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PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 383/06

CONTENIDO

Página 1. ALCANCE Y OBJETO .................................................................................................1 2. REFERENCIAS NORMATIVAS ...................................................................................1 3. TÉRMINOS, DEFINICIONES SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS .................................2 3.1 TÉRMINOS V DEFINICIONES .....................................................................................2 3.2 SÍMBOLOS Y DEFINICIONES.....................................................................................5 4. EXPLICACIÓN DE TÉRMINOS..................................................................................10 4.1 DAÑOS Y PÉRDIDAS ................................................................................................10 4.2 RIESGO Y COMPONENTES DE RIESGO.................................................................11 4.3 FACTORES QUE INFLUENCIAS LAS COMPONENTES DE RIESGO ....................14 5. MANEJO DEL RIESGO..............................................................................................14 5.1 PROCEDIMIENTO BÁSICO.......................................................................................14 5.2 ESTRUCTURA A SER CONSIDERADA PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGO.....15 5.3 ACOMETIDA DE SERVICIO A CONSIDERARSE PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGO ................................................................................................................15 5.4 RIESGO TOLERABLE Rt ..........................................................................................16 5.5 PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA NECESIDAD DE PROTECCIÓN ............16 5.6 PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA CONVENIENCIA ECONÓMICA

DE LA PROTECCIÓN ................................................................................................17 5.7 MEDIDAS DE PROTECCIÓN.....................................................................................19 5.8 SELECCIÓN DE MEDIDAS DE PROTECCIÓN ........................................................20 6. EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO ............................................21 6.1 ECUACIÓN BÁSICA ..................................................................................................21


Página 6.2 DIVISIÓN DE ESTRUCTURA EN ZONAS ZS ...........................................................22 6.3 DIVISIÓN DE UNA ACOMETIDA DE SERVICIO EN SECCIONES SS .....................23 6.4 EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO EN ESTRUCTURAS CON ZONAS ZS ........................................................................................................23 6.5 EVALUACIÓN DEL NÚMERO ANUAL N DE EVENTOS PELIGROSOS.................25 6.6 EVALUACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE DAÑO PX ............................................31 6.7 EVALUACIÓN DE LA CANTIDAD DE PÉRDIDAS ...................................................39 FIGURAS Figura 1. Ejemplo de acometida de servicios.......................................................................... 3 Figura 2. Procedimiento para la decisión de necesidad de protección ............................. 17 Figura 3. Procedimiento para la decisión de la conveniencia económica de una medida de protección .................................................................................................. 19 Figura 4. Procedimiento para la selección de medidas de protección en la estructura.. 20 Figura 5. Procedimiento para la selección de las medidas de protección en los servicios.......................................................................................................................... 21 Figura 6. Área efectiva de la estructura Ad ............................................................................ 27 Figura 7. Estructura a ser evaluada para el área efectiva (Ad)............................................ 28 Figura 8. Definición de áreas (Ad, Am, Ai, Al) ....................................................................... 29 TABLAS Tabla 1. Riesgo por cada tipo de daño y pérdida..............................................................11 Tabla 2. Componentes de riesgo para cada tipo de pérdida en una estructura.............12 Tabla 3. Componentes de riesgo para cada tipo de pérdida en acometida de servicios...........................................................................................................................13 Tabla 4. Componentes de riesgo para cada tipo de daño en la estructura ....................13 Tabla 5. Componentes de riesgo para cada tipo de daño en las acometidas de servicio.............................................................................................................................13


Página Tabla 6. Factores que Influencian las Componentes de Riesgo......................................14 Tabla 7. Valores Típicos de riesgo tolerable......................................................................16 Tabla 8. Componentes de riesgo en estructuras...................................................................22 Tabla 9. Componentes de riesgo en acometidas de servicio ..............................................22 Tabla 10. Factor de localización Cd .........................................................................................26 Tabla 11. Factor de corrección por presencia de transformador ........................................29 Tabla 12. Áreas Efectivas AI y Ai dependiendo de las características del servicio..........30 Tabla 13. Factor ambiental Ce...................................................................................................31 Tabla 14. Valores de PA .............................................................................................................32 Tabla 15. Valores de PB .............................................................................................................32 Tabla 16. Valores de PDPS .......................................................................................................33 Tabla 17. Valores de KS3............................................................................................................34 Tabla 18. Valores de PMS en función de KMS ...........................................................................34 Tabla 19. Valores de probabilidad de daño PLD en sistemas internos en función de la resistencia del apantallamiento Rs y la tensión soportable Uw del cable .......................................................................................35 Tabla 20. Valores de PL1 en función de la tensión soportable al impulsos tipo rayo Uw del equipo y la resistencia de la pantalla del cable RS....................................36 Tabla 21. Valores del factor Kd como función de las características del apantallamiento de la línea.................................................................................................37 Tabla 22. Valores del factor Kp como función de las medidas de protección ...................37 Tabla 23. Tensión disruptiva soportable Uw en función del tipo de cable..........................37 Tabla 24. Tensión disruptiva al impulso Uw en función del tipo equipo.............................37 Tabla 25, Valores de Probabilidad P’B, P’C, P’V y P’W en relación a la corriente de falla Ia..............................................................................................................38 Tabla 26. Valores promedio típicos de Lt, Lf y Lo para L1 ...............................................40 Tabla 27. Valores de factores de reducción ra y ru en función del tipo suelo o piso....41


Página Tabla 28. Valores de factores de reducción rp en función de las medidas de prevención para reducir las consecuencias de fuego.................................................42 Tabla 29. Valores de factor de reducción rf en función del riesgo de fuego de la estructura.....................................................................................................42 Tabla 30 Valores de factor de incremento hz en función de la cantidad de pérdidas en presencia de situaciones especiales de peligro .....................................43 Tabla 31. Valores medios típicos de Lf y Lo para L2 ........................................................46 Tabla 32. Valores promedio típicos para LT, LF y lo para pérdida económica L4 .........52


INTRODUCCIÓN Los rayos a tierra son peligrosos para las estructuras y sus acometidas de servicios. Los peligros a la estructura se manifiestan como: - Daños a la estructura y su contenido. - Fallas asociadas a sistemas eléctricos y electrónicos. - Lesiones a seres vivos dentro o fuera de la estructura. Los efectos de los daños y fallas se pueden extender a los alrededores de la estructura o pueden involucrar su entorno. Los peligros en las acometidas de servicios pueden generar: - Daños a los mismos servicios. - Fallas asociadas a los equipos eléctricos y electrónicos. Para reducir las pérdidas debidas a rayos se requieren medidas de protección, cuyas características deben determinarse por medio de la evaluación del Riesgo En esta norma, el riesgo se define como el promedio anual probable de pérdidas en la estructura y en sus acometidas de servicios debido a descargas atmosféricas, el cual depende de: - El número anual de rayos que afecta a las estructuras y a sus acometidas de servicios. - La probabilidad de daño debido a los efectos del rayo. - El costo promedio de los daños. Los efectos de los rayos en las estructuras pueden ser por: - Impactos directos a la estructura. - Impactos cercanos a la estructura y/o a las acometidas de servicios (energía eléctrica,

líneas de telecomunicaciones, otros). Los efectos del rayo en las acometidas de servicios pueden ser por: - Impactos directos a las acometidas de servicios - Impactos cercanos a las acometidas de servicios o directas a estructuras conectadas a

las acometidas de los servicios.


Los impactos directos en estructuras o en acometidas conectadas a estas pueden causar daños físicos y poner en peligro la vida. Impactos cercanos o directos a estructuras o a sus acometidas pueden causar fallas de los sistemas eléctricos y electrónicos, debido a sobretensiones causadas por acoples resistivos o inductivos de estos sistemas con la corriente de rayo. El número de rayos que afectan la estructura y sus servicios, depende de las dimensiones y las características de la estructura y de las acometidas, así como de la densidad de rayos a tierra en el área donde la estructura y las acometidas se encuentran localizadas. La probabilidad de daños por rayos depende de las características de la estructura, sus acometidas y de la corriente del rayo; así como de la clase y eficiencia de las medidas de protección aplicadas. El monto promedio anual de las pérdidas depende de la magnitud de los daños y de las consecuencias que se puedan presentar como resultado del rayo. El efecto de las medidas de protección se puede evaluar a partir de cada una de las medidas de protección individual, las cuales finalmente reducen las probabilidades de daño o el costo de las pérdidas.


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PROTECCIÓN CONTRA RAYOS PARTE 2: MANEJO DEL RIESGO 1. ALCANCE Y OBJETO Esta parte de la serie de normas NTC 4552 aplica a la evaluación de riesgo en una estructura o en sus acometidas de servicio debido a descargas de rayos a tierra. El alcance de la presente norma es establecer un procedimiento para la evaluación de dicho riesgo. Una vez se seleccione un límite de riesgo superior tolerable, este procedimiento permite la selección de medidas de protección apropiadas que deben adoptarse para reducir el riesgo a un límite tolerable o por debajo de el. 2. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos normativos fueron tenidos en cuenta en la elaboración de la presente norma. Se recomienda aplicar las ediciones más recientes de los documentos normativos indicados a continuación. Los miembros del ICONTEC, la lEC y de la ISO mantienen registros de las normas internacionales actualmente válidas. NTC 4552-1:2007, Protección contra rayos. Parte 1: Principios generales. NTC 4552-3:2007, Protección contra rayos. Parte 3: Daños físicos y riesgos en estructuras. lEC 60364, (All parts) Electrical installations of buildings. lEC 60479, (All parts) Effects of current on human beings and livestock. lEC 61643-1:2005, Low-voltage surge protective devices. Part 1: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems. Requirements and tests. lEC 61643-12:2002, Low-voltage surge protective devices. Part 12: Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems. Selection and application principles. lEC 62305, (All parts) Protection against lightning.


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3. TÉRMINOS, DEFINICIONES SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS 3.1 TÉRMINOS Y DEFINICIONES 3.1.1 Objeto a proteger. Estructura o acometida de servicio a ser protegida contra los efectos del rayo. 3.1.2 Estructura a ser protegida. Estructura para la cual se requiere protección contra los efectos del rayo de acuerdo con lo especificado en esta norma. NOTA Una estructura a ser protegida puede ser parte de una estructura más grande 3.1.3 Estructura con riesgo de explosión. Estructura que contiene materiales sólidos explosivos o zonas peligrosas como las definidas en lEC 60079-10 e lEC 61241-10. NOTA Para el propósito de esta norma solo se consideran las estructuras con zonas peligrosas tipo Cero (0) o con contenido de materiales sólidos explosivos. 3.1.4 Estructuras peligrosas para el medio ambiente. Estructuras que pueden causar emisiones biológicas, químicas o radiactivas como consecuencia del rayo, tales como plantas químicas, petroquímicas, nucleares, etc. 3.1.5 Ambiente urbano. Área con alta densidad de edificios o con comunidades densamente pobladas y edificios altos. NOTA El centro de la ciudad es un ejemplo de ambiente urbano. 3.1.6 Ambiente suburbano. Área con densidad media de edificios. NOTA La afueras de la ciudad es un ejemplo de ambiente suburbano. 3.1.7 Ambiente rural. Área con baja densidad de edificios. NOTA El campo es un ejemplo de ambiente rural. 3.1.8 Tensión nominal soportable al impulso tipo rayo (Uw). Es la capacidad del aislamiento de un dispositivo o equipo ante un impulso de tensión, la cual es definida por el fabricante en unidades de tensión. NOTA Para efectos de esta norma solamente se considera la tensión soportable línea-tierra. 3.1.9 Sistema eléctrico. Para esta norma es un sistema que incorpora alimentación y elementos de baja tensión así como componentes electrónicos. 3.1.10 Sistema electrónico. Para esta norma es un sistema compuesto de componentes electrónicos sensibles tales como equipos de comunicación, computadores, sistemas de control e instrumentación, sistemas de radio, instalaciones electrónicas de potencia. 3.1.11 Sistema interno. Sistemas eléctricos y electrónicos dentro de una estructura. 3.1.12 Acometida de servicio. Derivación de la red local de un servicio domiciliario que ingresa a la estructura a ser protegida (véase la Figura 1).


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Z

Red

PAS

Calefacción

Zona 1 Zona 0

Tubería con protección catódica

Tierra de cimientos

Gas

Agua

Protección contra rayos-Barra equipotencialP

rote

cció

n ex

tern

a

Figura 1. Ejemplo de acometida de servicios

3.1.13 Líneas de telecomunicaciones. Medio de transmisión para comunicación entre equipos que pueden estar localizados en estructuras separadas tales como líneas telefónicas y de datos. 3.1.14 Acometida eléctrica. Para esta norma se considera como la derivación de una red local del servicio de energía eléctrica, que entra a la estructura y alimenta a los sistemas eléctricos y electrónicos localizados allí. 3.1.15 Tubería. Dueto metálico que transporta un fluido dentro o fuera de la estructura tales como tuberías de agua, gas, petróleo, combustibles. 3.1.16 Eventos peligrosos. Un impacto de rayo sobre el objeto a proteger o cercano al mismo. 3.1.17 Impacto directo de rayo. Rayo sobre un objeto a proteger. 3.1.18 Impacto indirecto de rayo. Rayo que impacta lo suficientemente cerca a un objeto a ser protegido, tal que puede causar sobretensiones peligrosas. 3.1.19 Número de impactos directos de rayos a una estructura (ND). Número anual de rayos esperados sobre la estructura. 3.1.20 Número de impactos directos de rayos a una acometida (NL). Número anual de rayos esperados que impactan sobre una acometida. 3.1.21 Número de impactos de rayos cerca a una estructura (NM). Número anual de rayos esperados cerca a una estructura. 3.1.22 Número de impactos de rayos cerca de una acometida (NI). Número anual de rayos esperados cerca de una acometida.


