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MEMORIAS DE DISEÑO RED ELECTRICA PROYECTO PARQUE CENTRAL CORREGIMIENTO DE ARAUCA MUNICIPIO PALESTINA-CALDAS PROPIETARIO MUNICIPIO DE PALESTINA DIRECCION CALLES 7 Y 8 CARRERAS 3 A 4 DISEÑADOR ING. ANDRES PORRAS GRANADOS

MATRICULA BY 25064573

MEMORIA DE CALCULOS ELECTRICOS

PARQUE CENTRAL DEL AREA URBANA DEL

MUNICIPIO DE PALESTINA – CORREGIMIENTO DE

ARAUCA - CALDAS

INDICE I. GENERALIDADES DE DESCRIPCION DEL PROYECTO ELECTRICO

II. CRITERIO DE DISEÑO

III. CALCULO DE LA CAPACIDAD INSTALADAD Y REGULACION

IV CÁLCULO DE CONDUCTORES

V. CALCULO DE REGULACION

VI. CALCULO DE LLENADO Y DIMENSIONAMIENTO DE DUCTOS.

VII. CALCULO DE COORDINACIÓN DE PROTECCIONES SOBRE- CORRIENTES.

VIII. ANÁLISIS TÉCNICO DE MITIGACIÓN DE RIESGO ELÉCTRICO.

IX. ANÁLISIS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS.

X. EVALUACION DE RIESGO FRENTE A RAYOS Y ANALISIS DEL SIPRA

XI. CONDICIONES AMBIENTALES

XII. CALCULO MECANICO DE ESTRUCTURAS: No Aplica

XIII. ANALISIS DE COORDINACION DE AISLAMIENTO: No aplica.

XIV. CALCULO DE CARGAS ELECTROMAGNETICAS: No Aplica.




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I. GENERALIDADES DE DESCRIPCION DEL PROYECTO ELECTRICO 1.1 ALCANCE

El proyecto eléctrico para Parque Central Corregimiento de Arauca Municipio Palestina-Caldas a desarrollarse en zona rural del Municipio de Palestina a orillas del rio Cauca.

La carga esencialmente es de iluminación; se alimentarán

LUMINARIAS PEATONALES: MARCA: Philips Referencia: ZEUS

POTENCIA: 70 W VOLTAJE: 220V

POSTE: MARCA: DIMEL MATERIAL: ACERO GALVANIZADO EN CALIENTE ALTURA: 4,50 m

Esta carga se conectará a la red secundaria existente por el sector mediante la construcción de dos recámaras según planos; el transformador que alimenta las Redes existentes es monofasico de 50 kVA 13200V / 240-120V Nodo C11045; alimentado desde la subestación margarita.

El proyecto cuenta con una tarima y sus respectivas instalaciones eléctricas internas, con su batería sanitaria y un almacén. La medición de energía se realizara con un medidor de energía monofásico trifilar, este medidor se debe matricular ante la CHEC el cual se conectara desde la red de B.T. existente.

MEDIDOR DE ENERGÍA MARCA: ELSTER

REFERENCIA: MONOFASICO TRIFILAR VOLTAJE: 120 / 240 V

LUMINARIAS INTERNAS MARCA: SILVANIA Referencia: SYLREEF 2X32W Referencia: RGB 40W POTENCIA: 2X32W VOLTAJE: 120V




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TOMAS MARCA: LUMINEX VOLTAJE: 120 / 240V

PROTECCIONES MARCA: LUMINEX

POTENCIA: 1X6A, y 2X20A.

1.1.1 PLANOS DEL PROYECTO ELÉCTRICO Elaboración de los planos del proyecto del sistema eléctrico en los cuales se muestra la ubicación de salidas de alumbrado y de tomacorrientes, tomando como base los planos Arquitectónicos. Adicionalmente se muestran los circuitos correspondientes a cada salida, la disposición de la tubería y la cantidad de conductor en cada tramo.

1.1.2 CALCULO DE LA CARGA Y DE ACOMETIDAS ELÉCTRICAS. Teniendo como base las salidas eléctricas, y la información eléctrica suministrada por el Arquitecto diseñador, se realiza el cálculo de la carga eléctrica para las diferentes áreas y para la carga total del proyecto. Adicionalmente sirve para el cálculo de las acometidas y las protecciones de los tableros.

1.2 TABLERO PRINCIPAL Forma parte de este proyecto el cálculo del tablero principal, como el tablero del equipo de medida y distribución de energía con todos los elementos de protección que intervienen en el suministro de energía. 1.3 TABLERO PARCIAL Igualmente hace parte de este proyecto el cálculo de un tablero parcial de distribución de zona Tarima.

1.4 DEFINICIONES Siempre que se utilicen palabras estrictamente técnico en la presente memoria su significado será por las Normas Técnicas Colombiana NTC 2050, RETIE y RETILAP.




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II. CRITERIO DE DISEÑO

Los criterios básicos de diseño para la elaboración del proyecto eléctrico fueron:

2.1 CUENTA DE ENERGIA Existirá una cuenta general de energía para la Tarima la cual utilizara un medidor monofásico trifilar con medición directa tipo electrónico según Normas CHEC

2.2 CAIDA DE VOTAJE (REGULACIÓN) Los conductores para las acometidas fueron calculadas para una capacidad amperica de acuerdo con la carga que debe alimentar según Normas CHEC.

2.3 SALIDAS DE ALUMBRADO Y TOMAS Las salidas de alumbrado y tomacorrientes, se diseñaron de acuerdo con las áreas a utilizar.

2.4 NORMAS Las normas aplicadas al proyecto son la Norma Técnica Colombiana NTC 2050, el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, RETILAP y normas técnicas CHEC.

III. CALCULO DE LA CAPACIDAD INSTALADA

3.1 CARGAS ELECTRICAS A continuación se anexan los cuadros con las cargas eléctricas de las diferentes áreas del proyecto.

3.2 CALCULO DE ACOMETIDAS Y REGULACIONES DE VOLTAJE El cálculo de acometida y las regulaciones de voltaje se muestran en forma Tabulada a continuación.

