. A.6. Pág. 30. para determinar la corriente pico absoluta
7 de 18
9
43
kA
Las características de la estructura considerada y de los sistemas internos conectados a ella se encuentran en las tablas siguientes.
PARAMETRO
ALTURA (H)
LONGITUD (L)
ANCHO (W)
AREA DE LA ESTRUCTURA M2
USO DE LA ESTRUCTURA
ENTORNO
SIPRA
LONGITUD DE LA ACOMETIDA (Lc)
ALTURA DE LA ACOMETIDA EXTERNA (Aérea) (Hc)
ALTURA DE LA ESTRUCTURA DE DONDE PROVIENE LA
ACOMETIDA DE SERVICIO (Ha)
VALOR
6,6
23,4
17,7
414,18
Personas fuera de la estructura
Con objetos de menor altura
Nivel I
120
0
3,9
ALTURA DEL PUNTO DE LA ESTRUCTURA POR DONDE
INGRESA LA ACOMETIDA DE SERVICIO (Hb)
Acometida Subterranea
ha = h, subestacion electrica
Acometida Subterranea
0
AISLAMIENTO DEL CABLEADO INTERIOR (Uw)
DDT
ZONA ESTRUCTURA
AMBIENTE UBICACIÓN
DPS COORDINADO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO (Ω-m)
Tabla 26
Tabla 10
1
9
Unica
Urbano
SI
200
Tabla 13
Factores y Parámetros para la evaluación del riesgo.
DESCRIPCION
OBSERVACIÓN
Tipo de superficie del
Concreto
suelo
Pérdidas por tensiones de Personas fuera de la
paso y de contacto
estructura
NOTACIÓN
VALOR
ra y ru
0,010
Tabla 27
Lt
0,010
Tabla 26
Pérdidas por daños físicos Industrial
Lf
0,050
Tabla 26
Pérdidas por daños físicos Suministro de potencia
Lf
0,010
Tabla 31
Riesgo de incendio de la
estructura
Peligro especial
Protección contra
incendios
Bajo
rf
0,010
Tabla 29
Personas inmovilizadas
hz
5,000
Tabla 30
Alarma automatica
rp
0,200
Tabla 28
Ad
3273,373
AM
211350,000
Figura 9
Cd
1,000
Tabla 10
Ce
1,000
Tabla 13
Ct
0,000
Tabla 11
KS1
1,000
Ecuacion 12
KS2
1,000
Ecuacion 12
Cable sin pantalla
KS3
0,020
Tabla 17
1.5/Uw;
KS4
0,100
Tabla 23
KMS
0,002
Ecuacion 12
LW + 6H (L + W) +
Area efectiva (m2)
9 π (H)²
2*((250*L)+(250*H))+
Area de influencia (m2)
(π*(250^2))
Sin objetos en la
Factor Localización
vecindad
Factor Ambiental
Urbano
Transformador con
Corrección por presencia
devanado primario y
de transformador
secundario desacoplados
eléctricamente
Factor eficacia de
0,12xw; w=Desc.
apantallamiento exter.
Factor eficacia de
0,12xw
apantallamiento inter.
Factor de caracteristicas
del cableado interno
Factor soportabilidad al
impulso tipo rayo del
sistema interno
Factor de protección a
sistemas internos
Uw=15kV
Fuente: NTC 4552-2
8 de 18
Ecuacion 6 pag. 27
Para Un<1kV
Características de la Acometida de Servicio y de los sistemas internos
Los servicios que ingresan a la estructura son los siguientes:
• Líneas de potencia en baja tensión (208 V).
• Líneas de comunicaciones.
La siguiente tabla resume las características físicas de las líneas de potencia y las protecciones de los sistemas internos que pueden ayudar a mitigar
los efectos del rayo.
PARÁMETRO
Longitud (m)
Altura (m)
Transformador
Factor ambiental de la
línea
OBSERVACIÓN
NOTACIÓN
Lc
Hc
Ct
Ce
Subtarranea
No
Urbano
VALOR
120
0
0
1
Hc=Ha=Hb
Fuente: Tablas 10, 11, 13, 17 y 19 - NTC 4552-2
Cálculo de las superficies de captación en la estructura y en la acometida.