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3.1.23 Impulso electromagnético del rayo IER (LEMP). Campo electromagnético generado por la corriente de rayo. NOTA La interferencia electromagnética incluye sobretensiones conducidas al equipo del sistema eléctrico y electrónico así como efectos directos del campo magnético. 3.1.24 Transitorio. Cambio en las condiciones de energía de un sistema entre dos estados estables, de corta duración comparado con la escala de tiempo de interés, que se manifiesta como sobretensión o sobrecorriente. 3.1.25 Sobretensión. Tensión anormal entre dos puntos del sistema eléctrico, que es mayor que el valor máximo presentado entre los mismos dos puntos bajo condiciones de servicio normal. 3.1.26 Daño físico. Daño a la estructura o al contenido de la misma debido a efectos mecánicos, térmicos, químicos y explosivos del rayo. 3.1.27 Lesiones a seres vivos. Perdidas de facultades físicas, biológicas, psíquicas, incluida la vida, de personas o animales debido a tensiones de paso o de contacto causados por el rayo. 3.1.28 Falla de sistemas eléctricos y electrónicos. Daño permanente de sistemas eléctricos y Electrónicos debido a impulso electromagnético por rayo IER. 3.1.29 Corriente de Falla la. Valor de pico mínimo de la corriente de rayo que causará daño en una línea. 3.1.30 Probabilidad de daño (Px). Probabilidad de que un rayo pueda causar daño al objeto a ser protegido. 3.1.31 Pérdida (Lx). Monto promedio de pérdidas (seres vivos y bienes) para un tipo de daño específico debido a eventos peligrosos, relativo al valor (seres vivos y bienes) del objeto a protegerse. 3.1.32 Riesgo (R). Medida de las pérdidas anuales probables (seres vivos y en bienes) debidas a rayos, relativo al valor de (seres vivos yen bienes) de los objetos a proteger. 3.1.33 Componentes de riesgo (Rx). Riesgo parcial dependiendo de la fuente y el tipo de daño. 3.1.34 Riesgo tolerable (Rt). Valor máximo del riesgo el cual puede ser tolerado por el objeto a proteger. 3.1.35 Zona de una estructura (Zs). Parte de una estructura con características homogéneas donde solo una parte de los parámetros son tenidos en cuenta en la evaluación de los componentes de riesgo. 3.1.36 Sección de un Servicio (Ss). Parte del servicio con características homogéneas donde solo una parte de los parámetros es tenido en cuenta para la evaluación de los componentes de riesgo. 3.1.37 Zona de Protección de Rayos (LPZ). Zona donde está definido el ambiente electromagnético del rayo.


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3.1.38 Nivel de protección contra rayos (NPR). Número relacionado con un conjunto de los parámetros de la corriente de rayo, pertinentes a la probabilidad que asocia los valores de diseño máximo y mínimo, son valores que no serán excedidos cuando naturalmente ocurra una descarga. NOTA El nivel de protección contra rayos es usado en el diseño de medidas de protección de acuerdo con el conjunto de parámetros de la corriente de rayo. 3.1.39 Medidas de protección. Medidas a ser adoptadas en el objeto a proteger con el fin de reducir el riesgo debido a rayos. 3.1.40 Sistemas de protección contra rayos (SIPRA). Sistema completo usado para reducir los daños físicos sobre estructuras debidos a descargas directas o indirectas. Este consiste en sistemas de protección contra rayos interno y/o externo. 3.1.41 Sistema de protección contra IER (LPMS). Conjunto de medidas de protección contra IER para sistemas internos. 3.1.42 Cable de guarda. Cable metálico usado para reducir daños físicos debido a descargas sobre la acometida. 3.1.43 Apantallamiento magnético (Magnetic Shield). Conjunto de elementos metálicos que encierran el objeto a proteger, o parte de éste, para reducir fallas en sistemas eléctricos y electrónicos. 3.1.44 Dispositivo de protección contra sobretensiones DPS (Surge Protective Device SPD). Dispositivo destinado a limitar las sobretensiones transitorias, evacuando las corrientes asociadas a dichas sobretensiones. Debe contener uno o más elementos no lineales. Ejemplos de estos dispositivos son los varistores, diodos de supresión, vías de chispas, tubos de gas, tiristores y triacs. 3.1.45 Sistema coordinado de protección contra sobretensiones (coordinated SPD protección). Conjunto de DPS's seleccionados, coordinados e instalados apropiadamente para reducir fallas de sistemas eléctricos y electrónicos. 3.2 SÍMBOLOS Y DEFINICIONES

Símbolo Definición numeral

Ad Área efectiva para descargas directas en estructura aislada 6.5.5

Ai Área efectiva para descargas próximas a la acometida de servicio 6.5.1

Al Área efectiva para descargas en la acometida de servicio 6.5.3; Figura 8

Am Área de influencia para descargas cercanas a la estructura

c Valor medio de posibles pérdidas en la estructura 6.7.4;6.7.5

Cd Factor de localización 6.5.1

Ce Factor ambiental 6.5.5, Tabla 13

CL Costo total de pérdidas en ausencia de medidas de protección 5.6

CRL Costo total de las pérdidas no cubiertas en presencia de las medidas de protección

5.6


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CPM Costo anual de las medidas de protección seleccionadas 6.7.4;6.7.5

ct Valor total de la estructura

Ct Factor de corrección por transformador en acometida de servicio 6.5.2; Tabla 8

Di Distancia lateral relevante para descargas cercanas al servicio Figura 8

D1 Lesiones a seres vivos 4.1.2

D2 Daños físicos 4.1.2

D3 Fallas de sistemas eléctricos y electrónicos 4.1.2

DDT Densidad de descargas a tierra 6.5

hz Factor de incremento de pérdida debida a daños físicos por presencia de condiciones especiales peligrosas

6.7.2.2; Tabla 30

Ha Altura de la estructura de donde proviene la acometida de servicio 6.5.4

Hb Altura del punto de la estructura por donde ingresa la acometida de servicio

Hc Altura de los conductores del servicio sobre el suelo 6.5.4

Ia Corriente de falla 6.6.9;Tabla 25

Kd Factor que depende de las características de la línea 6.6.9; Tabla 21

KMS Factor de desempeño de las medidas de protección 6.6.4

Kp Factor de medida de protección adoptada (en un servicio) 6.6.9; Tabla 22

KS1 Factor de eficacia del apantantallamiento de la estructura. 6.6.4

KS2 Factor de eficacia del apantallamiento interno de la estructura 6.6.4

KS3 Factor de características del cableado interno 6.6.4; Tabla 17

KS4 Factor de soportabilidad al impulso tipo rayo del sistema a proteger 6.6.4

L Largo de la estructura 6.5

La Longitud de la estructura adyacente de donde proviene el servicio Figura 8

LA Pérdida relacionada a lesiones a seres vivos por tensiones de paso y contacto fuera de la estructura

6.7.2.1; 6.7.5.1

LB Pérdidas en la estructura por fuego o explosión por arco (sparking)

(impacto en la estructura)

6.7.2.2

L'B Pérdida por daños físicos por circulación de corrientes parciales de rayo en la acometida de servicio. (impacto en la estructura)

6.7.3.7

Lc Longitud de la sección de la acometida de servicio 6.5.4; Tabla12

LC Pérdida por falla de sistemas internos 6.7.2.5;.6.7.3.3;

6.7.5.5

L'C Pérdida relacionada a fallas en equipos del servicio 6.7.3.8

Lf Pérdidas por daños físicos 6.7.1


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LM Pérdida relacionada a falla de sistemas internos 6.7.2.6; 6.7.3.4;

6.7.5.6

Lo Pérdidas por fallas en sistemas internos 6.7.1

Lt Pérdidas por lesiones a seres vivos por tensiones de paso y contacto 6.7.1

LU Pérdida de Vidas por tensiones de contacto dentro de la estructura (impactos al servicio)

6.7.2.3; 6.7.5.2

LV Pérdida en la estructura relacionada a daños físicos por de descargas en acometida de servicio

6.7.2.4; 6.7.3.2; 6.7.4.3

L'V Pérdida del Servicio por daños físicos, por de descargas en acometida de servicio

6.7.3.9; 6.7.5.10

LW Pérdida relacionada a falla de sistemas internos, por descargas en el servicio

6.7.2.7; 6.7.3.5; 6.7.5.7

L'W Pérdida relacionadas a falla de equipo del servicio por impactos en el servicio

6.7.3.10; 6.7.5.12

LZ Pérdida relacionada con falla en sistemas internos 6.7.2.8; 6.7.3.6; 6.7.5.8

L'Z Pérdida relacionada a falla de equipos del servicio por descargas cercanas a la acometida de servicio

6.7.3.11; 6.7.5.13

L1 Pérdida de Vida Humana 4.1.3

L2 Pérdida de servicios público 4.1.3

L3 Pérdida de Patrimonio Cultural 4.1.3

L4 Pérdida económica (estructura y contenido, lucro cesante) 4.1.3

n Número de acometidas de servicio a la estructura 6.6.9

Nc Días tormentosos al año 6.5

NX Número de eventos peligrosos 6.1; 6.5

ND Número de eventos peligrosos debido a impactos directos a la estructura 6.5.1

NDa Número de eventos peligrosos debido a impactos sobre estructura adyacente “a” de donde proviene la acometida

6.5.2

NI Número de eventos peligrosos por descargas cercanas al servicio 6.5.5

NL Número de eventos peligrosos debido a descargas sobre el servicio 6.5.4

NM Número de eventos peligrosos debido a descargas cercanas a la estructura

6.5.3

np Número de posibles personas afectadas 6.7.2

nt Número total de personas (o usuarios) esperadas en la estructura 6.7.2

Px Probabilidad de daño 3.1.30

PA Probabilidad de lesiones a seres vivos a causa de tensiones de paso y contacto por descargas directas a la estructura

6.6.1

PB Probabilidad de daño a la estructura por descargas directas a la estructura 6.6.2


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P’B Probabilidad de daños físicos al servicio, por impactos en la estructura 6.6.9

PC Probabilidad de daño de sistemas internos por impacto directo a la estructura

6.6.3

P’c Probabilidad de daños físicos a equipos del servicio por impactos a la estructura

6.6.9

PLD Probabilidad de falla de sistemas internos (impactos al servicio) 6.6.5; Tabla 19

PLI Probabilidad de falla de sistemas internos (Impactos cercanos al servicio) 6.6.8; Tabla 20

PDPS Probabilidad de falla en sistemas internos cuando el servicio cuenta con DPSs

6.6.3; Tabla 16

PM Probabilidad de daño de sistemas internos por impactos cercanos a la estructura

6.6.4

PMS Probabilidad de falla de sistemas internos que cuentan con medidas de protección

6.6.4; Tabla 18

PU Probabilidad de lesiones a seres vivos a causa de tensiones de toque por descargas sobre las acometidas de servicio

6.6.5

PV Probabilidad de daños físicos causa de descargas directas en las acometidas de servicios

6.6.6

P’V Probabilidad de daños físicos al servicio, por impactos al servicio 6.6.10

PW Probabilidad de daño de sistemas internos a causa de descargas directas en las acometidas de servicios

6.6. 7

P’W Probabilidad de daños físicos a equipos del servicio, por impactos al servicio

6.6.10; Tabla 25

PZ Probabilidad de daño de sistemas internos a causa de descargas cercanas a las acometidas de servicios

6.6.8

P’Z Probabilidad de falla en los equipos del servicio, por impactos cerca de la acometida

6.6.11

rf Factor reductor de pérdida debido a daños físicos el cual depende del riesgo de fuego de la estructura

6.7.2.2; Tabla 29

ra Factor redactor de pérdida de vidas por características del suelo o terreno 6.7.2.1; Tabla 27

ru Factor redactor de pérdida de vidas por características constructivas del piso

6.7.2.3; Tabla 27

RA Componente de riesgo (lesiones a seres vivos por tensiones de paso y contacto-Impacto en la estructura

4.2.1

RB Componente de riesgo (daños físicos por chispas dentro de las estructura -Impacto en la estructura)

4.2.1

R'B Componente de riesgo (daños físicos por chispas dentro de las estructura -Impacto en la estructura)

4.2.1

RC Componente de riesgo (falla de sistemas internos causado por IER -Impacto en la estructura)

4.2.1

R'C Componente de riesgo (falla de sistemas internos causado por IER -Impacto en la estructura)

4.2.1


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RM Componente de riesgo (falla de sistemas internos causado por IER -Impacto próximo a la estructura)

4.2.1

RU Componente de riesgo (lesiones a seres vivos por tensiones de paso y contacto -Impacto en el servicio)

4.2.1

RV Componente de riesgo (daños físicos -Impacto en el servicio) 4.2.1

RW Componente de riesgo (falla de sistemas internos causado por IER -Impacto en el servicio)

4.2.1

R'W Componente de riesgo (falla de equipos del servicio causado por IER -Impacto en el servicio)

4.2.1

Rz Componente de riesgo (falla de sistemas internos causado por IER -Impactos próximos al servicio)

4.2.1

R'Z Componente de riesgo (falla de equipos del servicio causado por IER -Impactos próximos al servicio)

4.2.1

rp Factor reductor de pérdida debido a daños físicos el cual depende de medidas de protección tomadas para reducir las consecuencias de incendio.

