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Imágenes del Aeropuerto Internacional de Tokio               Imagen satelital 1
Imagen satelital 2Imágenes del aeropuerto y de sus terminales, interiores y exteriores
Entre los riesgos que podemos encontrar en la zona de Tokio (donde está elaeropuerto) se encuentran:     •    Terremotos: ...
crucen sobre la estructura a proteger como una caja de Faraday limitada sobre y a loslados de la construcción, y todo ese ...
Entre algunos de los aspectos a resaltar tenemos que :•   Los rayos que inician en tierra son relativamente raros y ocurre...
•   La protección de estructuras es más tolerante que una protección electrónica.      Así, un edificio puede tolerar hast...
•   Todo el tipo de antenas que exista.•   Todo el sistema ya desde el de seguridad hasta la pantalla que indica la hora  ...
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El aeropuerto internacional de tokio

  1. 1. Universidad “Fermín Toro” Decanato de Ingeniería Cabudare, Edo. LaraDiseño de un sistema puesta a tierra en el aeropuerto internacional de Tokio Carlos Rodríguez 19.590.355 Sistema Puesta a Tierra Prof. Ing. Juan Molina
  2. 2. El Aeropuerto Internacional de Tokio comúnmente llamado Aeropuerto deHaneda se ubica en Ōta, Tokio, Japón, siendo uno de los principales aeropuertos deárea del Gran Tokio, es uno de los aeropuertos donde se ubica el mayorcongestionamiento de personas, incorpora la tecnología de cogeneración y esequipado para hacer el empleo eficiente de energía que viene dada por motoresimpulsados por gas que es usada alumbrar el edificio de terminal, mientras el calorgenerado en aquel proceso es enjaezado para el empleo eficiente en la calefacción delterminal y sistemas de refrigeración, y el abastecimiento de agua caliente. Entre los servicios en el aeropuerto se encuentran alquiler de vehículos,bancos, cajeros automáticos, casa de cambio de divisas, oficina de correo, servicio derenta de telefonía móvil, teléfonos públicos, wi-fi, gran variedad de restaurantesjaponeses y occidentales, servicio de buffet, cafés, bares, están las diversas tiendas ylas llamadas “free shops” (libres de impuesto), servicio de guardería de equipaje,agencia de viajes, clínica médica y dental, peluquería, baños con ducha, habitacionespara descansos, ascensores y baños adaptados para personas minusválidas,estacionamiento, hotel. En estas instalaciones también existen 3 terminales, los terminales 1 y 2 sonconectados por un paso subterráneo, un paso peatonal y también existe un servicio deautobús gratuito entre los 2 terminales y el terminal internacional cada cinco minutos,el aeropuerto funciona las 24 horas del día. Sus características son:
  3. 3. • Terminal 1: llamado “Big Bird” (ave grande) es el más grande del aeropuerto de Haneda, el edificio de seis pisos cuenta con un restaurante, tiendas, salas de conferencias en su sección central y una terraza en la azotea de observación de gran tamaño con terraza de la cafetería al aire libre. La mayoría de los vuelos europeos y al Reino Unido salen de este terminal junto con algunos vuelos a Estados Unidos y vuelos de corto recorrido a destinos asiáticos.• Terminal 2: el edificio consta de seis pisos y posee restaurantes, azotea, zona comercial y un hotel llamado Haneda Excel Hotel Tokio. La mayoría de los vuelos salen hacia destinos nacionales y destinos asiáticos internacionales aunque también hay vuelos a larga distancia.• Terminal Internacional: Consta de cinco plantas y posee una zona comercial entre otros. Ha sido diseñado para ser considerado al entorno ambientalista, es llamado “Eco Aeropuerto”, tiene el fin de reducir al mínimo el impacto medioambiental en términos de contaminación atmosférica, en las que se encuentran el ruido, vibraciones, agua, suelo, entre otros. Este terminal cuenta con: edificio de Sistema de Dirección de Energía (BEMS), aguas residuales recicladas, calor geotérmico y submarino enjaezado para empleo, almacenaje de calor de agua, Batería NAS (Batería de almacenamiento masivo), cogeneración a base de gas, generación de energía solar, aire acondicionado para áreas ocupadas, sistema de ventilación natural, empleo de eco-materiales, restricciones contra SOX, NOx, red de vegetación, agotamiento de capa de ozono factor, entre otros.
