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COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE APANTALLAMIENTO, (MÉTODO ELECTROGEOMÉTRICO, PUNTAS CAPTADORAS CON DISPOSITIVO DE
CEBADO).
JORGE ALEXANDER HERRERA ROMERO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN ELECTRICIDAD
BOGOTÁ
2018
2
ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MÉTODOS DE APANTALLAMIENTO ANTE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS EN UNA ESTRUCTURA RESIDENCIAL COMÚN
JORGE ALEXANDER HERRERA ROMERO
MONOGRAFÍA PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE TECNÓLOGO ELECTRICISTA
DIRECTOR
CARLOS AVENDAÑO, INGENIERO ELECTRICISTA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN ELECTRICIDAD
BOGOTÁ
2018
3
NOTA DE ACEPTACIÓN:
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
FIRMA DEL DIRECTOR
ING. CARLOS ALBERTO AVENDAÑO AVENDAÑO
__________________________
FIRMA DEL JURADO
ING. HELMUT EDGARDO ORTIZ SUAREZ
_________________________
BOGOTÁ, 2018
5
DEDICATORIA
Este proyecto va dedicado a mi hermana por ser una niña especial y sé que con ayuda de Dios nunca le faltara nada, a mi pareja quien me motiva a seguir
buscando mis metas, a los compañeros de estudio quien me acompañaron en las jornadas de estudio y que han estado pendientes por sacar este proyecto
adelante, a mis padres por su comprensión, tolerancia, preocupación y, por último, a mi hija fuente de mi inspiración.
Jorge Alexander Herrera Romero
6
TABLA DE CONTENIDO
GLOSARIO 11
INTRODUCCIÓN 14
OBJETIVOS 15
Objetivos específicos 15
1. FUNDAMENTACION TEORICA Y NORMATIVA 16
1.1. MARCO NORMATIVO 16
1.1.2. NORMA NTC 4552-1-2-3 16
1.1.3. NORMA UNE 21186:2011 18
1.2. MARCO TEORICO 19
1.2.1. NORMA ESPAÑOLA UNE 21186:2011: 23
1.2.1.1. SISTEMA DE PROTECCION CONTRA RAYOS 25
1.2.1.1.1. DISEÑO 25
1.2.1.1.2. PDC 27
1.2.1.1.3. ZONA PROTEGIDA 29
1.2.1.1.4. RADIO DE PROTECCIÓN 31
1.2.1.1.5. NIVEL DE PROTECCIÓN 33
1.2.1.2. BAJANTES 36
1.2.1.2.1. NÚMERO DE BAJANTES 37
1.2.1.2.2. TRAYECTORIA 38
1.2.1.2.3. TRAYECTORIA POR INTERIORES 40
1.2.1.2.4. COMPLEMENTO DE LAS BAJANTES PDC 41
1.2.1.2.5. DISTANCIA DE SEPARACIÓN 44
1.2.1.3. TOMAS A TIERRA 46
1.2.1.3.1. DIFERENTES TIPOS DE TOMAS DE TIERRA 47
1.2.2. NORMA COLOMBIANA 57
1.2.2.1. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS 58
1.2.2.1.1. DISEÑO 58
1.2.2.1.2. SISTEMA DE CAPTACIÓN 61
1.2.2.1.3. ZONA PROTEGIDA 62
1.2.2.1.4. METODO DE LA ESFERA RODANTE 63
1.2.2.1.5. NIVELES DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS (NPR) 67
1.2.2.2. BAJANATES 68
7
1.2.2.3. TRAYECTORIA 68
1.2.2.4. DISTANCIA DE SEPARACIÓN 70
1.2.2.5. SISTEMA PUESTA A TIEERRA 73
2. EVALUACION DE RIESGO 75
2.2.1.1. FUENTE DE DAÑO 75
2.2.1.2. TIPOS DE DAÑOS 76
2.2.1.3. TIPOS DE PÉRDIDAS 76
2.2.1.4. RIESGO Y COMPONENTES DE RIESGO 77
2.2.1.5. EVALUACIÓN DE RIESGOS 81
2.2.1.6. RIESGO TOLERABLE 𝑅𝑇 82
2.2.1.7. EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO 86
2.2.1.8. EVALUACIÓN DE LAS COMPONETES DEL RIESGO EN UNA
ESTRUCTURA CON ZONAS ZS 90
3. CASO DE ESTUDIO 120
3.1. ESTRUCTURA OBJETO DE ESTUDIO 120
3.2. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA 121
3.3. FACTOES Y PARÁMETOS PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGO 122
3.4. CARACTERÍSTICAS DE LA ACOMETIDA DE SERVICIO Y DE LOS SISTEMAS INTERNOS
123
3.5. CÁLCULO DE LAS SUPERFICIES DE CAPTACIÓN EN LA ESTRUCTURA
Y EN LA ACOMETIDA 124
3.6. NECESIDAD DE HERRAMIENTA 127
4. DISEÑO CON PARARRAYO CON DISPOSITIVO DE CEBADO 134
4.2. DISEÑO CON EL METODO DE ESFERA RODANTE 140
Coclusiones 146
BIBLIOGRAFÍA 147
8
LISTADO DE TABLAS
TABLA 1 NIVEL DE PROTECCIÓN ....................................................................................................... 33
TABLA 2 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS BARRAS
EQUIPOTENCIALES ENTRE SI O CON LA PUESTA A TIERRA. .............................................. 43
TABLA 3 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS
INSTALACIONES METÁLICAS INTERNAS A LAS BARRAS EQUIPOTENCIALES ................. 43
TABLA 4 VALORES DEL COEFICIENTE .............................................................................................. 45
TABLA 5 AISLAMIENTO DEL S-PDC EXTERNO VALORES DEL COEFICIENTE KC ...................... 45
TABLA 6 VALORES ORIENTATIVOS DE LA RESISTIVIDAD EN FUNCION DEL TERRERNO ...... 48
TABLA 7 VALORES MÁXIMOS DEL RADIO DE LA ESFERA RODANTESEGUN EL NIVEL DE
PROTECCIÓN ................................................................................................................................. 63
TABLA 8 DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA PARA ALGUNAS CIUDADES DE COLOMBIA ... 66
TABLA 9 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS BARRAS
EQUIPOTENCIALES ENTRE SI O CON LA PUESTA A TIERRA. .............................................. 70
TABLA 10 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS
INSTALACIONES METÁLICAS INTERNAS A LAS BARRAS EQUIPOTENCIALES ................. 70
TABLA 11 VALORES DEL COEFICIENTE .......................................................................................................... 71
TABLA 12 VALORES DE COEFICIENTE KC PARA AISLAMIENTO EXTERNO ........................................................ 72
TABLA 13 FUENTES DE DAÑOS, TIPO DE DAÑOS Y TIPO DE PÉRDIDAS EN FUNCIÓN DEL PUNTO DE IMPACTO. 77
TABLA 14 COMPONETES DEL RIESGO A CONSIDERAR PARA CADA TIPO DE PÉRDIDAS ........ 81
PÉRDIDA DE VIDA HUMANA O DAÑOS TABLA 15PERMANENTES .................................................................. 83
TABLA 16 COMPONENTES DEL RIESGO EN UNA ESTRUCTURA EN FUNCIÓN DE LOS
DIFERENTES TIPOS DE DAÑOS Y DE LAS DIFERENTES FUENTES DE DAÑOS ................ 89
TABLA 17 FACTOR DE LOCALIZACIÓN CD ........................................................................................ 97
TABLA 18 SUPERFICIES DE CAPTACIÓN AI Y AI EN FUNCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE
LA LÍNEA.......................................................................................................................................... 99
TABLA 19 FACTOR DE TRANSFORMADOR CT ................................................................................ 100
TABLA 20 FACTOR AMBIENTAL CE ................................................................................................... 101
TABLA 21 VALORES DE LA PROBABILIDAD PA DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA
PRODUZCA IMPACTOS EN LOS SERES VIVOS POR TENSIONES DE PASO Y DE
CONTACTO ................................................................................................................................... 103
TABLA 22 VALORES DE PB DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA PRODUZCA
DAÑOS FISICOS........................................................................................................................... 104
TABLA 23 VALORES DE LA PROBABILIDAD PSPD EN FUNCIÓN DEL NIVEL DE PROTECCIÓN
PARA EL QUE SE HAN DISEÑADO LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA
SOBRETENSIONES ..................................................................................................................... 105
TABLA 24 VALOR DE LA PROBABILIDAD PMS EN FUNCIÓN DEL FACTOR KMS ...................... 106
TABLA 25 VALOR DEL FACTOR KS3 EN FUNCIÓN DEL CABLEADO INTERNO ......................... 108
TABLA 26 VALORES DE LA PROBABILIDAD PLD EN FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA RS DE LA
PANTALLA DE CABLE Y DE LA TENSIÓN SOPORTADA A IMPULSO UW DEL
EQUIPAMIENTO ........................................................................................................................... 109
TABLA 27 VALORES DE LA PROBABILIDAD PLI EN FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA RS DE LA
PANTALLA DE CABLE Y DE LA TENSION SOPORTADA A IMPULSO UW DEL
EQUIPAPIENTPO ......................................................................................................................... 111
TABLA 28 VALORES MEDIOS TÍPICOS DE LF, LT, LO ...................................................................... 112
9
TABLA 29 VALORES DE LOS FACTORES REDUCTORES RA Y RU EN FUNCIÓN DEL TIPO DE
TERRENO Y DEL SUELO ............................................................................................................ 114
TABLA 30 VALORES DEL FACTOR REDUCTOR RP EN FUNCIÓN DE LAS MEDIDAS TOMADAS
PARA REDUCIR LOS EFECTOS DEL FUEGO .......................................................................... 114
TABLA 31 VALORES DEL FACTOR REDUCTOR RF EN FUNCIÓN DEL RIESGO DE INCENDIO EN
LA ESTRUCTURA ......................................................................................................................... 115
TABLA 32 VALORES DEL FACTOR AMPLIFICADOR HZ DE LOS DAÑOS FÍSICOS POR LA
PRESENCIA DE UN DAÑO ESPECIAL....................................................................................... 116
TABLA 33 VALORES TÍPICOS MEDIOS DE LF Y LO ......................................................................... 117
TABLA 34 VALORES MEDIOS TIPICOS LF, LT, LO ............................................................................ 118
TABLA 35 CARACTERÍSTICAS DE LA ACOMETIDA DE SERVICIO EN SISTEMAS INTERNOS ............................. 124
TABLA 36 CÁLCULOS DE PERDIDAS CONSECUENTES DEL SERVICIO PÚBLICO (L2). .......... 126
TABLA 37 LISTADO DE MATERIAL DE ACCESORIOS NECESARIOS PARA INSTALAR EL PDC
EN LA ESTRUCTURA OBJETO DE ESTUDIO ........................................................................... 133
10
LISTADO DE FIGURAS
FIGURA 1 APANTALLAMIENTO CON LA NORMATIVA ESPAÑOLA UNE 21186:2011 ................... 23
FIGURA 2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO ....................... 26
FIGURA 3 PDC ........................................................................................................................................ 28
FIGURA 4 RADIO DE PROTECCION .................................................................................................... 30
FIGURA 5 INTERPRETACIÓN DEL RADIO DE PROTECCIÓN.......................................................... 31
FIGURA 6 FORMA GEOMÉTRICA DEL FUNCIÓN DE H Y R PARA UN PDC ................................... 32
FIGURA 7 PROTECCIÓN PARA ESTRUCTURA MAYOR DE 60 M ................................................... 34
FIGURA 8 PDC CON 2 BAJANTES Y UNA TOA DE TIERRA TIPO B ................................................ 37
FIGURA 9 CURVATURA DE LOS CONDUCTORES DE BAJADA ...................................................... 39
FIGURA 10 LAZO GENERADO EN UNA BAJANTE ............................................................................. 39
FIGURA 11 ESQUEMA DE TOMAS DE TIERRA TIPO A1 Y A2 .......................................................... 49
FIGURA 12 EDIFICIO RELIGIOSO ........................................................................................................ 53
FIGURA 13 ÁREA DE PROTECCIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE ......... 62
FIGURA 14 UTILIZACIÓN DEL METODO DE LA ESFERA RODANTE ............................................. 63
FIGURA 15 VARIACIÓN DE VALORES DE RAYOS EN COLOMBIA ................................................. 65
FIGURA 16 LAZO GENERADO DE UNA BAJANTE ............................................................................. 69
FIGURA 17 DIAGRAMA DE FLUJO PROCEDIMIENTO PARA SELECCIONAR LAS MEDIDAS DE
PROTECCIÓN EN ESTRUCTURAS ............................................................................................. 85
FIGURA 18 ESTRUCTURAS EN LOS EXTREMOS DE LAS LÍNEAS A Y B ....................................... 88
FIGURA 19 SUPERFICIE DE CAPTACIÓN AD DE UNA ESTRUCTURA AISLADA ............................. 93
FIGURA 20 ESTRUCTURA DE FORMA COMPLEJA .......................................................................... 94
FIGURA 21 DIFERENTES MÉTODOS PARA DETERMINAR LA SUPERFICIE DE CAPTACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE
FORMA COMPLEJA .............................................................................................................................. 95
FIGURA 22 ESTRUCTURA A CONSIDERAR PARA LA EVALUACIÓN DEL ÁREA DE COLECCIÓN
ADT ................................................................................................................................................... 96
FIGURA 23 SUPERFICIES DE CAPTACIÓN AD, AM, AI, AI ............................................................... 102
FIGURA 24 EDIFICIO OBJETO DE ESTUDIO, NO SE ESPECIFICA NOMBRE Y UBICACIÓN DE
LA ESTRUCTURA PARA BENEFICIO DE ESTE DOCUMENTO .............................................. 120
FIGURA 25 PARARRAYOS CON DISPOSITIVO DE CEBADO PDC; FUENTE APLICACIONES
TECNOLOGICAS .......................................................................................................................... 132
FIGURA 26 PUNTA IONIZANTE SOBRE LA ESTRUCTURA DE ESTUDIO .................................... 134
FIGURA 27 PARARRAYOS IONIZANTE NO RADIOACTIVO CONFIGURACION TIPO B ............ 135
FIGURA 28 AREA DE COBERTURA APANTALLAMIENTO DE UN PDC SOBRE LA ESTRUCTURA
DE ESTUDIO VISTA FRONTAL ................................................................................................... 136
FIGURA 29 ÁREA DE COBERTURA APANTALLAMIENTO DE UN PDC SOBRE LA ESTRUCTURA
DE ESTUDIO ................................................................................................................................. 137
11
GLOSARIO
Las siguientes definiciones se tomaron de la referencia.
pararrayos con dispositivo de cebado, PDC: Pararrayos que genera un trazador antes que una punta simple cuando se comparan en las mismas condiciones.
