3- Componentes de Un Pararrayos

7/23/2019 3- Componentes de Un Pararrayos

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AUTORES Y/O POR QUIENES ELLOS AUTORICEN.CUALQUIER APLICACIN O UTILIZACION COMERCIAL UNICAMENTE PODRA HACERSECON LA DEBIDA AUTORIZACION ESCRITA DE SU AUTORES GENERANDO EL PAGO DE

REGALIAS

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PROTECCION CONTRADESCARGASATMOSFERICAS.

RETIE.

Julio de 2005.


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Proteccin contra descargas atmosfricas

La proteccin contra los rayos y sus efectos se haceactualmente, a NIVEL EXTERNO de una edificacin,con un dispositivo llamado punta captadora dedescargas atmosfricas, conocido popularmentecomo pararrayos y a NIVEL DE ACOMETIDAS E

INTERNO a una instalacin con dispositivos del tipoDPS.

El RETIE nos seala los parmetros para determinar

cundo se requiere el uso de pararrayos y cuando serequieren DPS y las caractersticas de cada uno delos componentes.


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PARARRAYOS.


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Proteccin contra descargas atmosfricas

Todo pararrayos se compone de tres partes:

Punta captadora.Bajantes.

Electrodo.

Los DPS tienen zonas de proteccin muy biendefinidas y su aplicacin debe obedecer a un estudioque se realice para determinar la ubicacin y las

potencias de los mismos.


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ARTCULO SEXTO. 1. Evaluacin del Nivel de Riesgo.Se entender que una instalacin elctrica es de ALTO RIESGO, cuando carezcade proteccin frente a condiciones tales como: ausencia de la electricidad eninstalaciones hospitalarias, arco elctrico, contacto directo e indirecto, cortocircuito,rayo o sobrecarga, que de no ser eliminadas pueden causar la muerte, gravesefectos fisiolgicos en el cuerpo humano o efectos sobre el entorno de lainstalacin elctrica, como contaminacin, incendio o explosin.

EVALUACION DEL RIESGO.


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Para determinar la existencia del alto riesgo, la

situacin debe ser evaluada por una personacalificada en electrotecnia teniendo en cuentalos siguientes criterios orientadores:

EVALUACION DEL RIESGO. Continuacin


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a. Que existan condiciones peligrosas, plenamenteidentificables, tales como instalaciones que carezcan de

medidas preventivas especficas contra el riesgo elctrico,condiciones ambientales de lluvia, tormentas elctricas, ycontaminacin; equipos, productos o conexiones defectuosasde la instalacin elctrica.



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b. Que el peligro tenga un carcter inminente, es decir, que existanindicios racionales de que la exposicin al riesgo conlleve a que se

produzca el accidente. Esto significa que la muerte o una lesin fsicagrave, un incendio o una explosin, puede ocurrir antes de que se haga unestudio a fondo del problema, para tomar las medidas preventivas.



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c. De gravedad mxima, es decir, que haya gran probabilidad de muerte,lesin fsica grave, incendio o explosin, que conlleve a que una parte delcuerpo o todo, pueda ser lesionada de tal manera que se inutilice o quedelimitado su uso en forma permanente o que se destruyan bienesimportantes cercanos a la instalacin.



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d. Que existan antecedentescomparables, el evaluador del

riesgo debe referenciar al menos unantecedente ocurrido concondiciones similares. Con el fin deverificar la efectividad delReglamento en la reduccin de la

accidentalidad de origen elctrico,las empresas responsables de laprestacin del servicio pblico deenerga elctrica, deben reportar

todo accidente de origen elctricoque tenga como consecuencia lamuerte o graves efectos fisiolgicosen el cuerpo humano.



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Dicha informacin deber reportarse cada

seis (6) meses al SUI, siguiendo lascondiciones establecidas por laSuperintendencia de Servicios Pblicos en su

calidad de administrador del SUI; el reportedebe contener como mnimo el nombre delaccidentado, tipo de lesin, causa del

accidente, lugar y fecha del accidente y partedel cuerpo afectada.



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Evaluacin del nivel de riesgo segn la NTC 4552


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Modelo de Evaluacin de Riesgos


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El RETIE solo prohbeexpresamente el uso de puntas

radioactivas. Por lo tanto lasionizantes no radioactivas sepodrn instalar con la restriccinde que debern manejarse como

si fueran puntas Franklin y nocomo puntas que crean una zonade proteccin del tipo elipsoide, locual es su modelo fsicomatemtico y supuestamente suprincipal ventaja, frente a la puntaFranklin cuyo radio de accin es

relativamente pequeo.

