PRESENTACION 5D

CONFERENCISTA: ING. FAVIO CASAS OSPINA

Lima – Perú, noviembre 28, 29 y 30 de 2007

RAYOS, VIVIR PARA ADMIRALOS

Seguridad Eléctrica Ltda.

DICARG ENERGÍA SAC

MITOLOGMITOLOGÍÍAA

Cultura Totonaca

MITOLOGMITOLOGÍÍAA

Cultura Azteca

Tlaloc

(Tlalloccantecuhtli)

MODA EN 1750

RAYOS EN ESTRUCTURAS

EFECTOS DE LOS RAYOSEFECTOS DE LOS RAYOS

LESIONES POR RAYO

EFECTOS DE LOS RAYOS

RAYO EN CAMPO DE GOLF

EXPLOSIÓN DE AGUA

RAYO ENÁRBOL

RAYO EN ÁRBOL

RAYO EN AVIÓN

EFECTOS DE EFECTOS DE BAJANTESBAJANTESINCORRECTASINCORRECTAS

ARCOS POR

DESTRUCCIÓN DE EQUIPOS

QUEMA DE TRANSFORMADORES18

RAYO EN POSTE

INTRODUCCIÓN

RAYO EN TORRE PETROLERA

RAYO EN AEROPUERTO

FULGURITAS

DAÑO POR INDUCCIÓN: HASTA 5 km

CUMULUS NIMBUS

Dirección de movimiento

Dirección predominantedel viento

Dirección del viento a nivel del suelo

NUBE TíPICA DE TORMENTA

Lluvia

CONVECCION OROGRAFIACONVERGENCIA

POLARIZACIPOLARIZACIÓÓN DE NUBESN DE NUBES

PROCESO DE LA DESCARGA: LÍDERES DESCENDENTE Y ASCENDENTE

FOTOS DE UN RAYO

FOTOS DE UNRAYO

DEFINICIÓN: Arcos eléctricos de 40´000 000 de voltios y hasta 200 000 amperios

RAYOS DE 1996: HAY PATRONES REPETITIVOS

RAYOS DE 1999: HAY PATRONES REPETITIVOS

CIRCUITO ELÉCTRICO GLOGAL

300kV++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

++++++++

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Ionósfera

Tierra

DETECCIÓN DE RAYOS

IONIZACIÓN DEL SUELO

FILOSOFÍA DE PROTECCIÓN

El propósito de la protección contra rayos, es controlarcontrolar (no eliminar) el fenómeno natural, encausándolo en forma segura.

Por esto se requiere un SIPRA !!

APLICACIAPLICACIÓÓN DEL MN DEL MÉÉTODO TODO ELECTROGEOMELECTROGEOMÉÉTRICOTRICO

Región protegida

FRANKLIN: 250 AÑOS DESPUÉS SIGUE VIGENTE

FRANKLIN BLUNTFRANKLIN BLUNTTERMINALES DE CAPTACITERMINALES DE CAPTACIÓÓNN

PUNTA FRANKLINPUNTA FRANKLIN

PUNTA FRANKLIN

EN CÁMARA DE

VIGILANCIA

PUNTA FRANKLIN

EN CÁMARA DE

VIGILANCIA

PUNTA FRANKLIN Y ANILLO DE APANTALLAMIENTO

PARARRAYOS RADIACTIVO

Punta de captación

Cepillo limpiador

Aislador

Sistema de autolimpieza

Basculante

Anodoacelerador

PROHIBIDO!!!Base portaisótopo

BAJANTE EN EDIFICIO

SENSOR DESENSOR DETORMENTAS TORMENTAS

PREVENCIÓN PERSONAL

FCO/hmm

INTRODUCCIÓN A LAS SOBRETENSIONES

DICARG ENERGÍA SAC

CONTENIDO

• Conceptos básicos.

• Sistema de protección interno (SPI).

• Selección de DPS.

• Instalación de DPS.

• Marcas de DPS.

• Normas relacionadas

NO SE CONFUNDA CON LA PROTECCIÓN DE SUS EQUIPOS

NO SE CONFUNDA CON LA NO SE CONFUNDA CON LA PROTECCIPROTECCIÓÓN DE SUS EQUIPOSN DE SUS EQUIPOS

EFECTOS DE LOS TRANSITORIOS

DISRUPTIVOS:Pérdida de archivos, errores en datos etc.

DISIPATIVOS:Fatiga y/o

calentamiento excesivo de los circuitos

integrados.

DESTRUCTIVOS:Daños irreparables en

tarjetas de PC, PLC, UPS.

EFECTOS DE LOS TRANSITORIOS

Un fenómeno o una magnitud que varía entre dos estados estables consecutivos, durante un intervalo de tiempo corto comparado con la escala de tiempo de interés.

TRANSITORIO IEEE 1159

Es una manifestación externa de un cambio súbito en las condiciones de un circuito, como el sucedido por la apertura o cierre de un interruptor, una falla en un sistema, entre otros.

