Ingeniería Eléctrica
Estudio de nivel de riesgo por descargas eléctricas atmosféricas en el barrio El Brillante municipio de Villavicencio bajo el escenario del programa de normalización de redes eléctricas – PRONE
The present monograph approaches the level of risk from lightning strikes in El Brillante, a subnormal neighbourhood in Villavicencio, It was chosen as a Electricity Grid Normalisation Programme (PRONE) beneficiary. Its purpose is to establish the level of risk from atmospheric electrical discharges in the project most critical area. For its development, a theoretical basis was provided on the calculation of the risk level from atmospheric electrical discharges as described in the Colombian Technical Regulations NTC 4552-2, as well as for the different types of electrical accidents based on the Technical Regulations for Electrical Installations (RETIE). Using the standards mentioed before as a guide, the methodology was developed first by identifying the structure and the services to be protected, in this case, the house or property with the greatest extension and height. With the structure's identification to be evaluated, it was calculated the different risk components R1, R2, R4 and for the different events Ra, Rb, Rc, Rm, Ru, Rv, Rw and Rz, which were below the tolerable risk values. The value obtained for the risk level for loss of human life (R1) was 4,022*10^(-6), for loss of public services (R2) was 1,421*10^(-6) and finally for loss of economic value (R4) was 3.642*10^(-5), values lower than *10^(-5), *10^(-3) and *10^(-3) respectively, these being the maximum tolerable values according to NTC 4552-2. Considering the above, a comparative analysis was made of the tolerable or reference values according to NTC 4552-2 with the values obtained for each type of risk, concluding that the risks identified are less than the tolerable value (Rx < RT), the structure does not require protection measures, i.e., it is protected for losses to the different events of atmospheric electrical discharges and does not require the implementation of corrective measures to mitigate this risk.
Texto completo 129 páginas con texto de 130
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Contenido
- Resumenp. 11
- Abstractp. 12
- Introducciónp. 13
- Justificaciónp. 15
- Planteamiento del problemap. 16
- Objetivosp. 18
- Objetivo generalp. 18
- Objetivos específicosp. 18
- Marco teóricop. 19
- Fundamentación teórica de las descargas eléctricas atmosféricasp. 19
- 7.1.1 Diferenciación entre rayo, relámpago, trueno y tormenta eléctricap. 19
- 7.1.2 Formación del rayop. 20
- 7.1.3 Nivel ceráunicop. 21
- Fundamentación teórica eléctricap. 22
- 7.2.1 Riesgo eléctricop. 22
- Tipos de accidentes eléctricosp. 22
- 7.2.2 Factores de riesgo eléctricop. 22
- Arcos eléctricosp. 23
- Contacto directop. 23
- Contacto indirectop. 24
- Corto circuitop. 25
- Rayosp. 25
- Tensión de contactop. 26
- Tensión de pasop. 26
- 7.2.3 Sistema de protección contra rayos (SIPRA)p. 27
- Sistema de protección externop. 28
- Sistema de captaciónp. 29
- Sistema de conductores de bajantesp. 29
- Sistema de puesta a tierrap. 29
- NTC 4552 (Norma Técnica Colombiana de protección contra rayos)p. 30
- Objeto de la norma NTC 4552p. 31
- Alcance de la norma NTC 4552p. 31
- Fondos especiales del ministerio de minas y energiap. 31
- 9.1.1 Procesos de iniciación, planificación, ejecución y cierrep. 33
- Programa de normalización de redes eléctricas (PRONE)p. 33
- 9.2.1 Priorización de los planes, programas o proyectosp. 34
- 10 Convocatoria PRONE No. 01 de 2021p. 35
- 11 Caracterización del proyectop. 38
- Ubicaciónp. 38
- Especificaciones técnicas de la red secundariap. 40
- Postes de concretop. 43
- Cortacircuitos de expulsiónp. 46
- Sistema de puesta a tierrap. 29
- Cables y conductoresp. 49
- Aisladoresp. 50
