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Luis Cabareda WREC 2011

SISTEMA IONIZANTE NATURAL DE PROTECCIN ELCTRICA

www.luiscabareda.com

PREMIO DE CIENCIA, TECNOLOGA E INNOVACIN

FUNDACITE, Ministerio de Ciencia y Tecnologa.

Venezuela 2006

LA NUEVA MS ALTA TECNOLOGA, 100% VENEZOLANA, NICA EN EL MUNDO!

CERTIFICACIN

World Renewable Energy Congress 2011, Linkping, Suecia.

XXI World Energy Congress 2010, Montreal, Canad

IEEE. Congreso Internacional de Ingeniera Elctrica, Electrnica y Sistemas 2008, Per.

Universidad A.J. de Sucre, UNEXPO. Universidad Privada Antenor Orrego (UPAO) Empresas Pblicas y Privadas


ISBN: 978-980-12-3386-2

Invenciones y Patentes

DL: lf09120086203764

Patente Mundial

www.luiscabareda.com



C.D.P. (corriente de descarga puntual)

efecto corona efecto choque

TIERRA

IONOSFERA

3 x 105 Volt

2.000 Amp

Rayos Csmicos

10C 30 50 s

-65C

-15C

V = 15 KV

E = 30.000 V/m

Estado:

Lquido

Slido

Gaseoso

Aire Caliente

Condicin de Tormenta y/o

Perturbaciones Atmosfricas

Vn= 100 x 106 Voltios

Gota de Agua

E

V

1 Amp



Energa de un Rayo Hydro Qubec

Hoover

Guri

Macagua

Caruachi

Tocoma

Itaip

Tres Gargantas

Tehri

Asun

Inguri

Grand Dixence

Nurek

200.000 a 500.000 Amp

100 millones de Voltios

1.000 millones de KW

1 milln de MW

1.000.000 MW

36.810 MW

2.080 MW

10.000 MW

3.140 MW

2.160 MW

2.160 MW

14.000 MW

22.500 MW

2.400 MW

2.100 MW

1.300 MW

2.000 MW

4.000 MW



Daos a Edificaciones y Equipos

Elctricos de Potencia y Electrnicos de

Alta Sensibilidad, de Comunicacin, de

Computacin y Cibernticos, en general.

Daos a Personas.

Efectos inductivos y

conductivos que producen

Sobrevoltajes Transitorios

de muy alto nivel

(100 millones de Voltios)

Paro Cardaco y/o Respiratorio.

Lesiones Cerebrales. Quemaduras

en la piel. Rotura del Tmpano.

Lesiones Pulmonares y seas.

Estrs Postraumtico y Muerte.

Prdidas de miles de

millones de dlares a

Empresas Generadoras

y a Usuarios del

servicio elctrico



30 a 100 millones de Voltios.

200.000 a 500.000 Amperios.

100 a 1.000 millones de Kilowatts.

Campo Elctrico: 30.000 Volt/m.

Gradiente de Potencial: 15 KV.

Impedancia del Aire: 5 K.

Presin Atmosfrica: 100 atmsferas.

Duracin: 10 30 seg.

Energa: 3 x 109 J/m.

Temperatura: entre 15.000 30.000 C. Energa Acstica: 25% (trueno)

Energa Calrica: 75% (descarga elctrica)



Kerunos en griego significa RAYO.

Es el nivel de Riesgo y se valora por el

nmero de das de la actividad de

rayos por ao y por Km2.

Son niveles de referencia.

Mapa Isocerunico del Continente Americano


IEEE

NFPA

ANSI

BSCP

WMO NFC

NEC

CODELECTRA

COVENIN




Pararrayos Franklin

Jaula de Faraday



Se basa en fenmenos elctricos, sucesos

y experimentos cientficamente

comprobados y mundialmente aceptados.

Descargas Atmosfricas (rayos)

Tierra y Cuerpos Ionizados.

Nube cargada elctricamente.

Evaporacin y condensacin de agua.

Estados fsicos del Agua: lquido, slido y

gaseoso. Valores de la energa de un Rayo.

Potencial de Ionizacin y afinidad

electrnica.