6.7.2.2; Tabla 28

RF Riesgo debido a daños físicos en la estructura o servicio 4.1.3

RO Riesgo debido a fallas en sistemas internos 4.1.3

Rs Resistencia ohmica del apantallamiento del cable 6.6.9

RS Riesgo debido a lesiones a seres vivos 4.1.3

RT Riesgo tolerable 5.4

RX Componente de riesgo 3.1.33

R1 Riesgo de Pérdida de Vida Humana en la estructura 4.2.1; 6.4.1

R2 Riesgo de Pérdida del Servicio a público en la estructura 4.2.1; 6.4.1

R3 Riesgo de Pérdida de Patrimonio Cultural en la estructura 4.2.1; 6.4.1

R4 Riesgo de Pérdida de Valor económico en la estructura 4.2.1; 6.4.2

R'1 Riesgo de Pérdida de Vida Humana en los servicios 4.2.1

R'2 Riesgo de Pérdida del Servicio Público en los servicios 4.2.1

R'4 Riesgo de Pérdidas de Valor Económico en los servicios 4.2.1

S Estructura 6.5.1; Figura 7

SS Sección del servicio 6.3

S1 Descargas sobre la Estructura 4.1.1

S2 Descargas cercanas a la estructura 4.1.1

S3 Descargas sobre las acometidas de servicios 4.1.1

S4 Descargas cercanas a las acometidas de servicios 4.1.1

tp Tiempo en horas al año que las personas están presentes en el lugar peligroso

6.7.2

Uw Tensión soportada al impulse tipo rayo. 6.6.9, Tabla 23 y 24


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w Ancho cuadricula del escudo espacial 6.6.4

W Ancho de la estructura 6.5

4. EXPLICACIÓN DE TÉRMINOS 4.1 DAÑOS Y PÉRDIDAS 4.1.1 Fuentes de daños La corriente de rayo es la fuente primaria de daño. Las siguientes fuentes son definidas con relación a la posición del punto de impacto de la descarga eléctrica atmosférica (véase la Tabla 3 de la NTC 4552-1). S1 - Descargas sobre la estructura S2 - Descargas cercanas a la estructura S3 - Descargas sobre las acometidas de servicios. S4 - Descargas cercanas a las acometidas de servicios. 4.1.2 Tipos de daños Una descarga eléctrica atmosférica puede causar daños dependiendo de las características del objeto a proteger; entre las más importantes se tiene: el tipo de construcción, contenido y aplicación, tipo de servicio y medidas de protección instaladas. Para una aplicación práctica de la evaluación de riesgo se distinguen tres tipos básicos de daños los cuales pueden aparecer como consecuencia de una descarga eléctrica atmosférica, ellos son: (véase la Tabla 4 de la NTC 4552-1). D1 - Lesiones a seres vivos D2 - Daños físicos D3 - Fallas de sistemas eléctricos y electrónicos. El daño a la estructura debido a descargas, se puede limitar a una parte de la misma o podría extenderse a la estructura entera. El efecto del daño puede involucrar estructuras aledañas o cercanas (EJEMPLO: Emisiones químicas o radioactivas). El rayo puede causar daños físicos a las acometidas al igual que a todo sistema interno que se encuentre conectado a ellas. 4.1.3 Tipo de pérdidas Cada tipo de daño, solo o en combinación con otros, podría producir diferentes pérdidas en el objeto a proteger. Los tipos de pérdidas pueden aparecer dependiendo de las características del mismo objeto y de su contenido.


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Los siguientes tipos de pérdidas en general, podrían presentarse (véase la Tabla 1): - Pérdida de vida humana - Pérdida de servicios público - Pérdida de patrimonio cultural - Pérdida económica (estructura y contenido, lucro cesante)

Tabla 1. Riesgo por cada tipo de daño y pérdida

Pérdidas

Daños L1 1)

Pérdida de vidas humanas

L2, L`2 2) Pérdida de

servicio público

L3 1) Pérdida de patrimonio

cultural

L4, L`4 2) Pérdida

Económica

D1 - Lesiones a seres vivos Rs - - Rs 3)

D2 - Daños físicos Rf Rf Rf Rf

D3 - Fallas de sistemas eléctricos y electrónicos Ro4) Ro - Ro

1) Pérdidas asociadas a la estructura. 2) Pérdidas asociadas a la estructura y a las acometidas de servicio respectivamente. 3) Solo para propiedades agrícolas con posible pérdida de animales. 4) Solo para hospitales u otro tipo de estructuras, donde las fallas en los sistemas internos

inmediatamente atente contra la vida humana.

4.2 RIESGO Y COMPONENTES DE RIESGO El riesgo R es el valor promedio de pérdidas anuales y debe ser evaluado para los tipos de pérdida asociados a la estructura y las acometidas de servicios. Los riesgos a evaluar en una estructura son: R1 - Riesgo de pérdida de vida humana. R2 - Riesgo de pérdida del servicio a público. R3 - Riesgo de pérdida de patrimonio cultural R4 - Riesgo de pérdida de valor económico. Los riesgos a evaluar en las acometidas de servicio son: R'1 - Riesgo de pérdida de vida humana. R'2 - Riesgo de pérdida del servicio público. R'4 - Riesgo de pérdidas de valor económico. Cada uno de estos riesgos está constituido por la suma de varias componentes tal como se presenta en las Tablas 2 y 3. Adicionalmente los componentes de riesgo pueden ser agrupados de acuerdo al tipo de riesgo y tipo de daño (véanse las Tablas 4 y 5).


12

Tabla 2. Componentes de riesgo para cada tipo de pérdida en una estructura

Fuente de daño Descargas sobre la

estructura S1

Descargas cercanas a

la estructura

S2

Descargas sobre las acometidas de

servicios S3

Descargas cercanas a

las acometidas de servicios

S4

Componente de riesgo RA 3 RB RC4 RM

4 RU5 RV

5 RW4,5 RZ

4,5

Riesgo para cada tipo de pérdida

R1 X X X1 X1 X X X1 X1

R2 X X X X X X

R3 X X

R4 X2 X X X X2 X X X

1 Únicamente para estructuras con riesgo de explosión, y para hospitales u otras estructuras en donde la falla de sistemas internos ponga en peligro la vida humana

2 Únicamente para propiedades en donde pueda haber pérdida de animales 3 Únicamente se calcula para exteriores 4 Únicamente se calcula si existe equipo sensible 5 Se debe calcular para cada tipo de acometida de servicios (alimentación eléctrica y

telecomunicaciones)

RA: Componente relacionada con las lesiones a seres vivos causados por tensiones de paso y contacto en las zonas con un radio de cobertura de 3 m fuera de la estructura.

NOTA 1 La componente de riesgo causado por tensiones de paso dentro de la estructura debido a descargas sobre la misma, no se considera en esta norma.

NOTA 2 En estructuras especiales, las personas pueden estar en peligro por descargas directas sobre las estructuras (por ejemplo en el último nivel de estacionamiento de garaje o estadios). Estos casos también pueden ser considerados usando los principios de esta norma.

RB: Componente relacionada con los daños físicos causados por chispas peligrosas dentro de las estructura causando fuego o explosión.

RC: Componente relacionada con la falla de sistemas internos causado por IER (Impulsos Electromagnéticos del Rayo).

RM: Componente relacionada con la falla de sistemas internos causados por IER.

RU: Componente relacionada con la lesiones en seres vivos causado por tensiones de contacto dentro de la estructura, debido a corrientes de rayo que fluyen por una línea entrante a la estructura.

RV: Componente relacionada con los daños físicos (fuego o explosión por chispas entre las instalaciones externas y partes metálicas generalmente al punto de entrada de la línea a la estructura) debido a corrientes de rayo transmitida a través de la acometida de servicios.

RW: Componente relacionada a fallas de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas sobre las acometidas y transmitida a la estructura.

RZ: Componente relacionada a fallas de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas sobre las líneas de acometida y transmitida a la estructura.

NOTA 3 Las acometidas de servicios a tener en cuenta en esta valoración son únicamente las que entran en la estructura. Descargas próximas a tubos metálicos no son consideradas como fuentes de daño siempre y cuando dichos tubos estén equipotencializados a la barra equipotencial. Si la unión equipotencial no es provista esta amenaza debe ser considerada.


13

Tabla 3. Componentes de riesgo para cada tipo de pérdida en acometida de servicios

Fuente de Daño Descargas sobre la

Estructura S1


servicios S3

Descargas cercanas a las acometidas de

servicios S4

Componente de riesgo R’B R’C R’V R’W R’Z Riesgo para cada tipo de pérdida

R’1 (*) X X R’2 X X X X X R’4 X X X X X

(*) Solo Para ductos metálicos sin continuidad eléctrica, que transporte fluido explosivo. R'B: Componente relacionado a daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de la

corriente de rayo a fluyendo a través de la acometida de servicio. (Impacto en la estructura). R'C: Componente relacionada a fallas de equipos conectados debido a sobretensiones por acople

resistivo. R'V: Componente relacionada con daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos por la

circulación de corriente de rayo. R'W: Componente relacionada a las fallas de equipo conectado, debido a sobretensiones por

acople resistivo. Pérdidas del Tipo L2 y L4 pueden ocurrir. R'Z: Componente relacionada a la falla de líneas y equipos conectados causado por

sobretensiones inducidas sobre la línea.

Tabla 4. Componentes de riesgo para cada tipo de daño en la estructura

Tipo de Daño Lesiones a seres vivos Daños físicos

Fallas de sistemas eléctricos y electrónicos

Componente de Riesgo Rs Rf Ro

R1 RA + RU RB+ RV RC + RM + RW + RZ (1)

R2 - RB+ RV RC + RM + RW + RZ R3 - RB+ RV -

Tipo de Riesgo

R4 RA + RU (2) RB+ RV RC + RM + RW + RZ

(1) Únicamente para estructuras con riesgo de explosión, o para hospitales u otras estructuras en donde la falla de sistemas internos ponga en peligro la vida humana.

(2) Únicamente para propiedades en donde pueda haber pérdida de animales.

Tabla 5. Componentes de riesgo para cada tipo de daño en las acometidas de servicio

Tipo de daño Lesiones a seres vivos Daños físicos Fallas de sistemas

eléctricos y electrónicos

Componente de riesgo Rs Rf Ro

R'1 (*) - R'V + R'B -

R'2 - R'V + R'B R'C+ R'W+ R'Z Tipo de riesgo

R'4 - R'V + R'B R'C+ R'W+ R'Z (* ) Solo Para ductos metálicos sin continuidad eléctrica, que transporte fluido explosivo


14

4.3 FACTORES QUE INFLUENCIAS LAS COMPONENTES DE RIESGO Las características de la estructura y de sus acometidas de servicios al igual que las medidas de protección existentes, pueden influenciar los componentes de riesgo como se muestra en la Tabla 6.

Tabla 6. Factores que Influencian las Componentes de Riesgo

RA RB RC RM RU RV RW RZ R'B R'C R'V R'W R'Z Área efectiva X X X X X X X X X X X X X Resistividad del terreno X Resistividad del piso X Restricciones físicas, aislamiento, Señalización de advertencia, Equipotencialización del suelo

X

SPR X (1) X X (2) X (2) X (3) X (3) Protección coordinada de DPSs X X X X X X X X X

Apantallamiento espacial X X Apantallamiento de líneas externas X X X X

Apantallamiento de líneas internas X X

Rutas de evacuación X X Redes equipotencializadas X

Precaución contra fuego X X Sensores de fuego X X Peligros especiales X X Soportabilidad al impulso X X X X X X X X X X X Cable apantallado X X X X X Cable de guarda X X X X X Apantallamiento adicional de cables X X X X X

NOTA 1 Solo donde las estructuras tenga columnas reforzadas, o las vigas son usadas como sistemas de conducción natural. NOTA 2 Solo para SPR externos (Grillas o mallas externas SPR). NOTA 3 Debido a uniones equipotenciales.

5. MANEJO DEL RIESGO 5.1 PROCEDIMIENTO BÁSICO La decisión para proteger una estructura o una acometida de servicio contra rayos, así como las medidas de protección seleccionadas, deberán ser realizadas de acuerdo con la NTC 4552. El siguiente procedimiento será aplicado - Identificar el objeto a proteger y sus características. - Identificar todos los tipos de pérdidas en los objetos y riesgos pertinentes

correspondientes R (R1 a R4).


15

- Evaluar el riesgo R para cada uno de los tipos de pérdida. - Evaluar la necesidad de protección, por comparación de riesgo R1, R2 y R3 para una

estructura (R'2 para el servicio) con un riesgo tolerable RT. - Evaluar la conveniencia económica de protección, por comparación de los costos de las

pérdidas totales con y sin medidas de protección. En este caso, la evaluación de la componente de riesgo R4 para una estructura (R'4 para un servició) es realizada con el fin de evaluar tales costos.

