1. Universidad Fermn ToroDecanato de Ingeniera Cabudare, Edo. LaraDiseo de un sistema puesta a tierra en el aeropuerto internacional de Tokio Carlos Rodrguez 19.590.355Sistema Puesta a TierraProf. Ing. Juan Molina

2. El Aeropuerto Internacional de Tokio comnmente llamado Aeropuerto deHaneda se ubica en ta, Tokio, Japn, siendo uno de los principales aeropuertos derea del Gran Tokio, es uno de los aeropuertos donde se ubica el mayorcongestionamiento de personas, incorpora la tecnologa de cogeneracin y esequipado para hacer el empleo eficiente de energa que viene dada por motoresimpulsados por gas que es usada alumbrar el edificio de terminal, mientras el calorgenerado en aquel proceso es enjaezado para el empleo eficiente en la calefaccin delterminal y sistemas de refrigeracin, y el abastecimiento de agua caliente. Entre los servicios en el aeropuerto se encuentran alquiler de vehculos,bancos, cajeros automticos, casa de cambio de divisas, oficina de correo, servicio derenta de telefona mvil, telfonos pblicos, wi-fi, gran variedad de restaurantesjaponeses y occidentales, servicio de buffet, cafs, bares, estn las diversas tiendas ylas llamadas free shops (libres de impuesto), servicio de guardera de equipaje,agencia de viajes, clnica mdica y dental, peluquera, baos con ducha, habitacionespara descansos, ascensores y baos adaptados para personas minusvlidas,estacionamiento, hotel. En estas instalaciones tambin existen 3 terminales, los terminales 1 y 2 sonconectados por un paso subterrneo, un paso peatonal y tambin existe un servicio deautobs gratuito entre los 2 terminales y el terminal internacional cada cinco minutos,el aeropuerto funciona las 24 horas del da. Sus caractersticas son: 3. Terminal 1: llamado Big Bird (ave grande) es el ms grande delaeropuerto de Haneda, el edificio de seis pisos cuenta con unrestaurante, tiendas, salas de conferencias en su seccin central y unaterraza en la azotea de observacin de gran tamao con terraza de lacafetera al aire libre. La mayora de los vuelos europeos y al ReinoUnido salen de este terminal junto con algunos vuelos a EstadosUnidos y vuelos de corto recorrido a destinos asiticos. Terminal 2: el edificio consta de seis pisos y posee restaurantes,azotea, zona comercial y un hotel llamado Haneda Excel Hotel Tokio.La mayora de los vuelos salen hacia destinos nacionales y destinosasiticos internacionales aunque tambin hay vuelos a larga distancia. Terminal Internacional: Consta de cinco plantas y posee una zonacomercial entre otros. Ha sido diseado para ser considerado alentorno ambientalista, es llamado Eco Aeropuerto, tiene el fin dereducir al mnimo el impacto medioambiental en trminos decontaminacin atmosfrica, en las que se encuentran el ruido,vibraciones, agua, suelo, entre otros. Este terminal cuenta con: edificiode Sistema de Direccin de Energa (BEMS), aguas residualesrecicladas, calor geotrmico y submarino enjaezado para empleo,almacenaje de calor de agua, Batera NAS (Batera de almacenamientomasivo), cogeneracin a base de gas, generacin de energa solar, aireacondicionado para reas ocupadas, sistema de ventilacin natural,empleo de eco-materiales, restricciones contra SOX, NOx, red devegetacin, agotamiento de capa de ozono factor, entre otros. 4. Las fundaciones de varios edificios del terminal son guardadas estables conmontones conducidos profundamente en la tierra. Estos montones recogen el calorque reside en la tierra, y las bombas de calor usan un refrigerante natural paraenjaezar aquel calor de los montones y usarlo para calentar y refrescar el terminal.Usando esto el sistema ecolgicamente considerado, ningn calor es liberado en laatmsfera. As como esto, tambin existen otras edificaciones entre las que se puedenombrar: Torre de control en los cuales se ubican todos los instrumentos necesariospara la comunicacin entre el conductor del avin ya sea que va saliendo o llegandoal aeropuerto con el departamento que da las reglas e indica el estado del avin uotras cosas, aparcamiento de seis pisos, entre otros. Entre los materiales ms resaltantes usados en la fabricacin de esteaeropuerto estn: Concreto armado Acero estructural. Cubierta de lminas metlicas. Lminas de policarbonato traslcidas. Vidrio de seguridad. ndice de riesgo: viene determinado por Ir = A + B + C + D + E + F + G (Ir: ndice de Riesgo) 5. Este ndice debe ser interpretado de la forma siguiente: 0 - 30: Sistema de proteccin opcional. 