Deformacin de una gota de agua en

presencia de campos y potenciales

elctricos.

Fuerza y resistencia elctrica del aire.

Resistividad y conductividad elctrica del

suelo.

Iones Electrolticos y Electrolitos de elevada

conductividad elctrica.

Resistencia de dispersin.

Adhesin electroltica a la masa terrestre.

Rayos csmicos (efectos)

Nube tripolar y/o tripolo.

Temperatura en la nube:

+10C, -15C y -65C. efecto choque entre partculas.



Cargas elctricas positivas y negativas

(gota de agua)

efecto corona (prdida de energa) efecto choque (liberacin de energa) Micropartculas en movimiento.

Colisin entre partculas y molculas del

aire y creacin de iones. El aire como dielctrico nube-tierra.

Mejoramiento de la Resistividad de suelos

mediante: alta alcalinidad, mxima

humedad y retencin de agua (propiedades

fsicas del carbn y bentonita)

Lneas equipotenciales y equipotencialidad

de un Sistema de Puesta a Tierra.

Propiedades del acero, cobre y aluminio

como buenos conductores elctricos.

Soldadura exotrmica.

Voltaje de Toque (Ve)

Voltaje de Paso (Vp)

Sobrevoltajes Transitorios de alto nivel.

Campos Elctricos y Electromagnticos,

Potencial y grandes volmenes de iones

entre la ionosfera y la Tierra.

Movimiento y Velocidad de partculas fras y

calientes.

Corriente de Descarga Puntual (CDP) Ionizacin metlica y atmosfrica.

Aceleracin y colisin de partculas, iones y

molculas del aire por efecto de

elevadsimos Campos Elctricos en la

Atmsfera.

Resistencia y presin atmosfrica.



Can y/o

Barra Central

Potencial a Tierra

Casquete y/o

Excitadores

Atmosfricos

Potencial

Atmosfrico

Electrodo Inico

Trimetlico Activo Triac

Conductor Bajante

#4/0 AWG. Barra de

Acero Inoxidable

Ionizacin Natural

efecto corona efecto choque

CDP

V = 15 KV

E = 30.000 V/m Dimensiones y Caractersticas

-Altura: 620 mm.

-Dimetro: 470 mm.

-Peso: 6.4 Kg.

-Mstil de 6 metros.

-Kit Tecnolgico

-Material: Acero inoxidable 304

Politetrafluoroetileno (400C)

-ndice de Penetracin Inica

Vertical: 100 m.



Dimensiones y Caractersticas

-Altura: 620 mm.

-Dimetro: 470 mm.

-Peso: 6.4 Kg.

-Mstil de 6 metros.

-Kit Tecnolgico

-Material: Acero inoxidable 304

Politetrafluoroetileno (400C)

-ndice de Penetracin Inica

Vertical: 100 m.



Mxima Seguridad (=30) rea de Proteccin (m2)

IONCA-100 10.466 (1 Hectrea)

Jaula de Faraday 300

Punta Franklin 100

0

h (m)

Nivel Suelo

IONCA-100

100

75

50

ndice de Penetracin Vertical (m)

J. Faraday P. Franklin



Es un conjunto de elementos metlicos directamente enterrados que

permiten y facilitan la propagacin y dispersin a la masa terrestre de

la energa asociada a un rayo y a fallas elctricas, sin causar dao.

Protege a Personas, Equipos elctricos de potencia y electrnicos de

alta sensibilidad, comunicacin y computacin.

Protege contra: Rayos, Sobrevoltajes transitorios de alto y bajo nivel,

Contacto Accidental con lneas de Alta y Baja Tensin.

Estabiliza el voltaje de operacin normal.

Facilita la operacin de interruptores.

Equipotencialidad: voltaje de toque y voltaje de paso.

Permite la propagacin y dispersin a la masa terrestre

de la energa asociada a fallas elctricas, corrientes

de fuga y descargas atmosfricas (rayos).