NOTACIÓN
Ad
AM
SUPERFICIE
En la estructura
Cerca ala estructura
En la acometida de
servicio (SUB)
Cerca de la acometida
de servicio (SUB)
Al
Ai
AREA (M2)
3273,4
211350,0
1531,593288
Ecuacion 6
Figura 9
Tabla 12
42426,40687
Tabla 12
Fuente: Tabla 12 - NTC 4552-2
Evaluación de Riesgos por Impactos de Rayos.
Componentes del riesgo, según las normas NTC 4552-2 e IEC 62 305-2
Los componentes de riesgo a evaluar en el presente estudio se encuentran condensados en la siguiente tabla:
Descarga sobre la
estructura
S1
Fuente del daño
Componente del riesgo
Descarga
cerca de la
estructura S2
Descarga sobre
la acometida de servicio S3
Descarga
cerca de la
acometida de
servicio S4
RA
RB
RC
RM
RU
RV
RW
RZ
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Riesgo para cada tipo de
pérdida
R1 (de vida humana)
X
X
X
R2 (perd del servicio)
X
X
X
R3 (patrim. Cultural)
X
R4 (valor economic)
X
X
X
X
X
Fuente: Tabla 2 - NTC 4552-2
Donde:
Riesgos
R1
R2
R3
R4
=
=
=
=
Riesgo de pérdida de vidas humanas.
Riesgo de pérdida del servicios a público.
Riesgo de pérdida de patrimonio cultural.
Riesgo de pérdida de valor económico.
Componentes de riesgo.
RA =
RB =
RC =
RM=
RU =
RV =
RW=
RZ =
Considera lesiones a seres vivos por tensión de paso y contacto en zonas 3 mts fuera de la estructura
Considera daños físicos por chispas peligrosas que causen fuego ó explosión.
Considera fallo de sistemas internos causados por IER por impactos en la estructura.
Considera fallo de sistemas internos por IER por impactos cercanos a estrucutura.
Considera lesiones a seres vivos por tensión de contacto dentro de la estructura, por corrientes de rayo fluyendo por la acometida.
Considera daños fisicos dentro de la estructura en el punto de ingreso de la acometida, por corrientes de rayo fluyendo por la acometida.
Considera fallo de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas por impacto sobre la acometida y transmitida dentro de la
estructura.
Considera fallo de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas por impacto cercano a la acometida y transmitida dentro de la
estructura.
Estos riesgos dependen de las características físicas de la zona a evaluar, de las protecciones existentes y los factores externos que pueden ayudar a
mitigar los efectos del rayo, de las características del terreno y de los tipos de pérdidas que se pueden presentar en caso de una descarga. A
continuación se evalúa cada uno de ellos:
9 de 18
Evaluación del Número anual de eventos peligrosos.
El valor medio anual N de sucesos peligrosos por descargas de rayos que afectan a una estructura a proteger depende de la actividad tormentosa de la región y
de las características físicas del objeto. Para calcular el número N es necesario conocer la superficie de captación equivalente de los objetos, teniendo en cuenta
los factores de corrección que corresponden.
A continuación los valores calculados.
NOTACIÓN
ND
NDA
NL
Ni
NM
SUPERFICIE
En la estructura
En la estructura
adyacente
Promedio / Año
0,02946
Ecuacion 5
0,00000
Ecuacion 7
0,00000
Ecuacion 9
0,38184
Ecuacion 10
1,87269
Ecuacion 8
En la línea de potencia
Cerca de la línea de
potencia
Promedio anual de
descargas cerca a la
estructura
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
Evaluación de la Probabilidad de daños:
PARÁMETRO
Probabilidad de lesiones a
seres vivos
Probabilidad de daño a la
estructura
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impacto directo
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos cercanos
OBSERVACIÓN
Equipotencialización
efectiva del suelo
Estructura protegida:
Nivel IV
NOTACIÓN
VALOR
PA
0,010
Tabla 14
PB
0,200
Tabla 15
NPR IV
PC
0,030
Tabla 16
PC=PDPS
Ver valor para KMs
PM
0,0001
Tabla 18
PM=PMS
Probabilidad de lesiones a
Equipotencialización
seres vivos por impactos
efectiva del suelo
en acometidas
PU
0,010
Tabla 14
Probabilidad de daño a
equipos de servicio por
impactos en acometid.