PUNTA CAPTADORA.


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El nico mtodo de calculo admitido por el RETIE es elelectro geomtrico el cual corresponde con las puntas

captadoras del tipo Franklin.Artculo 42. .. El diseo debe realizarse por el mtodo electrogeomtrico. La persona calificada, encargada de un proyecto

debe incluir unas buenas prcticas de ingeniera de

proteccin contra rayos, con el fin de disminuir su efectos,que pueden ser de tipo electromgntico, mecnico o

trmico. En todos los casos se deben realizar los anlisis de

tensiones de paso, de contacto y transferidas, para que una

persona con una resistencia de 1000 ohmios, no vaya a

soportar ms de 30 Joules.

PUNTA FRANKLIN Y EL METODO DE CALCULO


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METODO ELECTROGEOMETRICO

Las investigacionescientficas indican que los

centelleos destructivos de losrayos tienen una distanciaigual o superior a 45 metros.Por ello se ha definido como

zona protegida el rea bajoel arco que tienen un radiomximo de 45 metros y estangente a la punta de laantena captadora y a latierra.


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En un edificio con techoplano el rea por

debajo de lacircunferencia del arcotangente a la tierra y alpararrayos de una de

las esquinas es el reaprotegida. De igualmanera el reaprotegida entre dos

varillas es la ubicadadebajo de lacircunferencia del arcotangente entre varillas.

AREAPROTEGIDA

ENTREVARILLAS DE

CAPATACIONDE RAYOS


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En el techo de edificios altosse debe disponer una varilla

captadora en la mitad y otrasespaciadas no ms de 15metros entre si. Todas lasvarillas se deberninterconectar entre simediante una rejilla deconductores de igual calibreal de los bajantes.

La zona de proteccin se

definir siempre por la esferavirtual.

TODA ESTRUCTURA QUE SOBRESALGADEL NIVEL DEL TECHO DEBERA TENER UNA

VARILLA CAPTADORA


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OTROS METODOS DE CALCULO.


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OTROS METODOS DE CALCULO

A manera de ejemplo presentamos el software de calculo delos pararrayos Prevectron producidos por Indelec y algunos

ejemplos reales ejecutados por Sertcnica Ltda conexcelentes resultados.Indelec


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ARTCULO TRIGSIMO CUARTO. - Bajantes: Las bajantes del sistema deproteccin contra rayos debe cumplir los requisitos de la Tabla 47. Se admite eluso de acero inoxidable y acero galvanizado en caliente para bajantes. En el caso

de usar alambre de acero, la seccin no debe ser menor a 50 mm y su dimetrono debe ser menor a 8 mm. Para el caso de cable de acero inoxidable la seccinno debe ser menor a 70 mm y cada alambre no menor de 1,7 mm de dimetro.Para el caso cable de acero galvanizado en caliente, la seccin no debe sermenor a 50 mm y cada alambre no menor a 1,7 mm de dimetro. Estos requisitos

fueron adoptados de la IEC 62305-3.

BAJANTES DE PARARRAYOS


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Cada una de las bajantesdebe terminar en un electrodo

de puesta a tierra, estarseparadas un mnimo de 10 my siempre buscando que selocalicen en las partes

externas de la edificacin. Lapuesta a tierra de proteccincontra rayos, debe cumplir conlo establecido en el Artculo

15, Captulo II del presenteReglamento. en lo relativo alconductor de electrodo depuesta a tierra


10 METROS MINIMO!!!!


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Lo exigido por el RETIE, es dosbajantes separados al menos 10

metros.Solo en edificaciones quetengan menos de 10 metros deancho, se deber utilizar un

solo bajante.



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ARTCULO 15. PUESTAS ATIERRA. 2. Requisitos

GeneralesAdicionalmente se debe cumplirque si una parte conductoraque conforma el sistema de

puesta a tierra est a menos de1,8 m de una bajante depararrayos, debe ser unida a labajante. Igualmente, en el caso

de los edificios altos, serequieren anillosequipotenciales para proteccincontra rayos.