Malla Reticular Barras de Cobre Flejes Radiales

Circular Placas Metlicas Semiesferas

Malla Reticular

60 x 40 metros

Barra Coperweld

5/8 x 2,44 metros

Conductores Radiales Placa Metlica

Nivel Suelo

Adhesin Mecnica a la masa terrestre



porque una Malla de gran dimensin

slo podra dispersar entre 30.000 y 40.000 Amperios y la Energa de un RAYO es de

200.000 a 500.000 Amperios y 1.000.000 de Megavatios. Adems, las Mallas de Puesta a Tierra no son diseadas ni calculadas para proteger contra Descargas Atmosfricas

Fatiga electromecnica del conductor.

Prdida de la capacidad de dispersin.

Petrificacin de la tierra alrededor de la malla.

Disminucin de la conductividad elctrica del

terreno.

Tierra Petrificada,

Cristalizada y/o

Vitrificada

Barra Coperweld y Malla de Puesta a Tierra

sometidas a los Efectos de Corriente de

Cortocircuito ICC y/o Descargas Atmosfricas

I

Nivel Suelo

500.000 Amperios

1.000 millones de KW


CAPACIDAD MALLA

30.000 a 40.000 Amp

Intensidad del Rayo (I)

Fulgurita



Conductor #4/0 AWG (THHN, TTU)

2 PVC

Elemento Trimetlico

(Al-Cu-Acero Inoxidable)

Barras de Cobre y/o Acero

Inoxidable 5/8 x 2,44 m. Soldadura Exotrmica y/o

Conexin Electromecnica

Tierra tratada con: Agua,

Cloruro de Sodio, Carbn

Vegetal, Sulfato de Cobre,

Bentonita y otros elementos.

Tanquilla de

Servicio (Acero

Inoxidable)

Tubo 4 (Acero Inoxidable) 2,60 m.

con 96 huecos

3/4

Tubo de Aluminio

(Ando de Sacrificio)

1 x 2,60 m.

V = 27 m3

Nivel Suelo

60 90 cm Kit Tecnolgico

Kit Tecnolgico



R < 0,86 a 3 (ohmios)

Capacidad de Dispersin

600.000 Amperios 1.000 millones de Kilowatts


Caractersticas del Terreno

Bajsima Resistividad

Mxima Humedad

Mxima Alcalinidad

Altsima Conductividad Elctrica

Electrolitos

Adhesin Electroltica a la masa terrestre



Agua.

Bentonita.

Carbn Vegetal.

Cloruro de Sodio.

Sulfato de Cobre y otros elementos

V = 27 m3

Mxima Conductividad Elctrica. Mnima Resistencia de Dispersin (Rd) Mnima Resistividad () -m Mxima Humedad. Mxima Alcalinidad. Mxima Adhesin a la Masa Terrestre (Electroltica)

Conductor #4/0 AWG (THHN, TTU)

2 PVC

Acero Inoxidable, Cu, Al r = 3 6 metros



Volumetra Semiesfrica de Radio r = a 3m < a < 6m Valores medidos y calculados: Equipo METRATERR II Electrnico Brown Boveri.

Resistividad (-m): 12 -m < < 28 -m

Resistencia de Dispersin Rd (): 0,86 < Rd < 3,94

Voltaje de Paso Vp (volt.): 97,1V < Vp < 99,4V t 3seg

9,6V < Vp < 10,6V t > 3seg

Voltaje de Toque Vc (volt.): 98,1V < Vc < 99,4V t 3seg

9,2V < Vc < 9,4V t > 3seg

Capacidad de Dispersin de Energa: 600.000 Amperios.

1.000 millones de Kilowatts.

100 millones de Voltios.



KAmp

Nivel Suelo

1.000.000 MW

500

100

20

0

Comparacin de Capacidad de

Dispersin y Propagacin de

Energa a la masa terrestre

(Amp KW)

5

Malla Reticular

Barra de Cobre

Electrodo Inico


de Puesta a Tierra

500 a 600 KA

20 a 30 KA

5KA

Adhesin Electroltica a la masa terrestre

Adhesin Mecnica a la masa terrestre



IR = A + B + C + D + E + F + G

A: Uso de la estructura.

B: Tipo de Construccin.

C: Contenido de la edificacin.

D: Grado de aislamiento.