Cable sin pantalla
PV
1,000
Tabla 19
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos en acometid.
Cable sin pantalla
PW
1,000
Tabla 19
Probabilidad fallas en
equipos de servic. Por
impactos cerca de
acometidas.
Cable sin pantalla
PZ
1,000
Tabla 20
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
Cálculos de Perdidas Consecuentes de Vidas Humanas (L1).
NOTACIÓN
Observación
Valor
LA
Perdidas por tensiones de paso y
contacto fuera de la estructura
0,0001
Ecuacion 16
LB
Perdidas en la estructura por fuego o
explosión por arco debido a impacto
en la estructura.
0,0005
Ecuacion 18
LC
Pérdidas por fallas en sistemas
internos por descargas en la
estructura
0,1000
Ecuacion 24 certeza tomar valor de Lo, Tabla
LM = LO = Lw = Lz
LU
Pérdidas humanas por descargas
cercanas a la estructura ó a la
acometida
Pérdidas humanas por tensiones de
contacto dentro de la estructura
Pérdidas humanas por daños fisicos
LV
debido a impacto en la acometida
Número de posibles personas en peligro (np)
Número total de personas esperadas dentro de la estructura (nt)
Tiempo en horas al año que las personas están presentes en el
lugar peligroso (tp)
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
10 de 18
Cuando no se puede saber con
0,1000
0,0001
0,0005
7
7
4320
26.
Cuando no se puede saber con
Ecuacion 25 certeza tomar valor de Lo, Tabla
26.
Ecuacion 20
Ecuacion 22
Numero de oficinas y lugares de trabajao
Numero de oficinas y lugares de trabajao
12 meses x 30 dias x 8 horas
Cálculos de Perdidas Consecuentes del servicio Público (L2).
NOTACIÓN
OBSERVACIÓN
VALOR
LB
Perdidas en la estructura por fuego o
explosión por arco debido a impacto
en la estructura.
0,0001
Ecuacion 18
LC
Pérdidas por fallas en sistemas
internos por descargas en la
estructura
0,1000
Ecuacion 24
0,1000
Ecuacion 25
LM = LO = Lw = Lz
LU
LV
Pérdidas humanas por descargas
cercanas a la estructura
Pérdidas humanas por tensiones de
contacto dentro de la estructura
Pérdidas humanas por impacto sobre
la acometida
0,00E+00 Ecuacion 20
2,00E-05 Ecuacion 31
Cálculo del Riesgo para la toma de decisión sobre la necesidad de protección
TIPO DE PERDIDAS
Pérdidas de vida humana o daños
permanentes
Pérdidas de servicio a público
Pérdidas de patrimonio cultural
Riesgo Tolerable RT
R1
1,00E-05
Tabla 7
R2
R3
1,00E-03
1,00E-03
Tabla 7
Tabla 7
Para las pérdidas económicas tolerables proponemos un Riesgo tolerable de 1x10-3.
El cálculo del Riesgo de la estructura implica calcular los diferentes riesgos presentes.
Para el caso del Proyecto del peaje debemos evaluar R1, R2, R4.
R1:
R2:
R3:
R4:
Riesgo de pérdida de vida humana.
Riesgo de pérdida del servicio a público.
Riesgo de pérdida de patrimonio cultural.
Riesgo de pérdida de valor económico.
En las tablas siguientes encontramos los valores calculados, formulas tomadas de la Tabla 8, de la NTC 4552-2.
Riesgo R1 – Riesgo de lesiones a vida humana
NOTACIÓN
RA
RA=ND*PA*LA
RB
RB=ND*PB*LB
DESCRIPCION
Lesiones a seres vivos en la
estructura
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
VALOR
2,95E-08
2,95E-06
Lesiones por tensiones de contacto
RU
dentro de las estructura por impacto
RU=(NL+NDA)*PU*LU en el servicio
2,95E-08
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
1,47E-05
TOTAL 1,77E-05
Riesgo R2 – Riesgo de perdida del servicio a público
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
RC
RC=ND*PC*LC
RM
RM=NM*PM*LM
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
VALOR
5,89E-07
Daños a sistemas internos causados
por IER por impacto en la estructura.