5.2 ESTRUCTURA A SER CONSIDERADA PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGO La estructura a proteger debe incluir: - La estructura misma - Las instalaciones dentro de la estructura - El contenido de la estructura - Las personas dentro de la estructura o que permanezcan en zonas aledañas hasta 3 m

fuera de la estructura. - Ambientes afectados por un daño en la estructura. La protección no incluye los servicios conectados afuera de la estructura. NOTA La estructura a ser considerada puede ser subdividida en diferentes zonas (véase el numeral 6). 5.3 ACOMETIDA DE SERVICIO A CONSIDERARSE PARA LA EVALUACIÓN DE

RIESGO La acometida de servicio a proteger es el medio físico comprendido entre: - El gabinete de telecomunicaciones y la edificación de los usuarios, para las líneas de

telecomunicaciones (LTC) - La subestación de alta tensión y la edificación de los usuarios, para líneas de potencia. - La estación de distribución principal y la edificación de los usuarios, para ductos

metálicos. Los servicios a proteger incluyen las líneas equipadas y la terminación de éstas, tales como: - Multiplexores, amplificadores de potencia, unidades ópticas, medidores, equipos de

terminación de líneas, etc. - Corta circuitos. Sistemas de sobre corriente, medidores, etc. - Dos centrales de conmutación, para LTC - Dos edificaciones de usuarios, para LTC, línea de señales. - Sistemas de control, sistemas de seguridad, medidores, etc.


16

La protección no incluye la protección de los equipos de los usuarios o cualquier estructura terminada en la finalización de las acometidas de servicio. 5.4 RIESGO TOLERABLE Rt Es responsabilidad de la autoridad competente identificar el valor del riesgo tolerable. Valores representativos de riesgo tolerable Rt donde descargas eléctricas atmosféricas involucran pérdida de vida humana y pérdidas de valores sociales y culturales, se muestran en la Tabla 7:

Tabla 7. Valores Típicos de riesgo tolerable

Tipo de pérdida RT (y - 1)

Pérdida de vidas o lesiones permanentes 10 - 5

Pérdida de servicio público 10 - 3

Pérdida de patrimonio Cultural 10 - 3

5.5 PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA NECESIDAD DE PROTECCIÓN De acuerdo con la NTC 4552-1, los siguientes riesgos serán considerados en la necesidad de protección contra rayos para un objeto. - Riesgos R1, R2 y R3 para una estructura. - Riesgo R'1 y R'2 para un servicio. Para cada tipo de riesgo a ser considerado se aplica el siguiente procedimiento (véase la Figura 2).


17

Identificar objeto a ser protegido, definir zonas

Para cada tipo de pérdida

CalcularΣ x

T

Identificar tipo pérdidas relacionada con la estructuray sus acometidas de servicio

Estructura o servicioprotegido para este

tipo de pérdida

Instalar medidas de protección adecuadaspara reducir

* Identificar el tiempo tolerable T

* Identificar y calcular todos los componentes de riesgo x

SI

NO

Figura 2. Procedimiento para la decisión de necesidad de protección 5.6 PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA CONVENIENCIA ECONÓMICA DE LA

PROTECCIÓN Además de la necesidad de protección contra rayos para una estructura o para una acometida de servicio, es útil cuantificar los beneficios económicos de la implementación de medidas de protección en la reducción de las pérdidas económicas (L4). La evaluación de las componentes de riesgo de R4 para una estructura (R'4 para una acometida de servicio) permitirá al usuario evaluar el costo económico de las pérdidas con o sin medidas de protección aplicadas. Para evaluar la conveniencia económica de la protección se requiere del siguiente procedimiento: - Identificar las componentes RX las cuales componen el riesgo R4 para una estructura (R'4

para una acometida de servicio). - Calcular las componentes de riesgo RX identificadas, en ausencia de medidas de

protección.


18

- Calcular los costos de las pérdidas debido a cada componente de riesgo RX. - Calcular el costo CL del total de pérdidas en ausencia de medidas de protección. - Adoptar las medidas de protección seleccionadas. - Calcular las componentes de riesgo Rx en presencia de las medidas de protección

seleccionadas. - Calcular el costo de pérdidas no cubiertas y debidas a cada componente de riesgo Rx en

la estructura o acometida de servicio protegida. - Calcular el costo total CRL de las pérdidas no cubiertas en presencia de las medidas de

protección. - Calcular el costo anual CPM de las medidas de protección seleccionadas. - Comparar costos. Si CL < CRL + CPM; No es conveniente adoptar las medidas de protección. Si CL ≥ CRL + CPM Se deben proveer medidas de protección para ahorrar dinero en daños durante la vida de la estructura. El procedimiento para evaluar la conveniencia económica de protección es mostrada en la Figura 3.


19

Calcular componentes de riesgo x relacionadas con 4

CPM + CRL > CLNo es convenienteadoptar la medida

SI

* Estructura y su actividad* Instalación interna

Identificar el valor de:

Calcular costo anual de la pérdidas totalesCL yel costo CRL de las pérdidas

residuales en preferencia de medidas

Calcular el costo anual CPM

de las medidad de protección

Es conveniente adoptar lamedida de protección

NO

Figura 3. Procedimiento para la decisión de la conveniencia económica de una medida de protección 5.7 MEDIDAS DE PROTECCIÓN Las medidas de protección están encaminadas a reducir el riesgo de acuerdo al tipo de daño. Las medidas de protección serán consideradas efectivas solamente si cumplen con los requerimientos de las siguientes normas: NTC 4552-3, Para protección y reducción de lesiones en seres vivos y daños físicos en la estructura. La normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K


20

5.8 SELECCIÓN DE MEDIDAS DE PROTECCIÓN La selección de las medidas de protección más adecuadas, será realizada por el ingeniero de diseño de acuerdo con cada componente de riesgo en el riesgo total R, y con los aspectos técnicos y económicos de las diferentes medidas de protección. Se debe identificar los parámetros críticos que determinan las medidas más eficientes para reducir el riesgo R. Para cada tipo de pérdidas existe un número de medidas de protección las cuales, individual o colectivamente, hacen que se cumpla la condición R ≤ RT. La solución adoptada será seleccionada teniendo en cuenta tanto los aspectos técnicos como económicos. Un procedimiento simplificado para la selección de medidas de protección es mostrado en las Figuras 4 y 5 para estructuras y acometida de servicios respectivamente. En cualquier caso, el instalador o diseñador deberá identificar y reducir las componentes de riesgo más críticas, teniendo en cuenta el aspecto económico.

> T

ExisteSPR?

B > T

ExistenMPR?

Identificar la estructura a serprotegida

Identificar los tipos de pérdidasde la estructura

Para cada tipo de pérdida identificar y calcular laloscomponentes A, B, C, M, U, V, W, Z

Estructuraprotegida

Calcule nuevosvalores de loscomponentes

Instale unadecuado

SPR

Instaleadecuadas

MPR

Instale otramedida deprotección

SISI

NO

NO

SI

NO

SI

NO

Figura 4. Procedimiento para la selección de medidas de protección en la estructura


21

> T

Existen DPSinstalados?

Z > T

Líneaapantallada

Identificar el servicio a serprotegido

Identificar el tipo de pérdidasrelacionada al servicio

Para cada tipo de pérdida calcular los componentes deriesgo B, C, V, W, Z

Servicioprotegido

Calcule nuevosvalores de loscomponentes

Instale unadecuado

DPS

Instale unadecuado

apantallamiento

Instale otramedida deprotección

SISI

NO

NO

SI

NO

SI

NO

Figura 5. Procedimiento para la selección de las medidas de protección en los servicios 6. EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO 6.1 ECUACIÓN BÁSICA Cada componente de riesgo Rx, pueden calcularse a través de la siguiente ecuación general:

RX = NX PX LX (1) en donde

NX = Número de eventos peligrosos (véase el numeral 6.5)


22

PX = Probabilidad de daño (véase el numeral 6.6) LX = Pérdida consecuente (véase el numeral 6.7)

NOTA El número NX de eventos peligrosos se ve afectado por: la densidad de descargas a tierra (DDT) y por las características del objeto a proteger; de los objetos que lo rodean; de las características del suelo, entre otros. NOTA La probabilidad de daño PX se ve afectada por: las características del objeto a proteger, y las medidas de protección aplicadas. NOTA Las pérdidas LX se ven afectada por: usos al cual se somete el objeto, afluencia de personas, tipo de servicios público, valor de los bienes afectados por daño o medidas aplicadas para limitar el monto de las pérdidas. En la Tabla 8 y 9 se resume los cálculos de los componentes de riesgo para estructura y acometidas de servicio respectivamente.

Tabla 8. Componentes de riesgo en estructuras

Daño Descargas sobre la

Estructura S1

Descargas cercanas a la

estructura S2

Descargas sobre las acometidas de servicios

S3 (1)

Descargas cercanas a las acometidas de

servicios S4 (1)

D1 RA = ND * PA * LA RU = (NL + NDa)* PU * LU D2 RB = ND * PB * LB RV = (NL + NDa) * PV * LV D3 RC = ND * PC * LC RM = NM * PM * LM Rw = (NL + NDa)* PW * LW Rz = (NI - NL)* Pz * Lz 1) Si la línea tiene más de una sección (aérea, subterránea, apantallada, sin apantallamiento), el valor de

RU, RV y RW serán la suma de los valores RU, RV y RW pertinentes a cada sección de la línea. En caso de que a la estructura lleguen más líneas conectadas a través de diferentes rutas, el cálculo se debe hacer para cada línea.

NOTA 1 Las componentes LX varían de acuerdo al tipo de riesgo a evaluar (R1, R2, R3, R4) NOTA 2 Para el cálculo de RZ si (NI - NL) ≤ 0 entonces RZ = 0

Tabla 9. Componentes de riesgo en acometidas de servicio

Daño Descargas sobre la

estructura S1


servicios S3

Descargas cercanas a las acometidas de servicios

S4

D2 R’B = ND * P’B * L’B R’V = NL * P’V * L’V

D3 R’C = ND * P’C * L’C R’W = NL * P’W*L’W R’Z = (NI-NL) * P’Z * L’Z

6.2 DIVISIÓN DE ESTRUCTURA EN ZONAS ZS Para evaluar cada componente de riesgo, la estructura podrá ser dividida en partes que tengan características homogéneas (Zonas) ZS. Sin embargo, una estructura puede ser asumida como una única zona. Las Zonas ZS son definidas principalmente por: - Tipo de suelo o piso (componentes de riesgo RA y RU) - Compartimentos a prueba de fuego (componentes de riesgo RB y RV),


23

- Zonas blindadas (componentes de riesgo RC, RM, RW y RZ) Futuras zonas pueden ser definidas de acuerdo a: - Diseño de sistemas internos. - Medidas de protección existentes o por proveer. - Valores de pérdidas L La separación de la estructura en zonas ZS, permite la implementación de medidas de protección más convenientes. 6.3 DIVISIÓN DE UNA ACOMETIDA DE SERVICIO EN SECCIONES SS Para evaluar cada componente de riesgo, las acometidas de servicios pueden ser divididas en secciones SS. Sin embargo una acometida de servicio puede ser asumida como, una sola sección. Para todos los componentes de riesgo (R'B, R'C, R'V, R'W, R'Z), las secciones SS se definen por: - Tipo de servicio (aérea o subterránea) - Factores que afectan el área efectiva (Cd, Ce, CT); - Características del servicio (Tipo de aislamiento en el cable, resistencia de la pantalla) Las secciones adicionales pueden ser definidas de acuerdo a: - Tipo de aparato conectados - Medidas de protección existentes o por proveer Para dividir un servicio en secciones se debe tomar en cuenta la viabilidad de implementación de medidas de protección adecuadas. Si más de un valor de los parámetros existe en una sección, el valor tomado será el valor de riesgo más alto a asumirse. El operador de la red o el propietario del servicio valorarán el valor relativo de la pérdida esperada por año del servicio. Si esta evaluación no se puede llevar a cabo, en el numeral 6.7 se muestran valores representativos. 6.4 EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO EN ESTRUCTURAS CON

ZONAS ZS Las reglas para evaluar las componentes de riesgo dependen del tipo de riesgo. 6.4.1 Riesgo R1, R2 y R3 6.4.1.1 Estructura con una única zona En este caso solamente una zona ZS es definida por la estructura entera. De acuerdo con el numeral 6.2, el riesgo R de es la suma componentes de riesgo RX en la estructura. Para la


24

evaluación de componentes de riesgo y la selección de los parámetros relevantes involucrados, las siguientes reglas se deben aplicar: - los parámetros relevantes al numero de eventos peligrosos serán valorados de acuerdo

con el numeral 6.5; - los parámetros relevantes a la probabilidad de daño serán valorados de acuerdo con el

numeral 6.6, Además: - Solamente se seleccionara una única componente por fuente (véase la Tabla 2). Para la

selección se tomará la componente más crítica. - Para componentes RC y RM, si más de un sistema interno es involucrado en la zona; el

valor de PC y Pm se calculara como:

PC = 1 - (1 - PC1) × (1- PC2) × (1 - PC3) ×….× (1- PCi) (2)

PM = 1- (1- PM1) × (1 - PM2) × (1 - PM3) ×…..× (1- PMi) (3) en donde

PCi, PMi son parámetros relacionados con el sistema interno i - Parámetros relevantes a la cantidad de pérdidas L se evaluarán como se indica en el

numeral 6.7 - Valor típico de L según el uso de la estructura se puede asumir. Véase la Tabla 26. Con la excepción hecha para PC y PM, si más de un valor de cualquier otro parámetro existe en una zona, el valor del parámetro con riesgo mas alto deberá ser asumido. Definir la estructura con una sola zona podría resultar en medidas de protección costosas porque cada medida debe extenderse a toda la estructura. 6.4.1.2 Estructura con múltiples zonas En este caso, la estructura es dividida en múltiples zonas ZS. El riesgo para la estructura es la suma de todos los riesgos relevante a cada zona de la estructura; en cada zona, el riesgo es la suma de todos componentes de riesgo relevantes a la zona. Para la evaluación de componentes de riesgo y la selección de los parámetros relevantes involucrados, las reglas del numeral 6.4.1.1 son aplicables Dividir una estructura en zonas permite que el diseñador tenga en cuenta las características particulares de cada parte de la estructura en la evaluación de componentes de riesgo, al igual que seleccionar las medidas de protección más apropiada para cada zona, reduciendo el costo en conjunto de la protección contra rayos.