E: Tipo de Terreno.

F: Altura de la estructura.

G: Nmero de das de tormenta al ao.

ndice Cerunico NASA/USB:

Zulia, Bolvar, Amazonas.

Brasil, Per, Mxico, Canad, USA

IR: 0-30 Proteccin Opcional

31-60 Proteccin Necesaria

> 61 Proteccin Indispensable

Electrodo Inico


de Puesta a Tierra

Conductor Bajante

#2/0, 3/0, 4/0 AWG

Torre (m)

Pararrayos Ionizante

Natural Ionca

r (m)

h (m)

Mstil

3 - 6 m. 2 1/2

= 30

Cono Franklin de Proteccin

Mxima Seguridad

Riesgo Cero (0)



20

MVA

20

MVA

Sala de

Medicin

y Control

Pararrayos Franklin

y/o Jaula de Faraday

5 km

I = 500.000 Amp P = 1.000 x 106 KW

V = 100 x 106 Voltios

Malla de Puesta a Tierra

ICC (10.000 30.000 Amp)

ERRNEO

Sala de

Medicin y

Control

20 MVA 5 km

I = 200.000 Amp 500.000 Amp

100 a 1.000 millones de KW

100 millones de Voltios Malla de Puesta a Tierra

Pararrayos

Franklin y/o

Jaula de Faraday

# 4/0 AWG

# 4/0 AWG

ERRNEO

ERRNEO



CERO INTERRUPCIONES Y/O APAGONES

Mxima Seguridad. Riesgo Cero (0)

Sala de

Medicin y

Control

5 km

I = 200.000 Amp

500.000 Amp 1.000 millones de KW

100 millones de Voltios Malla de Puesta a Tierra Pararrayos Ionizante

Natural Ionca

#4/0 AWG

2 PVC

#4/0 AWG (THHN, TTU)

2 PVC

Electrodo Inico


20 MVA

#4/0 AWG

2 PVC

#4/0 AWG

2 PVC

CORRECTO


R

S

T

FASES

1

2

3

N


NUEVO SISTEMA DE CONEXIN (CORRECTO)

Puesta a Tierra para

Equipos Electrnicos

de Alta Sensibilidad

(Tarjetas Electrnicas)

Electrodo Inico


de Puesta a Tierra

Barras y/o Malla de

Puesta a Tierra

Puesta a Tierra para

Equipos de Potencia

Conductor #4/0 AWG

(THHN, TTU) 2 PVC

200.000 a 500.000 Amp

1.000.000 MW

Tablero

Actual

(ERRNEO)



Lneas de 115KV

230KV

400KV

800KV

Expuestas a Salidas por

Descargas Atmosfricas

1. Directas o

Apantallamiento

2. Retroactivas o Inversa.

3. Induccin.

Subestaciones y Patios

de Distribucin

ERRNEO!! 2 Bandas de

Guarda

Lnea de

Transmisin

3 Fases



TORRES Y LNEAS DE TRANSMISIN

Lnea de Transmisin

3 Fases

230KV - 400KV - 800KV

2 Bandas de Guarda

300 500 m

Subestaciones

Descargadores de

Sobretensin

REL

Prticos de

Entrada a S/E

Conductor de

Conexin a Tierra

Barras de Cobre,

Contrapesos

y/o Mallas

Tierra Petrificada, Cristalizada

y/o Vitrificada de mala

conductividad elctrica por

efecto de la energa de Rayos

ERRNEO!!

Barras de Cobre,

Contrapesos

y/o Mallas

Fulgurita Fulgurita


Lnea de Transmisin

3 Fases

230KV - 400KV - 800KV

Conductor de

Conexin a Tierra

Electrodo Inico

Trimetlico

Activo Triac de

Puesta a Tierra

Tierra Original

Electroltica de Altsima

conductividad elctrica

an despus de un Rayo

Electrodo Inico

Trimetlico

Activo Triac de

Puesta a Tierra

Subestaciones

Descargadores de

Sobretensin

REL

Prticos de

Entrada a S/E

3 Bandas de Guarda

300 - 1.000 m

CORRECTO!!


