Diseño y Análisis de un Diseño y Análisis de un Sistema de Protección Sistema de Protección

Puesta a Tierra delPuesta a Tierra delMetro de New YorkMetro de New York

Jesús RuizJesús Ruiz

Angel AndradeAngel Andrade

Hernán PerdomoHernán Perdomo

ReseñaReseña

El Metro de Nueva York es el sistema de El Metro de Nueva York es el sistema de transporte público urbano más grande en transporte público urbano más grande en los Estados Unidos y uno de los más grandes del los Estados Unidos y uno de los más grandes del mundo, con entre 416 y 475 estaciones mundo, con entre 416 y 475 estaciones (dependiendo de cómo se contabilicen los puntos (dependiendo de cómo se contabilicen los puntos de transbordo: la MTA usa 468 como número de transbordo: la MTA usa 468 como número oficial de estaciones) y 656 millas (1.056 km) de oficial de estaciones) y 656 millas (1.056 km) de vías primarias en servicio. Si se cuentan las vías vías primarias en servicio. Si se cuentan las vías secundarias en talleres y cocheras el total asciende secundarias en talleres y cocheras el total asciende a 842 millas (1.355 km).a 842 millas (1.355 km).

Aunque es conocido como Aunque es conocido como "el subway", lo que implica operaciones "el subway", lo que implica operaciones subterráneas, aproximadamente un subterráneas, aproximadamente un cuarenta por ciento del sistema circula cuarenta por ciento del sistema circula sobre el terreno, en estructuras, sobre el terreno, en estructuras, elevadas de acero o, más raramente, de elevadas de acero o, más raramente, de hierro forjado, viaductos de hormigón hierro forjado, viaductos de hormigón armado, en trincheras cubiertas o a cielo armado, en trincheras cubiertas o a cielo abierto y -ocasionalmente- sobre rutas abierto y -ocasionalmente- sobre rutas en superficie. Todos estos modos de en superficie. Todos estos modos de tránsito están completamente separados tránsito están completamente separados de carreteras y vías peatonales.de carreteras y vías peatonales.

Características del SPATCaracterísticas del SPAT

•La resistencia no varia con los La resistencia no varia con los cambios ambientales (altas cambios ambientales (altas temperaturas, bajas temperaturas, bajas temperaturas, lluvia) temperaturas, lluvia) • La vida útil del sistema de La vida útil del sistema de puesta a tierra es mayor de 20 puesta a tierra es mayor de 20 añosaños•Es resistente a la corrosiónEs resistente a la corrosión

•Muy alto costoMuy alto costo

Materiales Utilizados en la Materiales Utilizados en la ConstrucciónConstrucción

•Hierro ForjadoHierro Forjado•Hormigón de ConcretoHormigón de Concreto•AceroAcero•AsfaltoAsfalto•Maquina de Vapor Maquina de Vapor •ExplosivosExplosivos

Índice de Riesgo:Índice de Riesgo:

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

Este índice debe ser interpretado de la Este índice debe ser interpretado de la forma siguiente:forma siguiente:

• 0 - 30: Sistema de protección opcional.0 - 30: Sistema de protección opcional.

• 31- 60: Se recomienda una protección.31- 60: Se recomienda una protección.

• Más de 60: La protección es indispensable.Más de 60: La protección es indispensable.

USO AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURAUSO AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURA VALOR DEL VALOR DEL ÍÍNDICE ANDICE A

Casas y otras construcciones de tamaño similar.Casas y otras construcciones de tamaño similar. 22

Casas y otras construcciones de tamaño similar Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas exteriores.con antenas exteriores.

44

Industrias, talleres y laboratorios.Industrias, talleres y laboratorios. 66

Edificios de oficina, hoteles, edificios de Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos.apartamentos.

77

Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros, museos, salas de exposición, tiendas teatros, museos, salas de exposición, tiendas por departamentos, oficinas de correos, por departamentos, oficinas de correos, estaciones, aeropuertos y estadios.estaciones, aeropuertos y estadios.