Allan Greenwood, Electrical Transients in Power Systems (2a edición)

DEFINICIÓN DE TRANSITORIODEFINICIDEFINICIÓÓN DE TRANSITORION DE TRANSITORIO

Es Es el cambio en las condiciones el cambio en las condiciones de energde energíía de un sistema, entre a de un sistema, entre dos estados estables, de corta dos estados estables, de corta duraciduracióón comparado con la n comparado con la escala de tiempo de interescala de tiempo de interéés.s.

NTC 4552NTC 4552--20002000

DEFINICIÓN DE TRANSITORIODEFINICIDEFINICIÓÓN DE TRANSITORION DE TRANSITORIO

CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSITORIOS

0,001 0,01 0,1 1,0 10 102 103 104 105 106 107

Frequencia (Hz)

FenómenoElectromecánico

FenómenoElectromagnético

Load Frequency Control

Estabilidadtransitoria

Cortocircuitos Transitorios tipo maniobra

Fenómeno de ondas viajeras

Estabilizadores ResonanciaSubsincronica Transient Voltage

RecoveryArmónicos

Fenómenos de conversión de potencia

Fuente: IEEE 1159-1995

TRANSITORIO TIPO IMPULSO

FUENTE: IEC 801-2

ELECTRICIDAD ESTÁTICA (ESD)

TRANSITORIO TIPO OSCILATORIO

SISTEMA INTEGRAL DEPROTECCION CONTRA RAYOS

Protección externa

Protecciones finas

Alarma de detección

Guía de seguridadpersonal

(Tabla 1) IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998

EL NIVEL DE RIESGO

Control intrínseco

SubterráneaAérea

Soportabilidadde equipos de acuerdo con

tabla 44B

Nivel ceraunico

Menor o igual a 25

Mayor de 25

Requiere control X

Acometida

Control intrínseco

EL NIVEL DE RIESGONIVEL DE RIESGO

ACCIONES RECOMENDADAS

SPI BAJOCableados y PT según NEC – IEEE 1100 – IEC 60364.

Cableados y PT según NEC – IEEE 1100 – IEC 60364.

Plan de prevención y contingencia.

(CONDICIONADO)

SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO (SPI)

SISTEMA DE PROTECCISISTEMA DE PROTECCIÓÓN N INTERNO (SPI)INTERNO (SPI)

Es el conjunto de elementos que permiten reducir a niveles aceptables las sobrecorrientes y sobretensiones transitorias que se pueden presentar al interior de una instalación, debidas a perturbaciones electromagnéticas. Parte de una correcta zonificación.

Dividir el volumen a ser protegido en zonas de igual entorno electromagnético e instalar DPS en la frontera o ventana de ingreso a cada zona.

ZONIFICACIÓN

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

Categoria A Categoria B Categoria C Categoria D Categoria E

6 kA, 500 A,100kHz

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

42 kA, 10 /350 sµ

ZONIFICACIÓN

TIPOS DE DPS

• Un DPS actúa como un interruptor controlado por tensión.

• En estado normal el DPS es transparente (circuito abierto) para la instalación.

• Cuando se supera determinado valor, el DPS se comporta como una baja impedancia a tierra.

¿CÓMO OPERA UN DPS ?

TECNOLOGÍAS

Vía de chispas

Arc Choppingspark gap

Descargador a gas

Gas-filledsurge arrester

Varistor

Diodo supresor

Suppressordiode

DEFINICIÓN DEL RETIEDescargador de sobretensiones

Dispositivo para protección de equipos eléctricos, el cual limita el nivel de la sobretensión, mediante la absorción de la mayor parte de la energía transitoria, minimizando la transmitida a los equipos y reflejando la otra parte hacia la red. No es correcto llamarlo pararrayos.

DEFINICIDEFINICIÓÓN DEL RETIEN DEL RETIEDescargador de sobretensionesDescargador de sobretensiones

Dispositivo para protección de equipos eléctricos, el cual limita el nivel de la sobretensión, mediante la absorción de la mayor parte de la energía transitoria, minimizando la transmitida a los equipos y reflejando la otra parte hacia la red. No es correcto llamarlo pararrayos.

DEFINICIÓN DEL NEC 2005Surge Arrestor

Un dispositivo de protección diseñado para limitar los impulsos de tensión por medio de la descarga o paso de las corrientes de impulso a través de éste, evitando el flujo de corrientes subsecuentes mientras permanece en capacidad de repetir su función muchas veces. Puede ser instalado en ambientes interiores o exteriores.

DEFINICIDEFINICIÓÓN DEL NEC 2005N DEL NEC 2005Surge ArrestorSurge Arrestor

Un dispositivo de protección diseñado para limitar los impulsos de tensión por medio de la descarga o paso de las corrientes de impulso a través de éste, evitando el flujo de corrientes subsecuentes mientras permanece en capacidad de repetir su función muchas veces. Puede ser instalado en ambientes interiores o exteriores.

DEFINICIÓN DEL NEC 2005Transient Voltage Surge Suppressor

Un dispositivo de protección diseñado para limitar los transitorios de tensión, mediante la absorción o limitación de la corriente de impulso, evitando el flujo de corrientes subsecuentes mientras permanece en capacidad de repetir su función muchas veces.