TORRES Y LNEAS DE TRANSMISIN



SUBESTACIONES,

TORRES Y LNEAS

DE TRANSMISIN

Tierra Original Electroltica de altsima

conductividad elctrica an despus

de un Rayo

Electrodo Inico


de Puesta a Tierra

Descargadores de

Sobretensin


Fulgurita


CONEXIN ACTUAL Y/O TRADICIONAL Conductor

Desnudo

Conductor Aislado

(THHN, TTU)

2 PVC

CONEXIN NUEVA

ALTA TECNOLOGA

Electrodo Inico

Trimetlico

Activo Triac de

Puesta a Tierra

Barras y Malla de

Puesta a Tierra

INTERCONEXIN

CORRECTA

ERRNEO CORRECTO!!



Pararrayos Ionizante Natural Ionca

Base de Sustentacin (H.G.)

Soporte de Bajante Aislado

(Induccin Cero)

Conductor Bajante, Barra 3/4 (Acero Inoxidable) y/o

#4/0 AWG (TTU) 2 EMT

Posicin Este-Oeste

(direccin del viento)

Electrodo Inico


de Puesta a Tierra

Caseta

AUDOR

MDULO CENTRAL DE

TELECOMUNICACIN 2 Anillos de

Puesta a Tierra

MXIMA SEGURIDAD Y RIESGO CERO (0)

Equipos de

Potencia

Equipos Electrnicos


Fulgurita

2 Regletas de

Puesta a Tierra

#4/0 AWG (TTU)

2 PVC

ERRNEO CORRECTO

Electrodos Inico Trimetlico Activo Triac



1

2

3

4

5

6

7

8

Caseta de Vigilancia

Subestacin Elctrica

(2x1500KVA)

Sala Centro de Control de Transferencia

Plantas de Emergencia

(1x550KVA 1x750KVA) Tanques

Edificio Central

*Sala TI, Equipos Electrnicos.

*Sala de Energa.

*Sala CORE (celular). *Sala de Bateras.

*CCR. *Oficinas, Comedor.

Torre de Comunicacin

Caseta AUDOR

Electrodo Inico


de Puesta a Tierra.

Pararrayos Ionizante

Natural Ionca. Mstil

2 x 6m (Acero Inoxidable)

45m

25m

Puesta a Tierra.

Equipos Electrnicos


Puesta a Tierra.

Equipos de Potencia

1

2

3

4

5

6

7

8

#4/0 #4/0

#4/0

#4/0 AWG (TTU)

2 PVC

#4/0

2 Anillos de Puesta a Tierra

2 #4/0 AWG en Pared

Puesta a Tierra

Equipos Electrnicos


120m

40m

Puesta a Tierra.

Equipos de Potencia

r = 80m

r = 68m



MUY ALTO

Voltaje Longitud (Km)

TASA DE SALIDA x 100

Km/ao

SALIDAS/AO

Apagones y Fallas

230 KV

400 KV

765 KV

5.313

3.441

2.083

8,5/100

7,0/100

1,0/100

451,60

240,87

20,83

TOTALES 10.837 1 a 9 x Km/ao 813,30



Electrodo Inico Trimetlico Activo Triac de Puesta a Tierra

Evita la quema de Tarjetas Electrnicas



Pararrayos Ionizante Natural Ionca y




Pararrayos Ionizante Natural Ionca y


EL SISTEMA ELCTRICO NACIONAL

NO POSEE SISTEMAS DE

PROTECCIN CONTRA DESCARGAS

ATMOSFRICAS (RAYOS)!

Las Barras, Contrapesos y Mallas de Puesta a Tierra no son

diseadas ni calculadas contra

Descargas Atmosfricas (Rayos)

HE ALL LA CAUSA DE LOS GRANDES APAGONES!



Subestaciones Elctricas

Estacin de Bao

Centro de Control de Motores

rea Administrativa

rea Industrial



Polvorines

Subestacin Elctrica

Centro de Control de Motores

Mina Subterrnea

rea Administrativa

Proyecto:

Mina Sosa Mndez



Corporacin 80.000, C.A.