88

Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y ancianatos.ancianatos.

1010

Índice de riesgo AÍndice de riesgo A

TIPO DE CONSTRUCCIÓNTIPO DE CONSTRUCCIÓN VALOR VALOR DEL DEL

ÍNDICE BÍNDICE B

Estructura de acero con techo no metálico.Estructura de acero con techo no metálico. 11

Concreto forzado con techo no metálicoConcreto forzado con techo no metálico 22

Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico de material incombustible.no metálico de material incombustible.

44

Estructura de acero o concreto armado con Estructura de acero o concreto armado con techo metálico.techo metálico.

55

Estructura de madera o con revestimiento de Estructura de madera o con revestimiento de madera con techo no metálico de material madera con techo no metálico de material incombustible.incombustible.

77

Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con techo metálico.de madera con techo metálico.

88

Cualquier construcción con techo de material Cualquier construcción con techo de material combustible.combustible.

1010

Índice de riesgo BÍndice de riesgo B

CONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLECONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLE VALOR DEL VALOR DEL ÍNDICE CÍNDICE C

Inmuebles residenciales oficinas, industrias y Inmuebles residenciales oficinas, industrias y talleres con contenido de poco valor, no talleres con contenido de poco valor, no vulnerable al fuego.vulnerable al fuego.

22

Construcciones industriales o agrícolas que Construcciones industriales o agrícolas que contienen material vulnerable al fuego.contienen material vulnerable al fuego.

55

Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales telefónicas y estaciones de radio y centrales telefónicas y estaciones de radio y televisión.televisión.

66

Plantas industriales importantes, monumentos Plantas industriales importantes, monumentos y edificios históricos, museos, galerías de arte y edificios históricos, museos, galerías de arte y construcciones que contengan objetos de y construcciones que contengan objetos de especial valor.especial valor.

88

Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión.reunión.

1010

Índice de riesgo CÍndice de riesgo C

GRADO DE AISLAMIENTOGRADO DE AISLAMIENTO VALOR DEL VALOR DEL ÍNDICE DÍNDICE D

Inmuebles localizados en un área de Inmuebles localizados en un área de inmuebles o árboles de la misma altura, en inmuebles o árboles de la misma altura, en una gran ciudad o bosque.una gran ciudad o bosque.

22

Inmuebles localizados en un área con pocos Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de la misma altura.inmuebles de la misma altura.

55

Inmueble completamente aislado que excede Inmueble completamente aislado que excede al menos dos veces la altura de las al menos dos veces la altura de las estructuras o árboles vecinos.estructuras o árboles vecinos.

1010

Índice de riesgo DÍndice de riesgo D

TIPO DE TERRENOTIPO DE TERRENO VALOR DEL VALOR DEL ÍNDICE EÍNDICE E

Llanura a cualquier altura sobre el nivel Llanura a cualquier altura sobre el nivel del mar.del mar.