31 - 60: Se recomienda una proteccin. Ms de 60: la proteccin es indispensable. ndice de riesgo A:Valor del Uso al que es destinada la estructuraIr: ACasas y otras construcciones de tamao similar 2Casas y otras construcciones de tamao similar con antenas 4exterioresIndustrias, talleres y laboratorios6Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos 7Lugares de reunin, como iglesias, auditorios, teatros, museos, salasde exposicin, tiendas por departamentos, oficinas de correos, 8estaciones, aeropuertos y estadiosEscuelas, hospitales, guarderas infantiles y ancianatos 10 Por lo tanto el valor del Ir A= 8 ya que la estructura a sobre la cual se va atrabajar es un Aeropuerto. 6. ndice de riesgo B: Valor del Ir:Tipo de ConstruccinBEstructura de acero con techo no metlico 1Concreto forzado con techo no metlico2Ladrillo, concreto liso o albailera, con techo no metlico de4material incombustibleEstructura de acero o concreto armado con techo metlico5Estructura de madera o con revestimiento de madera con techo no7metlico de material incombustible.Ladrillo, concreto liso, albailera, estructura de madera con techo8metlicoCualquier construccin con techo de material combustible10 Por lo tanto el valor del Ir B= 5 ya que la estructura posee concreto armadopara las zonas de seguridad, entre otras. ndice de riesgo C:Valor del Contenido o tipo del InmuebleIr: CInmuebles residenciales u oficinas, industrias y talleres con2contenido de poco valor, no vulnerable al fuego 7. Construcciones industriales o agrcolas que contienen material 5vulnerable al fuegoPlantas y subestaciones elctricas y de gas, centrales telefnicas y 6estaciones de radio y televisinPlantas industriales importantes, monumentos y edificios histricos,museos, galeras de arte y construcciones que contengan objetos de 8especial valorEscuelas, hospitales, guarderas y lugares de reunin10 Por lo tanto el valor del Ir C= 6 ya que la estructura posee sus propias plantaselctricas adems de utilizar una batera de almacenamiento masivo de energa parasuministrar en caso de emergencia, entre otros. ndice de riesgo D: Valor del Grado de aislamiento Ir: DInmuebles localizados en un rea de inmuebles o rboles de la 2misma altura, en una gran ciudad o bosqueInmuebles localizados en un rea con pocos inmuebles de la misma 5alturaInmueble completamente aislado que excede al menos dos veces de 10la altura de las estructuras o rboles vecinos 8. Por lo tanto el valor del Ir D= 10, el aeropuerto se encuentra retirado debidomuchas factores, entre ellos estn la contaminacin snica. ndice de riesgo E:Valor del Tipo de terrenoIr: ELlanura a cualquier altura sobre el nivel del mar 2Zona de colinas 6Zona montaosa entre 300m y 1000m 8Zona montaosa por encima de 1000m10 Por lo tanto el valor del Ir E= 2, este tipo de terreno depende de la ubicacingeogrfica de cada pas, en este caso el aeropuerto se encuentra a nivel del mar. ndice de riesgo F:Valor del Altura de la estructuraIr: FHasta 9m2de 9m a 15m 4de 15m a 18m5de 18m a 24m8de 24m a 30m 11 9. de 30m a 38m 16de 38m a 46m 22de 46m a 53m 30 Por lo tanto el valor del Ir F= 8 tomando en cuenta el terminal de pasajeroprincipal, los 2 terminales y el edificio de control, se hicieron los respectivos clculosy como resultado dio un promedio de 5 plantas, promediando que cada planta tengauna altura de 4m, dara un total de 20m. ndice de riesgo G:Valor del Nmero de das de tormentas por aosIr: GHasta 3 2de 3 a 65de 6 a 98de 9 a 1211de 12 a 15 14de 15 a 18 17de 18 a 21 20ms de 2121 Por lo tanto el valor del Ir G= 21, estadstica tomada del sitio web TheWeather Channel, se pudo observar que desde el mes de junio hasta septiembre, 10. ocurren tormentas en esta zona del planeta tierra, un estimado de 7 das de tormenta(dispersas, al comenzar el da, etc) De acuerdo las reglas a seguir dada por los parmetros establecidosanteriormente, podemos obtener que el resultado del ndice de riesgo total delaeropuerto internacional de Tokio es:Valor ndice de ndice de riesgo Descripcinriesgo A8 Aeropuerto Estructura de acero o B5concreto armado contecho metlicoPlantas y subestaciones C6 elctricas, centralestelefnicas Inmueble completamente aislado que excede al D 10menos dos veces de la altura de las estructuras orboles vecinos Llanura a cualquier altura E2 sobre el nivel del mar Altura de la estructura F8(18cm - 24 cm) G 21 Un estimado de 30 11. tormentas al ao Es recomendado instalarTOTAL Ir (A + B + C + 60un sistema de proteccin