25

6.4.2 Riesgo R4 Ya sea que no se requiera reducir los riesgos R1, R2, y R3, es útil valorar la conveniencia económica en asumir medidas de protección adicionales para reducir el riesgo de la pérdida económica R4 Los ítems a llevar a cabo para la evaluación de riesgo R4 estarán definidos en: - La totalidad de la estructura; - Una parte de la estructura; - La instalación interna; - Una parte de la instalación interna; - Una componente de un equipo - El contenido de la estructura. El costo en conjunto de la pérdida para la estructura es la suma del costo de la pérdida de todas las zonas. 6.5 EVALUACIÓN DEL NÚMERO ANUAL N DE EVENTOS PELIGROSOS El número anual N de descargas que afectan un objeto a ser protegido depende de la actividad atmosférica de la región donde esta localizado el objeto y de sus características físicas. Este número es aceptado generalmente como el producto de la densidad de rayos a tierra (DDT) por el área efectiva del elemento a proteger. La densidad de rayos a tierra DDT, se debe obtener de una red de localización de descargas o en su defecto mediante la estimación de la siguiente ecuación1:

DDT = 0,0017 * Nc1.56 (4) en donde

Nc = Número de días tormentosos al año 6.5.1 Evaluación del Promedio Anual de descargas sobre la estructura (ND) ND = puede ser evaluado con la siguiente expresión:

ND =DDT * Ad * Cd * 10-6 (5) en donde

DDT = Densidad de rayos a tierra (rayos/km2-año) Ad = Área efectiva de la estructura aislada (m2). Cd = Factor que toma en cuenta la influencia de la localización relativa del objeto a ser protegido

(véase la Tabla 10).

1 Ecuación obtenida a partir de datos de Densidad de Rayos a Tierra en Colombia véase el literal A.5.2 de la

NTC4552-1.


26

Tabla 10. Factor de localización Cd

Localización relativa Cd,

Objeto rodeado de objetos o árboles más altos 0,25

Objeto rodeado de objetos o árboles de igual altura o menor 0,5

Objeto aislado: sin objetos en la vecindad 1

Objeto aislado: en la cima de una colina o elevación 2

El área efectiva Ad esta definida por la intersección entre la superficie del terreno y una línea recta con pendiente 1/3 de inclinación, la cual pasa arriba de las partes de la estructura (tocándola allí) y rotando alrededor de esta (véase la Figura 6).

8

8

= 70

= 30

= 25

= = 40


27

3

3 = 3

Figura 6. Área efectiva de la estructura Ad Para una estructura aislada rectangular con longitud L, ancho W y altura H sobre un terreno plano, el área efectiva es igual a:

Ad = LW + 6H (L + W) + 9 (H)2 (6) en donde la estructura S a ser considerada esta compuesta de solo una parte de la estructura B, las dimensiones de la estructura S en la evaluación de Ad pueden ser usadas siempre y cuando las siguientes condiciones se cumplan (véase la Figura 7): - La estructura S es una parte vertical separada del edificio B; - El edificio B es una estructura sin riesgo de explosión. - La propagación de fuego entre la estructura S y otra de las partes del edificio B es evitado

por muros con resistencia al fuego de 120 min. (REI 120) o por otra medida de protección equivalente.

- La propagación de sobretensiones a través de líneas comunes, disipadas por DPS’s

instalados en los puntos de entrada o por una protección equivalente. Donde estas condiciones no se cumplan, las dimensiones del edificio entero serán usadas.


28

1 2

3 4

5 6

7 8

B

B

B

A

B

B

B

c.c.

c.c.A A c.c.

BB

1, 2, 3, 5, 6, 7

4,8

S

S

A

c.c.

Parte de la edificación que no requiere

B Construcción o parte de esta la cual es

evaluación del riesgo (dimensiones de S

Partición REI > 120

Aparatos

Sistemas internos

DPS

S Estructura a ser considerada en la

requerida (evaluación de es necesaria)

ser protegida (evaluación de no se requiere)

deben ser usadas en la evaluaci.on de )

d

d

d

Partición REI < 120

Figura 7. Estructura a ser evaluada para el área efectiva (Ad) 6.5.2 Evaluación del promedio anual de descargas sobre estructuras adyacentes (NDa) El número promedio anual de eventos peligrosos debido a descargas en estructuras adyacentes (véase la Figura 8) puede ser evaluado como:

NDa = DDT * Ad/a * Cd/a * Ct * 10-6 (7) en donde

DDT = Densidad de rayos a tierra (rayos/km2-año) Ad/a = Área efectiva de la estructura adyacente aislada (m2). Cd/a = Factor que toma en cuenta la influencia de la localización relativa de la estructura adyacente.

(véase la Tabla 10) Ct = Es el factor de corrección por la presencia de un transformador AT/BT localizado entre el punto

de impacto y la estructura (véase la Tabla 11). Este factor aplica a una sección de la red aguas arriba del transformador con respecto a la estructura


29

250 m

Final"a"

Final"a"

2D

m

a

a

d

a

a

i

Figura 8. Definición de áreas (Ad, Am, Ai, Al)

Tabla 11. Factor de corrección por presencia de transformador

Tipo de transformador Ct

Transformador con devanado primario y secundario desacoplados eléctricamente 0,2

Auto transformador 1

Sin transformador 1

6.5.3 Evaluación del número promedio anual de descargas cercanas a la estructura (NM) NM puede ser evaluado como:

NM = DDT * (Am - Ad/b * Cd/b) * 10-6 (8) en donde

DDT = Densidad de descargas a tierra (rayos/km2/año) Am = Área de influencia de la estructura (m2) Ad/b = Área efectiva de la estructura (m2) Cd/b = Factor que toma en cuenta la influencia de la localización relativa de la estructura a ser protegida

(véase la Tabla10). El área de influencia de la estructura Am está definida entre la frontera de la estructura y una línea localizada a 250 m del perímetro de la estructura (véase la Figura 8). Si NM < 0, debe asumirse en la evaluación NM = 0 6.5.4 Evaluación del número promedio anual de descargas sobre las acometidas de

servicios (NL) Para una sección del servicio, NL puede ser evaluado por:


30

NL= DDT * AI * Cd * Ct * 10-6 (9) en donde

DDT Densidad de descargas a tierra (rayos/km2/año). AI Área efectiva de descargas al servicio (m2) (véase la Tabla 12 y la Figura 8). Cd Factor de localización del servicio (véase la Tabla 10). Ct Factor de corrección por la presencia de transformadores de AT/BT localizado entre el punto de

choque y la estructura (véase la Tabla 11). Este factor aplica para secciones de línea aguas arriba del transformador respecto a la estructura.

Tabla 12. Áreas Efectivas AI y Ai dependiendo de las características del servicio

Aérea Subterránea

Al (Lc - 3(Ha + Hb)) 6 Hc (Lc - 3(Ha + Hb)) ρ

Ai 1 000 Lc 25 Lc ρ

en donde

Al Área efectiva de descargas sobre la acometida de servicio (m2); Ai Área efectiva de descargas próximas a la acometida de servicio (m2); Hc Altura (m) sobre la tierra de los conductores del servicio (m); Lc Longitud de la sección de la acometida de servicio, de la estructura al primer nodo (m). un valor

máximo valor Lc = 1 000 m puede asumirse; Ha Altura de la estructura de donde proviene la acometida de servicio (m); Hb Altura del punto de la estructura por donde ingresa la acometida de servicio (m); ρ Resistividad del terreno donde la acometida es enterrada (Ω.m).El máximo valor que se puede

asumir es 500 Ω.m. NOTA Para el propósito de cálculo se puede asumir: - Cuando el valor de Lc es desconocido se puede asumir, Lc = 1 000 m; - Cuando la resistividad de terreno es desconocido se puede asumir ρ = 500 Ω.m - Para cables subterráneos con puesta a tierra terminada en malla, se puede asumir un valor de el área efectiva

equivalente Ai = AI = 0 como área efectiva. - La estructura a ser protegida se asume como la conectada en el punto “b” al final de la acometida de servicio

(véase la Figura 8). NOTA Más información de las áreas de colección ver recomendaciones de ITU K.46 y K.47. 6.5.5 Evaluación del número promedio anual de descargas cercanas a las acometidas de

servicio (NI) Para una sección de línea (aérea, subterránea, apantallada, sin apantallamiento, etc.), el valor de NI puede ser evaluado por:

Ni = DDT * Ai * Ce * Ct * 10-6 (10)


31

en donde:

DDT Densidad de descargas a tierra (rayos/km2/año) Ai Área efectiva de descargas cercanas al servicio (m2) (véase la Tabla 12 y Figura 8) Ce Factor ambiental (véase la Tabla 13) Ct Factor de corrección por la presencia de transformadores de AT/BT localizado entre el punto de

choque y la estructura (véase la Tabla 11). Este factor aplica para secciones de línea aguas arriba del transformador respecto a la estructura.

NOTA El área de colección Ai de una acometida de servicio esta definida por la longitud LC y por la distancia lateral Di (véase la Figura 8) a la cual la descarga cercana al servicio puede causar sobretensiones inducidas superiores a 1,5 kV.

Tabla 13. Factor ambiental Ce

Ambiente Ce

Urbano con edificaciones altas 1) 0 Urbano 2) 0,1 Suburbano3) 0,5 Rural 1 1) Edificaciones de más de 20 m de altura 2) Edificaciones entre 10 m y 20 m de altura 3) Edificaciones menores a 10 m de altura

6.6 EVALUACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE DAÑO PX La probabilidad de daño evaluada en este aparte es valida siempre y cuando las medidas de protección consideradas cumplan con lo requerimientos descritos en: - NTC 4552-3, en cuanto a las medidas de protección para reducir lesiones a seres vivos y

daños físicos a estructuras; - La normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas

internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K

Valores de probabilidad Px menores a 1 solamente son seleccionados si existe la medida o característica al interior de la estructura o de la zona (Zs) a ser protegida. 6.6.1 Probabilidad de daño PA Los valores de probabilidad PA de lesiones a seres vivos a causa de tensiones de paso o contacto por descargas directas a la estructura, son función de las medidas de protección existentes así (véase la Tabla 14):


32

Tabla 14. Valores de PA

Medida de Protección PA

Sin medidas de protección 1

Aislamiento eléctrico de bajantes expuestas. (Ej. al menos 3 mm de polietileno) 10-2

Equipotencialización efectiva del suelo 10-2

Avisos de advertencia 10-1

NOTA Si más de una medida de protección ha sido tomada, el valor de PA es producto de los valores correspondientes según esta tabla.

NOTA Para más información véase el numeral 8 de NTC 4552-3. NOTA Cuando la estructura utilicé sus refuerzos estructurales como bajantes naturales el valor de la probabilidad PA es despreciable. 6.6.2 Probabilidad de daño PB El valor de la probabilidad de daño a la estructura por descargas directas PB, es función del nivel de protección (NPR) así: Véase la Tabla 15.

Tabla 15. Valores de PB

Características de la estructura Nivel de protección contra rayos PB

No Protegida -- 1

IV 0,2

III 0,1

II 0,05 Estructura protegida

I 0,02

Estructura con un sistema de captación aéreo de acuerdo al nivel I y donde se usa el armazón de concreto reforzado como el sistema de bajantes. 0,01

Estructura con techo metálico o un sistema de captación aéreo con protección completa de cualquier instalación el techo contra impactos directos de rayo y donde se usa el armazón de concreto reforzado como el sistema de bajantes.

0,001

NOTA Los valores de probabilidad descritos en la tabla son posibles siempre y cuando el sistema de protección contra rayos cumpla con los criterios de NTC 4552.

6.6.3 Probabilidad de daño PC La probabilidad de daño de sistemas internos por impacto directo a la estructura depende del sistema coordinado de protección interno adoptado:

PC = PSPD (11) Los valores de PDPS dependen del nivel de protección contra rayos (NPR) al cual han sido diseñados los DPSs. Véase la Tabla 16.


33

Tabla 16. Valores de PDPS

Nivel de protección contra rayos PDPS

Sin sistema coordinado de protección 1

III - IV 0,03

II 0,02

I 0,01

Son posibles valores menores de PC en el caso en que los dispositivos de protección tengan mejores características de protección (mayor capacidad de corriente soportable, menor nivel de protección, etc.) comparado con requerimientos definidos para el Nivel I de Protección contra Rayos.

0,005 - 0,001

NOTA Solo un sistema coordinado de DPSs es adecuado como medida de reducción de PC.

NOTA Sistemas internos apantallados conectados a líneas externas a través de ductos apantallados no requieren de un sistema coordinado de DPSs.