Calculo de la acometida para alumbrado TOTAL CARGA INSTALADA: 4828W CORRIENTE/FASE =4828W / 240V = 20,12A PROTECCION SELECCIONADA 2X30A

CONDUCTOR SELECCIONADO ACOMETIDA SUBTERRANEA: Cu THW 3Nº6+1No.8T (75º)




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NOTAS:

Las redes subterráneas siempre tendrán un ducto de reserva de la misma dimensión.

Las luminarias a instalar son de sodio 70W-240V y RGB 40W-120V

Las luminarias de alumbrado público de sodio alta presión 70W con balastro tipo reactor.

Ser cerradas con ip mínimos, para su conjunto óptico (65) y eléctrico (43), ser autocontroladas.

La carcaza de las luminarias de acuerdo a su potencia, para este caso 70W color azul martillado.

Cuadro de cargas para el Alumbrado Exterior del Parque, la alimentación se realizada desde barrajes en baja tensión en cámara de inspección.




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Cuadro de cargas para la Tarima.

Con un F.P. de 0.95 la carga para la iluminación del parque es de 1794W; cuando se ilumina el Parque, se requieren todas las lámparas en funcionamiento, por tanto la demanda es aproximadamente igual a la carga instalada. La Acometida para la Red de Alumbrado Será Trifilar en 3Nº6 +1No.8T Cu desde la Red Existente hasta la Recámara N° 2. R 2. (La Red Existente por el Sector es Aérea en 2N° 1/0 + 1N° 1/0). La Acometida para la Tarima será Trifilar en Cable Concéntrico 2x8 +8 Cu.




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NIVEL DE TENSION REQUERIDO Cómo se Diseñan dos Acometidas Subterráneas (Una en 3No.6+1No.10T Cu. THW (75°) y Otra en 2No.8+1No.10+1No.10, para Alimentar una Carga desde una Red y Transformador Existente, La tensión Requerida será a NIVEL 1.

DISTANCIAS DE SEGURIDAD Por los Linderos del Parque Hay una red primaria de 13.2kV, por una de sus Vías , Pero de acuerdo a la normatividad se requieren 2.40 m de distancia , aquí se cumple ya que las Luminarias a Instalar quedan a una Distancia Horizontal Superior a la Mínima Requerida. Distancia luminaria a red más cercana es de 3m.

IV. CALCULO DE CONDUCTORES

Se Tienen en cuenta los siguientes Parám de Diseño, que están de Acuerdo a lo consignado en las Normas CHEC, NTC 2050 y el RETIE

• Regulación de Tensión: • Circuito Ramal: < 3% • Desde el Alimentador principal hasta la Salida más lejana de Circuito: < 5% • Tipo de Acometidas: 2 fases, 3 Hilos • Tensión de Servicio de baja Tensión: 240/ 120 V • Potencia por Salida de Alumbrado parque: 70W • Potencia por Salida de Alumbrado tarima 32W , 2x32W • Potencia por Salida de Toma Doble Tarima : 180VA • Capacidad de Corriente de Circuito Ramal: 80% de la Carga instalada • Ajuste de capacidad de corriente por número de conductores en canalización: • Facto de Ajuste capacidad de corriente del conductor portador de corriente; de 4

a 6 conductores, 0.80% y de 7 a 9, 70% (Ver Nota 8 Tablas 310-16 hasta 310-19 NTC 2050)

• Sistema de puesta a tierra Se utiliza un factor de Demanda de 1.0 para las cargas de Iluminación del Parque y de Almacén y tarima. El cálculo del Calibre de los Conductores se Subordinó a la Capacidad de corriente permisible y a la caída de Tensión, respetando los parám enunciados.

ACOMETIDAS. Los calibres de las acometidas y alimentadores se Seleccionaron de Acuerdo con la Tabla 310-16 de la NTC 2050.




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CIRCUITOS ALIMENTADORES: para el Parque se utilizará Cable de Cobre N° 8 con recubrimiento de tipo THHN, con Conductor aislado N° 8 Cu de Puesta a Tierra (Ver NTC2050 T250-94). Para la Alimentación de tomas y Circuitos de Alumbrado en Almacén-Tarima se utilizará alambre de Cobre N° 12 con Recubrimiento de tipo THHN, y Conductor Aislado N° 12 como conductor de Tierra de color verde.

V. CALCULO DE REGULACION.

LA REGULACIÓN PARA LA ACOMETIDA DE L ALUMBRADO

La Regulación para la Acometida a Barraje, tiene en Cuenta que el Transformador monofásico que alimenta el Nodo de Arranque, Está Instalado a una distancia de en dos tramos Tramo 1 = 0m, con %Reg.= 0.00% y Tramo 2= 20m.

%Reg. Barraje=(Zeficaz (Ω)xCorriente(A)xLong (m) x100)/120Vx1000 Cable: Cobre N° 6 Eficaz: 1.52 Ω Amperios: 10.2 Long Acometida: 20m %Reg. Barraje= (1.52x 10.2A x 20m x 100)/ (120V x1000)= 0.25 Luego la Regulación Acumulada para el Barraje es = 0.25= 0.25%

LA REGULACIÓN PARA LA ACOMETIDA DE LA TARIMA-

ALMACÉN, tiene en Cuenta que el transformador monofásico que Alimenta el Nodo de Arranque, está instalado a un Primer Tramo de Red Secundaria de 1 metro, en Cable de aluminio N° 1/0.

Con una Z eficaz= 0.417(Ω), Long (m) = 1, Voltaje secundario de Servicio en el Transformador 240/120V

Entonces se tiene que el %Reg Tramo 1 es igual a 0,44%

Luego la regulación Acumulada en la Red Existente para el Tramo 1 es 0.44%.