D + E + F + G)con pararrayos Solucin: La regin de Tokio (Japn) posee un clima templado, con una humedadrelativa del 63% esto quiere decir que aproximadamente el 45% del ao es de daslluviosos, esto quiere decir que aproximadamente existen unos 30 das de tormentascon rayos continuos al ao; tomando en cuenta los resultados de la operacinrealizada cuyas investigaciones vistas anteriormente se decide que es recomendablellevar a cabo la instalacin de un sistema de proteccin contra descargas atmosfricas(pararrayos) para proteger la edificacin y las personas que estn en su interior. Estetipo de proteccin est reglamentada por normas tcnicas que, entre otros puntos, sepreocupa de la calidad de los materiales empleados en una instalacin. Diseo del Sistema Puesta a TierraUn correcto diseo del sistema puesta a tierra es fundamental para asegurar lacorrecta conduccin de la descarga elctrica del rayo, hay que asegurar que no existanbucles que produzcan tensiones inducidas, para el siguiente diseo es necesario usarlos siguientes elementos: 12. Electrodo: se usar una varilla copperweld, ya que es de bajo costo de material la cual debe tener una alta capa (254 micrones), los electrodos de baja capa no son permitidos. Lnea de Tierra: son las conductoras que unen al pararrayos con los puntos de puesta a tierra. Por seguridad, deber haber al menos dos trayectorias (conductores) a tierra por cada pararrayos para asegurarnos una buena conexin, as mismo se deben conectar a los puntos de toma de tierra todas las tuberas metlicas de agua y gas, as como canalones y cubiertas metlicas que pudieran ser alcanzadas por un rayo, por ultimo para reducir los efectos inducidos, estos conductores estarn separados un mnimo de 30m, en fin, se usar una malla de aterramiento la cual debe ser hecha con cabos de cobres desnudos de 5000m a 0,5m de profundidad en el suelo, interconectando todas las bajadas.. Punto de enlace: estar ubicado dentro de una cmara, que sirve de unin entre el anillo de enlace y las lneas principales de tierra, el anillo de enlace con tierra est formado con un conjunto de conductores que unen entre s los electrodos. El material sera anillos de cobre de 35mm2 de seccin. Para el pararrayo se usar cobre conductor, del tipo electroltico, de uso elctrico, abrazaderas, grapas, etc., de bronce o cobre, las conexiones no sern soldadas, son convenientes las conexiones abulonadas con arandelas de contacto dentrado, todo convenientemente asegurado, los cables irn bien rectos sin enroscar los obenques. Los conductores de bajada son distribuidos a lo largo del permetro de laedificacin, de acuerdo con el nivel de proteccin, con referencia para las quinasprincipales; las caeras de gas con proteccin catdica no pueden ser vinculados 13. directamente, en este caso se debe instalar un DPS tipo centelhador; lasecualizaciones de potencias deben ser ejecutadas en el nivel del suelo y a cada 20mde altura, donde son interconectadas todas las mallas de aterramiento. Diagrama del SPAT Edificios de control del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda) 14. Torre de ccontrol del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda)Terminal Principal del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda) 15. Terminal secundario 1 del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda)Terminal secundario2 del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda)Leyenda:SPATCable de Pararrayodirectamente Cobre a tierra 16. Diagrama Bidimensional 12 3 4 5 67Cable de CobrePararrayoBarra MGBTerminal de Tierra1. Terminal Principal5. Torre de control2. Edificio de Control, zona este7. Terminal 13. Edificio de Control, zona centro8. Terminal 24. Edificio de Control, zona oeste 17. Imgenes del Aeropuerto Internacional de Tokio Imagen satelital 1 18. Imagen satelital 2Imgenes del aeropuerto y de sus terminales, interiores y exteriores 19. Entre los riesgos que podemos encontrar en la zona de Tokio (donde est elaeropuerto) se encuentran: Terremotos: Tokio tiene la actividad ssmica continua, debido a su posicin.Se encuentra en una zona de subduccin, que es donde una placa se veobligada por debajo de otra. Es tambin en el punto de encuentro de dospiezas de la gigantesca placa del ocano pacfico, que se mueven endiferentes direcciones al lado uno del otro; en Japn, apenas pasar un dasin un terremoto. Tsunami: se producen por dos razones, una porque Japn est rodeado poragua y la otra porque