6.6.4 Probabilidad de daño PM La probabilidad de daño de sistemas internos por impactos cercanos a la estructura, depende de las medidas de protección adoptadas, de acuerdo al factor KMS (véase la Tabla 18); el cual se determina como:

KMS = KS1× KS2 × KS3 × KS4 (12) en donde

KS1= 0,12 × w Factor de eficacia del apantantallamiento de la estructura del sistema de protección externo o de otros escudos en la frontera LPZ0/1;

KS2= 0,12 × w Factor de eficacia del apantallamiento interno de la estructura. Frontera LPZ X/Y Y (X > 0,

Y > 1); KS3 Factor de características del cableado interno véase la Tabla 17; KS4 = 1.5/Uw Factor de soportabilidad al impulso tipo rayo del sistema a proteger. w Ancho en metros de la cuadricula del escudo espacial, o el ancho de la malla o los

conductores bajantes, o la distancia entre las columnas en sistemas que utilizan la estructura de concreto reforzado como sistema natural de protección contra rayos.

Uw es el menor valor de la tensión soportable al impulso tipo rayo en KV contenido en el

sistema a proteger. NOTA Si se desconoce las características para estimar los factores Ksi, entonces Ksi = 1 NOTA En apantallamientos continuos con un espesor entre 0,1 mm y 0,5 mm el rango de valores para KS1,KS2 esta entre KS1 = KS2 = 10-4 y 10-5.


34

Tabla 17. Valores de KS3

Tipo de Cableado Interno KS3

Cables sin pantalla - Sin precaución de evitar lazos en la ruta 1 1

Cables sin pantalla – Con precaución de evitar grandes lazos en la ruta 2 0,2

Cables sin pantalla – Con precaución de evitar lazos en la ruta 3 0,02

Cable apantallado con resistencia de pantalla 4 5 < Rs ≤ 20 Ω/km 0,001

Cable apantallado con resistencia de pantalla 4 1 < Rs ≤ 5 Ω/km 0,0002

Cable apantallado con resistencia de pantalla 4 Rs ≤ 1 Ω/km 0,0001 1 Lazo de conductores formado por diferentes rutas a lo largo de edificaciones largas (lazo del

orden de 50 m2) 2 Lazo formado por conductores alojados en el mismo ducto con diferentes rutas en edificaciones

pequeñas (lazo del orden de 10 m2) 3 Lazo formado por conductores alojados en el mismo cable (lazo del orden de 0,5 m2) 4 Cable con resistencia de pantalla Rs unida al barraje equipotencial en ambos extremos y equipo

conectado al mismo barraje. NOTA para cableado en conduit metálico aterrizado en sus extremos al barraje equipotencial; los valores de KS3 deben multiplicarse por 0,1

Tabla 18. Valores de PMS en función de KMS

KMS

1 PMS ≥ 0,4 1

0,15 0,9 0,07 0,5 0,035 0,1 0,021 0,01 0,016 0,005 0,015 0,003 0,014 0,001

≤ 0,013 0,0001

NOTA Para sistemas internos con equipos con niveles de soportabilidad al impulso inferiores a los estándar, se asignara un valor de PMS = 1

Cuando no es provisto un sistema coordinado de protecciones en concordancia con la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, el valor de PM será igual a PMS. Cuando es provisto un sistema coordinado de protecciones en concordancia con la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, el valor de PM será el menor entre PMS y PDPS. 6.6.5 Probabilidad de daño PU El valor de la probabilidad de lesiones a seres vivos PU a causa de tensiones de toque o paso por descargas sobre las acometidas de servicio, depende de las características del apantallamiento del servicio; de la soportabilidad al impulso tipo rayo de los sistemas internos


35

conectados al servicio; de medidas de protección como: notas de advertencia, restricciones de acceso, etc (véase la Tabla 14); y de los DPSs conectados en la entrada de la acometida de servicio. Cuando los DPSs no cumplen los requerimientos de equipotencialización de la NTC 4552-3, PU tomará el valor de PLD (véase la Tabla 19). Cuando los DPSs cumplen los requerimientos de equipotencialización de NTC 4552-3, PU será el menor valor entre PDPS Tabla 16 y el valor dado en la Tabla 19.

Tabla 19. Valores de probabilidad de daño PLD en sistemas internos en función de la resistencia del apantallamiento Rs y la tensión soportable Uw del cable

Tipo de acometida UW [kV]

5 < Rs ≤ 20 [Ω/km]

1 < Rs ≤ 5 [Ω/km]

Rs ≤ 1 [Ω/km]

Cable apantallado

1,5 2,5 4 6

1 0,95 0,9 0,8

0,8 0,6 0,3 0,1

0,4 0,2 0,04 0,02

Cable NO apantallado 1

RS (Ω/km): resistencia del apantallamiento del cable.

Cuando se implementan medidas de protección como, notas de advertencia, restricciones físicas, la probabilidad PU se puede reducir multiplicándola por la probabilidad PA 6.6.6 Probabilidad de daño PV El valor de la probabilidad de daños físicos PV a causa de descargas directas en las acometidas de servicios, depende de las características del apantallamiento del servicio; de la soportabilidad al impulso tipo rayo de los sistemas y de los DPSs instalados. Cuando los DPSs no cumplen los requerimientos de equipotencialización de la NTC 552-3, PV tomará el valor de PLD (véase la Tabla 19). Cuando los DPSs cumplen los requerimientos de equipotencialización de la NTC 4552-3, PV será el menor valor entre PDPS Tabla 16 y el valor dado en la Tabla 19. 6.6.7 Probabilidad de daño PW El valor de la probabilidad de daño de sistemas internos PW a causa de descargas directas en las acometidas de servicios, depende de las características del apantallamiento del servicio; de la soportabilidad al impulso tipo rayo de los sistemas y de los DPSs instalados. Cuando no existe una coordinación de DPSs en conformidad con la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, el valor de PW tomará el valor de PLD (véase la Tabla 19). Cuando existe una coordinación de DPSs de conformidad con la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, PW será el menor valor entre PDPS Tabla 16 y el valor dado en la Tabla 19.


36

6.6.8 Probabilidad de daño PZ El valor de la probabilidad de daño de sistemas internos PZ a causa de descargas cercanas a las acometidas de servicios, depende de las características del apantallamiento del servicio; de la soportabilidad al impulso tipo rayo de los sistemas y de las medidas de protección adoptadas. Cuando no existe una coordinación de DPSs de conformidad con la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, el valor de PZ tomará el valor de PL1 (véase la Tabla 20). Cuando existe una coordinación de DPSs de conformidad con la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, PZ será el menor valor entre PDPS y el valor dado en la Tabla 20.

Tabla 20. Valores de PL1 en función de la tensión soportable al impulsos tipo rayo Uw del equipo y la resistencia de la pantalla del cable RS

Apantallamiento y equipo unido a

barra equipotencial UW [kV] Sin pantalla

Pantalla no conectada a barra equipotencial a la cual esta

conectada el equipo 5 < Rs ≤ 20 [Ω/km]

1 < Rs ≤ 5 [Ω/km]

Rs ≤ 1 [Ω/km]

1,5 2,5 4 6

1 0,4 0,2 1

0,5 0,2 0,1 0,05

0,15 0,06 0,03 0,2

0,04 0,02 0,008 0,004

0,02 0,008 0,004 0,002

Rs: resistencia de la pantalla del cable (Ω/km).

6.6.9 Probabilidad de daño P’B y P’C 6.6.9.1 Acometida con conductores metálicos La probabilidad P’B que una descarga que impacte a una estructura a la cual una acometida de servicio con conductores metálicos, pueda causar daños físicos, y la probabilidad P’C que una descarga, que impacte a una estructura a la cual una acometida de servicio con conductores metálicos, pueda causar fallas en los aparatos conectados, está relacionada con la corriente de falla Ia La corriente de falla Ia depende de las características de la línea, del número de acometidas de servicio con que cuenta la estructura y de las medidas de protección adoptadas. Para acometidas de servicio con conductores metálicos no apantallados puede asumirse Ia = 0 Para líneas apantalladas, la corriente de falla Ia en (kA) puede evaluarse como:

Ia = 25 n × Uw / (Rs × Kd × Kp) (13) en donde

Kd Factor que depende de las características de la línea (véase la Tabla 21);


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Kp Factor de medida de protección adoptada (véase la tabla 22) Uw Tensión soportada al impulse tipo rayo en KV, (véase las Tabla 23 y 24); Rs Resistencia ohmica del apantallamiento del cable en Ω/km; n Numero de acometidas de servicio a la estructura

NOTA DPSs instalados en el punto de entrada de la acometida de servició a la estructura incrementan la corriente de falla Ia con un efecto positivo sobre el riesgo. Los valores de P’B y P’c se muestran en la Tabla 25.

Tabla 21. Valores del factor Kd como función de las características del apantallamiento de la línea

Característica de la Línea Kd

Con la pantalla en contacto con el suelo 1

Con la pantalla sin contacto con el suelo 0,4

Tabla 22. Valores del factor Kp como función de las medidas de protección

Medida de Protección Kp

Sin medidas de protección 1

Cables adicionales apantallados - un conductor 1 0,6

Cables adicionales apantallados - un conductor 1 0,4

Ducto de cables protegido contra rayo 2 0,1

Cable protegido contra rayos3 0,02

Cables adicionales apantallados - tubo de acero 0,01 1 El cable apantallado está instalado 30cm por encima del cable, dos cables apantallados están

ubicados encima del cable dispuestos simétricamente con respecto al eje del cable. 2 Ducto para cables de baja resistividad en contacto con el suelo (ej. ducto metálico o de

concreto reforzado) 3 Cable especial con soportabilidad dieléctrica aumentada cuya pantalla metálica está en

contacto continúo con el suelo.

Tabla 23. Tensión disruptiva soportable Uw en función del tipo de cable

Tipo de Cable Un [kV] Uw [kV]

Cable de Telecomunicaciones - Aislado en papel - 1,5

Cable de Telecomunicaciones - Aislado en PVC - 5

Potencia ≤ 1 15

Potencia 3 45

Potencia 6 60

Potencia 10 75

Potencia 15 95

Potencia 20 125

Un: Tensión Nominal


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Tabla 24. Tensión disruptiva al impulso Uw en función del tipo equipo

Tipo de Aparato Uw [kV]

Electrónico 1,5

Aparato eléctrico para usuario (Un ≤ 1 kV) 2,5

Aparato eléctrico para red (Un ≤ 1 kV) 6

Tabla 25, Valores de Probabilidad P’B, P’C, P’V y P’W en relación a la corriente de falla Ia

Ia [kA] P’B P’C P’V P’W

0 1 3 0,99 5 0,95 10 0,9 20 0,8 30 0,6 40 0,4 50 0,3 60 0,2 80 0,1 100 0,05 150 0,02 200 0,01 300 0,005 400 0,002 600 0,001

Cuando se implementan DPSs de conformidad con la IEC 62305-5, P’B y P’c pueden asumirse como PDPS (véase la Tabla 16). 6.6.9.2 Acometida de fibra óptica Bajo consideración 6.6.9.3 Acometida de tubos metálicos Bajo consideración 6.6.10 Probabilidad de daño P’V y P’W 6.6.10.1 Acometida con conductores metálicos La probabilidad que una descarga en la acometida de servicio cause daños físicos a una estructura (P’V) o la probabilidad que cause fallas en los aparatos conectados a la misma (P’W), están relacionadas con la corriente de falla Ia; La cual depende de las características de la línea y de las medidas de protección adoptadas.


39

Para acometidas de servicio con conductores metálicos no apantallados puede asumirse Ia = 0 Para líneas apantalladas, la corriente de falla Ia en (kA) puede evaluarse como:

Ia = 25 × Uw / (Rs × Kd × Kp) (14) en donde

Kd Factor que depende de las características de la línea (véase la Tabla 21); Kp Factor de medida de protección adoptada (véase la Tabla 22)


40

Uw tensión soportada al impulse tipo rayo en KV, (véanse las Tabla 23 y 24); Rs resistencia ohmica del apantallamiento del cable en Ω/km;

NOTA DPSs instalados en el punto de entrada de la acometida de servició a la estructura incrementan la corriente de falla ia con un efecto positivo sobre el riesgo. Cuando se evalúa P’V para líneas de telecomunicaciones, el máximo valor de la corriente de falla Ia se asumen los siguientes valores: Ia = 40 kA para cables con apantallamiento de plomo; Ia = 20 kA para cables con apantallamiento en aluminio. Los valores de P’V y P’W se muestran en la Tabla 25 6.6.10.2 Acometida de fibra óptica Bajo consideración 6.6.10.3 Acometida de tubos metálicos Bajo consideración 6.6.11 Probabilidad de daño P’Z 6.6.11.1 Acometida con conductores metálicos La probabilidad P’Z que una descarga que impacte cerca a la acometida de servicio cause falla en los sistemas eléctricos o electrónicos, depende de las características de la línea y de las medidas de protección adoptadas. Cuando no se implementan DPSs conforme a la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, el valor de P’Z tomará el valor de PL1 (véase la Tabla 20). Cuando se implementan DPSs conforme a la normatividad nacional vigente para protección y reducción de fallas de sistemas internos, o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K, el valor de P’Z es el menor entre DPS Tabla16 y PL1 Tabla 20. 6.6.11.2 Acometida de fibra óptica Bajo consideración. 6.6.11.3 Acometida de tubos metálicos Bajo consideración. 6.7 EVALUACIÓN DE LA CANTIDAD DE PÉRDIDAS La cantidad de pérdida Lx deberá ser valorada y ajustados por el ingeniero de diseñado o por el propietario de la estructura.