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Cable: Cobre N° 8

Zeficaz: 2.38 Corriente: 15 A Longitud Acometida: 20m Entonces se tiene que el %Reg Tarima es igual a 0,74%

La Regulación Acumulada para la Tarima-Almacén: 0.44%+0.74% =1.18 %

CALCULOS DE PERDIDAS DE ENERGIA. Pérdida de energía para el operador de red es poca, sin embargo en estos 20 m hay una caída calculada así:

P=I^2*R R para cable Nª 6 es 1.45

P = (10.2A) (10.2A) x 1.45 Ω =0,151kW Las Pérdidas de Energía Equivalen a un Porcentaje muy Bajo, Por Tanto no Afectan el Buén Funcionamiento de las Luminarias a Instalar.

VI. CALCULO DE LLENADO Y DIMENSIONAMIENTO DE DUCTOS.

La Selección de la Tubería se Realizó bajo el artículo 310-16 hasta 19, Norma NTC 2050, Aplicando los Factores de corrección por Agrupamiento y Temperatura (Tabla 310-16, NTC 2050).

DUCTO IMC PARA EL BAJANTE EN POSTE TRAF. PARA ALUMBRADO (3 Nº 6 AWG) Y LA ACOMETIDA PARA EL REGISTRO DE CORTE DE LA TARIMA 1Ø2”; Ver Tabla C4 Capitulo 9 NTC2050

DUCTO PVC PARA SUBTERRANEA ALUMBRADO RAMALES (3 Nº 6 AWG) 2Ø2”; Ver Tabla C11 Capitulo 9 NTC2050

DUCTO PVC PARA SUBTERRANEA TARIMA (3 Nº 8 AWG) 2Ø1 1/4”; Ver Tabla C11 Capitulo 9 NTC2050

DUCTO PVC PARA SUBTERRANEA ALUMBRADO RAMALES (2 Nº 8 + 1Nº1/0 AWG) 2Ø1 1/4”; Ver Tabla C11 Capitulo 9 NTC2050




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DUCTO PVC PARA SUBTERRANEA ALUMBRADO RAMALES (4 Nº 8 + 1/0 AWG) 2Ø1 1/4”; Ver Tabla C11 Capitulo 9 NTC2050

VII. CALCULO DE COORDINACIÓN DE PROTECCIONES SOBRECORRIENTES

1. PROTECCIÓN DE LAS INSTALACIONES

1.1 Protección contra sobreintensidades: Todo circuito estará protegido contra los efectos de las sobreintensidades que puedan presentarse en el mismo, para lo cual la interrupción de este circuito se realizará en un tiempo conveniente y estará dimensionado para las sobreintensidades previsibles.

Las sobreintensidades pueden estar motivadas por:

Sobrecargas debidas a los aparatos de utilización o defectos de aislamiento de gran impedancia.

Cortocircuitos.

Descargas eléctricas atmosféricas

a) Protección contra sobrecargas. El límite de intensidad de corriente admisible en un conductor ha de quedar en todo caso garantizada por el dispositivo de protección utilizado. El dispositivo de protección esta constituido por un interruptor automático de corte omnipolar con curva térmica de corte.

b) Protección contra cortocircuitos. En el origen de todo circuito se establecerá un dispositivo de protección contra cortocircuitos cuya capacidad de corte estará de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en el punto de su conexión. Se admite, no obstante, que cuando se trate de circuitos derivados de uno principal, cada uno de estos circuitos derivados disponga de protección contra sobrecargas, mientras que un solo dispositivo general pueda asegurar la protección contra cortocircuitos para todos los circuitos derivados. También se recomienda proteger todos los circuitos secundarios frente a los cortocircuitos, con el fin de garantizar la continuidad de servicio de aquellos circuitos no afectados por la falta. Esto exigirá también la coordinación y selectividad de las protecciones (interruptores automáticos (IA).




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Así se tiene que, de forma general, el poder de corte del dispositivo de protección deberá ser mayor o igual a la intensidad de cortocircuito máxima que pue producirse en el punto de su instalación y que corresponde a un cortocircuito trifásico, en el lugar de colocación de los dispositivos de protección Icn>Icc máxima prevista en el punto de instalación del IA.

Se tiene como información entregada por el operador en las condiciones del servicio (factibilidad). Corriente de corto circuito NODO C11045: (monofásica, bifásica y trifásica) Circuito: CHA23L13 monofásica:1,799 KA bifásica: 2,1 KA trifásica: 2,398 KA

Para IA de caja moldeada y de bastidor metálico fabricados según UNE EN 60947-2: Se aplicará una de las condiciones siguientes:

a) Icu>Icc máxima prevista en el punto de instalación del IA, Poder de corte mínimo del IGA: Icu ≥ 4500 A o bien,

b) Ics>Icc máxima prevista en el punto de instalación del IA Poder de corte mínimo del IGA: Ics ≥ 4500 A Siendo: Icu el poder de corte último asignado Ics el poder de corte de servicio En la práctica es habitual usar la condición a), ya que los cortocircuitos de valor elevado ocurren raramente. La condición b) se aplicaría en aquellos casos especiales con mayor probabilidad de que se produzcan defectos en la instalación o cuando se trate de instalaciones o circuitos particularmente críticos a juicio del proyectista, como por ejemplo los circuitos con exigencia de continuidad de servicio. En todo caso, se recomienda que para aplicar el criterio de selección del dispositivo se tengan en cuenta:

− Las condiciones de selectividad o protección en serie de la instalación, − La importancia económica y/o estratégica de los equipos alimentados, − La probabilidad de faltas y − Las consideraciones de tipo económico.

El funcionamiento de los IA se define mediante una curva en la que se observan dos tramos: - Disparo por sobrecarga: característica térmica de tiempo inverso o de tiempo dependiente




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- Disparo por cortocircuito: Sin retardo intencionado, caracterizados por la corriente de disparo instantáneo (Im), también denominados de característica magnética o de tiempo independiente.