PUENTE EQUIPOTENCIAL

COLUMNA

METALICA


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Una parte importantsima de la instalacin de un pararrayoses la conexin al suelo, toda vez que se pretende con ello

inyectar a la tierra la energa del rayo sin que esto vaya acausar mayores problemas.Aqu es necesario que se cumplan dos condiciones, que sepresente la menor impedancia posible a la energa que fluye a

tierra y que la gran mayora de esta se pueda disipar demanera rpida y segura.La gran dificultad radica en encontrar el electrodo que seacapaz de hacerlo con las menores consecuencias negativaspara la instalacin que est protegiendo.El RETIE no restringe el concepto de electrodo al devaril la y eso es importante.

CONEXIN AL SUELO


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Puede una varil la de tierra manejar la energa de un rayo?A todas luces NO, se requiere de otro tipo de electrodo para

hacerlo. Un electrodo tipo varilla se comporta de la siguientemanera a la corriente de descarga de un rayo.

CONEXIN AL SUELO

ELECTRODO CON CORRIENTE

DE DESCARGA

(A) BAJO VOLTAJE, BAJA FRECUENCIA(B) ALTO VOLTAJE, ALTA FRECUENCIA(C) ULTRA ALTA FRECUENCIAFig 4. Circuitos equivalentes de electrodos de tierra sobre rangosde ondas de voltajes y frecuencias.


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La resistencia de propagacin de un electrodo tipovarilla es:

Donde d es el dimetro del electrodo, sulongitud y la admitancia del suelo.

De la expresin anterior se deduce que el valor dela resistencia depende ms de su longitud que desu dimetro y que para los valores de resistividadnormales del terreno, su valor de resistencia esmayor a 10 Ohmios como lo determina el RETIE.

Resistencia en la Varilla

ELECTRODO.

0

2LlR=

dLnR

l

l

2

2

1

=


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El Voltaje de paso mximo ( cuando se estpisando el electrodo con al menos un pie, para

este caso S = 1) se calcula mediante la siguienteexpresin:

Voltaje de paso

ELECTRODO.

+= 0max 1

2

1

sLnlIV

paso


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Para las condiciones planteadas las corrientesde circulacin por el cuerpo humano excedenlas mximas admisibles por la Tabla N 21 delRETIE.

Corrientes en el cuerpo

Por lo anterior, conectar un bajante de un

pararrayos a un electrodo tipo varilla no es,desde el punto de vista de seguridad,aceptable.

ELECTRODO.


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Qu recomiendan algunos fabricantes?

Conectar los bajantes a contrapesos as.

ELECTRODO.


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Los bajantes se debern conectar a una malla de tierra?A todas luces NO. Los caminos cerrados presentan una

altsima impedancia a las corrientes de los rayos y solocontribuiran a que una buena parte de la energa del rayo serefleje y busque otros caminos por donde drenarse a tierra.

ELECTRODO.


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Existen otras alternativas?Si, cuando por mltiples razones se dificulte hacer

las patas de ganso, se podr pensar en utilizartierras capacitivas tipo tanque con hidrosolta.

ELECTRODO.


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EQUIPOTENCIALIZACIONCuando por requerimientos de un edificio existan variaspuestas a tierra, todas ellas deben estar interconectadaselctricamente, segn criterio adoptado de IEC-61000-5-2,tal como aparece en la Figura 10.


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Se deber utilizar una bobina de choque en el puntode equipotencializacin del bajante de los pararrayos?

No, puesto que cualquier camino impedante secontrapone con el concepto de equipotencializacin.

EQUIPOTENCIALIZACION

Las Bobinas de choque

no estn admitidas por elRETIE

Aqu tambin vaotra bobina?


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ARTCULO DECIMOTERCERO. PUESTAS A TIERRA 4. Valores deresistencia de puesta a tierraEn razn a que la resistencia de puesta a tierra es un indicador que limita

directamente la mxima elevacin de potencial y controla las tensionestransferidas, pueden tomarse los siguientes valores mximos deresistencia de puesta a tierra adoptados de las normas tcnicas IEC60364-4-442, ANSI/IEEE 80, NTC 2050, NTC 4552:

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.

NOTA: Para descargas atmosfricas no se debe hablar deresistencia de puesta a tierra si no de impedancia de puesta a

tierra.