Art. 285.3. El TVSS no debe ser utilizado en:

(1)Sistemas que excedan los 600 V

(2)Sistemas eléctricos no puestos a tierra

(3)Donde la máxima tensión del sistema línea a tierra es mayor que la del TVSS

DEFINICIDEFINICIÓÓN DEL NEC 2005N DEL NEC 2005TransientTransient VoltageVoltage Surge Surge SuppressorSuppressor

Un dispositivo de protección diseñado para limitar los transitorios de tensión, mediante la absorción o limitación de la corriente de impulso, evitando el flujo de corrientes subsecuentes mientras permanece en capacidad de repetir su función muchas veces.

Art. 285.3. El TVSS no debe ser utilizado en:

(1)Sistemas que excedan los 600 V

(2)Sistemas eléctricos no puestos a tierra

(3)Donde la máxima tensión del sistema línea a tierra es mayor que la del TVSS

DISPOSITIVO DE PROTECCIDISPOSITIVO DE PROTECCIÓÓN N CONTRA SOBRETENSIONES CONTRA SOBRETENSIONES

TRANSITORIAS [DPS]TRANSITORIAS [DPS]Surge Surge ProtectiveProtective DeviceDevice [SPD][SPD]

Dispositivo para Limitar sobretensiones transitorias y controlar la corriente de impulso. Contiene al menos un elemento no lineal.

IEC 6 1643-1:1998+A1:2001© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com

DPS DEL TIPO CONMUTACIDPS DEL TIPO CONMUTACIÓÓN DE N DE LA TENSILA TENSIÓÓNN

VoltageVoltage switchingswitching typetype SPDSPD

Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no esta presente un transitorio, pero que cambia súbitamente su impedancia a un valor bajo en respuesta a un transitorio de tensión. Ejemplos de estos dispositivos son los vías de chispas, tubos de gas, tiristores y triacs.

IEC 61643-1:2002IEC 61643-1:2002© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com

DPS DEL TIPO CONMUTACIÓN DE LA TENSIÓN

DPS DEL TIPO CONMUTACIDPS DEL TIPO CONMUTACIÓÓN N DE LA TENSIDE LA TENSIÓÓNN

EPRI-PEAC 0545.R

OPERACIÓN DE UN VÍA DE CHISPAS

DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE TENSIÓN

Voltage limiting type SPD

Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no esta presente un transitorio, pero se reduce gradualmente con el incremento de la corriente y la tensión transitoria. Ejemplos de estos dispositivos son los varistores y los diodos de supresión.

DPS DEL TIPO LIMITACIDPS DEL TIPO LIMITACIÓÓN DE N DE TENSITENSIÓÓNN

VoltageVoltage limitinglimiting typetype SPDSPD

Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no esta presente un transitorio, pero se reduce gradualmente con el incremento de la corriente y la tensión transitoria. Ejemplos de estos dispositivos son los varistores y los diodos de supresión.

IEC 61643-1:2002© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com

DPS DEL TIPO LIMITACIÓN DE LA TENSIÓNDPS DEL TIPO LIMITACIDPS DEL TIPO LIMITACIÓÓN DE LA TENSIN DE LA TENSIÓÓNN

CURVA TÍPICA DE TENSIÓN RESIDUAL PARA VARISTORES DE ZnO

In Imax1 mA

IEC 341/02

= Tensión de limitación medida = V res a corriente nominal = Tensión en el varistor

= Rango de varios kA61643-12

ONDAS DE CORRIENTES NORMALIZADAS

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

0.25 / 100 μs

8 / 20 μs

10 / 350 μs

10 / 1000 μs

CORRIENTECORRIENTE

TENSITENSIÓÓN (Circuito N (Circuito Abierto)Abierto)

IEEE C 62.41

ONDAS NORMALIZADAS

ANSI/IEEE C62.41

ONDA OSCILATORIA (Ring)

SELECCIÓN DE DPS

• Disp. de alivio de sobrepresión (MT / AT).

• Tensión nominal.

• Corriente nominal de descarga.

• Máxima tensión de operación continua.

• Tensión de reacción menor que el BIL.

CARACTERÍSTICAS DE UN DPSSEGÚN RETIE

• MCOV = máxima tensión de operación continua (Uc)

• Nivel de protección en tensión (Vp).

• Sobretensión temporal (bajo consideración).

• Caída de potencial.

• Modo de falla.

• Corriente de operación continua (Ic)

PARÁMETROS DE UN DPSSEGÚN IEC 61 643 -12 /2002

• Corriente nominal de descarga (In).

• Cte. de impulso para clase I y cte máx. para clase II.

• Capacidad de cortocircuito.

• Máxima corriente de carga continua.

• Degradación (bajo consideración).

PARÁMETROS DE UN DPSSEGÚN IEC 61 643 -12 /2002

• Cantidad: Cada conductor activo y todos los circuitos.

• Para menos de 1 kV y para más de 1 kV

• Tensión residual ≥ máx. tensión fase tierra

• Para interiores y exteriores (inaccesibles a personas no calificadas).