NOTA El pararrayos con dispositivo de cebado está formado por una punta captadora, un dispositivo de cebado, un elemento de fijación y una conexión a los conductores de bajada. [1]
sistema de protección mediante pararrayos con dispositivo de cebado,
S-PDC: Sistema completo basado en uno o más PDCs y todos los elementos para
conducir de forma segura el rayo hasta la toma de tierra para proteger una estructura o zona abierta contra el impacto directo del rayo.
NOTA Comprende tanto las instalaciones exteriores como las interiores de
protección contra el rayo. [1]
Eficacia de un PDC (∆T): Diferencia expresada en microsegundos entre el tiempo
de emisión de un PDC y el de una punta simple medida en laboratorio bajo las condiciones descritas para ambas normas. [1]
Área protegida: Zona protegida por un sistema de protección contra el rayo
mediante un (PDC) pararrayos con dispositivo de cebado. [1]
Bajantes: elemento conectado eléctricamente entre los terminales de captación y la puesta a tierra de protección contra rayos.
Barraje equipotencial (BE): conductor en forma de barra, placa o cable que permite la unión de dos o más conductores y que garantiza el mismo potencial.
Chispa peligrosa: Disrupción eléctrica producida por un rayo que puede causar
daños físicos a la estructura que se va a proteger. [2]
Sistema Integral de protección contra rayo SIPRA (Lighthning Protection system LPS) Sistema integral usado para reducir los daños físicos que pueden ser
causados por el rayo a un ser vivo o una estructura. Se puede considerar la medida más efectiva para proteger la estructura contra los daños físicos causado por las descargas electicas atmosféricas. Este sistema usualmente consiste tanto en una protección externa, una interna y medidas de seguridad y protección personal contra rayos. [3]
Sistema de protección contra rayos (SIPRA) Sistema completo usado para
reducir los daños físicos sobre estructuras debidos a descargas directas o indirectas. Este consiste en sistemas de protección contra rayos interno y/o externos. [4]
12
Daño físico: Daño en la estructura (o en su contenido) o en el servicio debido a los
efectos mecánicos, térmicos, químicos o explosivos del rayo. [4]
Daños en los seres vivos: Daños, incluida la muerte de las personas o de los animales debidas a las tenciones de paso y de contacto producidas por el rayo. [1]
Descarga eléctrica atmosférica a tierra: Descarga eléctrica de origen atmosférico entre una nube y la tierra que puede comprender más de un arco. [1]
Distancia de separación: Distancia entre dos partes conductoras en la cual no
puede existir una chispa peligrosa. [1]
Objeto a proteger: Estructura o servicio a proteger de los efectos del rayo. [1]
Área protegida: Zona protegida por un sistema de protección contra el rayo mediante un PDC. [1]
Riesgo, R: Valor de las pérdidas anuales probables (personas y bienes) debidas al rayo, respecto al valor total (personas y bienes) del objeto a proteger. [1]
Riesgo tolerable, RT: Valor máximo del riesgo que puede admitirse para el objeto
a proteger. [1]
Sistema de protección externa (external Lightning Protection System). Parte del SIPRA que consiste en un sistema de puntas de captación, un conductor bajante y un sistema de puesta a tierra. [3]
13
RESUMEN Este documento, está enfocado en realizar una comparación de dos métodos de apantallamiento o protección externa contra las descargas atmosféricas, sobre una edificación objeto de estudio, aplicando dos normas técnicas, una colombiana (NTC 4552-1-2-3 con el método de la esfera rodante entendiendo este método como la base física del modelo electrogeométrico (EGM), que permite establecer cuál es el volumen de cubrimiento de protección contra rayos (zona de protección) de una estructura para una corriente de diseño (corriente del rayo especificada) según la posición y altura de la estructura interceptora, y la norma española UNE 21186:2011 que significa protección contra el rayo mediante pararrayos con dispositivos de cebado (PDC) instalados para proteger las estructuras y zonas abiertas contra el impacto directo del rayo. Los sistemas de protección mediante pararrayos con dispositivos de cebado (S-PDC) deben ser ensayados, seleccionados e instalados según esta norma, está formado por una punta captadora, un dispositivo de cebado, un elemento de fijación y una conexión a los conductores de bajada. Se realizará una metodología para la evaluación de riesgo con el fin de buscar el nivel de protección, el más adecuado e implementarlo en un diseño de apantallamiento sobre la estructura objeto de estudio.
Para el desarrollo del diseño de protección externa contra descargas eléctricas atmosféricas se utilizó el software de diseño AUTOCAD y RIESGO considerando las indicaciones de las normas ya mencionadas de ambas normas.
Palabras claves: PDC pararrayos con dispositivo de cebado, SPE, Sistema de Protección Externo, SPT puesta a tierra, terminales de captación, descargas eléctricas atmosféricas, nivel de riesgo, sistema de bajantes, esfera rodante.
14
INTRODUCCIÓN
Los efectos de las descargas eléctricas atmosféricas al caer sobre la superficie terrestre especialmente en estructuras, animales, personas, pueden alterar el entorno debido al riesgo de destrucción física causada por el impacto de los rayos, originado incendios cuando hay materiales combustibles, muertes humanas y de animales, y además deja pérdidas económicas en los hogares, sectores comerciales e industrias por los daños causados en los equipos eléctricos. Por lo anterior este documento está enfocado a hacer una comparación de dos métodos de apantallamiento sobre estructuras y áreas, como alternativas para mitigar los riesgos y prevenir catástrofes naturales por rayos. En Colombia está establecido el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) el cual referencia las medidas destinadas a garantizar la seguridad de las personas, de la vida tanto animal como vegetal y la preservación del medio ambiente; previniendo, minimizando o eliminando los riesgos de origen eléctrico, ya que es un país de clima tropical donde se presentan a diario descargas eléctricas atmosféricas, por otra parte, las empresas eléctricas deben reestablecer los servicios a los usuarios reiterativamente a causa de las descargas atmosféricas que se presentan en las diferentes zonas del país.
Por desconocimiento de la materia sobre los métodos que existen sobre las protecciones contra el rayo, se decide realizar un estudio comparativo de estos dos métodos específicamente el electrogeométrico y el método de puntas ionizantes (no radiactivas) avance de cebado, para cumplir el objetivo general de este documento.
15
OBJETIVOS
Comparar el método de protección externa contra rayo de una edificación de base rectangular de hasta 60 metros, entre la norma NTC 4552 2008- 12- 10, y norma UNE 21186-3 2011.
Objetivos específicos
Comparar la metodología en la evaluación del nivel de riesgo de una edificación de hasta 60 metros bajo las normas NTC 45521-2 y la UNE 21186-3
Utilizar el método de apantallamiento con la esfera rodante y la que aporta la norma española para la ubicación de las puntas a una edificación de hasta 60 metros.
Realizar un diseño de apantallamiento a una edificación de hasta 60 metros de acuerdo a la norma NTC 4552 y UNE 21186-3.
16
1. FUNDAMENTACION TEORICA Y NORMATIVA
1.1. MARCO NORMATIVO
1.1.2. NORMA NTC 4552-1-2-3
La norma colombiana está dividida en tres partes, por lo cual Proporciona herramientas que permiten hacer un buen diseño de protección contra descargas eléctricas atmosféricas (rayos).
NTC 4552-1 2008-11-26 COLOMBIA Principios Generales
NTC 4552-2 2008-11-26 COLOMBIA Manejo de Riesgo
NTC 4552-3 2008-12-10 COLOMBIA Daños fiscos a estructuras y amenazas a la vida.
En su primera parte, la Norma NTC 4552-1, es editada por el instituto de normas técnicas y certificación (ICONTEC), como organismo nacional de normalización según el decreto 2269 de 1993. Fue ratificada por el concejo directivo en 2008-11-26, con el objeto de presentar los principios generales que deben seguirse en la protección contra rayos de: estructuras, incluyendo sus instalaciones y contenidos ,así como las personas y servicios que entran a la estructura exonerando casos fuera del objeto de esta norma, como vehículos, barcos, aeronaves, tuberías subterráneas de alta presión, trenes eléctricos, redes de tuberías, energía y telecomunicaciones no conectados a la estructura y además no existen actualmente sistemas o dispositivos tecnológicos ni métodos capases de evitar la formación o presencia de un rayo sobre una estructura, pero sí de prevenirlo.
En su segunda parte, la Norma NTC 4552-2, 2008- 11- 26. Establece un procedimiento para el manejo del riesgo en una estructura o en sus acometidas de servicio debido a descargas atmosféricas, partiendo de una situación en la que la estructura no está protegida, para determinar en primer lugar, la necesidad de implementar un sistema adecuado de protección contra los rayos, desde el aspecto técnico y el económico, de tal modo que se reduzca el nivel de riesgo a un límite tolerable o por debajo de él, por consiguiente para reducir las pérdidas debidas a rayos, se requieren medidas de protección, cuyas características deben determinarse por medio de la evaluación de riesgo.
En su tercera parte, la Norma NTC 4552-3 2008-12-10 (Daños físicos a estructuras y amenazas a la vida), relacionada con la protección dentro y fuera de la estructura contra el daño y lesiones a los seres vivos debido a tensiones de paso y contacto, además a esto, implementa un sistema de protección integral (SIPRA) como una medida efectiva para proteger una estructura ante una descarga eléctrica, la cual presenta los requisitos necesarios para la protección de estructuras contra daños materiales y daños a seres vivos como consecuencia de la acción de la corriente de rayo o por la formación de chispas peligrosas, especialmente en el caso de descargas directas del mismo, por medio del SIPRA.
17
En las tres versiones la Norma NTC 4552 se refieren a un mismo objetivo, establecer las medidas necesarias para una protección eficaz contra riesgos asociados a la exposición directa e indirecta de personas, animales, equipos, instalaciones y medio ambiente excluyendo los sistemas de transmisión y distribución.
18
1.1.3. NORMA UNE 21186:2011
UNE 21186: diciembre 2011 ESPAÑA Protección contra el rayo: pararrayos con dispositivo de cebado.
La normativa española fue editada e impresa por la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR) 2011, documento de trabajo CTN 207, diciembre de 2011.
La Norma UNE 21186:2011 no está dividido en partes como la NTC 4552 1-2-3, la cual esta derivada de la misma norma internacional IEC 62305-3 por ende todo su contenido esta compactado en una sola versión, su función es la protección contra el rayo con PDC. Indica las exigencias para realizar, dentro del estado actual de los conocimientos y de la técnica, una protección contra el rayo satisfactoria de las estructuras (edificios, instalaciones fijas, etc.) y de las zonas abiertas (zonas de almacenamiento, zonas de ocio o deportivas, etc.).
19
1.2. MARCO TEORICO
Como introducción se iniciará describiendo lo más importante del reglamento técnico de instalaciones eléctricas (EL RETIE), asociada a las descargas atmosféricas en Colombia.
Dentro del RETIE, el Ministerio de Minas y Energía tuvo en cuenta que Colombia por estar situada en la zona de confluencia intertropical, presenta una de las mayores actividades de rayos del planeta.
En el anexo general del RETIE resolución 9 0708 de agosto 30 de 2013, para el diseño e implementación de un sistema de protección contra rayos, el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE exige:
Evaluación del nivel de riesgo.