22

Zona de colinas.Zona de colinas. 66

Zona montañosa entre 300 y 1000 m.Zona montañosa entre 300 y 1000 m. 88

Zona montañosa por encima de 1000 m.Zona montañosa por encima de 1000 m. 1010

Índice de riesgo EÍndice de riesgo E

ALTURA DE LA ESTRUCTURAALTURA DE LA ESTRUCTURA VALOR DEL VALOR DEL ÍNDICE FÍNDICE F

Hasta 9 m.Hasta 9 m. 22

de 9 m a 15 m.de 9 m a 15 m. 44

de 15 m a 18 m.de 15 m a 18 m. 55

de 18 m a 24 m.de 18 m a 24 m. 88

de 24 m a 30 m.de 24 m a 30 m. 1111

de 30 m a 38 m.de 30 m a 38 m. 1616

de 38 m a 46 m.de 38 m a 46 m. 2222

de 46 m a 53 m.de 46 m a 53 m. 3030

Índice de riesgo FÍndice de riesgo F

NÚMERO DE DÍAS DE NÚMERO DE DÍAS DE TORMENTAS POR AÑOTORMENTAS POR AÑO

VALOR DEL VALOR DEL ÍNDICE GÍNDICE G

Hasta 3.Hasta 3. 22

de 3 a 6.de 3 a 6. 55

de 6 a 9.de 6 a 9. 88

de 9 a 12.de 9 a 12. 1111

de 12 a 15.de 12 a 15. 1414

de 15 a 18.de 15 a 18. 1717

de 18 a 21.de 18 a 21. 2020

más de 21.más de 21. 2121

Índice de riesgo GÍndice de riesgo G

Según las tablas anteriores se Según las tablas anteriores se obtiene lo siguiente:obtiene lo siguiente:A:8. Para lugar de reunión (Estación)A:8. Para lugar de reunión (Estación)B:2. Concreto Forzado con techo no Metálico B:2. Concreto Forzado con techo no Metálico (Hormigón de Concreto)(Hormigón de Concreto)C:10. Lugar de Reunión gran masa de genteC:10. Lugar de Reunión gran masa de genteD:2. 60% bajo tierra y 40% en un área de la D:2. 60% bajo tierra y 40% en un área de la ciudadciudadE:No posee (Es subterráneo)E:No posee (Es subterráneo)F:4. La mayor altura alcanzada son 12mts de F:4. La mayor altura alcanzada son 12mts de alturaalturaG:20. Nueva York posee un promedio de 19,3 G:20. Nueva York posee un promedio de 19,3 días de tormentas al año.días de tormentas al año.Ir:46. Estando entre 31-60, se recomienda una Ir:46. Estando entre 31-60, se recomienda una proteccion.proteccion.

Diseño del SPATDiseño del SPATElectrodo de tierra

• Estará formado por una combinación en paralelo de conductor y picas enterradas.

• El conductor será siempre desnudo, de cobre de 1x50 mts2

de sección, composición 1x7 de 3 mts. de Æ (ETU 3401 B).

• Las picas serán de acero con un recubrimiento de cobre de 300 micras de espesor, debiendo ser su diámetro de 18 mts y su longitud de 2 metros.

• Todas las conexiones o empalmes que sea necesario realizar en el mismo se realizarán mediante soldadura aluminotérmica.

Resistividad Del TerrenoResistividad Del Terreno

La resistividad del terreno es la resistencia específica La resistividad del terreno es la resistencia específica del mismo. Representa la resistencia entre dos caras del mismo. Representa la resistencia entre dos caras opuestas de un cubo de terreno de un metro de lado y opuestas de un cubo de terreno de un metro de lado y se mide en ohmios x metro.se mide en ohmios x metro.

Para calcular la resistividad des terreno hay que Para calcular la resistividad des terreno hay que tener en cuenta una seri de factores como lo son la tener en cuenta una seri de factores como lo son la humedad, la temperatura entre otros. humedad, la temperatura entre otros.

Según la tabla de valores de la Unidad II de la Según la tabla de valores de la Unidad II de la materia, por ser la ciudad de New York materia, por ser la ciudad de New York específicamente donde se construyo el metro un específicamente donde se construyo el metro un terreno de granito la resistividad del mismo podría terreno de granito la resistividad del mismo podría tomarse como 7000 tomarse como 7000 ((Ohm*m), del porque se tubo que Ohm*m), del porque se tubo que

utilizar explosivos para perforar el terreno.utilizar explosivos para perforar el terreno.

Aunque la reglamentación vigente permite, en las instalaciones de tercera categoría y de intensidad de cortocircuito a tierra inferior o igual a 16 kA, estimar la resistividad del terreno mediante examen visual del mismo, dicha resistividad se determinara siempre mediante medición con un TELUROMETRO utilizando el procedimiento "WENNER" de cuatro electrodos en línea separados la misma distancia "a"