En Interruptores automáticos para instalaciones domésticas y análogas (IA modulares o magnetotérmicos) se definen tres clases de disparo magnético (Im) según el múltiplo de la corriente asignada (In), cuyos valores normalizados son:

− Curva B: Im = (3 ÷ 5) In − Curva C: Im = (5 ÷ 10) In − Curva D: Im = (10 ÷ 20) In

La curva B tiene su aplicación para la protección de circuitos en los que no se producen transitorios, mientras que la curva D se utiliza cuando se prevén transitorios importantes (por ejemplo arranque de motores). La curva C se utiliza para protección de circuitos con carga mixta y habitualmente en las instalaciones de usos domésticos o análogos. Todo dispositivo de protección contra cortocircuitos deberá cumplir las dos condiciones siguientes:

1) El poder de corte del dispositivo de protección debe ser igual o mayor que la intensidad de cortocircuito máxima prevista en su punto de instalación, tal y como se ha explicado anteriormente. Se acepta un poder de corte inferior al resultante de la aplicación de la condición anterior si existe otro dispositivo con el suficiente poder de corte instalado aguas arriba. En este caso, las características de ambos dispositivos deben coordinarse de forma que la energía que dejan pasar ambos dispositivos de protección no exceda la que pueden soportar, sin dañarse, el dispositivo y el cableado situado aguas abajo del primer dispositivo. Para una mayor seguridad y como medida adicional de protección contra el riesgo de incendio, esta condición 2) se puede transformar, en el caso de instalar un IA, en la condición siguiente, que resulta más fácil de aplicar y es generalmente más restrictiva: Icc mín > Im Siendo: Icc mín corriente de cortocircuito mínima que se calcula en el extremo del circuito protegida por el IA. La Icc mín para un sistema TT corresponde a un cortocircuito fase-neutro.




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Im: corriente mínima que asegura el disparo magnético, por ejemplo, para un IA de uso doméstico y con curva C, se tiene: Im = 10 In

Coordinación entre la protección contra las sobrecargas y la protección contra los cortocircuitos. Cuando se utilicen dispositivos distintos, sus características deberán coordinarse de forma que la energía que deja pasar el dispositivo de protección contra cortocircuitos no supere la que puede soportar sin daño el dispositivo de protección contra sobrecargas.

En cuanto a la coordinación entre dispositivos de protección contra sobrecargas se recomienda consultar la documentación del fabricante

Limitación de las sobreintensidades por las características de alimentación. Se consideran protegidos contra cualquier sobreintensidad los conductores alimentados por una fuente cuya impedancia sea tal que la corriente máxima que pueda suministrar no sea superior a la corriente admisible en los conductores (tales como ciertos transformadores para timbres, ciertos transformadores de soldadura, ciertos generadores accionados por motor térmico). Método gráfico de protección de líneas contra cortocircuitos En este apartado se presenta un método gráfico para determinar la necesidad de instalar una protección contra cortocircuitos en circuitos derivados de una línea principal. Este método se aplica fundamentalmente a aquellos circuitos en los que se puede omitir la protección contra sobrecargas y en los que se debe comprobar que existe una protección efectiva contra cortocircuitos. Según la norma UNE 20460-4-473, en los locales que no presenten riesgos de incendio o explosión y que no tengan condiciones específicas diferentes, se admite no prever protección contra las sobrecargas: a) En una canalización situada por detrás de un cambio de sección, de naturaleza, de forma de instalación o de constitución, y que esté efectivamente protegida contra las sobrecargas por un dispositivo de protección situado por delante; b) En una canalización que no es susceptible de ser recorrida por corrientes de sobrecarga a condición de que esté protegida contra los cortocircuitos y que no incluya ni derivación ni tomas de corriente; c) Sobre las instalaciones de telecomunicación, control, señalización y análogas. Ejemplos ilustrativos de la condición b) anterior, son: i) Cuando el equipo de utilización dispone de una protección incorporada contra las sobrecargas que protege también eficazmente la canalización que lo alimenta. ii) Canalización que alimenta a un equipo de utilización conectado de forma fija




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no susceptible de producir sobrecargas y no protegido contra sobrecargas. La corriente de utilización de este equipo no será superior a la corriente admisible en la canalización. Por ejemplo, calentadores de agua, radiadores, cocinas y luminarias. iii) Canalización que alimenta varias derivaciones protegidas individualmente contra las sobrecargas siempre que la suma de las corrientes asignadas de los dispositivos de protección de las derivaciones sea inferior a la corriente asignada del dispositivo que protegería contra sobrecargas la canalización considerada.

El método se basa en la utilización de un triángulo rectángulo del cual se determinan la longitud de los catetos en función de las características del suministro, de la protección y del conductor. Utilización del método gráfico

ALUMBRADO:

Circuito principal SF1=SNt= St= 13,29 mm2 Derivaciones. SF2 = SN2 =S2 =8,36 mm2

Se quieren instalar una derivación para luminaria cada 8 m promedio a lo largo del parque, siendo 2 el total de derivaciones y estando la primera derivación a 5,44 m del origen m= SF1/ SF2= 13,29/8,36=1 Im=10*In curva C Im= 500 Icc=U/(2*Zcc)=22 Longitud de=124,53 m Pero se debe Instalar cómo protección general para la carga de la Tarima un Breaker de 2x20A. Las protecciones correspondientes a cada ramal en la recámara con Barraje y en el Tablero de la Tarima TG, se han escogido de Acuerdo con la Tabla 210-24 de la NTC 2050 Y están indicadas en los correspondientes cuadros de carga que aparecen en los planos.




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VIII. ANÁLISIS TÉCNICO DE MITIGACIÓN DE RIESGO ELÉCTRICO.

EVENTO O EFECTO FACTOR DE RIESGO FUENTE

RIESGO A

EVALUAR

Cortaduras, Golpes,

lesiones en manos y/o

extremidadespor

Riesgo Mecánico(al) en (en)

Herramientas de Mano

Escaleras y/o Andamiospor (al) en (en)

RIESGO A

EVALUAR


Caida a Diferente Nivel Riesgo Mecanico




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RIESGO A

EVALUAR

Contacto Directo, por

Riesgo Electrico(al) en (en)

Linea Energizada

El análisis arroja que existe un MEDIO: Por tanto se deben de seguir todos los procedimiento para trabajo

seguro, aplicar las cinco reglas para trabajo eléctrico, verificar la existencia de todos los E.P.P. y que se

encuentren en funciones adecuadas antes de realizar el trabajo. Divulgar al personal sobre tipos los tipos de

riesgos asociados al trabajo y evaluar el estado físico y emocional de los operarios antes de ejecutar

cualquier actividad.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES




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X. ANÁLISIS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS.