Debe considerar la posibilidad de pérdidas de vidas humanas, pérdida del suministro de energía y otros servicios esenciales, pérdida o graves daños de bienes, pérdida cultural, así como los parámetros del rayo para la zona tropical, donde está ubicada Colombia y las medidas de protección que mitiguen el riesgo; por tanto, debe basarse en procedimientos establecidos en normas técnicas internacionales como la IEC 62305-2, de reconocimiento internacional o la NTC 4552-2, también deben contar con una evaluación del nivel de riesgo por rayo, las instalaciones de uso final donde se tenga alta concentración de personas, tales como: Edificaciones de viviendas multifamiliares, edificios de oficinas, hoteles, centros de atención médica, lugares de culto, centros educativos, centros comerciales, industrias, supermercados, parques de diversión, prisiones, aeropuertos, cuarteles, salas de juzgados, salas de baile o diversión, gimnasios, restaurantes, museos, auditorios, boleras, salas de clubes, salas de conferencias, salas de exhibición, salas de velación, lugares de espera de medios de transporte masivo. Igualmente aplica a edificaciones aisladas, edificaciones con alturas que sobresalgan sobre las de su entorno o alrededor, donde se tenga conocimiento de alta densidad de rayos, además el estudio de evaluación del nivel de riesgo por rayo debe estar disponible para revisión de las autoridades de vigilancia y control competente.
Para efectos del reglamento (RETIE), el comportamiento de todo pararrayos o terminal de captación debe tomarse como el de un pararrayos tipo Franklin.1
En el artículo 16.2 versión 2013 (RETIE); En cuanto al diseño e implementación de un sistema de protección contra rayos, la protección se debe basar en la aplicación de un sistema integral, conducente a mitigar los riesgos asociados con la exposición directa e indirecta a los rayos.
1 RETIE reglamento técnico de instalaciones eléctricas
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El diseño e implementación, deben realizarse aplicando metodologías reconocidas por normas técnicas internacionales como la IEC 62305-3, en el artículo 16 versión 2013 (RETIE), en sus apartes sobre las protecciones eléctricas contra rayos, el sistema de protección contra rayos debe tener tres componentes;
1. Terminales de captación o pararrayos:
Cualquier elemento metálico de la estructura que se encuentre expuesto al impacto del rayo, como antenas de televisión, chimeneas, techos, torres de comunicación y cualquier tubería que sobresalga, debe ser tratado como un terminal de captación siempre que se garantice su capacidad de conducción y continuidad eléctrica.
2. Conductores bajantes:
Su función es, conducir la corriente de rayo a tierra de forma segura, Con el fin de reducir la probabilidad de daños debido a dicha corriente que circula por el Sistema de Protección contra Rayos, las bajantes deben disponerse de tal manera que desde el punto de impacto hasta tierra existan varios caminos en paralelo para la corriente, la longitud de los caminos de corriente se reduzca al mínimo y se realicen conexiones equipotenciales a las partes conductoras de la estructura.
En los diseños se deben considerar dos tipos de bajantes, que son las que están unidas directamente a la estructura a proteger o las que están aisladas eléctricamente de la misma. La decisión de cual tipo de bajante utilizar depende del
riesgo de efectos.
Tipo aislado para térmicos o explosivos, elementos almacenados en la estructura con contenido de combustibles y en áreas con peligro de explosión.
Las interconexiones de bajantes se deben hacer en la parte superior; son opcionales la interconexión a nivel de piso y los anillos intermedios.
La geometría de las bajantes y la de los anillos de unión afecta a la distancia de separación.
En la Tabla 16.2 numeral (e), del (RETIE) muestra las distancias típicas recomendadas entre los conductores bajantes y entre anillos equipotenciales, en función del Nivel de Protección contra Rayos (NPR).
La instalación de más bajantes, espaciadas de forma equidistante alrededor del perímetro y conectadas mediante anillos equipotenciales, reduce la probabilidad de que se produzcan chispas peligrosas y facilita la protección interna. Esta condición se cumple en estructuras totalmente metálicas y en estructuras de concreto en las que el acero de refuerzo es eléctricamente continuo.
El número de bajantes no debe ser inferior a dos y deben ubicarse en el perímetro de la estructura a proteger, en función de las restricciones arquitectónicas y prácticas. Deben instalarse, en la medida de lo posible, en las esquinas opuestas de la estructura.
Puesta a tierra para protección contra rayos.
21
Cada bajante debe terminar en una puesta tierra que tenga un camino vertical u horizontal a la corriente o una combinación de ambos2.
Las bajantes deben instalarse, de manera que sean una continuación directa de los conductores del sistema de captación.
Los conductores bajantes deben instalarse de manera rectilínea y vertical, siguiendo el camino más corto y directo a tierra. Debe evitarse la formación de bucles en el conductor bajante y de curvas de menos de 20 cm de radio.
Las bajantes no deben instalarse en canales de drenaje de aguas, incluso si tienen un aislamiento eléctrico.
Los marcos o elementos de la fachada pueden ser utilizados como bajantes, si son perfiles o rieles metálicos y sus dimensiones cumplen con los requisitos para los conductores bajantes, es decir, para laminas o tubos metálicos su espesor no sea inferior a 0,5 mm y su equipotencialidad vertical sea garantizada de tal manera que fuerzas mecánicas accidentales (por ejemplo, vibraciones, expansión térmica, etc.) no causen el rompimiento de los materiales o la pérdida de equipotencialidad.
La puesta a tierra de protección contra rayos debe interconectarse con las otras puestas a tierra de la edificación.
3. Puesta a tierra para protección contra rayos
Toda instalación eléctrica que le aplique el RETIE, debe de disponer de un Sistema de Puesta a Tierra (SPT), para evitar que las personas tengan contacto con la misma, tanto en el interior como en el exterior, queden sometidas a tensiones de paso, de contacto o transferidas, que superen los umbrales de soportabilidad del ser humano cuando se presente una falla.
El objetivo de un sistema de puesta a tierra (SPT) es: La seguridad de las personas, la protección de las instalaciones y la compatibilidad electromagnética.
En el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE), A partir del 1º de mayo de 2005, quedó prohibida la instalación, fabricación e importación de pararrayos o terminales de captación con material radiactivo, hasta la fecha actual según el anexo general resolución 9 0708 de agosto de 2013 lo sigue estando.
Dentro del marco teórico hace referencia a las dos normas a comparar únicamente, utilizando una metodología comparativa de la norma UNE 21186:2011 frente a la NTC 4552-1-2-3.
listado del contenido de ambas normas a comparar;
NORMA UNE 21186:2011 Es una norma española; titula: pararrayos con
dispositivo de cebado, comprende; o Generalidades-de los sistemas de protección contra el rayo mediante
pararrayos con dispositivo de cebado
2 Literal modificado por medio de la Resolución 4 0492 del 24 de abril de 2015 (RETIE).
22
o Sistema de protección contra el rayo mediante pararrayos con dispositivo de cebado (S.PDC).
o Tomas de tierra o Disposiciones generales o Parte de instalación, verificación y mantenimiento o Anexo A- análisis de riesgo. o Anexo C-requisitos y ensayos de un PDC o Anexo D-protección de las personas contra choques eléctricos
producidos por el rayo. o Anexo E- ejemplos de valores del coeficiente Kc.
La evaluación de riesgo se puede comparar con el anexo A de la norma UNE 21186:2011 con la NTC 4552-2 2008-11-26.
NTC 4552-1 Protección contra Rayos. Principios Generales o NTC 4552-1, expone las características básicas del fenómeno del rayo
y su impacto sobre la estructura. NTC 4552-2 Protección contra Rayos. Manejo del riesgo
o NTC 4552-2, propone una metodología para la elaboración de riesgo en las instalaciones.
NTC 4552-3 Protección contra Rayos. Daños físicos a estructuras y amenazas a la vida, presenta los criterios de diseño, instalación y mantenimiento de un SIPRA.
El propósito de la protección contra descargas atmosféricas, es evitar los daños a personas, estructuras, servicios de energía etc. esto se logra mediante dispositivos
y sistemas que conduzcan a tierra la corriente del rayo en forma controlada. Desde el momento en que Benjamín Franklin propone su sistema de captar una descarga, conductor de bajada y puesta a tierra al pasar los años hoy en día se han propuesto entonces, diferentes sistemas alternativos, con el fin de influir en el fenómeno natural del rayo, en uno u otro sentido en varios países. “Es así que sobre todo en las cuatro últimas décadas se han estado comercializando dispositivos que mediante diversos métodos pretenden o bien aumentar significativamente el área de captación de descargas con respecto al pararrayos convencional o bien evitar la
formación del rayo sobre la instalación a proteger”.3
3 Pararrayos no Convencionales Prof. César Briozoo y Prof. María Simón, Senior Member, IEEE
23
1.2.1. NORMA ESPAÑOLA UNE 21186:2011:
La normativa UNE 21186:2011, Es una reelaboración de las normas EN 62305-3 (daño físico a estructuras y riesgo humano), en la que establecen las exigencias para la protección de las estructuras contra el rayo, aun no hay ninguna norma internacional o europea especifica de pararrayos con dispositivo de cebado, el documento indica las exigencias, técnicas para la protección en estructuras y zonas abiertas.
La presente norma trata la protección, mediante pararrayos con dispositivo de cebado, contra los impactos directos e indirectos del rayo, en estructuras (edificaciones de altura inferior a 60 m de altura) y zonas abiertas (áreas de almacenamiento y áreas de ocio) [1].
Tomada de pararrayos PDC, ESPAÑA revista flash captor
FIGURA 1 APANTALLAMIENTO CON LA NORMATIVA ESPAÑOLA UNE 21186:2011
24
El PDC, en cuanto a su funcionamiento puede ser una herramienta útil, pero con incertidumbres en cuanto a las mediciones tecnológicas, descritas por varios autores entre ellos Hartono, Zainal Abidin y Robiah, Ibrahim; en su análisis científico “Una revisión de los estudios sobre el cebado y Sistema de transferencia de carga llevada a cabo en Malasia” analiza en detalle cada estudio ocurrido por este método de emisor de streamers en dicho lugar.4 El contenido de la norma UNE 21186:2011 define cómo efectuar una instalación de pararrayos y tiene como objetivo salvaguardar la vida de las personas y animales, referenciando que no existe una protección absoluta contra el rayo, sino sólo una protección adecuada “pero cabe destacar que en ninguna de ellas hace referencia al riesgo eléctrico que aparecerá en función de cada tipo de rayo, datos esenciales para proteger las instalaciones y personas. En resumen, la norma aplica a: “protección de estructuras, edificaciones y zonas abiertas mediante pararrayos con dispositivo de cebado”.
Indica los procedimientos para hacer una instalación (S-PDC) sistema de protección contra el rayo mediante el PDC e indicaciones constructivas, como por ejemplo distancias de seguridad de canalizaciones de gas o cables eléctricos, antenas, número de bajantes, radios de curvatura, nº de soportes, sistema de puesta a tierra.
El código técnico de edificación en la norma UNE 21186:2011 cita que, Un sistema de protección externo contra el rayo está compuesto por:
a) SISTEMA EXTERNO PDC: Su función es captar de forma controlada o segura el impacto del rayo, en una estructura o zona abierta a proteger, y derivar mediante el conductor de bajada la corriente, a la instalación de puesta a tierra o toma a tierra y está formado por:
Dispositivos captadores, deben de estar a dos metros por encima de la
estructura a proteger, sean tejados, antenas, etc., además aquellos PDCs que protejan zonas abiertas (campos de deporte, golf, piscinas, campings…), además se recomienda instalar en soportes llamados mástiles o soportes específicos asilados de la estructura o zona a proteger. “este caso podría aplicar para proteger un transformador, ubicando la punta del PDC en un mástil aislado de la estructura a proteger apantallado y previniendo una descarga sobre la misma.
b) SISTEMA INTERNO PDC: dispositivos que reducen los efectos eléctricos y magnéticos de la corriente de la descarga atmosférica dentro del espacio a proteger.
c) RED DE TIERRA PDC: será la adecuada para dispersar en el terreno la
corriente de las descargas atmosféricas.
4 http://www.editores-srl.com.ar/revistas/ie7reyna_sistemas_convencionales_y_no_convencionales_de_proteccion_contra_descargas.
25
1.2.1.1. SISTEMA DE PROTECCION CONTRA RAYOS
La necesidad de protección viene determinada por la densidad de caída de rayos
en el entorno considerado.
Consta de:
DISEÑO DE PDC
1.2.1.1.1. DISEÑO
Basado en el nivel de protección necesario, se realizará un diseño para determinar el emplazamiento del/de los PDCs, el trazado de la/s bajante(s) y la ubicación y el tipo de la/s toma(s) de tierra.
El diseño debe basarse en los datos disponibles, incluyendo:
la forma e inclinación de los tejados; el material del tejado, los muros y la estructura interna; las partes metálicas del tejado y los elementos metálicos exteriores
importantes, como conducciones de gas, aire acondicionado, escaleras, antenas, depósitos de agua…;
las cañerías, canalones y bajantes pluviales; las partes salientes del edificio y naturaleza de los materiales que las
constituyen (conductores o no conductores); los puntos más vulnerables del edificio: los puntos estructurales
considerados como vulnerables son las partes prominentes, especialmente las torres, veletas, objetos puntiagudos, chimeneas, canalones, aristas y cumbreras, las masas metálicas (extractores de aire, dispositivos de limpieza de fachada, barandilla,) casetones de escalera, recintos técnicos sobre el techo, en terraza, etc.;
el emplazamiento de los conductos metálicos (agua, electricidad, gas...) de la estructura;
los obstáculos cercanos que puedan influir en el trayecto de la descarga, por ejemplo, líneas eléctricas aéreas, vallas metálicas, árboles, etc.;
la naturaleza del ambiente, que puede ser particularmente corrosivo (ambiente salino, fábrica petroquímica, cementeras, etc.);
la presencia de material inflamable o de equipos sensibles como ordenadores o equipos electrónicos, bienes de alto valor o irreemplazables, etc.