- Descargadores de sobre tensiónp. 51
- Sistema de medidap. 51
- Especificaciones técnicas sistema de medida proyectadop. 52
- Concentrador primario gatewayp. 54
- Gabinete concentradorp. 55
- Colector de comunicaciones terminal powerp. 57
- Medidores de energíap. 53
- 11.2.7.5.1 Medidor monofásico bifilarp. 58
- 11.2.7.5.2 Medidor trifásico de conexión directap. 59
- Display medidorp. 60
- Nivel de confiabilidad de la red ante descargas eléctricas atmosféricasp. 60
- 12 Análisis de riesgo – Barrio El Brillantep. 62
- Características estructura aislada y adyacentep. 63
- Densidad de rayos a tierra – DDTp. 66
- Factores de localizaciones y ambientales – Cd, Cd/a, Cd/b, Cep. 67
- Factor de corrección por presencia de transformador – Ctp. 69
- Factores para acometidas de servicios Al, Aip. 69
- correctivasp. 71
- Identificación de estructuras y servicios a ser protegidosp. 73
- estructura a ser protegidosp. 73
- Cálculo de Ndp. 77
- Cálculo de Nd/ap. 78
- Cálculo de Nmp. 78
- Cálculo de NLp. 79
- Cálculo de Nip. 79
- Tabla resumen componente Nxp. 80
- Estimación y cálculo de las probabilidades de daño Px para cada casop. 80
- Cálculo de Pap. 81
- Cálculo de Pbp. 82
- Cálculo de Pcp. 82
- Cálculo de Pmp. 83
- Cálculo valor Kmsp. 85
- Cálculo valor Pup. 86
- Cálculo Pvp. 87
- Cálculo Pwp. 87
- Cálculo Pzp. 88
- Estimación y cálculo de las perdidas consecuentes Lx para cada casop. 88
- Cálculo de Lap. 89
- Cálculo de Lbp. 91
- Cálculo Lup. 93
- Cálculo Lv1p. 93
- Cálculo Lc1p. 94
- Cálculo Lm1p. 94
- Cálculo Lw1p. 95
- Cálculo Lz1p. 95
- Resumen valores componente L1p. 96
- inaceptablep. 96
- Cálculo Lb2p. 97
- Cálculo Lv2p. 97
- Cálculo Lc2p. 98
- Cálculo Lm2p. 98
- Cálculo Lw2p. 99
- Cálculo Lz2p. 99
- Valores resumen componente L2p. 99
- Cálculo de los componentes del riesgo para los distintos casosp. 100
- Cálculo de los riesgos para el proyectop. 101
- respecto a los valores tolerables del riesgop. 102
- 14 Recomendacionesp. 103
- Diseño del sistema de puesta a tierrap. 105
- 15 Conclusionesp. 108
- Cumplimiento de objetivosp. 110
- 16 Lista de referenciasp. 111
- 17 Anexosp. 113
- Tabla 1 Recursos diponibles del fondo PRONEp. 36
- Tabla 2 Analisis de alternativas de asignación de recursosp. 38
- Tabla 3 Cantidad de proyectos beneficiados por ORp. 38
- Tabla 4 Barrios Beneficiadosp. 39
- Tabla 5 Características eléctricas de la red proyectadap. 41
- Tabla 6 Características eléctricas y económicas de la red existentep. 42
- Tabla 7 Posteria existente - Zona 3p. 44
- Tabla 8 Cantidad de postes proyectados – barrio El Brillantep. 44
- Tabla 9 Especificación técnica cimentación de postes proyectadosp. 45
- Tabla 10 Caracterizacion electrica cortacircuitos proyectadosp. 46
- Tabla 11 Dimension bajante de puesta a tierrap. 47
- Tabla 12 Caracteristicas bajante de puesta a tierrap. 48
- Tabla 13 Descripcion conductores instaladosp. 49
- Tabla 14 Descripcion conductores proyectadosp. 50
- Tabla 15 Caracteristicas eléctricas aisladoresp. 50
- Tabla 16 Condiciones eléctricas descargadoresp. 51
- Tabla 17 Cumplimiento según la norma para la Red Existente vs Red Proyectadap. 61
- Tabla 18 Estructuras proyectadasp. 61
- Tabla 19. Factor de localización Cdp. 67
- Tabla 20 Factor ambiental Cep. 68
- Tabla 21 Factor de correlación por trasformadorp. 69
- del serviciop. 69
- Tabla 23 Componentes del Riesgo por cada tipo de pérdidap. 74
- Tabla 24 Componentes de riesgo por cada tipo de pérdida en la estructurap. 75
- Tabla 25 Componentes del riesgo por cada tipo de perdida en la acometidap. 75
- Tabla 26 Componentes de Nx para distintos eventosp. 80
- Tabla 27 Valores de Pap. 81
- Tabla 28 Valores de Pbp. 82
- Tabla 29 Valores de Pdpsp. 83
- Tabla 30 Valores de Pm en función de Kmsp. 84
- Tabla 31 Valores de Ks3p. 85
- resistencia de apantallamiento Rs y la tension soportable Uwp. 87