Japn tiene una gran cantidad de terremotos quecausan tsunamis. Volcanes: Japn est cubierto de arcos montaosos y posee una dcimaparte de los volcanes activos mundo y cientos de volcanes inactivos,ejemplo: el monte Fuji, volcn Sakurajima, etc. Tifn: estos traen fuertes lluvias en amplias zonas que pueden causarinundaciones y fuertes vientos, que alberga los daos y recursos forestales. Radiacin nuclear: debido a la cantidad de empresas que trabajan consustancias qumicas y nucleares, existe el riesgo de que ocurra un desastrenatural ya que en Tokio es frecuente, estas sustancias podran contaminar elagua del mar y as ser expandida la radiacin por todo Tokio. Para el aeropuerto internacional de Tokio se implementara una modificacinal sistema Franklin de pararrayos, al aadir a las terminales areas conductores que 20. crucen sobre la estructura a proteger como una caja de Faraday limitada sobre y a loslados de la construccin, y todo ese conjunto resultante es conectado a cablesmltiples de bajada, que a su vez se conectan al sistema de tierras perimetral deledificio, tambin es recomendable ya que este sistema evita que las seales deradiofrecuencia que se encuentra en las centrales telefnicas o telfonos mviles seescapen o entren una zona; para hacer ms efectiva la proteccin del sistema, seusaran puntas del tipo Franklin. Conclusiones Entre las ventajas del sistema puesta a tierra se pueden nombrar: Mxima proteccin y seguridad a personas y equipos electrnicos, entreotros, debido a la calidad del sistema, aunque el material de la estructuraayuda de forma grande esto. Mejora la calidad del servicio, se disipa la corriente asociada a descargasatmosfricas y limita las sobre tensiones generadas. En equipos elctricos elimina los potenciales de toque en equipos elctricosque pudieran poner en peligro la vida, para que operen las protecciones porsobrecorriente de los equipos. Fiabilidad incluso en condiciones climticas extremas 21. Entre algunos de los aspectos a resaltar tenemos que : Los rayos que inician en tierra son relativamente raros y ocurren normalmenteen montaas o en estructuras altas. Los rayos iniciados en las nubes negativas,normalmente aparecen en nubes de tormenta del tipo cumulonimbosconvectivas que usualmente miden de 3 a ms de 50 km de largo, y sonconsecuencia de un rompimiento dielctrico atmosfrico. Este rompimientouna vez iniciado, avanza en zigzag a razn de unos 50 metros pormicrosegundo con descansos de 50 microsegundos. Una vez que el rompimiento cre una columna de plasma en el aire, ladescarga elctrica surgir inmediatamente dentro de un hemisferio de unos 50m de radio del punto de potencial ms alto. Y, cualquier objeto puede ser elfoco de esta descarga hacia arriba de partculas positivas, an desde una partemetlica debajo de una torre. Las descargas atmosfricas pueden causar grandes diferencias de potencial ensistemas elctricos distribuidos fuera de edificios o de estructuras protegidas.A consecuencia de ello, pueden circular grandes corrientes en lascanalizaciones metlicas, y entre conductores que conectan dos zonasaisladas. Pero, an sin la descarga, una nube cargada electrostticamente creadiferencias de potencial en la tierra directamente debajo de ella. 22. La proteccin de estructuras es ms tolerante que una proteccin electrnica.As, un edificio puede tolerar hasta 100,000 V mientras que componenteselectrnicos a 24 V se daarn con voltajes sostenidos de 48 volts. Un sistema de proteccin contra descargas, llamado de pararrayos, debe: Capturar el rayo en el punto diseado para tal propsito llamado terminal area. Conducir la energa de la descarga a tierra, mediante un sistema de cables conductores que transfiere la energa de la descarga mediante trayectorias de baja impedancia, y; Disipar la energa en un sistema de terminales (electrodos) en tierra. Los rayos son seales elctricas de alta frecuencia, gran potencial y altacorriente, por ello son causa de interferencia en sistemas electrnicos. Son dealta frecuencia por la elevada razn de cambio de la seal, deaproximadamente 1 us. Por ello, para dirigir a tierra las descargasatmosfricas se utilizan las tcnicas para seales en altas frecuencias.En el aeropuerto se protegen equipos como: Computadoras (incluye todo el tipo de hardware externo que lo compone). 23. Todo el tipo de antenas que exista. Todo el sistema ya desde el de seguridad hasta la pantalla que indica la horade los vuelos. Ups. Router o switch .