26
COMPONENTES DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO
FIGURA 2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO
Tomada de [1]
1 Uno o más PDCs
2 Componentes de conexión
3 Uno o más conductores de bajada específico
4 Una junta de control para cada conductor de bajada específico
5 Una toma de tierra para cada conductor de bajada específico
27
6 Toma de tierra de cimentación (tierra de la estructura)
7 Cable de suministro eléctrico
8 Caja de distribución eléctrica principal con SPD
9 Caja de distribución principal de telecomunicaciones con SPD
10 Cable de telecomunicaciones con SPD
11 Una o más barras de equipotencialidad
12 Una o más uniones equipotenciales entre tomas de tierra
13 Dispositivo de desconexión
14 Una o más uniones equipotenciales (directamente o mediante vía de chispas)
15 Barra principal de tierra
16 Equipo eléctrico
1.2.1.1.2. PDC
El PDC, es un pararrayos con dispositivo de cebado y está compuesto por:
1. una punta captadora.
2. un dispositivo de cebado
3. un elemento de fijación.
4. una conexión al conductor de bajada.
El PDC se instalará preferentemente en la parte más elevada de la estructura que
lo soporta. Será en todo momento el punto más elevado de la zona que protege.
28
FIGURA 3 PDC
Fuente aplicaciones tecnológicas de España
La punta del PDC debe estar situada al menos 2 m por encima de la zona que
protege, incluyendo antenas, torres de enfriamiento, techos, depósitos, etc.
En el momento del diseño de un sistema de protección contra el rayo, se debe tener
en cuenta aquellos puntos de la arquitectura propicios para la ubicación del PDC.
Estos lugares son los puntos altos de la estructura, como:
casetas situadas en terrazas;
cumbreras;
chimeneas metálicas o de albañilería.
Aquellos PDCs que protejan zonas abiertas (campos de deporte, golf, piscinas,
campings…) serán instalados sobre soportes específicos tales como postes de
iluminación, pilares o cualquier otra estructura cercana que permita al PDC cubrir la
zona a proteger.
Los PDCs pueden estar ubicados ocasionalmente sobre mástiles autónomos. En
caso de sujeción mediante vientos conductores, éstos deben estar unidos, en sus
puntos de anclaje a nivel del suelo, a los conductores de bajada mediante
conductores según la Norma UNE-EN 50164-2.
29
La zona protegida por un PDC se determina según su eficacia nominada como
∆𝑇,en [𝜇𝑠] y esta es obtenida ensayos de evaluación, además su eficacia contempla
que el valor máximo admisible de ∆𝑇 es 60 [𝜇𝑠] que puede ser equivalente a 60
metros.
1.2.1.1.3. ZONA PROTEGIDA
La zona protegida 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 que el del PDC. Su único método es el de radio
de protección que depende de su altura (h), respecto a la superficie a proteger, de
su tiempo de avance de cebado y el n ivel de protección seleccionado.
30
FIGURA 4 RADIO DE PROTECCION
Tomada de [1]
Donde:
𝒉𝒏 es la altura de la punta del PDC sobre el plano horizontal del punto a proteger más lejano
𝑹𝒑𝒏 es el radio de protección del PDC a la altura considerada 𝒉𝒏 La FIGURA 4, muestra la forma de apantallar con una punta captadora de cebado
y especificaciones de la esfera sobre él. También, se puede apreciar una sola punta
31
de cebado, apantallando toda la estructura, donde la dimensión de cobertura depende de dos variables; • altura donde está sujeta e instalada la punta sobre el mástil o fijación • radio de protección Como ya se mencionó en el párrafo anterior, el radio de protección de un PDC de las FIGURA 4, depende de su altura (h), respecto a la superficie a proteger, de su
tiempo de avance y del nivel de protección seleccionado parte de la evaluación de riesgo, en la FIGURA 5, se puede interpretar mejor el radio de protección a partir de
su altura h, distancia D en metros y su avance de cebado en ∆T
1.2.1.1.4. RADIO DE PROTECCIÓN
El radio de protección de un PDC depende de su altura (h), respecto a la superficie
a proteger, de su tiempo de avance y del nivel de protección seleccionado parte de
la evaluación de riesgo.
FIGURA 5 INTERPRETACIÓN DEL RADIO DE PROTECCIÓN
Tomada de la revista aplicaciones tecnológicas flash captor5
La FIGURA 5 explica el método de protección contra el rayo, con (PDC).
Es de imaginar la esfera ficticia rodando sobre el plano y al tocar un vértice de la
estructura u objeto, ocurre una distancia desde el centro del radio hasta el punto de
intercepción generado por el trazador ascendente, la cual es la distancia de cebado
5 http://at3w.com/upload/pdf_producto/AT-5345_E.PDF
32
en ∆L, y la distancia en ∆𝑳 a una altura h, sobre el terreno da origen a una forma
geométrica ver FIGURA 6.
FIGURA 6 FORMA GEOMÉTRICA DEL FUNCIÓN DE H Y R PARA UN PDC
Tomada de revista flash captor España (VALENCIA)
De la figura geométrica, tenemos:
(∆𝑳 + 𝑫)𝟐 = (𝑫 − 𝒉)𝟐 + 𝑹𝒑𝟐 ( 1)
(∆𝑳)𝟐 + 𝟐∆𝑳 ∗ 𝑫 + 𝑫𝟐 − 𝟐𝑫𝒉 + 𝒉𝟐 + 𝑹𝒑𝟐 ( 2)
𝑹𝒑 = √(𝟐𝑫𝒉 − 𝒉𝟐 + ∆𝑳(𝟐𝑫 + ∆𝑳) ( 3)
El radio de protección de un PDC depende de su altura (h) respecto a la superficie
a proteger, de su tiempo de avance y del nivel de protección seleccionado.
𝑹𝑷 = √(𝟐𝒓𝒉 − 𝒉𝟐 + ∆(𝟐𝒓 + ∆)) Para h ≥ 5 m. ( 4)
𝑹𝑷 = 𝒉 ∗𝑹𝑷(𝒉 = 𝟓)
𝟓 Para 2 m ≤ h ≤ 5 m ( 5)
Dónde:
𝑹𝑷(𝒉)(𝒎) Es el radio de protección a una altura dada h;
33
𝒉(𝒎) Es la altura de la punta del PDC sobre el plano horizontal del punto a proteger
más lejano.
𝛥(𝑚) 𝛥 = 𝛥𝑇 × 106 ( 6)
1.2.1.1.5. NIVEL DE PROTECCIÓN
Se tienen cuatro (4) niveles de protección
Para los radios en (m) metros se relacionan los niveles de protección.
TABLA 1 NIVEL DE PROTECCIÓN
20 m para nivel de protección I
30 m para nivel de protección II
45 m para nivel de protección III
60 m para nivel de protección IV
Tomada de [1]
PROTECCIÓN DE EDIFICIOS (MAYOR DE 60 m DE ALTURA)
Se debe instalar protección adicional contra impactos directos de rayo en el 20%
superior de la fachada de las estructuras de más de 60 m de altura, o en cualquier
punto por encima de los 120 m, utilizando PDCs o cualquier otro medio según
normativas aplicables.
Se debe instalarse un mínimo de 4 conductores de bajada, interconectados por un
anillo conductor cuando sea necesario, distribuidos a lo largo del perímetro y si es
posible en las cuatro esquinas del edificio.
34
FIGURA 7 PROTECCIÓN PARA ESTRUCTURA MAYOR DE 60 M
Tomada de [1]
Una forma de apantallar la estructura implementando más PDC en un 20%.
La norma UNE 21186:2011 contempla dos niveles de protección a estructuras 𝑰 +
𝒚 𝑰 + +
35
Nivel de protección I+: Corresponde a el S-PDC con nivel de protección I, se
conecta adicionalmente a la estructura metálica o con la armadura del hormigón de los edificios que sirven de bajantes naturales complementarias a las específicas del S-PDC. Esta conexión debe realizarse a nivel de la cubierta y del suelo. En el caso de que las bajantes no estén interconectadas a nivel de cubierta, un anillado en la cubierta del edificio puede reemplazar esta función. Las bajantes naturales deben estar interconectadas entre ellas a nivel del suelo En caso de no existir bajantes naturales o no poder cumplirse alguna de las anteriores condiciones, el Nivel I+ no puede obtenerse. Nivel de protección I++: Corresponden a tejado protegido con Nivel I+ con un PDC
cuyo radio de protección se reduce en un 40% en relación a los valores obtenidos de la ecuación (5), para obtener una protección más exigente de los equipos sobre el tejado contra impactos directos del rayo.
36
1.2.1.2. BAJANTES
CONDUCTORES DE BAJADA:
Su función es conducir la corriente del rayo desde el pararrayos hasta la toma de
tierra.
Se debe de situar en el exterior de la estructura excepto en casos específicos.
El conductor de bajada se fijará al PDC por medio de un sistema de conexión que
se encuentre en el mástil.
Éste estará constituido por un elemento mecánico de adaptación que asegure un
contacto eléctrico permanente.
Si los conductores de bajada están instalados sobre paredes de materiales
combustibles se debe respetar al menos uno de los siguientes requisitos, a fin de
evitar un aumento peligroso de la temperatura:
una separación mínima de 0,10 m;
sección del conductor de al menos 100 mm².
Dos bajantes se consideran independientes si no discurren en paralelo, entendiendo
paralelo como una distancia en línea recta de menos de 2 m entre los conductores.
A fin de tener en cuenta posibles problemas prácticos, se admite que puedan
compartir trayectoria en un 5% de la longitud total de la bajante más corta.
37
1.2.1.2.1. NÚMERO DE BAJANTES
FIGURA 8 PDC CON 2 BAJANTES Y UNA TOA DE TIERRA TIPO B
Tomado de [1]
Donde;
𝑪 corresponde a la distancia entre dos conductores de bajada
Para S-PDC no aislados:
Cada PDC debe estar conectado al menos a dos conductores de bajada. Para
una mejor distribución de la corriente los dos caminos a tierra deben estar, si es
posible, en dos fachadas diferentes salvo imposibilidad técnica.
Cuando varios PDCs están instalados en el mismo edificio pueden compartir
las bajantes. De esta forma, si hay n PDCs sobre el tejado no es necesario que
existan 2n conductores de bajada sino un mínimo de n conductores de bajada
específicos.
Utilizar menos de 2n conductores de bajada solo es posible si las distancias de
separación para el sistema completo lo permiten.
38
El número de bajantes específicas debe ser al menos igual al número de PDCs en
el edificio. El cumplimiento de las distancias de separación permite determinar el
número de bajantes necesarias, así como la posibilidad de compartir bajantes.
El aumento del número de conductores de bajada específicos permite reducir las
distancias de separación.
Para S-PDC aislado se precisa al menos un conductor de bajada por cada PDC.
En caso de postes, mástiles, chimeneas y otras estructuras metálicas:
Si la estructura metálica cumple los requisitos de los componentes naturales
puede ser utilizada como primera bajante.
Si la estructura está aislada, puede utilizarse como la bajante única
requerida. No se precisa otro conductor de bajada específico adicional.
Si la estructura no está aislada, puede utilizarse como las 2 bajantes
requeridas si su sección es mayor o igual a 100 mm². Si la sección está entre
50 mm² y 100 mm² se precisará un conductor adicional que cumpla la Norma
UNE-EN 50164-2. Una estructura que no cumpla los requisitos de los
componentes naturales no puede utilizarse como bajante, por lo que se
precisarán una o dos bajantes específicas.
Las componentes naturales deben tener una impedancia baja y constante. Podría
ser necesario añadir un conductor de bajada específico para obtener esa baja
impedancia.
1.2.1.2.2. TRAYECTORIA
El conductor de bajada debe instalarse de tal forma que su recorrido sea lo más
directo posible.
Los radios de curvatura no deben ser inferiores a 20.
Para la desviación de los cables de bajada, se utilizarán preferentemente los codos
formados por las esquinas.
El trazado de los conductores de bajada debe ser elegido de forma que evite la
proximidad de conducciones eléctricas y su cruce. En todo caso, cuando no se
pueda evitar un cruce, la conducción debe ubicarse en el interior de un blindaje
metálico que se prolongue 1m a cada parte del cruce. El blindaje debe unirse a la
bajante.
39
FIGURA 9 CURVATURA DE LOS CONDUCTORES DE BAJADA
Tomada de [1]
FIGURA 10 LAZO GENERADO EN UNA BAJANTE
Tomado de [1]
Donde:
ℓ: longitud del bucle en metros
𝑑: Anchura del bucle en metros
El riesgo de rotura de cualquier dieléctrico se evita si se respeta la condición
𝑑 > ℓ/20.
En el caso d. la condición 𝑑 > ℓ/20 siempre se cumple ya que 𝑑 > ℓ/ 2 para
cualquier longitudℓ.
El cálculo de la distancia de separación según la FIGURA 10 , con l = l1 + l2 + l3
como en el caso f permite determinar el radio de curvatura mínimo.
40
La unión de diferentes conductores entre sí se realiza a presión con la ayuda de
piezas de unión de la misma naturaleza, mediante remaches, empalme o soldadura.
Los conductores de bajada deben estar protegidos contra eventuales choques
mecánicos mediante un tubo de protección hasta una altura superior a 2 m a partir
del suelo.