8,84E-05
Falla de sistemas internos causado
por IER por impacto cercano a la
estructura
1,87E-05
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
0,00E+00
RW
Falla de sistemas internos cusado por
RW=(NL+NDA)*PW*L sobretensiones inducidas por impacto 0,00E+00
W
en el servicio
Falla de sistemas internos cusado por
RZ
sobretensiones inducidas por impacto 3,82E-02
RZ=(NI-NL)*PZ *LZ
cerca al servicio
TOTAL 3,83E-02
11 de 18
Riesgo R3 – Riesgo de perdida del patrimonio cultural
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
VALOR
5,89E-07
0,00E+00
TOTAL 5,89E-07
Debido a que la estructura a proteger no posee valor de patrimonio cultural, este riesgo no es relevante.
Riesgo R4 – Riesgo de perdidas de valor económico
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
RC
RC=ND*PC*LC
RM
RM=MN*PM*LM
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
VALOR
5,89E-07
Daños a sistemas internos causados
por IER por impacto en la estructura.
8,84E-05
Falla de sistemas internos causado
por IER por impacto cercano a la
estructura
1,87E-05
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
0,00E+00
RW
Falla de sistemas internos cusado por
RW=(NL+NDA)*PW*L sobretensiones inducidas por impacto 0,00E+00
W
en el servicio
Falla de sistemas internos cusado por
RZ
sobretensiones inducidas por impacto 3,82E-02
RZ=(NI-NL)*PZ *LZ
cerca al servicio
TOTAL 3,83E-02
CONCLUSIONES
Debido a que el nivel de los Riesgos calculados es mayor que el nivel de los riesgos tolerables, se concluye que con un sistema de protección con DPS y nivel
SIPRA I es suficiente proteger las edificaciones.
TIPO DE PERDIDAS
Riesgo Calculado
Rx
Riesgo tolerable RT
Acción Recomendada
De vida humana o
lesiones permanentes
R1
1,77351E-05
1,00E-05
SIPRA I
Del servicio a público
R2
0,038291463
0,001
SIPRA I
Separación máxima de los terminales de captación (Puntas ó mástiles):
Hm
Ho
Hd
R
Hc
Dh
Dd
Dhm
7,6
6,6
1
35
34
8,31
16,61
11,75
Altura total del terminal de captación (m)
Altura del objeto a proteger (m)
Diferencia de altura entre el terminal y el objeto a proteger (m)
Distancia de impacto del rayo (m), según Tabla 6. de la NTC 4552-1
Diferencia de altura entre el terminal y el centro de la esfera (m)
Distancia horizontal entre el terminal y el centro de la esfera (m). Distancia para el plano de planta
Distancia diagonal entre terminales (m)
Máxima distancia horizontal entre terminales (m)
12 de 18
EVALUACION DE RIESGO POR IMPACTO
DE DESCARGAS ATMOSFERICAS.
Proyecto: Ruta del Sol, area de peaje, edificio policia.
Se utilizan para los cálculos las ecuaciones de la norma NTC 4552-2 enunciadas.
El riesgo es el valor de una pérdida anual media probable. Para cada tipo de pérdida que puede presentarse en una estructura o servicio debe evaluarse el riesgo
correspondiente.
Estos riesgos en una estructura pueden ser los siguientes:
1. De pérdida de vida humana.
2. De pérdida del servicio a público.
3. De pérdida de patrimonio cultural.
4. De pérdida de valor economico.
Dicho de otra manera la evaluación del nivel de riesgo se realiza para determinar si se requiere implementar un sistema de protección contra rayos y las
acciones que permitan disminuir el riesgo a un nivel tolerable. Es el elemento más importante en el procedimiento para diseñar un sistema de protección contra
rayos y especialmente en el procedimiento de selección del nivel de protección.
Este documento contiene la metodología propuesta por la norma IEC 62 305 y la NTC 4552-2, para la determinación del nivel de riesgo contra descargas
atmosféricas del proyecto para Ruta del Sol, area de peaje, edificio policia.
Para la evaluación del sistema de protección contra rayos seguimos los lineamientos de las siguientes normas:
• Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE
• Norma colombiana NTC 4552-1, NTC 4552-2 y NTC 4552-3.
