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Big dig

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SPAT BIG DIG

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Big dig

  1. 1. Universidad Fermín Toro Vice – Rectorado Académico Facultad de Ingeniería Cabudare – LaraDISEÑO DE UN SISTEMA PUESTA A TIERRA PARA LA ARTERIA VIAL BIG DIG UBICADA EN BOSTON MASSACHUSETTS - USA AUTORES: Valmore Gutiérrez Fátima Dos Santos Zamir Tovar Yineth Fernández Prof. Ing. Juan Molina SPAT SAIA Febrero – 2011
  2. 2. SISTEMA DE PROTECCION ELECTRICA A TIERRA DE LA ARTERIA VIAL BIG DIG Tras la revolución del urbanismo, las ciudades más emblemáticas de los Estados Unidosempezaron a convertirse en urbes, lo que trajo como consecuencia una población elevada. Lanecesidad de desplazarse de un lugar a otro sobre la misma ciudad y la fuerte economía del paístrajo consigo la adquisición de vehículos automotores para un elevado porcentaje de la poblaciónBostoniana, la cual es las más poblada e importante cuidad de el estado de Massachusetts, lodenominado comúnmente New England. Uno de los principales problemas que tenia la ciudad de Boston para la década de los 80, erasu pesado tráfico vehicular, sobre todo la gran congestión en la I-93 la cual son las siglas de laInterestatal 93, la cual es nada más y nada menos la avenida principal de la ciudad en ingles CentralAvenue, lo cual traía consigo contaminación ambiental (sónica), molestia para los conductores,transeúntes, y vecinos en general, amenazas en la economía general de New England y falta deaéreas verdes que se estaba perdiendo con la expansión urbana de la ciudad. Esto llevo a la tarea derealizar una mega construcción subterránea, la cual pudiera combatir el tráfico ensanchado lainterestatal así como también dotar de más áreas verdes y sitios de recreación lo cual le diera unamejor cara a la Ciudad de Boston. Fue así como surgió el Big Dig, una obra estimada en su versión original en los 2600millones de dólares pero al momento de su culminación se gasto alrededor de los 14000 millones dedólares, dándole cabida a enterrar la antigua y muy congestionada I-93 por una autopista en sumayoría enterrada de 12.4 Kilómetros de autopista, la cual estará constituida por 8 carriles y unsistema de vigilancia por circuito cerrado para evitar el detenimiento del trafico, también cuenta consensores para lograr una rápida asistencia en caso de fuego y accidentes. Añadido a esto la arteriavial cuenta con un sistema de ventilación de 7 estructuras y 150 ventiladores que acondicionan lostrayectos subterráneos. El Big Dig está constituido por lo siguiente, una sección subterránea que cruza el canal FortPoint por debajo, una sección que pasa por encima de la línea del metro de la ciudad, el túnel TedWilliams que cruza la bahía lo cual da una ruta directa hacia el Logan Airport. La majestuosa construcción se basa en 7500 toneladas de tubos de acero, colocados enlugares específicos para darle cabida a la arteria vial, torres pre-fabricadas para los sectores aéreos ylos subacuáticos, para la trama subterránea se revistió las paredes con laminas de un acero resistenteque amortiguara en impacto de vehículos, si lograse ocurrir un accidente; de resto los materialescomunes para construir carretera como la subba de asfalto el manto para evitar aquaplanning,luminarias, entre otros.
  3. 3. INDICE DE RIESGO El índice de riesgo es un factor estadístico que se determinaba en protección de la estructuracontra descargas atmosféricas, este nos determinara el grado de protección que tendría la misma. Al momento de hacer un diseño de spat, se tiene que tomar en cuenta muchas variables, lacomposición de las estructuras cercanas a la construcción a proteger así como también lo que serequiere es por eso que se realiza lo siguiente: IR = A + B + C + D + E +F +GDependiendo a los resultados del mismo se puede interpretar de la siguiente manera • Si el índice de riesgo de encuentra entre 0 y 30 se requiere una protección opcional a la yapredispuesta. • Si el índice de riesgo se encuentra entre 31 y 60 se recomienda una protección para laestructura. • Si el índice de riesgo se sobrepasa el valor de 60 la protección de la estructura ya esindispensable.INDICE DE RIESGO “A” USO AL QUE SE LE DESTINA LA ESTRUCTURA VALOR DEL INDICE ACasas y otras construcciones de tamaño similar. 2Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas 4exteriores.Industrias, talleres y laboratorios. 6Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos. 7Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros, museos,salas de exposición, tiendas por departamentos, oficinas de 8correo, estaciones, aeropuertos y estadios.Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y orfanatos. 10 Porque se llega a la conclusión de esta variable ya que en ciertos sectores del Big Dig porencima del mismo fueron construidas áreas verdes y de recreación, lo que es exactamente lugares dereunión, los sectores los cuales no tienen áreas verdes, se encuentran o sumergidos o suspendidos yno podrían ser considerado en ninguna de las otras categorías.