REQUISITOS DE DPS SEGÚN NTC 4552

• Conductor no más largo de lo necesario.

• Conductor mínimo (<1000 V): 14 en Cu o 12 en Al.

• Conductor mínimo (≥1000 V): 6 en Cu o 12 en Al.

• Permite conexión entre fases, a neutro, a tierra o a barrajes de tierra.

REQUISITOS DE DPS SEGÚN NTC 4552

MÁXIMA TENSIÓN DE OPERACIÓN CONTINUA (Vc)

Maximun Continuous Operating Voltage (MCOV)

Es la máxima tensión c.a. o c.c. que puede ser aplicada continuamente a un DPS en cualquiermodo de protección. La tensión de operación del DPS debe ser mayor o igual a 1,1 veces la tensión máximanominal línea a neutro.

IEC 61643IEC 61643--1:1998+A1:19981:1998+A1:1998

• Se le llama nivel de protección en tensión, tensiónresidual, tensión de reacción, voltage protection level o clamping voltage al nivel específico de tensión a la que un DPS reduce un transitorio.

• Es el valor de tensión máximo instantáneo que permite el dispositivo cuando desvía la corriente de choque hacia tierra.

• Se determina por las características de desempeño de los equipos (menor que el BIL) y los componentes del DPS.

• El nivel de protección en tensión indica a qué nivel de tensión transitorio comienza a actuar el DPS.

NIVEL DE PROTECCIÓNEN TENSIÓN (Vp)

• Tensión residual es el valor pico de la tensiónque aparece entre los terminales de un DPS debido al paso de una corriente de descarga(IEC 61643IEC 61643--1:1998+A1:2001).1:1998+A1:2001).

• Los equipos electrónicos funcionan bien hasta 600 V; presentan errores de funcionamiento entre 600 y 800 V y fallan por encima de los 800 V.

• A menor nivel de protección en tensión, mejor el DPS.

NIVEL DE PROTECCIÓNEN TENSIÓN (Vp)

TENSIÓN RESIDUAL DE LOS DPS

La tensión de residual de los DPS no debe ser mayor que el nivel de sobretensión dado para la categoría II de la tabla 1. Por ejemplo, para equipos con tensión nominal de 120/208 V, la tensión de reacción del DPS no debe ser mayor de 1,5 kV.

IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998 443.3.2.1

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

Tabla 1Tabla 1Tabla 1

IEC 60364-4-443:1995+A.1:1998IEC 60364IEC 60364--44--443:1995+A.1:1998443:1995+A.1:1998© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com

RELACIÓN DE TENSIONES

BIL para electrodomésticos

Nivel de protección en tensión

valor medio o de rectificaciónvalor eficaz, rms o nominal valor máximo nominal (rms)

valor de cresta, pico o máximo MCOV (rms)

120 V 126 V150 V170 V

196 V MCOV (pico)

0,8 kV

1,5 kV

V mV 0V csV c

174 V sobretensión temporal

RELACIÓN DE TENSIONES© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com

RELACIÓN DE TENSIONES

Vp ≤ 0,75 BILVp ≥ 1,25 Vc (MCOV)

Vc ≥ 1,15 Vcs

Vcs = 1,05 Vo

Vt ≥ 1,45 Vo

CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGA

(Nominal Discharge Current)

Es el valor máximo o de cresta de la corriente que puede desviar a tierra un DPS. Se utiliza para clasificarlos.

Se denomina Imax para una forma de onda 8/20 µs.

Se denomina Iimp para una forma de onda 10/350 µs.

Para instalaciones que NO tengan sistema de protección externo y requieran DPS, la corriente nominal de descarga deberá ser mayor de 5 kA (8/20 µs) por cada modo de protección.

IEC 60364-5-534:1997 534.2.3.4 60364

CORRIENTE NOMINAL DE CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGADESCARGA

Cuando se tenga protección externa y no se especifique en el diseño, la corriente será como mínimo de 12,5 kA (10/350 µs) por cada modo de protección. La relación aproximada con respecto a la onda 8/20 µs es aprox. 1:10

IEC 60364-5-53:2001+A1:2002

CORRIENTE NOMINAL DE CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGADESCARGA

La capacidad de cortocircuito de un DPS (en caso de falla del DPS), de acuerdo con el dispositivo de sobrecorriente asociado, ya sea interno o externo, debe ser igual o mayor que la máxima corriente de cortocircuito esperada en ese nodo de la instalación.

IEC 60364-5-53:2001+A1:2002 534.2.3.5.

CAPACIDAD DE CORTOCIRCUITOCAPACIDAD DE CORTOCIRCUITO

INSTALACIÓN DE DPS

Los DPS instalados en el origen de la instalación se deben conectar entre los conductores activos y EL BARRAJE EQUIPOTENCIAL principal, es decir, en modo común, cuando se consideran corrientes de rayo únicamente.