  4. 4. Las fundaciones de varios edificios del terminal son guardadas estables conmontones conducidos profundamente en la tierra. Estos montones recogen el calorque reside en la tierra, y las bombas de calor usan un refrigerante natural paraenjaezar aquel calor de los montones y usarlo para calentar y refrescar el terminal.Usando esto el sistema ecológicamente considerado, ningún calor es liberado en laatmósfera. Así como esto, también existen otras edificaciones entre las que se puedenombrar: Torre de control en los cuales se ubican todos los instrumentos necesariospara la comunicación entre el conductor del avión ya sea que va saliendo o llegandoal aeropuerto con el departamento que da las reglas e indica el estado del avión uotras cosas, aparcamiento de seis pisos, entre otros. Entre los materiales más resaltantes usados en la fabricación de esteaeropuerto están: • Concreto armado • Acero estructural. • Cubierta de láminas metálicas. • Láminas de policarbonato traslúcidas. • Vidrio de seguridad. Índice de riesgo: viene determinado por Ir = A + B + C + D + E + F + G (Ir: Índice de Riesgo)
  5. 5. Este índice debe ser interpretado de la forma siguiente: − 0 - 30: Sistema de protección opcional. − 31 - 60: Se recomienda una protección. − Más de 60: la protección es indispensable. Índice de riesgo A: Valor del Uso al que es destinada la estructura Ir: A Casas y otras construcciones de tamaño similar 2 Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas 4 exteriores Industrias, talleres y laboratorios 6 Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos 7 Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros, museos, salas de exposición, tiendas por departamentos, oficinas de correos, 8 estaciones, aeropuertos y estadios Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y ancianatos 10 Por lo tanto el valor del Ir A= 8 ya que la estructura a sobre la cual se va atrabajar es un Aeropuerto.
  6. 6. Índice de riesgo B: Valor del Ir: Tipo de Construcción B Estructura de acero con techo no metálico 1 Concreto forzado con techo no metálico 2 Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico de 4 material incombustible Estructura de acero o concreto armado con techo metálico 5 Estructura de madera o con revestimiento de madera con techo no 7 metálico de material incombustible. Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con techo 8 metálico Cualquier construcción con techo de material combustible 10 Por lo tanto el valor del Ir B= 5 ya que la estructura posee concreto armadopara las zonas de seguridad, entre otras. Índice de riesgo C: Valor del Contenido o tipo del Inmueble Ir: C Inmuebles residenciales u oficinas, industrias y talleres con 2 contenido de poco valor, no vulnerable al fuego
  7. 7. Construcciones industriales o agrícolas que contienen material 5 vulnerable al fuego Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales telefónicas y 6 estaciones de radio y televisión Plantas industriales importantes, monumentos y edificios históricos, museos, galerías de arte y construcciones que contengan objetos de 8 especial valor Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión 10 Por lo tanto el valor del Ir C= 6 ya que la estructura posee sus propias plantaseléctricas además de utilizar una batería de almacenamiento masivo de energía parasuministrar en caso de emergencia, entre otros. Índice de riesgo D: Valor del Grado de aislamiento Ir: D Inmuebles localizados en un área de inmuebles o árboles de la 2 misma altura, en una gran ciudad o bosque Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de la misma 5 altura Inmueble completamente aislado que excede al menos dos veces de 10 la altura de las estructuras o árboles vecinos
  8. 8. Por lo tanto el valor del Ir D= 10, el aeropuerto se encuentra retirado debidomuchas factores, entre ellos están la contaminación sónica. Índice de riesgo E: Valor del Tipo de terreno Ir: E Llanura a cualquier altura sobre el nivel del mar 2 Zona de colinas 6 Zona montañosa entre 300m y 1000m 8 Zona montañosa por encima de 1000m 10 Por lo tanto el valor del Ir E= 2, este tipo de terreno depende de la ubicacióngeográfica de cada país, en este caso el aeropuerto se encuentra a nivel del mar. Índice de riesgo F: Valor del Altura de la estructura Ir: F Hasta 9m 2 de 9m a 15m 4 de 15m a 18m 5 de 18m a 24m 8 de 24m a 30m 11
  9. 9. de 30m a 38m 16 de 38m a 46m 22 de 46m a 53m 30 Por lo tanto el valor del Ir F= 8 tomando en cuenta el terminal de pasajeroprincipal, los 2 terminales y el edificio de control, se hicieron los respectivos cálculosy como resultado dio un promedio de 5 plantas, promediando que cada planta tengauna altura de 4m, daría un total de 20m. Índice de riesgo G: Valor del Número de días de tormentas por años Ir: G Hasta 3 2 de 3 a 6 5 de 6 a 9 8 de 9 a 12 11 de 12 a 15 14 de 15 a 18 17 de 18 a 21 20 más de 21 21 Por lo tanto el valor del Ir G= 21, estadística tomada del sitio web “TheWeather Channel”, se pudo observar que desde el mes de junio hasta septiembre,