  4. 4. INDICE DE RIESGO “B” TIPO DE CONSTRUCCION VALOR DEL INDICE BEstructura de acero con techo no metálico 1Concreto forzado con techo no metálico 2Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico conmaterial incombustible. 4Estructura de acero o concreto armado con techo metálico. 5Estructura de madera o con revestimiento de madera con techo nometálico de material incombustible 7Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con techometálico. 8Cualquier construcción con techo de material combustible 10 El Big Dig está diseñado con 7500 tubos de acero, en los sectores subacuáticos ysubterráneos el techo del mismo está realizado con el manto de asfalto tanto de las áreas verdes,como de las torres prefabricadas que sostiene el sector submarino, las parte que se encuentraelevada no presenta ningún techo de ningún tipo ya que son puentes colgantes.INDICE DE RIESGO “C” CONTENIDO O TIPO DE INMUEBLE VALOR DEL INDICE CInmuebles residenciales oficinas, industrias y talleres con contenidode poco valor, no vulnerable al fuego. 2Construcciones industriales o agrícolas que contienen materialvulnerable al fuego. 5Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales telefónicas yestaciones de radio y televisión. 6Plantas industriales importantes, monumentos y edificioshistóricos, museos, galerías de arte y construcciones que 8contengan objetos de especial valor.Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión. 10 El Big Dig es considerado tanto en Massachusetts como en Estados Unidos unaconstrucción de gran envergadura, tanto para el Department of Transportation Highway Division(Departamento de Transporte Division de Autopistas), como para la infraestructura en general, porel valor total de la inversión que fue de casi los 14000 millones de dólares, así como también por lasolución que le dio a la ciudad de Boston dándole una nueva cara, dotándola de áreas recreativas y
  5. 5. de una ciudad como menos tráfico automotor sobre sus principales avenidas.INDICE DE RIESGO “D” GRADO DE AISLAMIENTO VALOR DEL INDICE DInmuebles localizados en un área de inmuebles o árboles de lamisma altura, en una gran ciudad o bosque. 2Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de lamisma altura. 5Inmueble completamente aislado que excede al menos dos veces laaltura de las estructuras o árboles vecinos. 10 El mapa nos da una idea del porque de la escogencia de dicha categoría, ya que la mayoríadel Big Dig se encuentra subterráneo y algunas partes debajo del agua, mas sin embargo, algunaspartes se encuentra expuesta y como se encuentran en un área urbana, se descarta automáticamentela zona aislada, y existen muy pocos inmuebles de la misma altura de el sector aéreo del Big Dig.
  6. 6. INDICE DE RIESGO “E” TIPO DE TERRENO VALOR DEL INDICE DLlanura a cualquier altura sobre el nivel del mar. 2Zona de colinas. 6Zona montañosa entre 300 y 1000 m. 8Zona montañosa por encima de 1000 m. 10 La altura oficial de Boston medida en el Aeropuerto Internacional Logan es de 5.8 metrossobre el nivel del mar, el punto más alto es en Bellevue Hill el cual es de 101 metros, y el más bajose encuentra al nivel del mar.INDICE DE RIESGO “F” VALOR DEL ALTURA DE LA ESTRUCTURA INDICE FHasta 9 m. 2de 9 m a 15 m. 4de 15 m a 18 m. 5de 18 m a 24 m. 8de 24 m a 30 m. 11de 30 m a 38 m. 16de 38 m a 46 m. 22de 46 m a 53 m. 30 La mayoría del Big Dig se encuentra totalmente subterráneo, pero en algunos sectoresdonde la arteria vial esta elevado tiene la altura estandarizada a 12 metros lo cual permite el libretránsito por debajo de esta vía.