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DISPOSITIVOS DEPROTECCION CONTRA

SOBRETENSIONES

DPS


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RETIE Artculo 17 Requisitos de Productos. Numeral 6.Dispositivos de Proteccin contra Sobretensiones (DPS) Seestablecen los siguientes requisitos para instalacin de DPS,adaptados de normas como IEC 61643-12, IEC 60664, IEC 60071,

IEC 60099, IEC 60364-4-443, IEC 60364-5-534, IEC 61000-5-6,IEC 61312, IEEE 141, IEEE 142 y NTC 4552:Toda subestacin y toda transicin de lnea area a cable aisladode media, alta o extra alta tensin, deben disponer de DPS. En losdems equipos de media, alta o extra alta tensin o en redes de

baja tensin o uso final, la necesidad de DPS depender de unaevaluacin tcnica objetiva del nivel de riesgo porsobretensiones transitorias a que pueda ser sometido dichoequipo o instalacin. Tal evaluacin tcnica, deber tener encuenta entre otros factores, el uso de la instalacin, la coordinacin

de aislamiento, la densidad de rayos a tierra, las condicionestopogrficas de la zona, las personas que podran someterse a unasobretensin y los equipos a proteger.


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Para la instalacin de unDPS se debe tener en

cuenta que la distanciaentre los bornes delmismo y los del equipo aproteger debe ser lo ms

corta posible, de talmanera que la inductanciasea mnima. En bajatensin los conductores

de conexin a la red y atierra no deben ser decalibre inferior a 14 AWGen cobre.

RETIE Artculo 17 Requisitos de Productos. Numeral 6.


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En media, alta y extra alta tensin los conductores deconexin a la red y a tierra no deben ser de calibre

inferior a 6 AWG. El DPS debe estar instalado como loindica la figura 18. Se debe tener como objetivo que latensin residual del DPS sea casi igual a la aplicada alequipo.


Calibre mnimo 13.29 mm2 (6AWG) Un solo bajante aelectrodo junto concarcasa y neutro de

transformador


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La instalacin de los DPS debe ser en modocomn, es decir, entre conductores activos ytierra.

Cuando se requieran DPS, se debe darpreferencia a la instalacin en el origen de la redinterna. Se permite instalar DPS en interiores oexteriores, pero deben ser inaccesibles parapersonas no calificadas. Se permite que un

bloque o juego de DPS proteja varios circuitos.


Clase I, PRF1 Clase II, PRD


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Cuando se instalen varias etapas de DPS, debeaplicarse una metodologa de zonificacin y debencoordinarse por energa y no slo por corriente.



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No se deben instalar en redes elctricas de potencia DPS construidosnicamente con tecnologa de conmutacin de la tensin. Lacapacidad de cortocircuito del DPS debe estar coordinada con lacapacidad de falla en el nodo donde va a quedar instalado.

En caso de explosin del DPS, el material aislante no debe lanzarfragmentos capaces de hacer dao a las personas o equiposadyacentes. En baja tensin, este requisito se puede reemplazar porun encerramiento a prueba de impacto, el cual ser demostrado conla instalacin ya construida.


Descargador de Gas

V

Descargador tipo varistorCombinado Gas-Varistor


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Un DPS tipo Varistor tiene lassiguientes caractersticas:

a)Limita la sobretensin auna tensin residual queser funcin del varistor.

b)Tiempo de reaccin

rpido(10-9 seg).c)Corriente de fugadespreciable pero queaumenta con un impulso detensin.

d)Envejecimiento con eltiempo, y sucesivasdescargas.

DPS TIPO VARISTOR.


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Un DPS tipo descargador agas tiene las siguientes

caractersticas:a) Fuerte poder de disipacin deenerga.

b) Corriente de fuga nula a

tensiones nominales.c) Tiempo de respuesta menosrpido debido a la necesidadde cebamiento.

DPS TIPO DESCARGADOR.


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Un DPS tipo descargador agas tiene las siguientes

caractersticas:a)Respuesta rpida a una ondatransitoria.

b)Tensin residual menor a laresidual.c) Mayor poder de disipacin deenerga.

d) Envejecimiento limitado.

DPS TIPO COMBINADO.


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Cuando se tiene unaproteccin en cascada, se

definen tres niveles deproteccin:a)Nivel de proteccinbasta.

b)Nivel de proteccinmedia.

c) Nivel de proteccin

fina:

PROTECCION EN CASCADA.

Aparatos electrnicos UMC (mx) = 1.5 kV

Electrodomsticos UMC (mx) = 2.5 kV

Aparatos Industriales UMC (mx) = 4 kV

Contador elctrico UMC (mx) = 6 kV

segun norma CEI 60364-4-443


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