EVALUACIÓN DE RIESGOS POR RAYOS: Metodología: NTC 4552, IEC 62305 – 2 y NFPA 780 La representación y modelamiento de los factores de riesgo por rayo implica el uso de variables numéricas (cuantitativas) y lingüísticas (cualitativas), por consiguiente los modelos empleados en el análisis de riesgo por rayo tienen que soportar estas dos clases de entidades. Por estas razones un modelo de lógica difusa parece ser el más adecuado. Definición del problema:

Municipio de Palestina Corregimiento Cauca (Ribereño al rio Cauca en el Departamento de Caldas) Riesgo = Numero de eventos dañinos × Índice de severidad

Riesgo = 0,7 * RDDT + 0,3 * Rlabs

Nivel Ceráunico (NC): 100 días tormentosos / año

Densidad de Descargas a Tierra (DDT) = 0,0017Td1.56 = 4 Corriente Absoluta Promedio: 25kA origen de los datos.

Densidad de descargas a tierra

[

Descargas/km2

- año]

Corriente pico absoluta promedio [kA]

40

labs

20

labs

<

40

labs

<

20

30 DDT

15 DDT < 30

5 DDT < 15

DDT < 5

Altos

Bajos

Como la Corriente Absoluta promedio es de 25 KA, el índice de riesgo por rayos es MEDIO

Severo

s

Medio

s




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Clasificación

de

estructura

s

Ejemplos de estructura Indicador

A Teatros, centros educativos,

iglesias, supermercados, centros

comerciales, áreas deportivas al

aire libre, parques de diversión,

aeropuertos, hospitales, prisiones

40

B Edificios de oficinas, hoteles,

viviendas, grandes industrias, áreas

deportivas cubiertas.

30

C Pequeñas y medianas industrias,

museos, bibliotecas, sitios históricos

y arqueológicos

20

D Estructuras no habitadas 0

Según la clasificación de la estructura “A” su indicador es de 40

INDICADOR USO = 40

Tipo de estructura Indicador

No metálica 40

Mixta 20

Metálica 0

Como podemos definir que el tipo de estructura es MIXTA (Metálica y no Metálica) el indicador nos arroja




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INDICADOR TIPO = 20

Altura y área de la estructura Indicador

Área menor a 900 m2

Altura menor a 25 m 5

Altura mayor o igual a 25 m 20

Área mayor o igual a 900 m2

Altura menor a 25 m 10

Altura mayor o igual a 25 m 20

De acuerdo a la altura y área del proyecto Altura (Postes de Iluminación) = 4,50 m Área del Proyecto = 38,11x32, 48=1237,81 m2

INDICADOR ALTURA = 10

IG = I USO + I TIPO+I ALTURA = 40 + 20 + 10 = 70

Resultado de la suma de

Indicadores de estructura

Indicador

de

Gravedad

0 a 35 Leve

36 a 50 Baja

51 a 65 Media

66 a 80 Alta

81 a 100 Severa




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INDICADOR DE GRAVEDA ES ALTA FACTOR DE RIESGO

GRAVEDAD

PARÁM

Severa Alta Media Baja Leve

Severo Alto Medio

Bajo

Nivel de Riesgo

ALTO

MEDIO

BAJO

Podemos evaluar que el factor de riesgo es MEDIO Pero como tenemos postes metálicos izados para las luminarias las cuales deben llevar puntas de captación tipo Franklin, adicionalmente se deben equipotenciar a tierra. XI. EVALUACION DE RIESGO FRENTE A RAYOS Y ANALISIS DEL




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SIPRA

1. INTRODUCCIÓN

Las tormentas eléctricas son fenómenos naturales que no pueden evitarse, los rayos impactan las edificaciones, los servicios que entran a las mismas, y la tierra cercana a unos y otros. También en las instalaciones se inducen sobre tensiones originadas por maniobras en los sistemas eléctricos tanto dentro de la propia instalación como provenientes del exterior. De aquí surge la necesidad de protegerse contra todos estos fenómenos.

La necesidad de la protección, la selección de las medidas de protección más adecuadas y los beneficios económicos de las medidas de protección adoptadas deben determinarse en función del análisis del riesgo. En edificaciones existentes, que es el caso que nos ocupa, las medidas de protección seleccionadas deben tomar en cuenta las características y condiciones de la construcción, y las de los sistemas eléctricos y electrónicos existentes. Importancia de la evaluación del riesgo.: Todo diseño que se haga de un sistema de protección contra el rayo debe estar basado en la evaluación del riesgo, esta: •Permite evaluar si es necesario protegerse; •Si hay que protegerse, permite entonces conocer cuáles son las medidas de protección más adecuadas a la instalación o al servicio en cuestión; •Permite evaluar los beneficios económicos de las medidas de protección seleccionadas, por comparación de los costos de las pérdidas económicas con o sin las medidas de protección adoptadas.

El análisis del riesgo se desarrollará sobre la base del documento 81/241A/CDV, el cual constituye el proyecto de norma de la IEC CDV 62305-2 Ed. 1.

2. ANÁLISIS DEL RIESGO

Fuente de daño (S)

La corriente del rayo es la primera fuente de daño; las siguientes fuentes se diferencian según el punto de impacto del rayo (vea la Tabla que se muestra más adelante): •S1: Impacto a la estructura, •S2: Impacto cercano a la estructura, •S3: Impacto a un servicio, •S4: Impacto cercano a un servicio.




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Tipos de daño (D)

Los daños que puede causar el rayo dependen de las características del objeto a proteger como son el tipo de construcción, contenido y aplicación, tipos de servicios y las medidas de protección aplicadas. Para el análisis del riesgo se distinguen tres tipos básicos de daños: •D1: Lesiones a los seres vivos,

•D2: Daños físicos, •D3: Fallas de los sistemas eléctricos y electrónicos.

