PROTECCIÓN EXTERNA CONTRA EL RAYO
PUNTAS ACTIVAS: PARARRAYOS PDC
Normativas
Normas de aplicación para realizar un sistema de protección eficaz de personas y bienes materiales:
· UNE 21186:2011: Protección contra el rayo – Pararrayos con dispositivo de cebado.
· NF C 17-102:2011: Protection contre la foudre – Systèmes de protection contre la foudre à dispositif d’amorçage.
· NP 4426:2013: Proteção contra descargas atmosféricas – Sistemas com dispositivo de ionização não radioativo.
Además de las citadas, puede existir legislación o normas propias de cada país que deben ser tenidas en cuenta.
Cálculo del indice de riesgo
El Anexo A (Análisis del riesgo) de la norma UNE 21186:2011 determina la necesidad, o no, de instalar protección externa contra el rayo y el Nivel de Protección a aplicar para reducir el riesgo de daño producido por el rayo.
INGESCO dispone de una herramienta online, que permite realizar el Cálculo de Riesgo y la aplicación de las medidas de protección de forma rápida y sencilla. Introduciendo las características de la estructura a proteger, ubicación geográfica, actividad, etc…, facilita los niveles de protección a aplicar, y genera un informe de los datos aportados.
Método de la esfera rodante
El volumen protegido queda definido al hacer rodar una esfera de radio R sobre el edificio (ver Fig. 3). Las zonas que puedan ser tocadas por la esfera son suceptibles de sr alcanzadas por las esferas.
Cálculo del radio de protección
Los pararrayos con dispositivo de cebado (PDC), disponen de un radio de protección en función del nivel de protección necesario. El ΔT se obtiene realizando los ensayos indicados en las Normas UNE 21186:2011 o NFC 17-102:2011, y deben certificarse por parte de un Laboratorio de Alta Tensión acreditado.
Tabla 1 – Avance de cebado ΔT(μs) de los pararrayos INGESCO PDC.La Norma UNE 2118:2011 (aptdo. C.2.2) indica que un pararrayos PDC debe obtener un avance de cebado (ΔT) >10 μs como mínimo.
Asimismo, el valor máximo admisible de ΔT es de 60μs aunque en los ensayos se hayan obtenido resultados superiores.
La zona protegida por un pararrayos PDC, está delimitada por una superficie de revolución que está definida por los radios de protección correspondientes a las diferentes alturas (h) consideradas y cuyo eje es el mismo pararrayos PDC.
Siendo:
Rp: Radio de protección resultante.
r: El radio de la esfera ficticia. Valor predeterminado por norma
según el nivel de protección aplicable (Ver tabla 2).
h: La altura desde la punta del PDC hasta el punto en donde
queremos calcular el radio de protección.
Δ: Avance de cebado del pararrayos considerado (ΔT)
expresado en metros.
Ejemplo de cálculo del radio de protección Rp1 (modelo INGESCO PDC 3.1):
Para calcular los diferentes radios de protección de un pararrayos PDC debemos conocer las variables que intervienen en su fórmula:
· Modelo INGESCO PDC 3.1 tiene (ΔT=15 μs) y por tanto (Δ=15 m).
· Aplicamos un Nivel de protección II, su radio de esfera ficticia corresponde a r = 30 m.
· Consideramos una altura h = 20 m.
Se calculan cada uno de los radios Rpn, para cada una de las alturas (hn ) de referencia, aplicando la fórmula:
Rpn= √ [(2*r*hn )-(hn )] + [Δ*(2*r+Δ)].
Para el modelo supuesto se obtendrían los radios reflejados en la tabla 3:
El volumen total de protección se puede representar gráficamente (Ver Fig. 3).
Una vez calculados cada radio Rp, se verifica que el edificio quede dentro de los radios de protección del pararrayos (ver Fig. 4).
SISTEMAS PASIVOS:
PUNTAS FRANKLIN - MALLAS CAPTADORAS
Normativas
Para realizar un diseño de protección efectivo contra el rayo mediante puntas Franklin o Mallas captadoras, deben aplicarse las siguientes normas:
· IEC 62305:2013 Lightning protection (Partes 1, 2, 3 y 4).
· UNE – EN 62305:2011 Protección contra el rayo (Partes 1, 2, 3 y 4).
· NFPA 780:2014 Standard for the installation of lightning protection systems.