1.2.1.2.3. TRAYECTORIA POR INTERIORES
Cuando no es posible realizar una bajante exterior, el cable de bajada podrá ir
dentro de un conducto específico aislante y no inflamable, que recorra la estructura
en toda su altura o solo en parte.
Las distancias de separación deben también cumplirse para las bajantes interiores
a fin de poder determinar el nivel de aislamiento necesario del conductor específico.
El usuario debe ser informado de las dificultades de realizar la verificación y
mantenimiento, así como de los riesgos resultantes de la penetración de
sobretensiones en el interior de los edificios.
Se debe evitar el acceso de personas a ese conducto específico en momentos de
tormenta o bien disponer medidas de protección iguales a las que se dan para
bajantes externas.
REVESTIMIENTO EXTERIOR
Cuando el exterior de un edificio está provisto de un revestimiento externo metálico,
una pared de piedra o cristal, en caso de una cubierta fija de la fachada, el conductor
de bajada puede instalarse sobre la fachada de hormigón o en la estructura principal
debajo del revestimiento.
En este caso, las partes conductoras del revestimiento deben conectarse a la
bajante en la parte superior y en la base.
Si el revestimiento externo es de material inflamable, el conductor de bajada debe
instalarse a más de 10 cm detrás de éste si su sección es menor de 100 mm². Para
secciones de 100 mm² o mayores no hay necesidad de guardar una distancia entre
la bajante y el material aislado.
41
1.2.1.2.4. COMPLEMENTO DE LAS BAJANTES PDC
JUNTA DE CONTROL
Es conveniente que cada conductor de bajada esté provisto de un manguito
seccionador, junta o toma de control o puente de comprobación que permita
desconectar la toma de tierra a fin de efectuar la medición.
Generalmente las juntas de control se intercalan en las bajantes en su parte inferior.
Para las instalaciones sobre paredes metálicas, o que no estén provistas de una
bajante específica, las juntas de control deben intercalarse entre cada toma de tierra
y el elemento metálico del edificio al que estén unidas; deben estar emplazadas en
el interior de una arqueta de inspección (conforme a la Norma UNE-EN 50164-5)
sobre el que estará inscrito el símbolo de toma de tierra.
CONTADOR DE IMPACTOS DE RAYO
Cuando la instalación está provista de un contador de impactos de rayo, es
conveniente que esté instalado en el conductor de bajada más directo y que esté
instalado preferentemente justo por encima de la junta de control. Debe cumplir con
la Norma UNE-EN 50164-6.
En general, las armaduras de acero exteriores interconectadas (estructuras
metálicas) pueden ser utilizadas como bajantes, siempre que sean conductores y
su impedancia sea menor o igual 0,01 Ω.
En este caso, los PDCs estarán unidos directamente a la estructura metálica y ésta
debe unirse en la parte baja a las tomas de tierra.
CONEXIONES EQUIPOTENCIALES PARA EL RAYO
Las conexiones equipotenciales se obtienen conectando el SPCR con:
Las partes metálicas de la estructura
Las instalaciones metálicas
Los sistemas internos
las partes conductoras externas y las líneas conectadas a la estructura.
42
Una vez establecidas las conexiones equipotenciales en los sistemas internos, parte
de la corriente del rayo puede circular por estos sistemas, debiéndose tener en
cuenta sus efectos.
Los medios de interconexión pueden ser
conductores equipotenciales, cuando no se tiene una equipotencialidad
natural;
SPD, cuando no es posible realizar conexiones directas.
La manera como se consigue la equipotencialidad es importante y debe
concertarse con los distribuidores de las redes de telecomunicación, de
potencia y con otros distribuidores y con las autoridades competentes, en
caso de conflictos.
Los SPD deben instalarse de tal manera que puedan inspeccionarse.
NOTA Cuando se instala un S-PDC, las partes metálicas externas a la
estructura pueden resultar afectadas, lo que debe tenerse en cuenta cuando
se proyecten estos sistemas. También pueden ser necesarias conexiones
equipotenciales para las partes metálicas exteriores.
En el caso de un S-PDC externo aislado, las conexiones equipotenciales deben
realizarse solamente a nivel del suelo.
En un S-PDC externo no aislado, las conexiones equipotenciales deben realizarse
en los siguientes emplazamientos:
a) en el subsuelo o aproximadamente a nivel del terreno.
Los conductores equipotenciales deben conectarse a una barra
equipotencial, construida e instalada de manera tal que permita un fácil
acceso para su inspección.
La barra equipotencial debe estar conectada al terminal de puesta a tierra.
En estructuras grandes (más de 20 m de longitud) puede instalarse más
de una barra equipotencial, siempre y cuando estén interconectadas;
b) donde no se cumplen los requisitos de aislamiento.
Las conexiones equipotenciales deben hacerse tan directas y rectas como sea
posible.
NOTA Una vez establecidas las conexiones equipotenciales en los sistemas
internos, parte de la corriente del rayo puede circular por estos sistemas,
debiéndose tener en cuenta sus efectos.
43
En la TABLA 2, se indican las secciones mínimas de los conductores que conectan
las barras equipotenciales entre sí o con la puesta a tierra.
TABLA 2 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS BARRAS EQUIPOTENCIALES ENTRE SI O CON LA PUESTA A TIERRA.
Clase del SPCR Materiales Sección (mm²)
I a IV
Cobre 16
Aluminio 22
Acero 50
Tomada de [1]
En la tabla 2 se indican las secciones mínimas de los conductores que conectan
las instalaciones metálicas internas a las barras equipotenciales.
TABLA 3 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS INSTALACIONES METÁLICAS INTERNAS A LAS BARRAS
EQUIPOTENCIALES
Clase del SPCR Materiales Sección (mm²)
I a IV
Cobre 6
Aluminio 8
Acero 16
Tomada de [1]
CONEXIONES EQUIPOTENCIALES PARA LAS PARTES CONDUCTORAS
EXTERNAS
En las partes conductoras externas, las conexiones equipotenciales deben
establecerse tan cerca como sea posible del punto de entrada en la estructura a
proteger.
44
Los conductores equipotenciales deben ser capaces de soportar la corriente del
rayo que circula por ellos.
La equipotencialidad puede obtenerse mediante una ISG según la Norma UNE-EN
50164-3.
1.2.1.2.5. DISTANCIA DE SEPARACIÓN
El aislamiento eléctrico entre los captadores o los conductores de bajada y las
partes metálicas de la estructura, las instalaciones metálicas y los sistemas internos
pueden conseguirse mediante una distancia d entre las distintas partes, superior a
la distancia de separación s:
𝑠 = 𝑘𝑖
𝑘𝑐
𝑘𝑚𝑙 (𝑚)
( 7)
Donde:
𝑘𝑖 Depende del Nivel de Protección elegido (tabla 3);
𝑘𝑚 Depende del aislamiento eléctrico de los materiales (tabla 4)
kc Depende de la corriente que circula por el pararrayos y las bajantes
𝑙 Es la longitud, en metros, a lo largo del sistema captador o del conductor de
bajada, desde el punto en que se considera la distancia de separación al punto en
el que se encuentra el punto equipotencial más próximo.
NOTA La longitud l a lo largo del sistema captador puede no tenerse en cuenta en
estructuras con tejado metálico continúo actuando como captador natural.
45
TABLA 4 VALORES DEL COEFICIENTE
Valores del coeficiente ki
Clase del SPCR ki
I 0,08
II 0,06
III y IV 0,04
Valores del coeficiente km
Materiales km
Aire 1
Hormigón, ladrillos 0,5
NOTA 1 Cuando se encuentran varios materiales en serie, es buena práctica tomar
el valor más bajo de km.
NOTA 2 Si se emplean otros materiales aislantes, la forma de utilización y el valor
de km debe darlo el fabricante.
En estructuras metálicas o de hormigón con armaduras metálicas interconectadas
y con continuidad eléctrica no se requiere distancia de separación.
TABLA 5 AISLAMIENTO DEL S-PDC EXTERNO VALORES DEL COEFICIENTE KC
Número de bajantes
kc
Toma de tierra tipo A1 o A2
Toma de tierra tipo B
1 1 1
2 0,66 c 1...0,5 (véase la figura E.1)a
3 o más 0,44 b, c 1...1/n (véase la figura E.2)a, b
a Véase el anexo E. b
Si los conductores de bajada están conectados por anillos metálicos horizontales, la distribución de corriente es más homogénea en la parte
46
inferior de los conductores de bajada y kc se reduce más. Esto es válido, especialmente, para estructuras altas.
c Estos valores son válidos para electrodos de puesta a tierra con
resistencias de puesta a tierra comparables. Si la resistencia de puesta a tierra de estos electrodos es claramente diferente, se considera kc = 1.
NOTA Pueden emplearse otros valores de kc si se realizan cálculos detallados.
Tomada de [1]
1.2.1.3. TOMAS A TIERRA
Es conveniente interconectar todas las tomas de tierra de una misma estructura
Debe realizarse una toma de tierra por cada conductor de bajada con al menos dos
electrodos por cada toma de tierra.
Dado el carácter de impulso de la corriente del rayo y para asegurar el camino más
fácil posible hacia tierra, minimizando siempre el riesgo de aparición de
sobretensiones peligrosas en el interior del volumen a proteger, es importante
ocuparse de la forma y dimensiones de la toma de tierra, así como del valor de su
resistencia.
Se debe asegurar una cierta superficie de contacto del electrodo de tierra con el
terreno, a fin de facilitar la dispersión de la corriente del rayo en tierra en un espacio
de tiempo muy corto.
Las tomas de tierra deben responder a los criterios siguientes:
resistencia medida por los medios convencionales: lo más baja posible
(inferior a 10 Ω). Se debe medir este valor sobre la toma de tierra aislada de
todo otro elemento de naturaleza conductora;
evitar las tomas de tierra constituidas por un único elemento de gran longitud,
horizontal, o vertical (>20m) a fin de asegurar un valor de impedancia o
inductancia lo más bajo posible.
La utilización de una única toma de tierra vertical profunda, buscando alcanzar
terrenos húmedos, solo es interesante si la resistividad de la superficie es
particularmente elevada y es solo compatible con la existencia de estratos inferiores
del terreno de elevada conductividad.
47
Sin embargo, es de señalar que tales tomas de tierra a profundidad presentan una
impedancia de onda elevada cuando la profundidad es superior a 20 m. Se debe
entonces aumentar el número de picas horizontales y verticales, que deben estar
siempre unidas eléctricamente entre sí.
Salvo absoluta imposibilidad, las tomas de tierra deben estar siempre orientadas
hacia el exterior de los edificios.
NOTA Para las medidas para evitar tensiones de paso, véase el anexo D.
1.2.1.3.1. DIFERENTES TIPOS DE TOMAS DE TIERRA
Las dimensiones de las tomas de tierra dependen de la resistividad del suelo en el
que están realizadas. La resistividad puede variar considerablemente según la
naturaleza del terreno (arcilla, arena, roca, etc.).
La resistividad puede estimarse con la tabla 6 o medirse utilizando un método
adecuado con un medidor de resistividad del terreno.
Para cada conductor de bajada, la toma de tierra puede consistir en:
Tipo A:
Dividido en:
A1. conductores de la misma naturaleza y sección que las bajantes, excepto
aluminio, dispuestos en forma de pata de ganso de grandes dimensiones y al menos
a 50 cm de profundidad.
Ejemplo: tres conductores de 7 a 8 m de longitud, horizontalmente, al menos a 50
cm de profundidad.
A2. por la unión de muchas piquetas verticales de una longitud total mínima de 6
m, al menos a 50 cm de profundidad.
Dispuestas en línea o triángulo y espaciadas entre sí por una distancia al
menos igual a su longitud enterrada;
Unidas entre sí por un conductor idéntico o compatible en sus características
a aquel utilizado en la bajante enterrada en una zanja.
48
Tipo B
Electrodo en anillo:
Esta disposición comprende tanto un anillo conductor exterior a la estructura a
proteger, en contacto con el suelo el menos en el 80% de su longitud, como un
electrodo de la cimentación siempre que esté formado por un conductor de al menos
50 mm². La parte inferior de cada conductor de bajada debe al menos conectarse
adicionalmente a un electrodo horizontal con una longitud mínima de 4 m o a un
electrodo vertical con una longitud mínima de 2 m.