• Protection of structures against lightning, Series IEC 62 305
Considerando los parámetros del rayo de la zona tropical donde está ubicada Colombia, y las fórmulas matemáticas desarrolladas y aprobadas para Colombia.
Para dar cumplimiento al RETIE y de acuerdo con la norma IEC 62 305-2, antes de diseñar el apantallamiento de una estructura o de una instalación, debe
evaluarse el nivel de riesgo para el sitio en particular donde se ubicará el proyecto.
El nivel de riesgo se evaluará a partir de la corriente del rayo, la cual es la fuente primaria de daños, de las características de la estructura, de los servicios que
llegan a ella y de las estructuras que la rodean.
Según el mapa isoceráunico de Colombia que se encuentra en la norma técnica colombiana NTC 4552-1, figura A.10, la densidad promedio de descargas a
tierra (DDT) para la zona de ubicación del proyecto es de 9 Descargas/Km2-año.
DDT / Descargas/km2 - año. NTC 4552-1 Anexo A. =
Iabs / Corriente pico absoluta (kA), para una probabilidad del 50% =
9
43
Curva CIGRE según NTC 4552-1 fig. A.6. Pág. 30. para determinar la corriente pico absoluta
13 de 18
kA
Las características de la estructura considerada y de los sistemas internos conectados a ella se encuentran en las tablas siguientes.
PARAMETRO
ALTURA (H)
LONGITUD (L)
ANCHO (W)
AREA DE LA ESTRUCTURA M2
USO DE LA ESTRUCTURA
ENTORNO
SIPRA
LONGITUD DE LA ACOMETIDA (Lc)
ALTURA DE LA ACOMETIDA EXTERNA (Aérea) (Hc)
ALTURA DE LA ESTRUCTURA DE DONDE PROVIENE LA
ACOMETIDA DE SERVICIO (Ha)
VALOR
4,4
23
10
230
Personas fuera de la estructura
Con objetos de menor altura
Nivel I
165
0
3,9
ALTURA DEL PUNTO DE LA ESTRUCTURA POR DONDE
INGRESA LA ACOMETIDA DE SERVICIO (Hb)
Acometida Subterranea
ha = h, subestacion electrica
Acometida Subterranea
0
AISLAMIENTO DEL CABLEADO INTERIOR (Uw)
DDT
ZONA ESTRUCTURA
AMBIENTE UBICACIÓN
DPS COORDINADO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO (Ω-m)
Tabla 26
Tabla 10
1
9
Unica
Urbano
SI
200
Tabla 13
Factores y Parámetros para la evaluación del riesgo.
DESCRIPCION
OBSERVACIÓN
Tipo de superficie del
Concreto
suelo
Pérdidas por tensiones de Personas fuera de la
paso y de contacto
estructura
NOTACIÓN
VALOR
ra y ru
0,010
Tabla 27
Lt
0,010
Tabla 26
Pérdidas por daños físicos Industrial
Lf
0,050
Tabla 26
Pérdidas por daños físicos Suministro de potencia
Lf
0,010
Tabla 31
Riesgo de incendio de la
estructura
Peligro especial
Protección contra
incendios
Bajo
rf
0,010
Tabla 29
Personas inmovilizadas
hz
5,000
Tabla 30
Alarma automatica
rp
0,200
Tabla 28
Ad
1648,592
AM
210050,000
Figura 9
Cd
1,000
Tabla 10
Ce
1,000
Tabla 13
Ct
0,000
Tabla 11
KS1
1,000
Ecuacion 12
KS2
1,000
Ecuacion 12
Cable sin pantalla
KS3
0,020
Tabla 17
1.5/Uw;
KS4
0,100
Tabla 23
KMS
0,002
Ecuacion 12
LW + 6H (L + W) +
Area efectiva (m2)
9 π (H)²
2*((250*L)+(250*H))+
Area de influencia (m2)
(π*(250^2))
Sin objetos en la
Factor Localización
vecindad
Factor Ambiental
Urbano
Transformador con
Corrección por presencia
devanado primario y
de transformador
secundario desacoplados
eléctricamente
Factor eficacia de
0,12xw; w=Desc.
apantallamiento exter.
Factor eficacia de
0,12xw
apantallamiento inter.