Tipos de pérdidas (L)

Cada tipo de daño, solo o en combinación con otros, puede producir una pérdida consecuente diferente en el objeto a proteger. Las pérdidas que pueden aparecer en una edificación son: •L1: Pérdidas de vidas humanas, •L2: Pérdidas de servicios públicos, •L3: Pérdidas del patrimonio cultural, •L4: Pérdidas de valores económicos (por la edificación y su contenido, por pérdidas relacionadas con la actividad productiva).




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Riesgo y componentes del riesgo (R)

El riesgo Res una medida de las pérdidas, para cada tipo de pérdida debe evaluarse el riesgo relacionado. Los riesgos a evaluar en una edificación pueden ser:

•R1: Riesgo de pérdida de vidas humanas; •R2: Riesgo de pérdida de servicios públicos;




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•R3: Riesgo de pérdida del patrimonio cultural;

•R4: Riesgo de pérdida de valores económicos.

Riesgo tolerable Rt (Rt)

Es responsabilidad de las autoridades pertinentes identificar los valores del riesgo tolerable. Valores representativos del riesgo RT, donde la caída de rayos involucra pérdida de vidas humanas, o pérdida de valores culturales o sociales, se reflejan en la siguiente tabla:

TIPO DE PÉRDIDA

Rt

Pérdida de vidas humanas 10-5

Pérdida de servicios públicos 10-3

Pérdida del patrimonio cultural 10-3

(El numero 10 tiene como exponente negativo 5 y 3)

Evaluación del riesgo

Procedimiento básico para realizar la evaluación: •Identificar el objeto a proteger y sus características; •Identificar todos los tipos de pérdidas en el objeto y los riesgos relacionados R (R1a R4); •Evaluación del riesgo R para cada tipo de pérdida; •Evaluación de la necesidad de la protección, por comparación de los riesgos R1, R2, y R3con el riesgo tolerable Rt;

•Evaluación de la conveniencia económica de la protección por comparación del costo de las pérdidas totales con o sin medidas de protección. En este caso debe evaluarse R4.




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DIAGRAMA DE FLUJO




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En el caso del proyecto a diseñar, los riesgos a evaluar son R1 (riesgo de pérdida de vidas humanas) R4 (riesgo de pérdida de valores económicos).

Se decidió poner instalación exterior de pararrayos en los postes de iluminación. Se hará la evaluación del riesgo en dos variantes, una sin instalar dispositivos de protección contra las sobretensiones (SPDs), y la otra variante con SPDs.

Componentes del riesgo a evaluar:

R1= RA+RB+RU+RV R4= RB+RC+RM+RV+RW+RZ

Como vamos a evaluar a R1solamente, definiremos los componentes del riesgo relacionados con este valor:

RA: Componente de riesgo causado por tensiones de paso dentro estructura debido a descargas sobre la misma, no se considera

RB: Componente del riesgo relacionado con el impacto del rayo a la estructura, tiene que ver con el daño físico causado por una chispa peligrosa dentro de la edificación (L1, L2, L3, L4)

RU: Componente del riesgo para la edificación debido a un impacto del rayo a un servicio conectado a la misma. Este se relaciona con el daño a los seres vivos causado por la tensión de toque dentro de la edificación, provocada por la corriente del rayo inyectada en la línea que entra a la edificación (L1)

RV: Componente del riesgo para la edificación debido a un impacto del rayo a un servicio conectado a la misma. Componente relacionado con el daño físico (fuego o explosión provocados por una chispa entre la instalación externa y partes metálicas generalmente en el punto de entrada de la línea a la edificación) debido a la corriente del rayo transmitida a través de los servicios de entrada (L1, L2, L3, L4)

DATOS DE LA EDIFICACIÓN Y DE LOS SERVICIOS QUE ENTRAN A LA MISMA

DATOS DE LA EDIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS CUADRO I PARAMETRO COMENTARIO SIMBOLO VALOR

DIMENSIONES

m L 32,48

m W 38,11

m H 4,5




ARAUCA - CALDAS

FACTOR DE

UBICACIÓN

Rodeada de

árboles y

edificaciones

de más altura

Cd 0,25

TIPO DE PISO Losas de

granito ra 10^-3

RIESGO DE FUEGO Bajo rf 10^-2

RIESGO ESPECIALES

h=hz

No h 5

PROTECCION CONTRA

EL FUEGO r=rp

No r 0,5

PERDIDAS POR DAÑOS

FISICOS

Lf 10^-1

PROTECCION CONTRA

LESIONES

No PA 1

LPS PB 1

PERSONAS EN EL

EXTERIOR DE LA

EDIFICACION

Si 1200

DENSIDAD DE

IMPACTO DE RAYOS A

TIERRA

1/Km2/año DDT (Ng) 9

RESISTIVIDAD DEL

SUELO

ρ 100

Datos y características de las líneas de entrada y los equipos internos

LINEA DE ENERGIA AEREA AL TRANSFORMADOR

CUADRO III

PARAMETRO COMENTARIO SIMBOLO VALOR

La línea de energía viene aérea hasta el transformador a pa rtir de ahí baja con un bajante