TABLA 6 VALORES ORIENTATIVOS DE LA RESISTIVIDAD EN FUNCION DEL TERRERNO
Naturaleza del terreno Resistividad (Ω · m)
Terrenos pantanosos
Limo
Humus
Turba húmeda
Arcilla plástica
Margas y arcillas compactas
Margas del jurásico
Arena arcillosa
Arena silícea
Suelo pedregoso cubierto de césped
Suelo pedregoso desnudo
Calizas blandas
Calizas compactas
Calizas agrietadas
Rocas de mica y cuarzo
Granitos y gres procedentes de alteración
Granitos y gres muy alterados
De algunas unidades a 30
20 a 100
10 a 150
50 a 100
50
100 a 200
30 a 40
50 a 500
200 a 3000
300 a 500
1500 a 3000
100 a 300
1000 a 5000 50 a 300
800
1500 a 10000
100 a 600
Tomada de [1]
49
FIGURA 11 ESQUEMA DE TOMAS DE TIERRA TIPO A1 Y A2
Tomada de [1]
Donde:
𝐷 Conductores de bajada
𝐵 Bucle en la cimentación del edificio
𝑃 Toma de tierra S-PDC
RECOMENDACIONES
Sí la resistividad es elevada del terreno y no permita obtener una toma de tierra
inferior a 10 Ω, se pueden realizar las siguientes medidas complementarias:
poner alrededor de los conductores de tierra un material mejorador de la
conductividad no corrosivo y de menor resistividad;
añadir electrodos de tierra en forma de pata de ganso o conectar con
electrodos ya existentes;
multiplicar el número de las tomas de tierra, uniéndolas entre sí;
aplicar un mejorador de tierra conforme a la Norma UNE-EN50164-7;
si tras la aplicación de las disposiciones enunciadas no se consigue disponer
de una resistencia menor de 10 Ω, se considerará que la toma de tierra Tipo
A asegura un paso aceptable de la corriente del rayo siempre que esté
constituida por una longitud total de electrodo enterrado de al menos:
50
160 m para Nivel de Protección I
100 m para Nivel de Protección II, III, IV.
En cualquier caso, cada elemento vertical u horizontal no debe ser mayor de 20 m.
TOMAS DE TIERRA TIPO B,
cuando no se pueda alcanzar el valor de 10 Ω longitud de cada electrodo adicional
debe ser:
Para electrodos horizontales: de 4 m a 160 m para Nivel de Protección I (100
m para otros niveles de protección).
Para electrodos verticales: de 2 m a 80 m para Nivel I de Protección (50 m
para otros niveles).
O bien una combinación como se explica en las tomas de tierra Tipo A.
EQUIPOTENCIALIDAD DE LAS TIERRAS
Cuando el edificio o el volumen a proteger disponga de una toma de tierra de
cimentación para las masas de las instalaciones eléctricas, las tomas de tierra de
las instalaciones de pararrayos se unirán a ellas mediante un conductor normalizado
según UNE -EN 50164-2.
Para las estructuras de nueva construcción se debe tener en cuenta esta
disposición desde el estudio inicial, y realizar la interconexión con el circuito de tierra
en el fondo de la excavación, directamente al pie de cada bajante mediante un
dispositivo que permita la desconexión y que esté emplazado preferiblemente en un
registro de inspección que lleve el símbolo de toma de tierra .
Para edificios e instalaciones ya existentes se deben realizar interconexiones
preferentemente sobre las partes enterradas y debe existir la posibilidad de
desconexión para controles posteriores.
En el caso de una interconexión en el interior de un edificio, la trayectoria del
conductor de unión se debe realizar de forma que evite una eventual inducción
sobre los cables y materiales situados en las inmediaciones.
Cuando otras estructuras separadas se incluyan dentro del volumen a proteger, la
toma de tierra del PDC se debe interconectar a la red de tierra equipotencial
enterrada que une las diferentes estructuras.
CONDICIONES DE PROXIMIDAD
Los elementos constitutivos de las tomas de tierra de los pararrayos deben distar al
menos 2 m de toda canalización metálica o eléctrica enterrada, siempre que estas
51
canalizaciones no estén eléctricamente conectadas a la unión equipotencial
principal del edificio.
Para los terrenos de resistividad superior a 500 Ω·m la distancia mínima será de 5
m.
MATERIALES Y DIMENSIONES
ANTENAS
La existencia de una antena sobre el tejado de un edificio aumenta los riesgos de
impacto de rayo y ésta se puede convertir en el primer elemento susceptible de
recibir la descarga.
El mástil que soporta la antena debe estar unido directamente o por medio de una
vía de chispas conforme a la Norma UNE-EN 50164-3 al sistema de protección
contra el rayo mediante un conductor adecuado, excepto si la antena está fuera de
la zona protegida o sobre otro tejado. Es conveniente proteger el cable coaxial con
un protector contra sobretensiones.
Se puede utilizar un mástil común cuando se cumplan todas las condiciones
siguientes:
los PDCs están fijados en la punta del mástil;
la punta del PDC sobrepasa al menos en dos metros la antena más próxima;
la fijación del conductor de bajada está efectuada por medio de un conector
directamente sobre el PDC;
la trayectoria del cable coaxial de la antena se realiza por el interior del mástil
de la antena.
ÁREAS DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTOS INFLAMABLES O
EXPLOSIVOS
Los depósitos que contengan líquidos inflamables deben estar conectados a tierra,
pero solo esta puesta a tierra no es suficiente para constituir una protección contra
las descargas atmosféricas. Por lo tanto, es necesario un estudio complementario
en profundidad.
los PDC se sitúan en el exterior de las zonas con riesgo de explosión y más elevados
que las estructuras a proteger. En la medida de lo posible la trayectoria de los
conductores de bajada se efectuará por el exterior de las zonas con riesgo de
explosión. Si no es posible se deberá prestar particular atención a las medidas a
tomar para evitar la formación de chispas.
52
Las tomas de tierra deben estar orientadas en dirección opuesta a las zonas de
almacenamiento.
NOTA Se recomienda la instalación de un contador de rayos.
EDIFICIOS RELIGIOSOS
Los campanarios, torres y minaretes son puntos de impacto preferentes de la
descarga debido a su prominencia.
Para este tipo de edificios, el S-PDC debe disponer de una primera bajante directa
realizada a lo largo de la torre principal.
Cuando la altura del punto prominente del edificio sea mayor de 40 m se recomienda
que el segundo conductor de bajada específico se instale sobre cumbrera de la
nave.
Si hay una cruz o una estatua no metálica de la nave, está debe estar provista de
una punta de captación.
Cuando en el punto más alto exista un elemento prominente no metálico (una cruz,
una estatua no metálica, etc.) estos objetos se dotarán de un dispositivo de captura.
Es conveniente que las tomas de tierra del pararrayos, así como la tierra eléctrica
se unan entre sí mediante un conductor de tierra.
Algunos edificios tienen campanas eléctricas. Su alimentación eléctrica debe
protegerse contra sobretensiones con un SPD que cumpla la Norma UNE-EN
61643-11 y la Especificación Técnica CLC/TS 61643-12.
53
FIGURA 12 EDIFICIO RELIGIOSO
Tomada de [1]
PARTE DE INSTALACIÓN, VERIFICACIÓN Y MANTENIMIENTO
La configuración de un S-PDC y sus componentes instalados se verifican según el
presente documento y el informe de ejecución. El buen estado del S-PDC y su
mantenimiento deben asegurarse a lo largo del tiempo.
El instalador debe realizar un parte de instalación al final de las obras que
comprenda al menos los elementos siguientes:
nivel de protección utilizado;
justificación de la protección;
tipo y características del PDC;
método de control del PDC;
nombre y localización de los conductores de bajada; presencia y
localización, si existe, del contador de rayos;
justificación del cumplimiento de las distancias de separación;
justificación de las uniones equipotenciales incluidos los protectores contra
sobretensiones;
tipo y valor de las tomas de tierra;
54
justificación de las dimensiones de la toma de tierra cuando su valor es
superior a 10 Ω.
NVERIFICACIONES
Las fases de las verificaciones se efectúan:
– inicialmente, a la finalización del S-PDC;
periódicamente.
cada vez que la estructura protegida es modificada, reparada o cuando la
estructura ha recibido el impacto de un rayo.
Nivel de
protección
Verificación
visual
(años)
Verificación
completa
(años)
Verificación
completa de los
sistemas críticos
(años)
I y II 1 2 1
III y IV 2 4 1
NOTA Los S-PDC empleados en estructuras con riesgo de explosión deberían
verificarse visualmente cada 6 meses. Los ensayos eléctricos de la instalación
deberían realizarse una vez al año.
Una excepción aceptable al ensayo anual programado, sería realizar los ensayos
en un ciclo de 14 a 15 meses, si se considera ventajoso ensayar la resistencia de
puesta a tierra en distintas épocas del año para tener una indicación de su
variación con las estaciones del año.
NOTA 1 Los impactos de rayo pueden registrarse mediante un contador de impactos
de rayo instalado en una de las bajantes.
NOTA 2 Si las autoridades nacionales requieren medidas regulares del sistema
eléctrico de una estructura se recomienda verificar al mismo tiempo el sistema de
protección contra el rayo en cuanto al funcionamiento de las medidas de protección
internas incluyendo las uniones equipotenciales con los sistemas eléctricos.
NOTA 3 Las instalaciones más antiguas deben relacionarse con un nivel de
protección o tomarse los intervalos para la verificación de las especificaciones
55
locales u otras como los reglamentos de construcción, reglamentaciones técnicas,
instrucciones, seguridad industrial o protección de riesgos laborales.
NOTA 4 Un sistema crítico puede estar definido por la reglamentación o por el
usuario.
INFORME DE VERIFICACIÓN
Es conveniente que cada verificación periódica sea registrada en un informe
detallado que recoja todos los resultados de la verificación y las medidas correctoras
a tomar.
VERIFICACIÓN INICIAL
La verificación inicial se efectúa tras la finalización de los trabajos de instalación del
S-PDC.
Su objetivo es asegurar que la totalidad de la instalación del S-PDC está
correctamente realizada de acuerdo con esta norma y con el informe de ejecución.
Esta verificación llevará al menos los siguientes puntos:
asegurar que el PDC esté al menos 2 m por encima de cualquier elemento
a proteger.
El PDC tiene las características indicadas en el informe de ejecución;
El número de conductores de bajada;
conformidad de los componentes del S-PDC con esta norma y las series de
Normas UNE-EN 50164 y UNE-EN 61643 por marcaje, declaración o
documentación;
trayectoria, emplazamiento y continuidad eléctrica de los conductores de
bajada;
fijación mecánica de los diferentes elementos de la instalación;
respetar las distancias de seguridad y/o la presencia de uniones
equipotenciales;
resistencia de las tomas de tierra;
equipotencialidad de la toma de tierra del S-PDC con la del edificio.
En cualquier caso, cuando la totalidad o parte de un conductor no sea visible, es
aconsejable realizar una medida de su continuidad eléctrica.
VERIFICACIÓN VISUAL
Es conveniente proceder a una inspección visual a fin de asegurar que:
no se aprecia ningún daño debido al rayo;
56
el PDC conserva su integridad;
no hay ninguna extensión o modificación de la estructura protegida que
requiera la aplicación de medidas complementarias de protección contra el
rayo;
la continuidad eléctrica de los conductores visibles es correcta;
todas las fijaciones y las protecciones mecánicas están en buen estado;
ninguna pieza está deteriorada por la corrosión;
se respetan las distancias de separación, el número de uniones
equipotenciales es suficiente y su estado es correcto;
el indicador de fallo de los protectores contra sobretensiones no indica su
final de vida;
se controlan y registran los resultados de las operaciones de mantenimiento.
VERIFICACIÓN COMPLETA
Una verificación completa comprende las inspecciones visuales y las siguientes
medidas para verificar:
la continuidad eléctrica de los conductores integrados;
los valores de resistencia de la toma de tierra (es conveniente analizar todas
las variaciones superiores al 50% respecto al valor inicial);
el correcto funcionamiento del PDC según la metodología entregada por el
fabricante.
NOTA Es posible tomar una medida de tierra a alta frecuencia en el momento de la
realización del sistema de toma de tierra o en la fase del mantenimiento, con el fin
de verificar la coherencia entre el sistema realizado de toma de tierra y su
necesidad.
MANTENIMIENTO
Cuando una verificación muestre que existen deficiencias o anomalías en el SPRC,
es conveniente realizar la reparación con el menor retraso a fin de mantener la
eficacia óptima del sistema.
Las instrucciones de mantenimiento de los componentes y de los dispositivos de
protección se aplican de acuerdo con las instrucciones de los manuales del
fabricante.
57
1.2.2. NORMA COLOMBIANA
NORMA NTC 4552
La norma NTC 4552 (2008-11-26): A diferencia de la versión anterior (2004), esta
se encuentra dividida en tres partes:
NTC 4552-1. PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS).
PARTE 1: PRINCIPIOS GENERALES. Esta norma es modificada de la Norma IEC 62305-1-2006. Presenta los principios generales que deben seguirse en la protección contra rayos.
NTC 4552-2 - PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS).
PARTE 2: MANEJO DEL RIESGO. Esta norma es modificada de la Norma IEC 62305-2-2006. Establece un procedimiento para la evaluación de dicho riesgo. Una vez se seleccione un límite de riesgo superior tolerable, este procedimiento permite la selección de medidas de protección apropiadas que deben adoptarse para reducir el riesgo a un límite tolerable o por debajo de él."
NTC 4552-3 - PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS).
PARTE 3: DAÑOS FÍSICOS A ESTRUCTURAS Y AMENAZAS A LA VIDA. Esta
norma es modificada de la Norma IEC 62305-3-2006. "presenta los requisitos para proteger una estructura contra daños físicos por medio de un sistema de protección contra rayos (SIPRA), y para la protección contra lesiones a seres vivos debido a tensiones de paso y de contacto en las proximidades del SIPRA."
58
1.2.2.1. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS
Esta descrito en la NTC 4552-3. Daños físicos a estructuras y amenazas a la vida,
Presenta los requisitos necesarios para la protección de estructuras contra daños
materiales y daños a seres vivos como consecuencia de la acción de la corriente de
rayo o por la formación de ondas peligrosas, especialmente en el caso de descargas
directas del mismo, por medio de un sistema de protección contra rayos (SIPRA),
que incluye un sistema de protección externa y un sistema de protección interna,
según sea el nivel de riesgo.