  10. 10. ocurren tormentas en esta zona del planeta tierra, un estimado de 7 días de tormenta(dispersas, al comenzar el día, etc) De acuerdo las reglas a seguir dada por los parámetros establecidosanteriormente, podemos obtener que el resultado del índice de riesgo total delaeropuerto internacional de Tokio es: Valor índice de Índice de riesgo Descripción riesgo A 8 Aeropuerto Estructura de acero o B 5 concreto armado con techo metálico Plantas y subestaciones C 6 eléctricas, centrales telefónicas Inmueble completamente aislado que excede al D 10 menos dos veces de la altura de las estructuras o árboles vecinos Llanura a cualquier altura E 2 sobre el nivel del mar Altura de la estructura F 8 (18cm - 24 cm) G 21 Un estimado de 30
  11. 11. tormentas al año Es recomendado instalarTOTAL Ir (A + B + C + 60 un sistema de protección D + E + F + G) con pararrayos Solución: La región de Tokio (Japón) posee un clima templado, con una humedadrelativa del 63% esto quiere decir que aproximadamente el 45% del año es de díaslluviosos, esto quiere decir que aproximadamente existen unos 30 días de tormentascon rayos continuos al año; tomando en cuenta los resultados de la operaciónrealizada cuyas investigaciones vistas anteriormente se decide que es recomendablellevar a cabo la instalación de un sistema de protección contra descargas atmosféricas(pararrayos) para proteger la edificación y las personas que estén en su interior. Estetipo de protección está reglamentada por normas técnicas que, entre otros puntos, sepreocupa de la calidad de los materiales empleados en una instalación. Diseño del Sistema Puesta a Tierra Un correcto diseño del sistema puesta a tierra es fundamental para asegurar lacorrecta conducción de la descarga eléctrica del rayo, hay que asegurar que no existanbucles que produzcan tensiones inducidas, para el siguiente diseño es necesario usarlos siguientes elementos:
  12. 12. • Electrodo: se usará una varilla copperweld, ya que es de bajo costo de material la cual debe tener una alta capa (254 micrones), los electrodos de baja capa no son permitidos. • Línea de Tierra: son las conductoras que unen al pararrayos con los puntos de puesta a tierra. Por seguridad, deberá haber al menos dos trayectorias (conductores) a tierra por cada pararrayos para asegurarnos una buena conexión, así mismo se deben conectar a los puntos de toma de tierra todas las tuberías metálicas de agua y gas, así como canalones y cubiertas metálicas que pudieran ser alcanzadas por un rayo, por ultimo para reducir los efectos inducidos, estos conductores estarán separados un mínimo de 30m, en fin, se usará una malla de aterramiento la cual debe ser hecha con cabos de cobres desnudos de 5000m a 0,5m de profundidad en el suelo, interconectando todas las bajadas.. • Punto de enlace: estará ubicado dentro de una cámara, que sirve de unión entre el anillo de enlace y las líneas principales de tierra, el anillo de enlace con tierra está formado con un conjunto de conductores que unen entre sí los electrodos. El material sería anillos de cobre de 35mm2 de sección. • Para el pararrayo se usará cobre conductor, del tipo electrolítico, de uso eléctrico, abrazaderas, grapas, etc., de bronce o cobre, las conexiones no serán soldadas, son convenientes las conexiones abulonadas con arandelas de contacto dentrado, todo convenientemente asegurado, los cables irán bien rectos sin enroscar los obenques. Los conductores de bajada son distribuidos a lo largo del perímetro de laedificación, de acuerdo con el nivel de protección, con referencia para las quinasprincipales; las cañerías de gas con protección catódica no pueden ser vinculados
  13. 13. directamente, en este caso se debe instalar un DPS tipo centelhador; lasecualizaciones de potencias deben ser ejecutadas en el nivel del suelo y a cada 20mde altura, donde son interconectadas todas las mallas de aterramiento. Diagrama del SPAT Edificios de control del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda)
  14. 14. Torre de ccontrol del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda)Terminal Principal del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda)
  15. 15. Terminal secundario 1 del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda)Terminal secundario2 del Aeropuerto Internacional de Tokio (Haneda) Leyenda: SPAT Cable de Pararrayo directamente Cobre a tierra
  16. 16. Diagrama Bidimensional 1 2 3 4 5 6 7 Cable de Cobre Pararrayo Barra MGB Terminal de Tierra1. Terminal Principal 5. Torre de control2. Edificio de Control, zona este 7. Terminal 13. Edificio de Control, zona centro 8. Terminal 24. Edificio de Control, zona oeste
  17. 17. Imágenes del Aeropuerto Internacional de Tokio Imagen satelital 1
  18. 18. Imagen satelital 2Imágenes del aeropuerto y de sus terminales, interiores y exteriores