En este caso el Electrodo de Tierra estará formado En este caso el Electrodo de Tierra estará formado por una pica hincada a 0,8 metros de profundidad, a por una pica hincada a 0,8 metros de profundidad, a 1 metro de la base del apoyo . La Línea de Tierra se 1 metro de la base del apoyo . La Línea de Tierra se subirá por una de las dos caras estrechas del apoyo subirá por una de las dos caras estrechas del apoyo de hormigón ó tubular de la línea de baja tensión de hormigón ó tubular de la línea de baja tensión hasta conexionarse con el conductor neutro de la hasta conexionarse con el conductor neutro de la misma mediante una conexión bimetálico. En dicha misma mediante una conexión bimetálico. En dicha subida la Línea de Tierra se protegerá mediante un subida la Línea de Tierra se protegerá mediante un tubo de PVC cuyo grado de resistencia al impacto tubo de PVC cuyo grado de resistencia al impacto tipo MEDIO será como mínimo de 3, según norma tipo MEDIO será como mínimo de 3, según norma UNE EN 50086-1, hasta una altura de 3 metros, con UNE EN 50086-1, hasta una altura de 3 metros, con respecto al suelo. Para la sujeción en los postes, respecto al suelo. Para la sujeción en los postes, tanto del tubo como del cable, se emplearán tanto del tubo como del cable, se emplearán abrazaderas, con sus accesorios, poste/tubo-abrazaderas, con sus accesorios, poste/tubo-conductores plásticas o de acero plastificado; su conductores plásticas o de acero plastificado; su posición en el poste ha de ser tal que, en 1ª parte posición en el poste ha de ser tal que, en 1ª parte ancha del poste ocupe la zona lisa entre alvéolos o ancha del poste ocupe la zona lisa entre alvéolos o huecos, no impidiendo el acceso al poste por los huecos, no impidiendo el acceso al poste por los mismos con la línea de vida.mismos con la línea de vida.

Dibujo del SPATDibujo del SPAT

Instalación de una Barra MGB

Equipos que se utilizan en el metro: Computadoras, MODEM, toma corrientes, fuentes de poder, posee un sin numero de

elementos metálicos que se deben tomar en cuenta (rieles, puertas, techos entre otros), quedando divididos en nuestra barra de la siguiente forma.

Zona PFuente de poderToma Corrientes

Zona AComputadorasModems

Zona NElementos Metálicos

Zona IElectrodos de Tierra

Imágenes Satelitales y Imágenes Satelitales y Reales del Metro de New Reales del Metro de New

YorkYork

PROTECCIONPROTECCION

Debido al gran numero de tormentas en la ciudad de New York seria imprescindible no contar con un sistema de protección ante los rayos, es por ello que se debería implementar la jaula de Faraday debido al gran alcance q la misma brinda para la protección antes descargas.

ConclusionesConclusionesTomar las medidas necesarias a la hora de realizar cualquier edificación es necesario y obligatorio, de allí la importancia de resguardar las vidas y equipos presentes en todos los componentes de la construcción, para así evitar catástrofes o tragedias. El Metro de Nueva York representa una de las mayores obras realizadas por el hombre, y es también una revolución frente a los avances arquitectónicos del pasado, es por ello que la ingeniería utilizada para su construcción fue un gran desafío para su creación. En cuanto a las medidas utilizadas a la hora de su creación y expansión del metro, es de insprecisdible no contar con un sistema de protección puesta a tierra y con mecanismos que los resguarden de las grandes descargas atmosféricas que se presentan a cada año en la ciudad de New York.

Referencias DigitalesReferencias Digitales

• http://www.viajesanewyork.com/contenidos/mapas/estadodenuevayork.htm

• http://es.wikipedia.org/wiki/Metro_de_Nueva_York• http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&u

=http://www.nycsubway.org/articles/buildingsubway.html&rurl=translate.google.com&usg=ALkJrhiA24Iaqqh5a6Nk8dS6fxHS3fgkeg

• http://freemeteo.com/default.asp?pid=24&gid=5128581&la=4

• http://www.asturias.es/Asturias/DOCUMENTOS%20EN%20PDF/PDF%20DE%20TEMAS/ENERGIA/ET5036.pdf

• http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe50.html