Establece el desarrollo de un SIPRA, para garantizar una protección eficaz y
minimizar los efectos directos e indirectos causados a seres vivos y a estructuras,
por impactos de rayos.
Está relacionada con la protección, dentro y fuera de la estructura contra el daño y lesiones a los seres vivientes debido a tensiones de paso y de contacto.
1.2.2.1.1. DISEÑO
El SIPRA, considera la medida más efectiva para proteger las estructuras contra los daños físicos causado por las descargas eléctricas atmosféricas.
EL SIPRA consiste tanto de una protección externa como de una protección interna.
Una protección externa está diseñada para:
a. Interceptar los impactos directos de rayo a la estructura (usando el sistema de captación)
b. Conducir la corriente del rayo de manera segura hacia la tierra (usando un sistema de bajantes)
c. Dispersar y disipar la corriente de rayo dentro de la tierra (usando un sistema de puesta a tierra)
La protección interna contra rayos previene de chispas peligrosas dentro de la estructura usando tanto equipotencialización como distancias de separación entre los componentes del SIPRA y otros elementos conductores eléctricos internos a la estructura.
DISEÑO SIPRA
Un diseño del SIPRA óptimo tanto técnico como económico es posible especialmente si los pasos en el diseño y la construcción de éste son coordinados con el diseño y la construcción de la estructura a proteger.
En particular, el diseño de la estructura en si misma debe utilizar las partes metálicas de la estructura como partes del SIPRA.
59
En el diseño de la clase y ubicación del SIPRA para estructuras existentes deben tenerse en cuenta las restricciones de la situación existente.
La documentación del diseño de un SIPRA deberá contener toda la información necesaria para asegurar una completa y correcta instalación. Para información más detallada,
Las medidas de prevención de lesiones a seres vivos, debido a tensiones de paso y de contacto son realizadas para:
1) Reducir las corrientes peligrosas en las partes conductoras expuestas y/o incrementando la resistividad de la superficie del suelo.
2) Reducir la ocurrencia de tensiones de paso y/o de contacto peligrosas mediante el uso de restricciones físicas y/o avisos de peligro.
El tipo y ubicación del SIPRA debe considerarse cuidadosamente en el diseño de una estructura nueva, tener un acceso fácil al sistema de puesta a tierra.
Es prioritario que exista una relación muy estrecha entre los diseñadores del SIPRA, los arquitectos y los constructores de la edificación de tal manera que el SIPRA esté completamente integrado a la edificación sin afectar su aspecto y sus características de construcción.
El SIPRA, tiene como objetivo proteger la vida de las personas y el buen funcionamiento de las instalaciones y equipos contra los daños producidos por impactos directos e indirectos del rayo.
Es decir que La norma NTC 4552-3 (2008) presenta los requisitos para proteger una estructura contra daños físicos por medio de un sistema de protección contra rayos (SIPRA), y para la protección contra lesiones a seres vivos debido a tensiones de paso y de contacto.
Están determinadas por las características de la estructura a ser protegida y por el nivel de protección contra rayos considerado, es decir tiene CUATRO NIVELES.
Para cada NIVEL DE PROTECCION se genera un sistema fijo de parámetros máximos y mínimos de corriente del rayo.
La clase del SIPRA requerido debe obtenerse a basado en la valoración de riesgo de acuerdo con la NTC4552-2.
NOTA: “En este documento no está intencionado suministrar información ni comparaciones de protección contra fallas en sistemas eléctricos, electrónicos debidas a sobretensiones, compatibilidad electromagnética ni sistemas de protección internos”
60
SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO
Su función es interceptar las descargas atmosféricas en una estructura y evacuar la corriente de rayo a tierra de forma segura para reducir daños asociados.
ESQUEMA DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO
Fuente Autor
La función del SPE es interceptar, drenar y dispersar la corriente del rayo, y está conformado por:
SISTEMA DE CAPTACIÓN
SISTEMA DE BAJANTES
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
SPE
SISTEMA DE CAPTACION
COMPONENTE
PUNTA
FRANKLIN
CABLE COLGANTE
MALLA DE
CONDUCTORES
METODOS ASOCIADOS
ESFERA RODAN
TE
ANGULO DE
PROTECCIÓN
ENMALLADO
BAJANTES SPT
RED EQUIPOTENCIALIZACIÓ
N
PUESTA A TIERRA
TIPO A
TIPO B
61
1.2.2.1.2. SISTEMA DE CAPTACIÓN
El sistema de captación es el encargado de interceptar los rayos que vayan a impactar directamente a la estructura y enviar la corriente de rayo por las bajantes de la edificación.
La probabilidad de que una estructura sea penetrada por una corriente de rayo decrece considerablemente por la presencia de un sistema de captación diseñado adecuadamente.
El sistema de captación puede ser compuesto por cualquier combinación de los siguientes elementos:
- Bayonetas (incluyendo mástiles auto soportados) - Cables colgantes - Mallas de conductores
UBICACIÓN: Los terminales de captación instalados en una estructura se deben localizar en las esquinas, puntos expuestos sobresalientes de la estructura y en los bordes. Se debe tener en cuenta que los dispositivos de interceptación de rayos deben ser varillas metálicas sólidas o tubulares en forma de bayonetas con una altura por encima de las partes altas de la estructura.
Deben estar posicionados de acuerdo con uno o más de los siguientes métodos:
El método de ángulo de protección, el método de la esfera rodante y el método de enmallado, tal como se describen a continuación.
Para la utilización de los métodos de diseño se debe considerar lo siguiente:
El método de esfera rodante es aplicable para estructuras con altura menor a 55 m
El método de al ángulo de protección es útil para edificaciones con formas simples, pero está limitado a la altura de los mismos y el tamaño del sistema de captación.
El método de enmallado es útil para proteger superficies planas como techos y terrazas.
62
1.2.2.1.3. ZONA PROTEGIDA
FIGURA 13 ÁREA DE PROTECCIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DE LA ESFERA RODANTE
Tomado de [2]
El posicionamiento de los terminales de captación debe realizarse de manera tal
que la esfera escogida por el nivel de protección nunca toque ninguna parte de la
estructura, de este modo la esfera siempre estará soportada por algún elemento del
sistema de captación.
En la práctica, para determinar gráficamente la altura mínima de la instalación de
interceptación, se trazan arcos de circunferencia con radio igual a la distancia de
impacto, entre los objetos a ser protegidos y el sistema de captación, de tal forma
que los arcos sean tangentes a la tierra y a los objetos o tangentes entre objetos;
cualquier estructura por debajo de los arcos estará protegida por él o los objetos
que conformen el arco, y cualquier objeto que sea tocado por el arco estará
expuesto a descargas directas.
En estructuras más altas que el radio de la esfera rodante, pueden existir rayos que
impacten los costados de éstas. Cada punto lateral de la estructura tocado por la
esfera rodante es un punto factible de ser impactado. Sin embargo, la probabilidad
que rayos impacten los costados es prácticamente despreciable para estructuras
menores a 60 m.
63
1.2.2.1.4. METODO DE LA ESFERA RODANTE
Se utiliza para establecer el área de protección de las puntas Faraday. Este consiste en rodar una esfera imaginaria sobre tierra, alrededor y encima de la instalación a proteger o cualquier otro objeto en contacto con la tierra, capaz de actuar como un punto de intercepción de la corriente de rayo.
La esfera imaginaria debe rodarse desde el nivel de la tierra hacia la estructura a proteger como se ve en la FIGURA 14.
Los valores máximos del radio se muestran en la TABLA 7.
TABLA 7 VALORES MÁXIMOS DEL RADIO DE LA ESFERA RODANTESEGUN EL NIVEL DE PROTECCIÓN
NIVEL DE PROTECCION RADIO DE LA ESFERA [m]
NIVEL I 35
NIVEL II 40
NIVEL III 50
NIVEL IV 55
Tomada de [2]
El método de la esfera rodante es usado para identificar el espacio protegido de las partes y áreas de la estructura, la esfera debe tocar únicamente la tierra y el sistema de captación, donde el radio r de la esfera depende de la clase del SIPRA como lo indica la siguiente FIGURA 14
FIGURA 14 UTILIZACIÓN DEL METODO DE LA ESFERA RODANTE
Tomada de [2]
64
NOTA El diseñador es libre de usar cualquier radio de la esfera, siempre y cuando
éstos sean inferiores a los mostrados en la TABLA 7.
DENSIDADES TÍPICAS EN COLOMBIA
La evaluación Global de DDT para toda la geografía colombiana se hizo para áreas
de 300 km2 x 300 km2, la FIGURA 15, presenta las variaciones en valores desde
0,0012 hasta 11.4, con un valor de media aritmética de 3 [strokes/km2-año].
En Colombia se pueden encontrar, en la geografía colombiana (zona tropical),
valores de DDT de 35 [strokes/km2-año]. Una evaluación local en áreas menores,
de 3 km2 x 3 km2 es el ideal para propósitos de diseño de sistemas de protección
contra rayos. Esta evaluación solo es obtenible a través de los datos de un sistema
de localización de rayos.
65
FIGURA 15 VARIACIÓN DE VALORES DE RAYOS EN COLOMBIA
Tomada de [3]
66
Tabla 8 DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA PARA ALGUNAS CIUDADES DE COLOMBIA
Ciudad Latitud Longitud Densidad
promedio
Barranquilla 10,9 -74,8 1
Cartagena 10,5 -75,5 2
Corozal 9,3 -75,3 3
El Banco 9,1 -74,0 10
Magangue 9,3 -74,8 5
Montería 8,8 -75,9 2
Quibdo 5,7 -76,6 9
Santa Marta 11,1 -74,2 2
Tumaco 1,8 -78,8 1
Turbo 8,1 -76,7 5
Valledupar 10,4 -73,3 2
Riohacha 11,5 -72,9 2
Armenia 4,5 -75,8 2
Barranca 7,0 -73,8 7
BOGOTA 4,7 -74,2 1
Bucaramanga 7,1 -73,1 1
Cali 3,6 -76,4 1
Cúcuta 7,9 -72,5 1
Girardot 4,3 -74,8 5
Ibagué 4,4 -75,2 2
67
Ipiales 0,8 -77,6 1
Manizales 5,0 -75,5 2
Medellín 6,1 -75,4 1
Neiva 3,0 -75,3 1
Ocaña 8,3 -73,4 2
Pasto 1,4 -77,3 1
Pereira 4,8 -75,7 4
Popayán 2,4 -76,6 1
Remedios 7,0 -74,7 12
Tomada de [2]
1.2.2.1.5. NIVELES DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS (NPR)
El uso del nivel de protección contra rayos para el diseño de medidas de protección contra descargas eléctricas atmosféricas, va de acuerdo con el conjunto de parámetros de la corriente de rayo.
Se tiene cuatro niveles de protección ver TABLA 7.
Para cada NPR se genera un sistema fijo de parámetros máximos y mínimos de corriente de rayo.
NOTA Las protecciones contra el rayo cuyos parámetros, máximo y mínimo, de la corriente de rayo excedan el nivel I (NPR I) no se consideran en esta norma.
NOTA La probabilidad de ocurrencia de rayo cuyos parámetros, máximo y mínimo, de la corriente de rayo excedan el nivel I (NPR I) es menor del 2 %.
68
1.2.2.2. BAJANATES
El objeto de las bajantes es derivar la corriente del rayo que incide sobre la estructura e impacta en los terminales de captación hacia las bajantes y finalmente al sistema de puesta a tierra. El cálculo de los bajantes refleja el compromiso de una protección técnicamente adecuada y económica, puesto que, mediante el incremento del número de bajantes, se logra una reducción de la magnitud de la corriente que circula por cada bajante y su ruta de ascenso; así mismo se reduce la magnitud de las inducciones magnéticas en los lazos metálicos de la instalación y las diferencias de potencial a tierra.
1.2.2.3. TRAYECTORIA
Es necesario que las bajantes sean ubicadas, de tal manera que a partir del punto de impacto del rayo hasta la tierra cumpla con los siguientes requerimientos:
varios caminos paralelos para la corriente.
La longitud de los caminos de corriente debe ser mínima.
Equipotencialización a partes conductoras de la estructura.
Ubicación a una distancia considerable de circuitos internos y partes metálicas.
La distancia de separación de las bajantes depende del nivel de protección resultado de la evaluación de riesgo.
se debe evitar la formación de lazos o curvas para facilitar el paso de la corriente a tierra en curvas su ángulo debe ser inferior a 90° y el radio de curvatura mayor o igual a 200mm.
Existen dos tipos de bajantes dentro de la norma NTC 4552-3;
BAJANTES AISLADAS o Este tipo de sistemas se usa para estructuras con paredes
combustibles y en áreas con peligro de explosión como tanques de almacenamiento de combustible o en estructuras con consideraciones arquitectónicas en donde los bajantes no se ubican directamente sobre la fachada sino en las hendiduras del ladrillo, es decir no pueden ser colocadas en la superficie y no es conveniente instalar sobre partes con yeso.
BAJANTES NO AISLADAS o Para este tipo de sistemas se tiene en cuenta la distribución simétrica
de las bajantes, por lo que se establecen distancias de separación que pueden verse afectadas por objetos que interfieren en el recorrido de los conductores bajantes como son: ventanas, techos, voladizos, pisos, entre otros.