IEC 60364-5-53:2000+A.1:2002 534.2.2

CONEXICONEXIÓÓN DE LOS DPSN DE LOS DPS

MALA CONEXIÓN DE DPSMALA CONEXIMALA CONEXIÓÓN DE DPSN DE DPS

L di/dt

VL=L di/dt+VR+L di/dt

CONEXIÓN CORRECTA DE DPSCONEXICONEXIÓÓN CORRECTA DE DPSN CORRECTA DE DPS

VVLL=V=VRR

DPS EN EL ORIGEN DE LA INSTALACIÓN

EQUIPO

a+b ≤ 50 cm

FUSIBLE

IEC 947/0260364-5-53

EQUIPO

b < 50 cm

IEC 948/02

EQUIPODPS

FUSIBLE

60364-5-53© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com

INSTALACIÓN O EQUIPO A PROTEGER

FUSIBLEINTERRUPTOR DIFERENCIAL

ARTÍCULO 280 DEL NEC

FORMAS DE CONEXIÓN DE DPS

D P S D P SD P S

OC Bch F1

CLASE I CLASE II CLASE II o III

1. Transformador del OR y acometida.2. Tablero general3. Tablero de distribución4. Circuito ramal

Bch = Bobina de choqueOC = Protección de sobrecorrienteF1, F2, F3 = Fases

PRINCIPALES CARACTERISTICAS:

Alarma visual y sonora.

Conexión en punto de uso.

Toma doble con polo a tierra, grado hospital y tierra aislada.

DPS CLASE III O CATEGORÍA A

INSTALACIÓN DE DPS EN MEDIA TENSIÓN

INSTALACIINSTALACIÓÓN DE DPS EN MEDIA N DE DPS EN MEDIA TENSITENSIÓÓNN

INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORES

INSTALACIINSTALACIÓÓN CORRECTA DE DPS N CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORES

Fuente: IEEE 142 - 1991

INSTALACIÓN CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORES

INSTALACIINSTALACIÓÓN CORRECTA DE DPS N CORRECTA DE DPS EN TRANSFORMADORESEN TRANSFORMADORES

EN POSTESIGUIENTE

CORTACIRCUITO

INSTALACIÓN DE DPS EN

MEDIA TENSIÓN

PROTECCIPROTECCIÓÓN DE CABLES N DE CABLES BLINDADOS DE MEDIA TENSIBLINDADOS DE MEDIA TENSIÓÓNN

DPS EN CABLES COAXIALESDPS EN CABLES COAXIALES

FCO/hmm

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA

DICARG ENERGÍA SAC

• RECURSO NATURAL: Bien producido por la naturaleza, susceptible de aprovechamiento en forma de materia o energíautilizables en el funcionamiento de organismos, poblaciones y ecosistemas.

• RECURSO ENERGÉTICO: Unafuente energética natural, técnicamente explotable, independientemente de su viabilidadeconómica.

DEFINICIONES

COMPONENTES DE LA NATURALEZA

BIENES BIENES JURÍDICOS

SERES HUMANOS

CARACTERÍSTICAS DE LA ELECTRICIDAD

• No se almacena en forma intensiva• Se transporta en tiempo real• Presenta riesgo para los seres vivos• Ocasiona alto impacto ambiental• Gran dependencia para la vida actual.• Varía ciclicamente su consumo• Sus redes se diseñan para demanda máxima• Redes subutilizadas gran parte del tiempo

ESTRUCTURA DEL SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD

SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD

SERVICIO COMERCIAL(IMPLÍCITO)

PRODUCTO = ENERGÍA = P*t(EXPLÍCITO)

PROCESOS DE MEDICIÓN Y

FACTURACIÓN

SERVICIOS AGREGADOS

POTENCIA (P)CONTINUIDAD

(DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD)

E.S.P. (V, f) USUARIO (I)

NIVEL DE INMUNIDADAntes Ahora

SEGURIDAD

HOMBRE

EQUIPOS

ELECTRÓ-

NICOSHOMBRE

EQUIPOS

ELECTRO-MECÁNICOS

LogrosCreatividad

Autoexpresión

Análisisenergético

de procesos

ImportanciaPoder, PrestigioReconocimiento

Nivel de seguridad

Del hombre De lasempresas

Auditoríaenergética

IgualdadAceptación

Afiliación a un grupoEstudio de calidad

del servicio de energía

ComodidadAutopreservación

Justicia, ProtecciónGestión de riesgos

Oxígeno, AguaSexo, Comida

Albergue, DescansoInstalaciones que

cumplan leyes, normas

NECESIDADES

• Seguridad.

• Calidad.