41

6.7.1 Cantidad promedio de pérdidas por año Las pérdidas Lx se refieren al monto medio relativo de un tipo particular de daño, el cual puede ocurrir como el resultado de la descarga de rayo. Este valor depende de: - El número de personas y el tiempo que estas permanecen en el lugar peligroso. - El tipo e importancia del servicios público prestados. - El valor de los bienes que se ven afectados por el daño. Las pérdidas Lx varían según el tipo de pérdida considerada (L1, L2, L3 y L4), y cada tipo de pérdida con el tipo de daño causado (D1, D2 y D3). Los siguientes símbolos son usados: Lt Pérdidas debido a lesiones por tensiones de paso y contacto. Lf Pérdidas debido a daños físicos. Lo Pérdidas debido a fallas en sistemas internos. 6.7.2 Pérdida de vidas humanas (L1) El valor de Lt, Lf y Lo puede ser determinado en términos del número relativo de víctimas, como lo indica la siguiente ecuación:

LX = (np/nt) * (tp / 8 760) (15) en donde

np = Número de posibles personas en peligro (víctimas); nt = Número total de personas esperadas en la estructura; tp = Tiempo en horas al año de permanencia de las personas en el lugar peligroso. Fuera de la

estructura se evalúa únicamente Lt; En el interior de la estructura se evalúa (Lt, Lf y Lo) Se pueden asumir valores medio de Lt, Lf y Lo, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 26).

Tabla 26. Valores promedio típicos de Lt, Lf y Lo para L1

Tipo de estructura Lt

Todos los tipos – personas dentro de la estructura 10-4

Todos los tipos – personas fuera de la estructura 10-2

Tipo de Estructura Lf

Hospitales, hoteles, edificios civiles 10-1

Industrial, comercial, escuelas 5 * 10-2

Entretenimiento público, Iglesias, museos 2 * 10-3

Tipo de Estructura Lo


42

Riesgo de explosión 10-1

hospitales 10-3

6.7.2.1 Pérdida de vidas humanas por tensiones de paso y contacto fuera de la estructura

(LA) Las pérdidas de vidas humanas por tensiones de paso y contacto fuera de la estructura, se puede estimar como:

LA = ra × Lt (16) en donde

ra = Factor reductor de pérdida de vidas por características del suelo o terreno (véase la Tabla 27); Lt = Pérdidas debido a lesiones por tensiones de paso y contacto fuera de la estructura. Lt = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lt = (np / nt) ⋅ (tp / 8 760) (17)

en donde

np = Número de posibles personas en peligro (víctimas); nt = Número total de personas esperadas en la estructura); tp = Tiempo en horas al año que las personas están presentes en el lugar peligroso

Se pueden asumir valores medio de Lt, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 26).

Tabla 27. Valores de factores de reducción ra y ru en función del tipo suelo o piso

Tipo de Superficie Resistencia de contacto

[KΩ] (1) ra y ru

Agricultura, concreto ≤ 1 10-2

Mármol, cerámica 1 - 10 10-3

Gravilla, tapete 10 - 100 10-4

Asfalto, madera, linóleo ≥ 100 10-5

(1) Valores medidos entre 400 cm2 electrodos con una fuerza de 500 N y un punto infinito

6.7.2.2 Pérdida de vidas humanas por fuego o explosión dentro de las estructura por arco

eléctrico por impacto sobre la estructura (LB) Las pérdidas de vidas humanas por fuego o explosión dentro de las estructura por arco eléctrico, se puede estimar así:

LB = rp ⋅ hz ⋅ rf ⋅ Lf (18) en donde


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rp = Factor reductor de pérdida debido a daños físicos el cual depende de medidas de protección tomadas para reducir las consecuencias de incendio (véase la Tabla 28);

rf = Factor reductor de pérdida debido a daños físicos el cual depende del riesgo de fuego de la

estructura (véase la Tabla 29); hz = Factor de incremento de pérdida debida a daños físicos por presencia de condiciones especiales

peligrosas (véase la Tabla 30); Lf = Pérdida de vidas humanas por daños físicos. Lf = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lf = (np / nt) ⋅ (tp / 8 760) (19)

en donde

Np = Número de posibles personas en peligro (víctimas); nt = Número total de personas esperadas en la estructura); tp = Tiempo en horas al año que las personas están presentes en el lugar peligroso

Se pueden asumir valores medio de, Lf, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 26).

Tabla 28. Valores de factores de reducción rp en función de las medidas de prevención para reducir las consecuencias de fuego

Medida de prevención r p

Sin medida de prevención 1

Una de las siguientes prevenciones: Extintores manuales; instalaciones de alarma manual; hidrantes, compartimientos contra fuego; rutas de evacuación 0,5

Una de las siguientes prevenciones: Extintores automáticos; instalaciones de alarma automática (*) 0,2

(*) Solo si esta protegida contra sobretensiones o otros daños y tiempo de respuesta de los bomberos menor a 10 min.

Si más de una de estas medidas de provisión se aplican, es necesario tomar el valor mas bajo entre los calculados individualmente. En una estructura con riesgo de explosión rp = 1.

Tabla 29. Valores de factor de reducción rf en función del riesgo de fuego de la estructura

Riesgo de fuego rf

Explosión 1

Alto 10-1

Ordinario 10-2

Bajo 10-3

Ninguno 0

NOTA En caso de una estructura con riego de explosión que contenga mezcla de explosivos, es necesario realizar una evaluación más detallada de rf.


44

NOTA Las estructuras con alto riego de incendio se pueden asumir como fabricadas con materiales combustibles, o las estructuras con tejado hecho en materiales combustibles o estructuras con una carga de fuego especifica mayor que 800 MJ/m2. NOTA Estructura con riesgo medio de incendio se puede asumir estructuras con carga específica de incendio entre 800 y 700 MJ/m2. NOTA Las estructuras con bajo riesgo de incendio se pueden asumir estructuras con una carga específica menor a 400 MJ/m2, o estructuras que contengan material combustible solo ocasionalmente. NOTA Cargas de Incendio específica es la relación de la energía del monto total del material combustible en una estructura y la superficie total de la estructura.

Tabla 30 Valores de factor de incremento hz en función de la cantidad de pérdidas en presencia de situaciones especiales de peligro

Clase especial de riesgo hz

Sin riesgo especial 1 Nivel bajo de pánico (Edificación de dos pisos con un número no mayor a 100 personas) 2 Nivel medio de pánico (Edificaciones diseñadas para eventos culturales o deportivos, con un número de participantes entre 100 y 1 000 personas) 5

Dificultad de evacuación (edificación con personas inmovilizadas) 5 Nivel alto de pánico (Edificaciones diseñadas para eventos culturales o deportivos, con un número de participantes superiores a 1 000 personas) 10

Peligro por ambiente alrededor 20 Contaminación del ambiente alrededor 50

6.7.2.3 Pérdida de vidas humanas por tensiones de contacto dentro de la estructura (LU) Las pérdidas de vidas humanas a causa de tensiones de contacto dentro de la estructura, se pueden estimar así:

LU = ru × Lt (20) en donde

ru = Factor redactor de pérdida de vidas humanas por características constructivas del piso (véase la Tabla 27);

Lt = Pérdidas debido a lesiones por tensiones de contacto dentro de la estructura. Lt = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lt = (np / nt) ⋅ (tp / 8 760) (21)

en donde

np = Número de posibles personas en peligro (víctimas); nt = Número total de personas esperadas en la estructura); tp = Tiempo en horas al año que las personas están presentes en el lugar peligroso

Se pueden asumir valores medio de Lt, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 26). 6.7.2.4 Pérdida de vidas humanas por daños físicos a causa de descargas en acometida de

servicios (LV)


45

Las pérdidas de vidas humanas por daños físicos (fuego o explosión por chispas entre las instalaciones externas y partes metálicas generalmente al punto de entrada de la línea a la estructura), debido a corrientes de rayo transmitido a través de la acometida de servicios, se pueden estimar como:

LV = rp ⋅ hz ⋅ rf ⋅ Lf (22) en donde


hz = Factor de incremento de pérdida debida a daños físicos por presencia de condiciones especiales

peligrosas (véase la Tabla 30); rf = Factor reductor de pérdida debido a daños físicos el cual depende del riesgo de fuego de la

estructura (véase la Tabla 29); Lf = Pérdidas debido a daños físicos. Lf = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lf = (np / nt) ⋅(tp / 8 760) (23)

en donde


Se pueden asumir valores medio de Lf, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 26). 6.7.2.5 Pérdida de vidas humanas por falla de sistemas internos por IER a causa de

descargas en la estructura (LC) Las pérdidas de vidas humanas relacionadas con la falla de sistemas internos causados por IER (Impulsos Electromagnéticos del Rayo). Se puede estimar como:

LC= (np / nt) ⋅ (tp / 8 760) (24) en donde


Se pueden asumir valores medio de LC, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. Para este caso LC = Lo (véase la Tabla 26). 6.7.2.6 Pérdida de vidas humanas por falla de sistemas internos por IER a causa de

descargas próximas a la estructura (LM)


46

Las pérdidas de vidas humanas relacionadas con la falla de sistemas internos causado por sobretensiones originadas por descargas próximas a la estructura, se puede estimar como:

LM= (np / nt) ⋅ (tp / 8 760) (25)


47

en donde


Se pueden asumir valores medio de LM, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. Para este caso LM = Lo (véase la Tabla 26). 6.7.2.7 Pérdida de vidas humanas por falla de sistemas internos por IER a causa de

descargas sobre las acometidas de servicio (LW) Las pérdidas de vidas humanas relacionadas a fallas de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas sobre las acometidas y transmitida a la estructura por impactos sobre las acometidas de servicio, se puede estimar como:

LW= (np / nt) ⋅ (tp / 8 760) (26) en donde


Se pueden asumir valores medio de LW, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. Para este caso LW = Lo (véase la Tabla 26). 6.7.2.8 Pérdida de vidas humanas por falla de sistemas internos por IER a causa de

descargas cercanas a las acometidas de servicio (LZ) Las pérdidas de vidas humanas relacionadas a fallas de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas sobre las acometidas y transmitida a la estructura por impactos próximos a las acometidas de servicio, se puede estimar como:

LZ= (np / nt) ⋅ (tp / 8 760) (27) en donde


Valores promedio típicos de LW, puede ser asumido cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. Para este caso LZ = Lo (véase la Tabla 27). Se pueden asumir valores medio de LZ, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. Para este caso LZ = Lo (véase la Tabla 26).


48

6.7.3 Pérdida inaceptable del servicio público (L2) Los valores de Lf y LO pueden ser determinadas en términos del monto relativo de las posibles pérdidas así:

Lx = (np / nt) * (t / 8 760) (28) en donde

np = Número promedio de posibles usuarios afectados (usuarios no atendidos); nt = Número total de usuarios; t = Período en horas anuales de pérdida del servicio).

Se pueden asumir valores medio de Lf y Lo, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 31).

Tabla 31. Valores medios típicos de Lf y Lo para L2

Tipo de servicio Lf L0

GAS, ACUEDUCTO 10-1 10-2

TV, TLC, SUMINISTRO DE POTENCIA 10-2 10-3

6.7.3.1 Pérdida inaceptable del Servicio Público por explosión dentro de la estructura por

arco eléctrico, por impacto sobre la estructura (LB) Las pérdidas de servicio público por fuego o explosión dentro de la estructura por arco eléctrico, se puede estimar así:

LB = rp * rf * Lf (29) en donde:



estructura (véase la Tabla 29); Lf = Pérdidas debido a daños físicos. Lf = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lf = np / nt * t / 8 760 (30)

en donde

np = Número promedio de posibles usuarios afectados (usuarios no atendidos); nt = Numero total de usuarios; t = Período en horas anuales de pérdida del servicio).

Se pueden asumir valores medio de Lf , para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 31).


49

6.7.3.2 Pérdida inaceptable del servicio público por daños físicos a causa de descarga sobre las acometidas de servicios (LV)

Las pérdidas de servicio público por daños físicos (fuego o explosión por chispas entre las instalaciones externas y partes metálicas generalmente al punto de entrada de la línea a la estructura) debido a corrientes de rayo transmitido a través de la acometida de servicios, se pueden estimar como:

LV =rp * rf * Lf (31) en donde



estructura (véase la Tabla 29); Lf = Pérdidas debido a daños físicos. Lf = Se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lf = np / nt * t / 8 760 (32)

en donde


Se pueden asumir valores medio de Lf, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 31). 6.7.3.3 Pérdida inaceptable del servicio público por falla de sistemas internos por IER a

causa de descargas en la estructura (LC) Las pérdidas de servicio público relacionadas con la falla de sistemas internos causado por IER (Impulsos Electromagnéticos del Rayo). Se puede estimar como:

LC = np / nt * t / 8 760 (33) en donde:


Se pueden asumir valores medio de LC, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. En este caso LC = Lo. (véase la Tabla 31). 6.7.3.4 Pérdida inaceptable del servicio público por falla de sistemas internos por IER a

causa de descargas próximas a la estructura (LM) Las pérdidas de servicio público relacionadas con la falla de sistemas internos causado por sobretensiones originadas por descargas próximas a la estructura, se puede estimar como:


50

LM = np / nt * t / 8 760 (34)

en donde


Se pueden asumir valores medio de LM, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso LM = Lo (véase la Tabla 31). 6.7.3.5 Pérdida inaceptable del servicio público por falla de sistemas internos por IER a

causa de descargas sobre las acometidas de servicio (LW) Las pérdidas de servicio público relacionadas a fallas de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas sobre las acometidas y transmitida a la estructura por impactos sobre las acometidas de servicio, se puede estimar como:

LW = np /nt ⋅ t/ 8 760 (35) en donde


Se pueden asumir valores medio de LW, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso LW = Lo (véase la Tabla 31). 6.7.3.6 Pérdida inaceptable del servicio público por IER a causa de descargas cercanas a

las acometidas de servicio (LZ) Las pérdidas de servicio público relacionadas a fallas de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas sobre las acometidas y transmitida a la estructura por impactos próximos a las acometidas de servicio, se puede estimar como:

LZ = np / nt ⋅ t / 8 760 (36) en donde:


Se pueden asumir valores medio de LZ, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso LZ = Lo (véase la Tabla 31).