subterránea, por lo que se divide para el análisi s en dos seccion es

SECCION 1 - LINEA DE MEDIA TENSION AER EA A 13,2 KVA

LONGITUD m LC 10




ARAUCA - CALDAS

ALTURA DE LA

LINEA

m HC 12

ALTURA DE LA

EDIFICACION

CONECTADA AL

EXTREMO "a" DEL

SERVICIO

m Ha 12

ALTURA DE LA

EDIFICACION

CONECTADA AL

EXTREMO "b" DEL

SERVICIO

Hb 4,5

TRANSFORMADOR SI Ct 0,2

FACTOR DE

UBICACIÓN DE LA

LINEA

Rodeada de árboles y

edificaciones

de más altura

Cd 0,25

APANTALLADO DE

LA LINEA

No PLD 1

TENSION

SOPORTADA POR

LOS EQUIPOS

No KS4 0,6

CABLEADO HECHO

SEGÚN BUENAS

PRACTICAS

KS3 1

SPD No PSPD 1

CUADRO IV


SECCION 2 - LINEA DE BAJA TENSION SU BTERRANEA A

227/120 V

LONGITUD m LC 120

ALTURA DE LA LINEA m HC 0

ALTURA DE LA

EDIFICACION m Ha 0




ARAUCA - CALDAS

CONECTADA AL

EXTREMO "a" DEL

SERVICIO

ALTURA DE LA

EDIFICACION

CONECTADA AL

EXTREMO "b" DEL

SERVICIO

Hb 3

TRANSFORMADOR No Ct 0,2

FACTOR DE UBICACIÓN

DE LA LINEA

Rodeada de

árboles y

edificaciones

de más altura

Cd 0,25

APANTALLADO DE LA

LINEA

No PLD 1

CABLEADO HECHO

SEGÚN BUENAS

PRACTICAS

No KS3 1

SPD No PSPD 1

CUADRO V


LINEA TELEFONICA A EREA Y EQUIPOS

ELECTRONICOS INTERNOS

LONGITUD m LC 1000

ALTURA DE LA LINEA m HC 6


FACTOR DE

UBICACIÓN

Rodeada de

árboles y

edificaciones de

más altura

Cd 0,25

APANTALLADO DE

LA LINEA

No PLD 1

TENSIO SOPORTADA

POR LOS EQUIPOS Uw=0,8KV Ks4 1




ARAUCA - CALDAS

CABLEADO HECHO

SEGÚN BUENAS

PRACTICAS

No KS3 1

SPD No PSPD 1

CUADRO VI


MU LTIPAR

TELEFONICO

SUBTERRANEA

LONGITUD m LC 0

ALTURA DE LA

LINEA

m HC 0


FACTOR DE

UBICACIÓN

Rodeada de

árboles y

edificaciones de

más altura

Cd 0,25

APANTALLADO DE

LA LINEA

No PLD 1

CABLEADO HECHO

SEGÚN BUENAS

PRACTICAS

No KS3 1

SPD No PSPD 1

La tubería de agua no metálicas y no tenida en cuenta. También no se tendrán encuenta las redes de computadores. Cálculo de los valores a) Cálculo de las áreas equivalentes; b) Cálculo del número esperado de eventos peligrosos; c) Determinación de las pérdidas anuales esperadas; d) Evaluación de los componentes del riesgo y el riesgo total

AREAS EQUIVALENTES DE LA ESTRUCTURA Y LAS LINEAS

CUADRO VII SIMBOLO

DEL

AREA

FORMULA

AEREA

VALOR

(m2)




ARAUCA - CALDAS

Ad Ad=LW +

6H(L+W)+9π(H)2

2.128

AI(LE_S1) AI(LE_S1)=(Lc-

3Hb)6Hc

41.330

AI(LE_S2) AI(LE_S2)=15(Lc-

3Hb)

550

AI(Lta) AI(LTa)=(Lc-

3Hb)6Hc

36.225

AI(LtS) AI(LTs)=15(Lc-

3(Ha+Hb))

2.845

NÚMERO ANUAL ESPERADO DE EVENTOS PELIGROSOS

CUADRO VIII

SIMBOLO FORMULA VALOR

(1/AÑO)

ND ND = Ng x Ad x Cd x 10-6 0,0085

NL(LE_S1) NL(LE_S1)=Ng x AI(LE_S1) x Cd x Ct x

10-6

0,0331

NL(LE_S2) NL(LE_S2)=Ng x AI(LE_s2) x Cd x Ct x

10-6

0,0004

NL(Lta) NL(Lta)=Ng x AI(LTa) x Cd x Ct x 10-6 0,0290

NL(LTs) NL(LTs)=Ng x AI(LTs) x Cd x Ct x 10-6 0,0023

PÉRDIDAS ANUALES ESPERADAS

VALORES Lt Y Lf

CUADRO IX

SIMBOLO VALOR

Lt 0,0001

Lf 0,1

Cálculo del riesgo El riesgo R1se expresa por la siguiente suma de componentes:




ARAUCA - CALDAS

R1=RB+RU(LE_S1)+RV(LE_S1)+RU(LE_S2)+RV(LE_S2)+RU(LTa) +RV(LTa) +RU(LTs)+RV(LTs)

En la siguiente tabla se muestran los componentes involucrados y la evaluación del riesgo total:

EVALUACIÓN DEL RIESGO CUADRO X

SIMBOLO

DEL

COMPONE

NTE

FORMULA

VALOR X(10 -

5)

RB NDPBLB 0,07200

0

RU(LE_S1) NL(LE_S1)PULU 0,00700

0

RV(LE_S1) NL(LE_S1)PVLV 0,60000

0


4


0

RU(Lta) NL(LTa)PULU 0,00300

0

RV(Lta) NL(LTa)PVLV 2,83000

0

RU(Lts) NL(LTS)PULU 0,00000

00

RV(LTs) NL(LTS)PVLV 0,10000

0

R1 RB+RU(LE_S1)+RV(LE_S1)+RU(LE_S2)+RV(LE_S2)+RU(Lta)+RV(Lta)+RU(Lt

s)+RV(LTs) 3,61701

4

Conclusiones de la evaluación de R1




ARAUCA - CALDAS

Debido a que el riesgo R1= 3,617014x10-5 es mayor que el valor del riesgo tolerable RT= 10-5 se requiere protección contra los efectos del rayo. Según el valor obtenido de la evaluación de RB= 0,072 x 10-5 vemos que nuestra decisión de poner instalación exterior de pararrayos en los Postes Metálicos de iluminación fue acertada. Las mayores contribuciones al valor del riesgo están dadas por:

•RV (Lta) (componente relacionado con la caída del rayo en la línea telefónica aérea) con un 78 %;

•RV (LE) (componente relacionado con la caída del rayo en la línea de energía, es la suma de las dos secciones) con un 17%.