- Tabla 33 Factores reductor de perdida de vidas por caracteristicas del suelop. 90
- Tabla 34 Valores promedios típicos para Ltp. 90
- Tabla 35 Valores de factores de reductor de perdidas rpp. 91
- Tabla 36 Valores de factor de incremento de perdida hzp. 92
- Tabla 37 Valores reductor de perdidas rfp. 92
- Tabla 38 Valores promedios típicos de Lfp. 93
- Tabla 39 Valores promedios típicos de Lop. 95
- Tabla 40 Valores resumen del componente L1p. 96
- Tabla 41 Valores resumen compoennte L2p. 99
- Tabla 42 Calculo componentes de riesgop. 100
- Tabla 43 Resultados para los diferentes dañosp. 101
- Tabla 44 Calculo de riesgo del proyectop. 101
- Tabla 45 Resultados obtenidos para cada tipo de riesgop. 102
- Tabla 46 Valores estándar según la Norma NTC 4552-2p. 102
- Tabla 47 Comparación riesgos calculados / tolerablesp. 103
- Tabla 48 Diseño Puesta a Tierrap. 106
- Ilustración 1 Tipos de descargas eléctricas atmosfericasp. 21
- Ilustración 2 Mapa isoceraunico Mundialp. 21
- Ilustración 3 Arco eléctricop. 23
- Ilustración 4 Contacto directop. 24
- Ilustración 5 Contacto indirectop. 24
- Ilustración 6 Cortocircuitop. 25
- Ilustración 7 Rayosp. 25
- Ilustración 8 Tensión de Contactop. 26
- Ilustración 9 Tensión de pasop. 27
- Ilustración 10 Sistema integral de proteccion contra rayosp. 28
- Ilustración 11 Diferente normatividad por paisp. 30
- Ilustración 12 Guía presentación de proyectosp. 33
- Ilustración 13 Historico costo por usuario fondo PRONEp. 36
- Ilustración 14 Costo promedio fondo PRONEp. 37
- Ilustración 15 Ubicación Barrio El Brillantep. 40
- Ilustración 16 Transformación y medida zona 3 – Barrio El Brillantep. 42
- Ilustración 17 Distribución aproximada red de BT – Zona 3p. 43
- Ilustración 18 Cimentación del postep. 45
- Ilustración 19 Vistas bajante, conector ajustable y electrodo de puesta a tierrap. 48
- Ilustración 20 Sistema de medida inteligente AMIp. 53
- Ilustración 21 Concentrador primario Getwayp. 54
- Ilustración 22 Diseño gabinete con hasta 10 medidoresp. 56
- Ilustración 23 Instalacion final gabinete concentradorp. 56
- Ilustración 24 Colector de comunicacionesp. 57
- Ilustración 25 Medidor monofasico bifilarp. 58
- Ilustración 26 Medidor trifasico conexión directap. 59
- Ilustración 27 Displayp. 60
- Ilustración 28 Edificación – El Brillante Sector 3p. 64
- Ilustración 29 Mapa isoceraunicop. 66
- Ilustración 30 Metodología para la determinación de riesgop. 72
- Ilustración 31 Diagrama de flujo para el cálculo de componentes de riesgop. 76
- Ilustración 32 Máxima tensión de contactop. 108
- Ilustración 33 Cumplimiento de Objetivosp. 110
- Ecuación 1 Profundidad de la cimentacionp. 44
- Ecuación 2 Profundidad del postep. 44
- Ecuación 3 Corriente nominal transformador – Zona 3p. 46
- Ecuación 4 Área efectiva de la estructura aisladap. 64
- Ecuación 5 Área efectiva estructura adyacentep. 65
- Ecuación 6 Área de influencia de la estructurap. 65
- Ecuación 7 Densidad de rayos a tierrap. 66
- Ecuación 8 Área efectiva acometida Alp. 70
- Ecuación 9 Área efectiva acometida Aip. 71
- Ecuación 10 Cálculo del riesgop. 76
- Ecuación 11 Calculo Componente Ndp. 77
- Ecuación 12 Calculo Componente Nd/ap. 78
- Ecuación 13 Calculo componente Nmp. 78
- Ecuación 14 Calculo componente NLp. 79
- Ecuación 15 Calculo componente Nip. 79
- Ecuación 16 Calculo Kmsp. 84
- Ecuación 17 Calculo componente Lap. 89
- Ecuación 18 Cálculo componente Lbp. 91
- Ecuación 19 Calculo componente Lup. 93
- Ecuación 20 Calculo competente Lv1p. 94
- Ecuación 21 Calculo componente Lc1p. 94
- Ecuación 22 Calculo componente Lb2p. 97
- Ecuación 23 Calculo componente Lv2p. 97
- Ecuación 24 Calculo componente lc2p. 98
- Ecuación 25 Corriente CC trafo 75kVAp. 106
Palabras clave
Atmospheric dischargesElectrical riskPRONESpecial fundsDescargas atmosfericasFondos especialesPRONERiesgo eléctrico