  7. 7. INDICE DE RIESGO “G” NUMERO DE DIAS DE TORMENTAS POR AÑO VALOR DEL INDICE GHasta 3. 2De 3 a 6. 5De 6 a 9. 8De 9 a 12. 11De 12 a 15. 14De 15 a 18. 17De 18 a 21. 20Más de 21. 21 El estado de Massachusetts no frecuenta muchas tormentas tropicales, por ser un estadoubica al norte de los Estados Unidos a diferencia del estado de Louissiana el cual es uno de los másafectados junto con Florida de la acometida de las tormentas, lo que si frecuenta, son tormentas denieve, pero estas no produces descargas atmosféricas. SISTEMA PUESTA A TIERRA EN EL BIG DIG Para diseñar el sistema puesta a tierra del Big Dig tenemos que tener en cuenta losiguiente, existen básicamente 3 sectores importantes de la construcción, el sector subterráneo, elsector colgante o aereo, y el sector que va debajo del agua. Entonces para cada uno de ellos setienen condiciones diferentes de aterramiento. La condición que difiere en estos 3 sectores serála tierra misma, porque del resto todo serán los mismos elementos. Utilizaremos Barras de Distribución de Aterramiento con las siguientes especificaciones10x4x1/4, las cuales se componen de una plancha perforada de cobre de 25 Cm x 10 Cm. Nuestralínea de tierra estará compuestas por cables de acero inoxidable. Para las áreas subterráneasutilizaremos cables de cobre recubiertos, es decir barras tipo copperweld SM 5/8” X 2.4M 250M. La diferencia de los otros 2 sectores con respecto al subterráneo, es que en el sector aéreollevaremos a tierra los elementos uniendo la barra de distribución con la estructura metálica de lasbases del puente, y con respecto al sector subacuático llevaremos utilizaremos una barra enterrada o
  8. 8. sumergida que haga contacto directamente con el agua, ya que el agua salada es uno de los mejoresconductores de electricidad y nos servirá de sumidero. Nuestra Barra de Distribución de Aterramiento o MGB, tanto para el sector subterráneocomo submarino, va instalado tras las paredes de los túneles dando un nivel de aislamiento de lamisma, y en qué consiste su instalación en utilizar todas las líneas de tierra que van a ser drenadas atierra, y colocarlas en las perforaciones de la barra y sellarlas con sujetadores del tipo de lengüeta dedos pernos. EQUIPOS DE TELECOMUNICACIONES A PROTEGER EN LA ESTRUCTURA Esta mega construcción en lo que se refiere a sistemas de telecomunicaciones cuenta conun circuito cerrado de vigilancia lo cual permite el constante monitoreo del tráfico para evitaraccidentes y embotellamientos, dicho circuito se encuentra en todo el Big Dig. No es el único sistema electrónico ubicado en la estructura ya que en las áreassubterráneas, se encuentran sensores para evitar incendios en los túneles así como también unsistema de ventilación el cual acondiciona el área por la falta de oxigeno que pueda haber, por seruna estructura subterránea y por la emisión constante de CO2 de los vehículos automotores, de restono cuenta con grandes emplazamientos de telecomunicaciones lo que significa que no amerita autilización de UPS o reguladores de voltaje.
  9. 9. FOTOS SATELITALES PARA LA UBICACIÓN DEL BIG DIG Parte Submarina del Big Dig, esta denominada en la imagen Satelital como MassachusettsTurnpike
  10. 10. El Big Dig esta representado por la Interestatal I – 93 como se puede evidenciar en laimagen anterior.
  11. 11. La ubicación del Big Dig en las imágenes obtenidas por Google Earth, no indica que elmismo es la carretera simbolizada por el 93, ya que es la interestatal I – 93.
  12. 12. SISTEMA DE DESCARGA ATMOSFERICA IMPLEMENTADA Muy a pesar de que la ciudad de Boston no tiene una gran frecuencia de tormentaseléctricas es muy importante proteger las infraestructuras contra estas, y de esto no escapa el BigDig. Por ser la estructura una arteria vial, se implementara utilizar los postes de distribución deenergía como sistema de puesta a tierra para descargas atmosféricas en las partes que no tiene alturapronunciada, considerando que si se lleva a tierra las descargas atmosféricas ocurridas en lasuperficie del Big Dig no correrá ningún tipo de problema los sectores subterráneos. Debe presentar una ruta directa a tierra, con el propósito de evitar la conformación depequeñas inductancias, que ante la presencia de altas corrientes o altas frecuencias, generen cargasde retorno (flashover) y la corriente fluya atierra por otros caminos diferentes de la ruta diseñada. Elelectrodo debe estar libre de pintura o grasa y la tierra compactada firmemente. El diseño propuesto contempla utilizar los postes soportes de líneas de distribución entensiones desde 8,3 KV hasta 34,5 KV, como sistema de puesta a tierra. Para ello, se planteagalvanizar por inmersión en caliente la base o parte inferior del poste, el cual deberá tener unespesor mínimo de200 micras, con el fin de garantizar contacto eléctrico entre el suelo y el poste,además de ofrecer una protección ante la corrosión. En el sector aéreo se toma la previsión de llevar a tierra la base del postal para seguir consu funcionamiento, es decir se lleva a la estructura metálica.
  13. 13. CONCLUSIONES DEL PROYECTO Una de las grandes razones para el diseño de un sistema puesta a tierra en esta estructuraes por la gran inversión que se hizo para construirla así como también el valor que tiene para laciudad de Boston ya que es la mayor arteria vial subterránea de los EEUU. Por ende amerita un gran cuidado y el spat es un pequeño aporte al mismo, ya queconstruyendo sumideros de corriente se evita el daño de equipos eléctricos y electrónicos quegeneren gastos extras así como también la perdida, daño y deterioro de estructuras del Big Dig, quetendrían que ser sacados del tesoro municipal, los cuales podrían ser destinados a otros fines. Se recomienda dejar canales para bajantes extras en las Barras MGB, ya que esto prevé laescalabilidad en instalaciones eléctricas y electrónicas en la estructura, porque de existir ya tendríansu correcto espacio para la puesta a tierra y no tendría que hacer nuevas instalaciones.

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