Además de estas normas, puede existir legislación o normas propias de cada país que deben ser tenidas en cuenta.
Cálculo de Riesgo
INGESCO dispone de una herramienta online, que permite realizar el Cálculo de Riesgo según la Norma IEC 62.305 (Parte 2), y la aplicación de las medidas de protección de forma rápida y sencilla (Ver Fig. 2).
Método de cálculo de la zona de protección
Los métodos aceptados para determinar la zona de protección de sistemas pasivos según la IEC 62305 (Parte 3) son:
• Método del ángulo de protección
Es el método más adecuado para edificios con formas simples, aunque está limitado a una altura máxima según el Nivel de protección aplicado (Fig 5).
Fig. 5 – Ángulos de protección (α) correspondientes
a las clases de los SPCR norma IEC 62305-3.
El volumen de protección resultante de la aplicación del método del ángulo de protección en una punta captadora está representado en la Fig. 6.
Una vez calculados los diferentes ángulos de protección de cada una de las puntas captadoras que conforman el sistema, se verifica que el edificio quede completamente protegido (Fig. 7).
• Método de la esfera rodante y método de malla
Cuando una estructura tiene una altura mayor a la indicada en la Fig. 5, el método del ángulo de protección no es aplicable. Para estos casos, la Norma IEC 62305-3 indica utilizar: el método de esfera rodante (válida para todo tipo de edificios), o el método de malla (indicado cuando se protegen superficies planas) (ver Fig. 9).
Aplicando el método de esfera rodante. El emplazamiento del sistema de captura (punta o malla) es adecuado, si ningún punto de la estructura protegida entra en contacto con una esfera ficticia de radio r (ver tabla 4).
Las estructuras de mayor altura y que queden por encima de la jaula de Faraday, deberán ser protegidas con puntas captadoras (Fig. 10).
CONDUCTORES DE BAJADA
Conductores de Bajada de un PDC
Los conductores de bajada están destinados a conducir la corriente del rayo desde los dispositivos de captación hasta las tomas de tierra.
El pararrayos estará unido a tierra con dos bajantes como mínimo ubicados en fachadas opuestas siempre que sea posible (Fig. 11).
Los conductores de bajada deben instalarse por el exterior del edificio, evitando la proximidad de conducciones eléctricas y de gas.
Su trayectoria debe ser lo más rectilínea posible, siguiendo el trayecto más corto a tierra, evitando cualquier acodamiento o remonte brusco.
Cuando varios pararrayos PDC están instalados en el mismo edificio pueden compartir bajantes.
Debido al carácter impulsional del rayo, los bajantes deben respetar los materiales y dimensiones indicados en la norma IEC 62561-2. Siendo los materiales más recomendados: los indicados en la tabla 5.
El bajante a tierra debe estar correctamente fijado y tensado, tomando como referencia 3 abrazaderas por metro de conductor. Proteger la parte inferior del bajante mediante un tubo de protección de 2 m como mínimo.
Se recomienda la instalación de un contador de rayos por encima del tubo de protección, para realizar la verificación y mantenimiento de la instalación.
El bajante a tierra debe estar correctamente fijado y tensado, tomando como referencia 3 abrazaderas por metro de conductor. Proteger la parte inferior del bajante mediante un tubo de protección de 2 m como mínimo.
Se recomienda la instalación de un contador de rayos por encima del tubo de protección, para realizar la verificación y mantenimiento de la instalación.
Conductores en SPCR Pasivos
Con el fin de reducir la probabilidad de daños debido a las corrientes de rayo que circulan por el SPCR, los conductores de bajada deben disponerse de tal manera que desde el punto de impacto a tierra, la distancia entre bajantes sea la indicada en la tabla 6.
También es recomendable ubicar las bajantes en las esquinas expuestas del edificio, siempre que sea posible constructivamente.
Las dimensiones y materiales de los bajantes de conexión a tierra, tienen que cumplir los requisitos incluidos en la norma IEC 62561-2 (Tabla 5).
Los conductores que conforman la malla deben estar correctamente fijados, tomando como referencia 1 abrazadera por metro de conductor.
Proteger la parte inferior del bajante mediante un tubo de protección de 2 m como mínimo.
Instalar elementos seccionadores en cada una de las bajantes que permitan la medición de las puestas a tierra. (Fig. 12).