Factor de caracteristicas
del cableado interno
Factor soportabilidad al
impulso tipo rayo del
sistema interno
Factor de protección a
sistemas internos
Uw=15kV
Fuente: NTC 4552-2
14 de 18
Ecuacion 6 pag. 27
Para Un<1kV
Características de la Acometida de Servicio y de los sistemas internos
Los servicios que ingresan a la estructura son los siguientes:
• Líneas de potencia en baja tensión (208 V).
• Líneas de comunicaciones.
La siguiente tabla resume las características físicas de las líneas de potencia y las protecciones de los sistemas internos que pueden ayudar a mitigar
los efectos del rayo.
PARÁMETRO
Longitud (m)
Altura (m)
Transformador
Factor ambiental de la
línea
OBSERVACIÓN
NOTACIÓN
Lc
Hc
Ct
Ce
Subtarranea
No
Urbano
VALOR
165
0
0
1
Hc=Ha=Hb
Fuente: Tablas 10, 11, 13, 17 y 19 - NTC 4552-2
Cálculo de las superficies de captación en la estructura y en la acometida.
NOTACIÓN
Ad
AM
SUPERFICIE
En la estructura
Cerca ala estructura
En la acometida de
servicio (SUB)
Cerca de la acometida
de servicio (SUB)
Al
Ai
AREA (M2)
1648,6
210050,0
2167,989391
Ecuacion 6
Figura 9
Tabla 12
58336,30945
Tabla 12
Fuente: Tabla 12 - NTC 4552-2
Evaluación de Riesgos por Impactos de Rayos.
Componentes del riesgo, según las normas NTC 4552-2 e IEC 62 305-2
Los componentes de riesgo a evaluar en el presente estudio se encuentran condensados en la siguiente tabla:
Descarga sobre la
estructura
S1
Fuente del daño
Componente del riesgo
Descarga
cerca de la
estructura S2
Descarga sobre
la acometida de servicio S3
Descarga
cerca de la
acometida de
servicio S4
RA
RB
RC
RM
RU
RV
RW
RZ
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Riesgo para cada tipo de
pérdida
R1 (de vida humana)
X
X
X
R2 (perd del servicio)
X
X
X
R3 (patrim. Cultural)
X
R4 (valor economic)
X
X
X
X
X
Fuente: Tabla 2 - NTC 4552-2
Donde:
Riesgos
R1
R2
R3
R4
=
=
=
=
Riesgo de pérdida de vidas humanas.
Riesgo de pérdida del servicios a público.
Riesgo de pérdida de patrimonio cultural.
Riesgo de pérdida de valor económico.
Componentes de riesgo.
RA =
RB =
RC =
RM=
RU =
RV =
RW=
RZ =
Considera lesiones a seres vivos por tensión de paso y contacto en zonas 3 mts fuera de la estructura
Considera daños físicos por chispas peligrosas que causen fuego ó explosión.
Considera fallo de sistemas internos causados por IER por impactos en la estructura.
Considera fallo de sistemas internos por IER por impactos cercanos a estrucutura.
Considera lesiones a seres vivos por tensión de contacto dentro de la estructura, por corrientes de rayo fluyendo por la acometida.
Considera daños fisicos dentro de la estructura en el punto de ingreso de la acometida, por corrientes de rayo fluyendo por la acometida.
Considera fallo de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas por impacto sobre la acometida y transmitida dentro de la
estructura.
Considera fallo de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas por impacto cercano a la acometida y transmitida dentro de la
estructura.
Estos riesgos dependen de las características físicas de la zona a evaluar, de las protecciones existentes y los factores externos que pueden ayudar a
mitigar los efectos del rayo, de las características del terreno y de los tipos de pérdidas que se pueden presentar en caso de una descarga. A
continuación se evalúa cada uno de ellos:
15 de 18
Evaluación del Número anual de eventos peligrosos.
El valor medio anual N de sucesos peligrosos por descargas de rayos que afectan a una estructura a proteger depende de la actividad tormentosa de la región y
de las características físicas del objeto. Para calcular el número N es necesario conocer la superficie de captación equivalente de los objetos, teniendo en cuenta
los factores de corrección que corresponden.
A continuación los valores calculados.