• Compatibilidad© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com

LAS REDES DEBEN GARANTIZAR:

PROBLEMAS

Origen: Cía de Seguros contra incendios Württembergischee A.G. Sturrgart 1998

Fuego3,05%

RoboVandalismo

22,33%

Sobretensiones3,05%

Viento1,57%

Resto15,17%

Negligencia25,13%

Agua5,37%

DAÑOS ELECTRÓNICOS OCURRIDOS EN 1988 (STURGART – ALEMANIA)

Sobretensiones Interrupciones Impulsos DepresionesOrigen: Bell Telephone

FALLAS EN EQUIPO ELECTRÓNICO

Origen: IBM 1972

Subtensión Sobretensión Salidasde Servicio

Perturbacionesde conmutación Impulsos

Origen: IBM Abril de 1998

Subtensión Sobretensión Salidasde Servicio

Perturbacionesde conmutación Impulsos

Fallas enAlimentadores enParalelo

Fallas en elAlimentador

Fallas en elSistema de Transmisión

31%46%

QUIÉNES GENERAN LAS DEPRESIONES DE TENSIÓN?

FallasMonofásicas

FallasBifásicas

FallasTrifásicas

17% 66%

CAUSAS DE LAS DEPRESIONES DE TENSIÓN

CAUSA ES DESCONOCIDA REALIDAD

PRESENTEPASADO

DEBIERA

QUÉ ES UN PROBLEMA?

CASO 1. QUEMA DE TRANSFORMADORES

QUEMA DE TRANSFORMADORES

Emisor ofuente Canal

Neutro

Receptoro víctima

QUEMA DE TRANSFORMADORES

PLATINA 3/8"X1"

CABLE 2/0

Cu 2.4X5/8"

MEZCLADORES

PREMIX

MPLATINA

CASO 2. EXPLOSIÓN POR ESTÁTICA

MezclaAire +

Combustible

Receptoro víctima

Proceso

CASO 3. BRILLADORA MORTAL

Zcable= 0,08Ω Zcuerpo= 500Ω

2,5 A 400 μ A

Cable NeutroCable Tierra

CamaCateter

Itierra

Receptoro víctima

CASO 4. PÉRDIDA DE INFORMACIÓN

Referencia

Pantalla oreferencia

Itierra

Receptoro víctima

Comunicaciones

GRANDES LAZOS POR DISPOSICIÓN

DE CABLEADOSV

CASO 5. RAYO INTRUSO

Cables coaxiales

UAARed de datos

Receptoro víctima

CASO 5. RAYO INTRUSO

¿QUÉ ES COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC)?

Es la capacidad o aptitud de un equipo para no dejarse afectar ni afectar a otros equipos por la energia electromagnética, bien sea radiada o conducida.

Es como la aplicación de un código de buen comportamiento o de convivencia.

OBJETIVOS DE LA EMC

• Establecer bajos niveles de las tensiones de modo común (red de tierras).

• Contribuir en la mitigación las perturbaciones.

• Dictaminar pautas de protección.• Establecer límites y márgenes de

operación (no operación).• Aumentar la confiabilidad de los procesos

productivos.

Partes Emisor ofuente Canal Receptor

o víctima

PE C = IE*Expresión

Eliminar PE Atenuarenergía InsensibilizarAcciones

EL MARCO DE LA EMCEL MARCO DE LA EMC

COMPATIBILIDADCOMPATIBILIDAD(ARMON(ARMONÍÍA)A)

TÉRMINOS BÁSICOS

IEC 6 1000-1-1

Aplicación e interpretación de

definiciones y términos

fundamentales.

TÉRMINOS INTERRELACIONADOS

TÉRMINOS COMPUESTOS

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

123456789

Ambiente ElectromagnéticoPerturbación electromagnéticaInterferencia electromagnética

Emisión (electromagnética)TB

Compatibilidad electromagnética

Degradación (del desempeño)Inmunidad (a una perturbación)Susceptibilidad (electromagnética)Nivel (de una cantidad)

TÉRMINOS BÁSICOS

101112131415

Límite de emisiónNivel de emisión

Nivel de compatibilidad

Nivel de inmunidadLímite de inmunidad

Nivel de perturbación

TÉRMINOS COMPUESTOS

161718

TIMargen de emisiónMargen de inmunidadMargen de compatibilidad

TÉRMINOS INTERRELACIONADOS

1.1. FACTORES QUE AFECTAN SCC FACTORES QUE AFECTAN SCC

Rayos.

Fallas de potencia a tierra.

Electricidad estática.

Radiaciones.

Inducciones.

Potenciales galvánicos, etc.

E N T O R N OE N T O R N O

Malos cableados o malas redes:

De potencia.

De comunicación.

Del sistema de puesta a tierra.

CANAL DE

ACOPLE

CANAL DE

ACOPLE

La vulnerabilidad de los dispositivos, equipos o sistemas.RECEPTORESRECEPTORES

TRAYECTORIA DE ACOPLE

Reducción del acople

RECEPTORIncremento de la

inmunidad

ÁREASPASOS PARA ASEGURARLA

EMISORReducción de la

emisión

COMPATIBILIDAD COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNELECTROMAGNÉÉTICA (EMC)TICA (EMC)

EntornoPerturbación

electromagnética

SusceptibilidadRedes

y aire

Fuentes

Receptor Canal

ACTORES DE LA EMCACTORES DE LA EMC

¿QUÉ ES CALIDAD?

• Es la forma de ser de un producto.

• Es el grado de conformidad ocumplimiento de unos requisitos, para satisfacer una necesidad.