Subestaciones Elctricas

Estacin de Combustible

Polvorn y Molinos

Campamento

Promotora Minera Guayana PMG, S.A.

Minera MS, C.A. Rusoro Mining

Subestacin Elctrica

rea Industrial


CVG Venorca (Minera Oro)

Planta Per, Molinos, Procesadores

Control de Motores, Subestacin Elctrica

CVG Las Cristinas (Minera Oro)

Subestacin Elctrica

Motores, Campamento

CVG Ferrominera Orinoco

(Minera Hierro) Centro de Control

CVG Fior de Venezuela (Briquetas)

Reactores, Subestacin Elctrica

Motores, rea Administrativa

Liquid Carbonic (Gases)

Subestacin Elctrica

Planta de Produccin de Gases TV Guayana (Televisin)

Antenas de Comunicacin

Servicios Panamericanos (Transporte)

rea Administrativa

Policlnica CEMCA

(Salud) Tomgrafos, Rx, Resonador Magntico

Policlnica CHILEMEX (Salud) Tomgrafos, Rx, Resonador Magntico

Policlnica Puerto Ordaz (Salud)

Proyecto:

Tomgrafos, Rx, Resonador Magntico

Centro Mdico Maracay (Salud)

Proyecto:

Tomgrafos, Rx, Resonador Magntico


HIDROBOLVAR (Acueducto)

Proyecto: Planta de Potabilizacin,

Toro Muerto

RECVCA (RUSOS) (Minera Caoln)

Proyecto: Planta de Caoln

PDVSA

(Petrleo y Gas)

Proyecto Boquern:

rea Industrial Planta

Proyecto Orocual:

Estacin de Flujo

ENELBAR (Energa Elctrica)

S/E - Nirgua, Yaritagua, Chivacoa (Yaracuy)

S/E - Valle Seco, Morn, Brbula (Carabobo)

FAN (SICODENA)

Proyecto:

Piedra Azul. Fuerte Tiuna.

FAV (Base Area)

Proyecto:

Base Generalsimo Francisco de Miranda. La Carlota.

Universidad Nacional de Panam (Ciudad Universitaria Inteligente)

Proyecto:

Edificio Inteligente



Invenciones y Patentes. ISBN: 978-980-12-3386-2. DL: lf09120086203764.

IEEE, The Institute of Electrical and Electronics Engineers. Regin Latinoamericana y El Caribe.

Medalla Premio de Ciencia, Tecnologa e Innovacin otorgado FUNDACITE, Ministerio de Ciencia,

Tecnologa e Industrias Intermedias de Venezuela, 2006.

World Renewable Energy Congress, WREC 2011. Suecia. Autor y Conferencista. Representante de

Venezuela.

Peticin de Publicacin del Sistema Ionizante Natural de Proteccin Elctrica contra Descargas

Atmosfricas (Rayos) por JOURNAL OF ENERGY AND POWER ENGINEERING. USA-China. 2011.

Postulado al Premio ZAYED FUTURE ENERGY PRIZE. Abu Dhabi. Emiratos rabes Unidos. 2010.

Paper Nueva Ms Alta Tecnologa publicado a travs de: The International Energy Technology Data

Exchange (www.etde.org); US Department of Energy Office of Scientific and Technical Information, OSTI,

Library and Archives Canada) y Scientific Libraries Worldwide.

XXI World Energy Congress, WEC 2010. Canad. Autor y Conferencista. Representante de Venezuela.

IEEE, XV Congreso Internacional de Ingeniera Elctrica, Electrnica y Sistemas. INTERCON 2008, Per.

Autor y Conferencista. Representante de Venezuela.

Universidad Nacional Experimental Politcnica Antonio Jos de Sucre (UNEXPO), Universidad Arbitrada, Venezuela. Universidad Privada Antenor Orrego (UPAO), Per.

Departamento General de Investigacin de Ciencia y Tecnologa del Ministerio de Ciencia, Tecnologa e

Industrias Intermedias de Venezuela.

Centro Nacional de Innovacin Tecnolgica (CENIT) de Venezuela.

Empresas Pblicas y Privadas Nacionales e Internacionales.

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