NOTACIÓN
ND
NDA
NL
Ni
NM
SUPERFICIE
En la estructura
En la estructura
adyacente
Promedio / Año
0,01484
Ecuacion 5
0,00000
Ecuacion 7
0,00000
Ecuacion 9
0,52503
Ecuacion 10
1,87561
Ecuacion 8
En la línea de potencia
Cerca de la línea de
potencia
Promedio anual de
descargas cerca a la
estructura
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
Evaluación de la Probabilidad de daños:
PARÁMETRO
Probabilidad de lesiones a
seres vivos
Probabilidad de daño a la
estructura
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impacto directo
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos cercanos
OBSERVACIÓN
Equipotencialización
efectiva del suelo
Estructura protegida:
Nivel IV
NOTACIÓN
VALOR
PA
0,010
Tabla 14
PB
0,200
Tabla 15
NPR IV
PC
0,030
Tabla 16
PC=PDPS
Ver valor para KMs
PM
0,0001
Tabla 18
PM=PMS
Probabilidad de lesiones a
Equipotencialización
seres vivos por impactos
efectiva del suelo
en acometidas
PU
0,010
Tabla 14
Probabilidad de daño a
equipos de servicio por
impactos en acometid.
Cable sin pantalla
PV
1,000
Tabla 19
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos en acometid.
Cable sin pantalla
PW
1,000
Tabla 19
Probabilidad fallas en
equipos de servic. Por
impactos cerca de
acometidas.
Cable sin pantalla
PZ
1,000
Tabla 20
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
Cálculos de Perdidas Consecuentes de Vidas Humanas (L1).
NOTACIÓN
Observación
Valor
LA
Perdidas por tensiones de paso y
contacto fuera de la estructura
0,0001
Ecuacion 16
LB
Perdidas en la estructura por fuego o
explosión por arco debido a impacto
en la estructura.
0,0005
Ecuacion 18
LC
Pérdidas por fallas en sistemas
internos por descargas en la
estructura
0,1000
Ecuacion 24 certeza tomar valor de Lo, Tabla
LM = LO = Lw = Lz
LU
Pérdidas humanas por descargas
cercanas a la estructura ó a la
acometida
Pérdidas humanas por tensiones de
contacto dentro de la estructura
Pérdidas humanas por daños fisicos
LV
debido a impacto en la acometida
Número de posibles personas en peligro (np)
Número total de personas esperadas dentro de la estructura (nt)
Tiempo en horas al año que las personas están presentes en el
lugar peligroso (tp)
Fuente: Cálculo de sucesos peligrosos - NTC 4552-2
16 de 18
Cuando no se puede saber con
0,1000
0,0001
0,0005
10
10
4320
26.
Cuando no se puede saber con
Ecuacion 25 certeza tomar valor de Lo, Tabla
26.
Ecuacion 20
Ecuacion 22
Numero de oficinas y lugares de trabajao
Numero de oficinas y lugares de trabajao
12 meses x 30 dias x 8 horas
Cálculos de Perdidas Consecuentes del servicio Público (L2).
NOTACIÓN
OBSERVACIÓN
VALOR
LB
Perdidas en la estructura por fuego o
explosión por arco debido a impacto
en la estructura.
0,0001
Ecuacion 18
LC
Pérdidas por fallas en sistemas
internos por descargas en la
estructura
0,1000
Ecuacion 24
0,1000
Ecuacion 25
LM = LO = Lw = Lz
LU
LV
Pérdidas humanas por descargas
cercanas a la estructura
Pérdidas humanas por tensiones de
contacto dentro de la estructura
Pérdidas humanas por impacto sobre
la acometida
0,00E+00 Ecuacion 20
2,00E-05 Ecuacion 31
Cálculo del Riesgo para la toma de decisión sobre la necesidad de protección
TIPO DE PERDIDAS
Pérdidas de vida humana o daños
permanentes
Pérdidas de servicio a público
Pérdidas de patrimonio cultural
Riesgo Tolerable RT
R1
1,00E-05
Tabla 7
R2
R3
1,00E-03
1,00E-03
Tabla 7
Tabla 7
Para las pérdidas económicas tolerables proponemos un Riesgo tolerable de 1x10-3.