• Es un conjunto de cualidades o atributos, como disponibilidad, precio, confiabilidad, durabilidad, seguridad, consistencia, respaldo y percepción.

Es el grado de conformidad de los indicadores de las señaleselectromagnéticas, en un tiempo dado y en un punto común de acople; paracumplir las necesidades de los consumidores y el marco regulatoriodel país.

¿QUÉ ES CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA (CEL)?

Características de la electricidad en un punto dado de un sistema eléctrico, evaluadas contra un conjunto de parámetros técnicos de referencia. IEC 61000-4-30 (2003).

El concepto de energizar y conectar a tierra equipo electrónico de de manera apropiada para la operación del equipo y compatible con el sistema de cableado y la conexión con otros equipos. IEEE 1100 (2005).

Conjunto de atributos físicos de las señales de tensión y corriente, en estado estable y transitorio, de manera quelos equipos funcionen correctamente (Propuesta).

¿QUÉ ES CALIDAD DE POTENCIA (PQ)?

Valorpico=Vp

Periodo=T=0,0166=1/60 s

Valor RMS=Vp/1,4142

PARÁMETROS DE UNA ONDA SENOIDAL

Deformación de una señal (amplitud, frecuencia, fase) provocada por una perturbación.

DISTORSIÓN

Art. 100. Es aquella en donde la forma de onda de la corriente de estado estable, no sigue la forma de onda de la tensión aplicada.

CARGA NO LINEAL DEFINICIÓN NEC 1999

Transformada de Fourier

SÍMIL DE LAS SEÑALES ARMÓNICAS

%8989,01

5,08,0 22

h A Fase Hz

1 1 0 602 0 0 1203 0,8 180 1804 0 0 2405 0,5 0 300

EJEMPLO

0=∑−−− onto

nnnttt

onntto

IZVZIV

ZIVZIVVV

=++−=++

−−−

TENSIÓN NEUTRO TIERRA

IN=I1+I2+I3 n BEV nt

CARGA TRIFÁSICA

nnnt IZV =

TENSIÓN NEUTRO TIERRA

60120180

780840900

480540600660

300360420

131415

9101112

4 +-0+-0+-0+-0

Desplazamiento de fase

1/32/3

Armónico

3/44/45/56/57/68/69/7

10/711/812/813/914/915/10

Actividad del neutro

SecuenciaFrecuencia

CancelaciónCancelaciónAdicionan

Cancelación

Adicionan

CancelaciónAdicionan

CancelaciónCancelación

EXIGENCIA DEL CONDUCTOR NEUTRO

LAZOS DE TIERRA INDESEABLES

Camino dela falla

Equipoprotegido

Protector(DPS)

Fase N T

Red depotencia

FNeutroTierra

Comunicación

LAZOS DE TIERRA INDESEABLES

LAZOS DE TIERRA NECESARIOS

Red de potencia

Tierra (PEC)

Comunicación

EFECTOS DE LAS SOBRETENSIONES SOBRE EQUIPOS Y COMPONENTES EN FUNCIÓN DE

LA ENERGÍA

0.001c

1 ms 1 sμ

0.01c 0.1c

3 ms 20 ms 0,5 ms 0,5 ms

Ciclos

Segundos

Estado Estable

Región de:- Errores- Fallas- Averias- Daños

RegiónSegura

¿QUE PARÁMETROS SE AFECTAN POR LAS PERTURBACIONES?

FrecuenciaAmplitudForma de ondaSimetría

CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE LAS PERTUBACIONES

Rango de frecuencia.Modo de propagación.Duración (estacionaria o transitoria).

CLASIFICACIÓN DE LAS PERTURBACIONESELECTROMAGNÉTICAS POR IEC

ARMONICOS,ARMONICOS NO CARACTERISTICOSSUPERPOSICIÓN DE SEÑALESFLUCTUACIONES DE TENSIONCAIDAS DE TENSION E INTERRUPCIONESDESBALANCE DE TENSIONTENSIONES INDUCIDOS VARIACIONES DE FRECUENCIADC EN REDES DE AC

ONDAS CONTINUAS INDUCIDAS DE TENSION O CORRIENTETRANSITOTIOS UNIDIRECCIONALESTRANSITOTIOS OSCILATORIOSCAMPOS ELECTRICOS

BAJA FRECUENCIA CAMPOS MAGNETICOS

CAMPOS ELECTRICOS CAMPOS MAGNETICOS

ALTA FRECUENCIA CAMPOS ELECTROMAGNETICOSONDAS CONTINUASTRANSITORIOS

DESCARGAS ELECTROSTATICAS

PULSOS NUCLEARES ELECTROMAGNETICOS

CONDUCIDAS

RADIADAS

BAJA FRECUENCIA

ALTA FRECUENCIA

CLASIFICACIÓN EUROPEA (EN-50160)

1. FRECUENCIA

FLUCTUACIONESVARIACIONES RAPIDASTITILACION

2. AMPLITUDSUBTENSIONES

INTERRUPCIONES CORTASLARGAS

SOBRETENSIONES TEMPORALESTRANSITORIAS

3. FORMA DE ONDA TENSIONES ARMONICASSUBARMONICAS

SUPERPOSICION DE SEÑALES

4. DESBALANCE DE CIRCUITOS TRIFASICOS

CATEGORÍAS DE PERTURBACIONES SEGÚN IEEE-1159

• Transitorios electromagnéticos.• Variaciones de corta duración.• Variaciones de larga duración.• Desbalance.• Distorsión de la forma de onda.• Fluctuaciones.• Variaciones de la frecuencia.