51

6.7.3.7 Pérdida inaceptable del servicio público por daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de la corriente de rayo fluyendo por la acometida de servicio Por impacto sobre la estructura (L'B)

Las pérdidas de servicio público relacionadas relacionado a daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de la corriente de rayo fluyendo a través de la línea, se puede estimar como:

L'B = np / nt × t / 8 760 (37) en donde


Se pueden asumir valores medio de L'B, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso L'B =Lf (véase la Tabla 31). 6.7.3.8 Pérdida inaceptable del servicio público por fallas de equipos conectados debido a

sobretensiones por acople resistivo, por descargas sobre la estructura (L'C ) Las pérdidas de servicio público relacionado a fallas de equipos conectados debido a sobretensiones por acople resistivo, se puede estimar como:

L'C = np / nt × t / 8 760 (38) en donde


Valores promedio típicos de, puede ser asumido cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. Véase la Tabla 31. Se pueden asumir valores medio de L'Co, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso L'C = Lo (véase la Tabla 31). 6.7.3.9 Pérdida inaceptable del servicio público por daños físicos debido a efectos

mecánicos y térmicos de la corriente de rayo fluyendo por la acometida de servicio Por impacto sobre la acometida de servicio (L'V)

Las pérdidas de servicio público relacionadas relacionado a daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de la corriente de rayo fluyendo a través de la línea, se puede estimar como:

L'V = np / nt × t / 8 760 (39) en donde

np = Número promedio de posibles usuarios afectados (usuarios no atendidos);


52

nt = Numero total de usuarios; t = Período en horas anuales de pérdida del servicio).

Se pueden asumir valores medio de L'V, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso L'V = Lf (véase la Tabla 31). 6.7.3.10 Pérdida inaceptable del servicio público por fallas de equipo conectado, debido a

sobretensiones por acople resistivo (L'W ) Las pérdidas de servicio público relacionado a las fallas de equipo conectado, debido a sobretensiones por acople resistivo, se puede estimar como:

L'W = np / nt × t / 8 760 (40) en donde:


Valores promedio típicos de, puede ser asumido cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. Véase la Tabla 31. Se pueden asumir valores medio de L'W, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso L'W = Lo (véase la Tabla 31). 6.7.3.11 Pérdida inaceptable del servicio público por falla de líneas y equipos conectados

causado por sobretensiones inducidas sobre la línea por descargas cercanas a la acometida de servicio (L'Z)

Las pérdidas de servicio público relacionado a la falla de líneas y equipos conectados, causado por sobretensiones inducidas sobre la línea, se puede estimar como:

L'Z = np / nt × t / 8 760 (41) en donde


Se pueden asumir valores medio de L'Z, para todos los tipos de acometidas cuando la determinación de n, nt y t es incierta o difícil de obtener. en este caso L'Z =Lo (véase la Tabla 31). 6.7.4 Pérdidas de valor cultural irreemplazables (L3) Los valores de Lf pueden ser determinados en términos del monto relativo de posibles pérdidas así:

Lf= c / ct (42)


53

en donde

c = valor medio de posibles pérdidas en la estructura (ej: el valor asegurable de posibles pérdidas de bienes)

ct = valor total de la estructura (ej: valor asegurable de todos los bienes)

Cuando la determinación de ct y ct es incierta o difícil de obtener, se puede asumir un valor de Lf = 10 -1 6.7.4.1 Pérdidas de valor cultural irreemplazables por fuego o explosión dentro de las

estructura por arco eléctrico por impacto sobre la estructura (LB) Las pérdidas de valor cultural irremplazable por fuego o explosión dentro de la estructura por arco eléctrico a causa de impactos directos de rayo, se puede estimar así:

LB = rp ⋅ rf ⋅ Lf (43) en donde



estructura (véase la Tabla 29); Lf = Pérdidas debido a daños físicos.

Un Valor promedio típicos de Lf = 10 -1 6.7.4.2 Pérdidas de valor cultural irreemplazables por daños físicos a causa descarga

sobre las acometidas de servicios (LV) Las pérdidas de valor cultural irremplazable por daños físicos (fuego o explosión por chispas entre las instalaciones externas y partes metálicas generalmente al punto de entrada de la línea a la estructura) debido a corrientes de rayo transmitido a través de la acometida de servicios, se pueden estimar como:

LV = rp ⋅ rf ⋅ Lf (44) en donde



estructura (véase la Tabla 29); Lf = Pérdidas debido a daños físicos.

Un valor promedio típicos de Lf = 10 -1 6.7.5 Pérdidas económicas (L4) El valor de Lt, Lf y Lo se puede determinar en términos del monto relativo de posibles pérdidas como se muestra a continuación:

Lx = c / ct (45)


54

en donde

c = Es el valor de posibles pérdidas de la estructura (incluido su contenido y actividad relevante y su consecuencias)

ct = Es valor total de la estructura (incluido su contenido y actividad relevante)

Se pueden asumir valores medio de Lt, Lf y Lo, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ctt es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 32).

Tabla 32. Valores promedio típicos para Lt, Lf y Lo para pérdida económica L4

Tipo de Estructura Lt

Todos los tipos – personas dentro de la estructura 10-4

Todos los tipos – personas fuera de la estructura 10-2

Tipo de Estructura Lf

Hospitales, industrias, museos, uso agrícola 0,5

Hoteles, escuelas, oficinas, centros comerciales, Iglesias, bancos 0,2

otros 0,1

Tipo de Estructura Lo

Riesgo de explosión 10-1

Hospitales, Industria, oficinas, hoteles, bancos 10-2

Museos, uso agrícola, escuelas, iglesias, centros comerciales, 10-3

otros 10-4

6.7.5.1 Pérdidas económicas por tensiones de paso y contacto fuera de la estructura (LA) Las pérdidas económicas causa de tensiones de paso y contacto fuera de la estructura, se puede estimar así:

LA = ra × Lt (46) en donde

ra = Factor redactor de pérdida de vidas por características del suelo o terreno (véase la Tabla 27); Lt = Pérdidas debido a lesiones por tensiones de paso y contacto fuera de la estructura. Lt = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lt = c / ct (47)

en donde:

C = Es el valor de posibles pérdidas Ct = Es valor total de la estructura (incluido su contenido y actividad relevante)

Se pueden asumir valores medio de Lt, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 32).


55

6.7.5.2 Pérdidas económicas por tensiones de contacto dentro de la estructura (LU) Las pérdidas económicas a causa de tensiones de contacto dentro de la estructura, se pueden estimar así:

LU = ru × Lt (48) en donde

ru = Factor redactor de pérdida de vidas por características constructivas del piso (véase la Tabla 27); Lt = Pérdidas debido a lesiones por tensiones de paso y contacto dentro de la estructura. Lt = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lt = c / ct (49)

en donde

c = Es el valor de posibles pérdidas en la estructura (incluido su contenido y actividad relevante y su consecuencias)


Se pueden asumir valores medio de Lt, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 32). 6.7.5.3 Pérdidas económicas por fuego o explosión dentro de las estructura por arco

eléctrico por impacto sobre la estructura (LB) Las pérdidas económicas por fuego o explosión dentro de las estructura por arco eléctrico, se puede estimar así:

LB = rp × rf × hz × Lf (50) en donde

rp = Factor reductor de pérdida debido a daños físicos el cual depende de medidas de protección tomadas para reducir las consecuencias de incendio. (Véase la Tabla 28);



peligrosas (véase la Tabla 30); Lf = Pérdidas debido a daños físicos. Lf = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lf = c / ct (51)

en donde




56

Se pueden asumir valores medio de Lf, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 32). 6.7.5.4 Pérdidas económicas por daños físicos a causa de descargas en acometida de

servicios (LV) Las pérdidas económicas por daños físicos (fuego o explosión por chispas entre las instalaciones externas y partes metálicas generalmente al punto de entrada de la línea a la estructura), debido a corrientes de rayo transmitido a través de la acometida de servicios, se pueden estimar como:

LV = rp × rf × hz × Lf (52) en donde

rp = Factor reductor de pérdida debido a daños físicos el cual depende de medidas de protección tomadas para reducir las consecuencias de incendio. (véase la Tabla 28);



peligrosas (véase la Tabla 30); Lf = Pérdidas debido a daños físicos. Lf = se puede estimar a través de la siguiente ecuación:

Lf = c / ct (53)

en donde



Se pueden asumir valores medio de Lf, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener (véase la Tabla 32). 6.7.5.5 Pérdidas económicas por falla de sistemas internos por IER a causa de descargas

en la estructura (LC) Las pérdidas económicas relacionadas con la falla de sistemas internos causadas por IER (Impulsos Electromagnéticos del Rayo). Se puede estimar como:

LC = c / ct (54) en donde

C = Es el valor de posibles pérdidas en la estructura (incluido su contenido y actividad relevante y su consecuencias)

Ct = Es valor total de la estructura (incluido su contenido y actividad relevante)

Se pueden asumir valores medio de Lc, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lo de la Tabla 32.


57

6.7.5.6 Pérdidas económicas por falla de sistemas internos por IER a causa de descargas próximas a la estructura (LM)

Las pérdidas económicas relacionadas con la falla de sistemas internos causado por sobretensiones originadas por descargas próximas a la estructura, se puede estimar como:

LM = c / ct (55) en donde

C = Es el valor de posibles pérdidas en la estructura (incluido su contenido y actividad relevante y su consecuencias)

Ct = Es valor total de la estructura (incluido su contenido y actividad relevante)

Se pueden asumir valores medio de LM, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lo de la Tabla 32. 6.7.5.7 Pérdidas económicas por falla de sistemas internos por IER a causa de descargas

sobre las acometidas de servicio (LW) Las pérdidas económicas relacionadas a fallas de sistemas internos causados por sobretensiones inducidas sobre las acometidas y transmitida a la estructura por impactos sobre las acometidas de servicio, se puede estimar como:

LW = c / ct (56) en donde



Se pueden asumir valores medio de LW, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lo de la Tabla 32. 6.7.5.8 Pérdidas económicas por falla de sistemas internos por IER a causa de descargas

cercanas a las acometidas de servicio (LZ)

LZ = c / ct (57) en donde



Se pueden asumir valores medio de LZ, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lo de la Tabla 32.


58

6.7.5.9 Pérdidas económicas por daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de la corriente de rayo fluyendo por la acometida de servicio por impacto sobre la estructura (L'B)

Las pérdidas económicas relacionadas a daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de la corriente de rayo a fluyendo a través de la línea, se puede estimar como:

LZ = c / ct (58) en donde



Se pueden asumir valores medio de L'B, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lf de la Tabla 32. 6.7.5.10 Pérdidas económicas por daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de

la corriente de rayo fluyendo por la acometida de servicio por impacto sobre la acometida de servicio (L'V)

Las pérdidas económicas relacionadas a daños físicos debido a efectos mecánicos y térmicos de la corriente de rayo a fluyendo a través de la línea, se puede estimar como:

L'V = c / ct (59) en donde



Se pueden asumir valores medio de L'V, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lf de la Tabla 32. 6.7.5.11 Pérdidas económicas por fallas de equipos conectados debido a sobretensiones

por acople resistivo, por descargas sobre la estructura (L'C ) Las pérdidas económicas relacionadas a fallas de equipos conectados debido a sobretensiones por acople resistivo, se puede estimar como:

L'C= c / ct (60) en donde:



Se pueden asumir valores medio de L'C, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lo de la Tabla 32.


59

6.7.5.12 Pérdidas económicas por fallas de equipo conectado, debido a sobretensiones por acople resistivo (L'W )

Las pérdidas económicas relacionadas a las fallas de equipo conectado, debido a sobretensiones por acople resistivo, se puede estimar como:

L'W = c / ct (61) en donde



Se pueden asumir valores medio de L'W, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lo de la Tabla 32. 6.7.5.13 Pérdidas económicas por falla de líneas y equipos conectados causado por

sobretensiones inducidas sobre la línea por descargas cercanas a la acometida de servicio (L'Z )

Las pérdidas económicas relacionadas a la falla de líneas y equipos conectados causado por sobretensiones inducidas sobre la línea, se puede estimar como:

L'Z = c / ct (62) en donde



Se pueden asumir valores medio de L'Z, para todos los tipos de estructuras cuando la determinación de c, ct es incierta o difícil de obtener. En este caso se pueden asumir los valores de Lo de la Tabla 32. Preparado por: ____________________________

FRANCY RAMÍREZ rrc.

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