El cálculo del Riesgo de la estructura implica calcular los diferentes riesgos presentes.
Para el caso del Proyecto del peaje debemos evaluar R1, R2, R4.
R1:
R2:
R3:
R4:
Riesgo de pérdida de vida humana.
Riesgo de pérdida del servicio a público.
Riesgo de pérdida de patrimonio cultural.
Riesgo de pérdida de valor económico.
En las tablas siguientes encontramos los valores calculados, formulas tomadas de la Tabla 8, de la NTC 4552-2.
Riesgo R1 – Riesgo de lesiones a vida humana
NOTACIÓN
RA
RA=ND*PA*LA
RB
RB=ND*PB*LB
DESCRIPCION
Lesiones a seres vivos en la
estructura
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
VALOR
1,48E-08
1,48E-06
Lesiones por tensiones de contacto
RU
dentro de las estructura por impacto
RU=(NL+NDA)*PU*LU en el servicio
1,48E-08
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
7,42E-06
TOTAL 8,93E-06
Riesgo R2 – Riesgo de perdida del servicio a público
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
RC
RC=ND*PC*LC
RM
RM=NM*PM*LM
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
VALOR
2,97E-07
Daños a sistemas internos causados
por IER por impacto en la estructura.
4,45E-05
Falla de sistemas internos causado
por IER por impacto cercano a la
estructura
1,88E-05
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
0,00E+00
RW
Falla de sistemas internos cusado por
RW=(NL+NDA)*PW*L sobretensiones inducidas por impacto 0,00E+00
W
en el servicio
Falla de sistemas internos cusado por
RZ
sobretensiones inducidas por impacto 5,25E-02
RZ=(NI-NL)*PZ *LZ
cerca al servicio
TOTAL 5,26E-02
17 de 18
Riesgo R3 – Riesgo de perdida del patrimonio cultural
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
VALOR
2,97E-07
0,00E+00
TOTAL 2,97E-07
Debido a que la estructura a proteger no posee valor de patrimonio cultural, este riesgo no es relevante.
Riesgo R4 – Riesgo de perdidas de valor económico
NOTACIÓN
RB
RB=ND*PB*LB
RC
RC=ND*PC*LC
RM
RM=MN*PM*LM
DESCRIPCION
Daños físicos dentro de la estructura
causados por chispas por impacto en
la estructura
VALOR
2,97E-07
Daños a sistemas internos causados
por IER por impacto en la estructura.
4,45E-05
Falla de sistemas internos causado
por IER por impacto cercano a la
estructura
1,88E-05
RV
Daños físicos dentro de la estructura
RV=(NL+NDA)*PV*LV por impacto en el servicio
0,00E+00
RW
Falla de sistemas internos cusado por
RW=(NL+NDA)*PW*L sobretensiones inducidas por impacto 0,00E+00
W
en el servicio
Falla de sistemas internos cusado por
RZ
sobretensiones inducidas por impacto 5,25E-02
RZ=(NI-NL)*PZ *LZ
cerca al servicio
TOTAL 5,26E-02
CONCLUSIONES
Debido a que el nivel de los Riesgos calculados es mayor que el nivel de los riesgos tolerables, se concluye que con un sistema de protección con DPS y nivel
SIPRA I es suficiente proteger las edificaciones.
TIPO DE PERDIDAS
Riesgo Calculado
Rx
Riesgo tolerable RT
Acción Recomendada
De vida humana o
lesiones permanentes
R1
8,93207E-06
1,00E-05
NA
Del servicio a público
R2
0,052566243
0,001
SIPRA I
Separación máxima de los terminales de captación (Puntas ó mástiles):
Hm
Ho
Hd
R
Hc
Dh
Dd
Dhm
5,4
4,4
1
35
34
8,31
16,61
11,75
Altura total del terminal de captación (m)
Altura del objeto a proteger (m)
Diferencia de altura entre el terminal y el objeto a proteger (m)
Distancia de impacto del rayo (m), según Tabla 6. de la NTC 4552-1
Diferencia de altura entre el terminal y el centro de la esfera (m)
Distancia horizontal entre el terminal y el centro de la esfera (m). Distancia para el plano de planta
Distancia diagonal entre terminales (m)
Máxima distancia horizontal entre terminales (m)
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