  19. 19. Entre los riesgos que podemos encontrar en la zona de Tokio (donde está elaeropuerto) se encuentran: • Terremotos: Tokio tiene la actividad sísmica continua, debido a su posición. Se encuentra en una zona de subducción, que es donde una placa se ve obligada por debajo de otra. Es también en el punto de encuentro de dos piezas de la gigantesca placa del océano pacífico, que se mueven en diferentes direcciones al lado uno del otro; en Japón, apenas pasará un día sin un terremoto. • Tsunami: se producen por dos razones, una porque Japón está rodeado por agua y la otra porque Japón tiene una gran cantidad de terremotos que causan tsunamis. • Volcanes: Japón está cubierto de arcos montañosos y posee una décima parte de los volcanes activos mundo y cientos de volcanes inactivos, ejemplo: el monte Fuji, volcán Sakurajima, etc. • Tifón: estos traen fuertes lluvias en amplias zonas que pueden causar inundaciones y fuertes vientos, que alberga los daños y recursos forestales. • Radiación nuclear: debido a la cantidad de empresas que trabajan con sustancias químicas y nucleares, existe el riesgo de que ocurra un desastre natural ya que en Tokio es frecuente, estas sustancias podrían contaminar el agua del mar y así ser expandida la radiación por todo Tokio. Para el aeropuerto internacional de Tokio se implementaría una modificaciónal sistema Franklin de pararrayos, al añadir a las terminales aéreas conductores que
  20. 20. crucen sobre la estructura a proteger como una caja de Faraday limitada sobre y a loslados de la construcción, y todo ese conjunto resultante es conectado a cablesmúltiples de bajada, que a su vez se conectan al sistema de tierras perimetral deledificio, también es recomendable ya que este sistema evita que las señales deradiofrecuencia que se encuentra en las centrales telefónicas o teléfonos móviles seescapen o entren una zona; para hacer más efectiva la protección del sistema, seusarían puntas del tipo Franklin. Conclusiones Entre las ventajas del sistema puesta a tierra se pueden nombrar: • Máxima protección y seguridad a personas y equipos electrónicos, entre otros, debido a la calidad del sistema, aunque el material de la estructura ayuda de forma grande esto. • Mejora la calidad del servicio, se disipa la corriente asociada a descargas atmosféricas y limita las sobre tensiones generadas. • En equipos eléctricos elimina los potenciales de toque en equipos eléctricos que pudieran poner en peligro la vida, para que operen las protecciones por sobrecorriente de los equipos. • Fiabilidad incluso en condiciones climáticas extremas
  21. 21. Entre algunos de los aspectos a resaltar tenemos que :• Los rayos que inician en tierra son relativamente raros y ocurren normalmente en montañas o en estructuras altas. Los rayos iniciados en las nubes negativas, normalmente aparecen en nubes de tormenta del tipo cumulonimbos convectivas que usualmente miden de 3 a más de 50 km de largo, y son consecuencia de un rompimiento dieléctrico atmosférico. Este rompimiento una vez iniciado, avanza en zigzag a razón de unos 50 metros por microsegundo con descansos de 50 microsegundos.• Una vez que el rompimiento creó una columna de plasma en el aire, la descarga eléctrica surgirá inmediatamente dentro de un hemisferio de unos 50 m de radio del punto de potencial más alto. Y, cualquier objeto puede ser el foco de esta descarga hacia arriba de partículas positivas, aún desde una parte metálica debajo de una torre.• Las descargas atmosféricas pueden causar grandes diferencias de potencial en sistemas eléctricos distribuidos fuera de edificios o de estructuras protegidas. A consecuencia de ello, pueden circular grandes corrientes en las canalizaciones metálicas, y entre conductores que conectan dos zonas aisladas. Pero, aún sin la descarga, una nube cargada electrostáticamente crea diferencias de potencial en la tierra directamente debajo de ella.
  22. 22. • La protección de estructuras es más tolerante que una protección electrónica. Así, un edificio puede tolerar hasta 100,000 V mientras que componentes electrónicos a 24 V se dañarán con voltajes sostenidos de 48 volts. • Un sistema de protección contra descargas, llamado de pararrayos, debe: • Capturar el rayo en el punto diseñado para tal propósito llamado terminal aérea. • Conducir la energía de la descarga a tierra, mediante un sistema de cables conductores que transfiere la energía de la descarga mediante trayectorias de baja impedancia, y; • Disipar la energía en un sistema de terminales (electrodos) en tierra. • Los rayos son señales eléctricas de alta frecuencia, gran potencial y alta corriente, por ello son causa de interferencia en sistemas electrónicos. Son de alta frecuencia por la elevada razón de cambio de la señal, de aproximadamente 1 us. Por ello, para dirigir a tierra las descargas atmosféricas se utilizan las técnicas para señales en altas frecuencias.En el aeropuerto se protegen equipos como: • Computadoras (incluye todo el tipo de hardware externo que lo compone).
  23. 23. • Todo el tipo de antenas que exista.• Todo el sistema ya desde el de seguridad hasta la pantalla que indica la hora de los vuelos.• Ups.• Router o switch .

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