Para reducir el riesgo R1a un valor tolerable, deberán considerarse las medidas de protección que influencian los componentes RV.

Las medidas posibles son: a) Instalar SPDs en los puntos de entrada a la edificación en las líneas de energía, esto reduce los valores de PU y PV de 1 a 0,03;

b) Otra medida podría ser instalar cables apantallados en estos servicios, esto también reduce los valores de PU y PV.

Nosotros escogimos la variante a) de instalar SPDs en las líneas de entrada, en la siguiente tabla mostramos los nuevos valores de los componentes del riesgo.

Reevaluación del riesgo CUADRO XI

SIMBOLO

DEL

COMPONEN

TE

FORMULA

VALOR X(10 -

5)

RB NDPBLB 0,072

0


1




ARAUCA - CALDAS


0


0


2

RU(Lta) NL(LTa)PULU 0,000

1

RV(Lta) NL(LTa)PVLV 0,085

3

RU(Lts) NL(LTS)PULU 0,001

0

RV(LTs) NL(LTS)PVLV 0,100

0

R1 RB+RU(LE_S1)+RV(LE_S1)+RU(LE_S2)+RV(LE_S2)+RU(Lta)+RV(Lta)+RU(Lts)+

RV(LTs) 0,280

7

Implantación de las medidas seleccionadas La selección de las medidas a adoptar se hará tomando como base el reporte técnico IEC TR 61312-4 Ed. 1.0:1998. Protección contra el impulso electromagnético generado por el rayo –Parte 4: Protección de equipos en edificaciones existentes.

Implantación de las medidas seleccionadas

Selección del sistema de distribución

El sistema de distribución elegido para la instalación es el TN-S cuyas características son:

•El punto neutro de cada fuente de energía se conecta a tierra de forma sólida. •Todas las partes conductoras accesibles de la instalación y de los receptores están conectadas a esa tierra mediante un conductor de protección (PE). •El conductor neutro (N) y el de protección (PE) son independientes en todo el sistema y están conectados entre sí sólo en el origen.

Selección de los SPDs a instalar en la entrada de la línea de baja tensión a la edificación de la Tarima.




ARAUCA - CALDAS

Debido a que los componentes del riesgo evaluado por caída del rayo en la línea de energía dan un valor por debajo del permisible (RU (LE)= 0,007 y RV (LE)= 0,605), aún sin instalar los SPDs, y además motivados por razones económicas, decidimos instalar SPDs para la protección contra sobretensiones originadas por caída lejana de rayos o por maniobras en el sistema electro energético (Clase II), lo cual cumple con lo especificado en la norma IEC60364-4-44.

La selección de los SPDs se hará según lo especificado en las normas IEC 603645-53 e IEC 61643-12.

Forma de conexión La norma establece que, si hay una conexión directa entre el conductor de neutro y el PE en o cerca del origen de la instalación, lo cual es nuestro caso, los SPDs deben conectarse entre cada conductor de línea y la barra principal de tierra, o la barra de PE, cualquiera que sea la ruta más corta.

Selección según el nivel de protección (Up)

Según la tabla 44B (IEC 60364-4-44) seleccionamos la sobretensión de categoría III, la tensión soportada por los equipos en esta categoría es de UW= 2,5 kV. Ejemplos de estos equipos son paneles de distribución, interruptores automáticos, cables, interruptores, tomacorrientes, etc. El nivel de protección Up del dispositivo seleccionado deberá ser igual o menor de este valor.

Selección según la tensión de operación continua (Uc)

La tensión de operación continua deberá ser mayor o igual que 1,1Uo, siendo Uo la tensión de línea a neutro.

Uc≥1,1 x115 V = 126 V Selección según la corriente de descarga (In)

Esta no deberá ser menor que 5 kA 8/20 us

Selección según la corriente de cortocircuito esperada en el punto de instalación La corriente de cortocircuito en el punto de instalación es <10 kA. La corriente de cortocircuito soportada por el SPD de conjunto con el dispositivo de sobre corriente asociado deberá ser igual o mayor que 10kA.

Otras especificaciones




ARAUCA - CALDAS

Los conductores de conexión del SDP, es decir, los conductores que van desde el conductor de línea al dispositivo de protección por sobre corriente, de este al SPS, y del SPD al conductor PE o a la barra principal de tierra, deben ser lo más cortos posibles, y en ningún caso deben sobrepasar los 0,5 m.

XII. CONDICIONES AMBIENTALES

a. Altura sobre el nivel del mar 853 m b. Ambiente Tropical c. Humedad Mayor al 90 % d. Temperatura máxima y mínima 21 a 35 ºC e. Temperatura promedio 28 ºC. f. Instalación de luminarias y postes a la intemperie bajo condiciones de

contaminación atmosférica, humedad, humo, polvo, ozono y a cambios repentinos de temperatura. g. Zona Urbana

h. Coordenadas: 5°6'35"N 75°42'8"W

XIII. CALCULO MECANICO DE ESTRUCTURAS: No Aplica

XIV. ANALISIS DE COORDINACION DE AISLAMIENTO: No aplica.

XV. CALCULO DE CARGAS ELECTROMAGNETICAS: No Aplica.




ARAUCA - CALDAS

XV. DIAGRAMA UNIFILAR. Tarima Tablero T G

CONDICIONES DE ENCUADRAMIENTO DEL PROYECTO ELECTRICO El Diseño Eléctrico se realiza teniendo en cuenta las normas vigentes para Satisfacer las necesidades de las obras objeto del proyecto RETIE, RETILAP, NTC 2050 y Normas internacionales. El tablero de distribución TG que prestará el servicio al almacén – tarima tuvo en cuenta como condición de diseño la capacidad demandada, equivalente según norma al 80% de la capacidad Instalada. En la práctica se establece una disponibilidad de carga de 10 KVA disponible en el transformador del Sector (Factibilidad dada por el operador de red, en respuesta a consulta hecha a la CHEC de fecha 17 de Junio de 2014)




ARAUCA - CALDAS

Elaboró:

Andres Porras Granados. Ingeniero electromecánico MP: BY 25064573

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