MEDIOS FÍSICOS DE ACOPLAMIENTO DE PE

TIERRA

SEÑALPOTENCIA

LÍMITES Y MÁRGENES DE EMCNIVEL DE

PERTURBACION

LIMITE DE INMUNIDAD

SUSCEPTIBILIDAD

INMUNIDAD

LIMITE DE SUSCEPTIBILIDAD

LIMITE DE EMISION

NIVEL DE PERTURBACION

NIVEL DE EMC

MARGEN DE

INMUNIDAD

AVERIA

DESTRUCCION

LIMITE DE INMUNIDAD

MARGEN DE SUSCEPTIBILIDAD

LÍMITES Y MÁRGENES DE EMC

LIMITE DE SUSCEPTIBILIDAD

LIMITE DE EMISION

NIVEL DE PERTURBACION

NIVEL DE EMC

MARGEN DE

INMUNIDAD

AVERIA

DESTRUCCION

MARGEN DE

EMISION

LIMITE DE INMUNIDAD

MARGEN DE

MARGEN DE SUSCEPTIBILIDAD

LÍMITES Y MÁRGENES DE EMC

Para reducir o eliminar perturbaciones se aplican técnicas tales como:• Absorción• Aislamiento• Apantallamiento• Buenas prácticas en SPT• Equipotencialización (con cables o DPS)• Filtrado• Minimización de lazos inductivos• Una combinación de las anteriores.

TÉCNICAS DE PARA CONTROL DE INTERFERENCIAS

Es la conversión irreversible de energía de una onda electromagnética, en otra forma de energía (normalmente calor) como resultado de la interacción con el material que absorbe. El material es la causa de la conversión.

ABSORCIÓN

Es la separación de dos o más superficies conductoras por medio de un dieléctrico (incluyendo el aire), ofreciendo una alta resistencia al paso de la corriente.

AISLAMIENTO

Es la instalación de barreras conductivas que separen emisores de receptores, para reducir los efectos de una fuente de campo electromagnético sobre las víctimas.

APANTALLAMIENTO

Es la aplicación de conceptos estándarizados para el diseño e instalación de las puestas a tierra y la red equipotencial.

BUENAS PRÁCTICAS EN EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Es el acto, proceso, práctica o acción de conectar partes conductivas y conductores activos con el SPT por medio de conductores o DPS, para garantizar un potencial definido entre dos o más superficies conductivas.

EQUIPOTENCIALIZAR

Es la modificación de las componentes de frecuencia de una señal mediante un dispositivo que se coloca entre los terminales de un circuito eléctrico.

FILTRADO

Es la aplicación de los conceptos de cableados (de potencia y de telecomunicaciones) de manera que se anule o minimice la inductancia de los circuitos de modo diferencial y de modo común.

MINIMIZAR LAZOS INDUCTIVOS

DEFINICIÓN: Es la relación entre las pérdidas de un transformador debidas a cargas no lineales y las debidas a cargas lineales de la misma magnitud.

Características del transformador:El neutro es dimensionado al 200%.Aislamiento hasta de 150º C.Múltiples conductores paralelos.Núcleos por debajo del punto de saturación.

FACTOR K

h A Fase Hz

1 1 0 602 0 0 1203 0,8 180 1804 0 0 2405 0,5 0 300

01,1355,038,011 222222 =×+×+×=k

EJEMPLO

CONCEPTO MICRO-Z

GABINETE CON BUENA CEM

InstrumentoelectrónicoFi

CONEXIÓN PARA CABLE APANTALLADO

(excelente)

Pantalla

Receptor

CONEXIÓN PARA CABLES TRIAXIALES

λ/2 λ/2

CONEXIÓN PARA CABLE DOBLE TWINAXIAL

Transductor

TIPOS DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

DATOS DE LA INSTALACIÓN

DISPOSICIÓN DE CABLEADOS Y

PUESTAS A TIERRAS

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA

Localización y entorno Acometida Interconexión de puestas a tierra

Uso Distribución de potencia Tierras dedicadasTipo de construcción Cableados eléctricos SIPRA

Localización de áreas Materiales utilizados Apantallamientoslocalizados

Tipo de pisos Cableados decomunicaciones (CMM)

Fuentes de perturbación internas

Áreas comunes Conexiones de puesta atierra

Fuentes de perturbación externa

Altura de la edificación Puestas a tierraContenido Zonificación

Protecciones de BF y AFClasificación de áreas

CUÁLES DEBEN SER LOS INDICADORES DE CALIDAD?

FCO/hmm

PRESENTACION 5D

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