69
FIGURA 16 LAZO GENERADO DE UNA BAJANTE
Tomado de [2]
Donde:
l: longitud del bucle en metros
d: Anchura del bucle en metros
El riesgo de rotura de cualquier dieléctrico se evita si se respeta la condición
d > l/20.
En el caso d. la condición d > l/20 siempre se cumple ya que d > l/ 2 para cualquier longitud.
El cálculo de la distancia de separación, con l = l1 + l2 + l3 como en el caso f permite determinar el radio de curvatura mínimo.
Los lazos de un conductor como se muestra en la FIGURA 16 LAZO GENERADO DE UNA BAJANTEFIGURA 16, pueden producir grandes caídas de tensión inductiva, las cuales pueden causar descargas produciendo daños al circular a través de la estructura
CONEXIONES EQUIPOTENCIALES PARA EL RAYO
En sistemas aislados de protección externo contra rayos, la unión equipotencial se deberá realizar solo a nivel de tierra.
Para sistemas de protección externo no aislados, se deben realizar uniones equipotenciales en los siguientes lugares:
a) En el sótano o aproximadamente en el nivel del suelo. Deberán conectarse conductores equipotenciales a una barra equipotencial instalada de tal manera que sea de fácil acceso e inspección. La barra equipotencial debe ser conectada al
70
sistema de puesta a tierra. Para estructuras grandes (mayores a 20 m de longitud), más de una barra equipotencial puede ser instalada, siempre y cuando sean interconectadas.
b) Donde los requisitos de aislamiento no son cumplidos.
Las uniones equipotenciales deberán realizarse lo más cerca y con el menor número de curvas posibles.
TABLA 9 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS BARRAS EQUIPOTENCIALES ENTRE SI O CON LA PUESTA A TIERRA.
Clase del SPCR Materiales Sección (mm²)
I a IV
Cobre 14
Aluminio 22
Acero 50
Tomada de [2]
En la TABLA 9, se indican las secciones mínimas de los conductores que
conectan las instalaciones metálicas internas a las barras equipotenciales.
TABLA 10 DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES QUE CONECTAN LAS INSTALACIONES METÁLICAS INTERNAS A LAS BARRAS
EQUIPOTENCIALES
Clase del SPCR Materiales Sección (mm²)
I a IV
Cobre 5
Aluminio 8
Acero 16
Tomada de [2]
1.2.2.4. DISTANCIA DE SEPARACIÓN
El aislamiento eléctrico entre los pararrayos o las bajantes respecto a: partes
metálicas internas, sistemas eléctricos, líneas de telecomunicaciones a ser
protegidas, puede ser logrado mediante distancias de separación S entre las partes
así
71
𝑠 = 𝑘𝑖
𝑘𝑐
𝑘𝑚𝑙 (𝑚) ( 8)
Donde:
𝑘𝑖 Depende del Nivel de Protección elegido (tabla 3);
𝑘𝑚 Depende del aislamiento eléctrico de los materiales (tabla 4)
kc Depende de la corriente que circula por el pararrayos y las bajantes
𝑙 Es la longitud, en metros, a lo largo del sistema captador o del conductor de
bajada, desde el punto en que se considera la distancia de separación al punto en
el que se encuentra el punto equipotencial más próximo.
En el caso de líneas o partes conductoras externas conectadas a la estructura, es
siempre necesario asegurar la unión equipotencial (por conexión directa o por medio
de DPS) en el punto más cercano al ingreso a la estructura.
En estructuras metálicas conectadas a estructuras de concreto reforzado con
continuidad eléctrica ininterrumpida, las distancias de separación no son
necesarias.
TABLA 11 VALORES DEL COEFICIENTE
Valores del coeficiente ki
Clase del SPCR ki
I 0,08
II 0,06
III y IV 0,04
Valores del coeficiente km
Materiales km
Aire 1
Hormigón, ladrillos 0,5
72
NOTA 1 Cuando se encuentran varios materiales en serie, es buena práctica tomar
el valor más bajo de km.
NOTA 2 Si se emplean otros materiales aislantes, la forma de utilización y el valor
de km debe darlo el fabricante.
TABLA 12 VALORES DE COEFICIENTE KC PARA AISLAMIENTO EXTERNO
Número de bajantes n Kc
1 1
2 1…. 0.5
4 ó más 1 … 1/n
Tomado de [2]
En estructuras metálicas o de hormigón con armaduras metálicas interconectadas
y con continuidad eléctrica no se requiere distancia de separación.
73
1.2.2.5. SISTEMA PUESTA A TIEERRA
Elemento conductor conectado a tierra con fin de drenar la corriente de rayo con elementos como varillas, electrodos, los anillos y enmallados
Para el diseño SPT, debe tener en cuenta:
La resistividad del suelo.
La acidez del suelo (pH).
La estructura física del suelo (rocas, arenas, arcillas).
La forma de interconexión con las otras puestas a tierra y los sistemas de protección contra corrosión.
Los efectos adicionales en otros sistemas eléctricos y de comunicaciones.
Un SPT comprende la unión de todos los equipos eléctricos, estructuras metálicas, tierra de subestaciones, etc. A una o varias puestas a tierra de resistencia bajas, para establecer una condición equipotencial entre todos los equipos y estructuras, ofreciendo así un camino de baja impedancia a los rayos, la reducción del ruido en telecomunicaciones y un camino de retorno en circuitos eléctricos y electrónicos. Antes de conectar a tierra, los conductores y las superficies deben ser limpiados cuidadosamente de manera que se garantice la continuidad eléctrica [1].
1.2.2.6. TIPOS DE CONFIGURACIÓN SPT
CONFIGURACION TIPO A
Electrodos instalados fuera de la estructura y conectados a cada uno de los bajantes, se recomienda para estructuras pequeñas y aisladas la longitud mínima para electrodos horizontales se encuentra normalizada de acuerdo al NIVEL DE PROTECCIÓN, y para electrodos verticales se toma la mitad de la longitud tomada para electrodos horizontales, caso estructuras de uso común residenciales.
CONFIGURACION TIPO B
Consiste en un anillo conductor externo a la estructura conectado al suelo eh un 80% de su longitud total, uso sistemas de captación enmallado estructuras con potencial de peligro de explosión, el radio del anillo debe ser menor o igual a la longitud normalizada de acuerdo al nivel de protección para electrodos horizontales de la configuración tipo A
Elementos que conforman el sistema de puesta a tierra.
Electrodos: conductor o conjunto de conductores enterrados que sirven para establecer una conexión con el suelo, inalterable a la humedad y a la acción química del terreno, pueden ser verticales, horizontales o se puede utilizar la cimentación de acero reforzado de la estructura, en este último caso se conocen como electrodos de puesta a tierra de cimentación.
74
Anillos: electrodos a tierra que forman un lazo cerrado alrededor de la estructura, interconectan las bajantes para distribuir las corrientes de rayo entre ellos.
Enmallados: interconexión de las puestas a tierra de varias estructuras.
Punto de puesta a tierra: punto situado dentro de una cámara, que sirve de unión entre el anillo de enlace y las líneas principales de tierra.
Líneas principales de tierra: conductores que unen el sistema de captación con los puntos de puesta a tierra. Es necesario 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.
75
2. EVALUACION DE RIESGO
La metodología usada por la norma técnica colombiana NTC 4552-2 y la norma técnica española UNE 21186:2011, evalúan el riesgo por rayos a partir de la fuente primaria: la corriente del rayo. Dependiendo de la ubicación de la estructura con respecto al punto de impacto se consideran cuatro fuentes de daños (S), las cuales producen tres tipos de daños (D) y cuatro tipos de pérdidas (L), es decir que ambas normas evalúan el riesgo de la misma forma y puede ser utilizado por cualquier software regido por ambas normas.
Se debe tener un límite de riesgo superior permisible para la debida selección de medidas de protección apropiadas ante la reducción de riesgo. Para el diseño de un sistema de protección, se inicia con la evaluación del nivel de riesgo. El proceso de evaluación permite la obtención de información importante como:
Magnitudes máximas y mínimas de los parámetros del rayo en la implementación del método electro geométrico.
Magnitud de corriente para dimensionar los conductores de bajantes del o SPE. Sistema de protección externo, o DPS, sistema de protección interno
Distancias de seguridad y medidas de protección para tensiones de paso y contacto. Realizar una evaluación permite el ahorro de costos significativos en instalaciones para nivel de riesgo bajo, las cuales no necesitan un sistema completo de protección contra rayos. Para encontrar el nivel de riesgo se tiene en cuenta índices, que están ponderados dentro de dos características como:
parámetros de las descargas atmosféricas
Índices que están relacionadas con la estructura, y servicios.
En función del punto de impacto, se pueden distinguir las siguientes fuentes de daño descritas en el anexo A.1-pag33 de la norma UNE 21186:2011, y numeral 4-pag10 de la NTC 4552-2
2.2.1.1. FUENTE DE DAÑO
La primera fuente de daños es la corriente del rayo.
En función del punto de impacto se distinguen cuatro fuentes de daños;
S1: descargas en la estructura;
S2: descargas cerca de la estructura;
S3: descargas en una línea conectada a la estructura;
S4: descargas cerca de una línea conectada a la estructura.
76
Una descarga puede producir daños en función de las características del objeto a proteger; algunas de las características más importantes son: tipo de construcción, contenido y sus aplicaciones, tipo de servicios y medidas de protección previstas.
Para aplicaciones prácticas de evaluación de riesgo, es importante distinguir entre tres tipos básicos de daños que pueden suceder como consecuencia de las
descargas atmosféricas tipo rayo:
2.2.1.2. TIPOS DE DAÑOS
Existen tres tipos de daños frente a una descarga eléctrica que puede producir daños en función de las características del objeto a proteger. Algunas de las características más importantes son: tipo de construcción, contenido y sus aplicaciones, tipo de servicios y medidas de protección previstas.
Es útil distinguir, para aplicaciones prácticas de la evaluación del riesgo, entre tres tipos básicos de daños que pueden aparecer como consecuencia de las descargas atmosféricas.
D1: daños a seres vivos;
D2: daños físicos;
D3: fallos de sistemas eléctricos y electrónicos.
El daño por rayo en una estructura puede limitarse a una parte de la estructura o extenderse a toda la estructura. También puede involucrar a sus alrededores y al entorno (por ejemplo, emisiones químicas o radiactivas).
2.2.1.3. TIPOS DE PÉRDIDAS
Cada tipo de daños por si solos o en combinación con otros, pueden producir pérdidas en la estructura a proteger. El tipo de pérdida que puede aparecer depende de las características de la estructura y su contenido. Dado lo anterior, se deben considerar los siguientes tipos de pérdidas:
Existen cuatro tipos de pérdidas;
L1: pérdida de vidas;
L2: pérdida de servicio público;
L3: pérdida de patrimonio cultural;
L4: pérdida de valor económico (estructura y su contenido).
77
La Tabla 13 está descrita en la norma UNE 21186:2011 Tabla A1 resume la explicación de términos de daños y pérdidas.
Tabla 13 fuentes de daños, tipo de daños y tipo de pérdidas en función del punto de impacto.
Punto de impacto Fuente de daño Tipo de daño Tipo de pérdidas
S1
D1
D2
D3
L1, L42)
L1, L2, L3, L4
L11), L2, L4
S2 D3 L11), L2, L4
S3
D1
D2
D3
L1, L42)
L1, L2, L3, L4
L11), L2, L4
S4 D3 L11), L2, L4
1) 2)
Solo para estructuras con riesgo de explosión y para hospitales o estructuras en las que los fallos de los sistemas internos dan lugar a un riesgo inmediato para la vida humana.
Solo para propiedades donde puedan producirse pérdidas de animales.
Tomada de [4],
2.2.1.4. RIESGO Y COMPONENTES DE RIESGO
RIESGO
Existe cuatro tipos de riesgo, donde el riesgo R, es el valor de una pérdida anual media probable.
Para cada tipo de pérdida que puede presentarse en una estructura debe evaluarse el riesgo correspondiente.
Los riesgos a evaluar en una estructura pueden ser los siguientes:
78
R1: riesgo de pérdida de vida humana;
R2: riesgo de pérdida de servicio público;
R3: riesgo de pérdida de patrimonio cultural;
R4: riesgo de pérdida de valor económico.
Son los mismos para ambas normas, los riesgos a evaluar en las acometidas de servicio son:
R'1 - Riesgo de pérdida de vida humana.
R'2 - Riesgo de pérdida del servicio público.
R'4 - Riesgo de pérdidas de valor económico.
Cada uno de estos riesgos está constituido por la suma de varias, adicionalmente los componentes de riesgo pueden ser agrupados de acuerdo al tipo de riesgo y tipo de daño
Para valorar los riesgos, R, deben definirse y calcularse las componentes del riesgo correspondientes (riesgos parciales en función de la fuente y del tipo de daño). Cada riesgo R es la suma de sus componentes. Cuando se calcula un riesgo, las componentes del riesgo pueden agruparse de acuerdo con la fuente y el tipo de daño.
COMPONENTES DEL RIESGO POR DESCARGAS EN LA ESTRUCTURA Las componentes del riesgo por descargas atmosféricas en la estructura son las mismas para ambas normas en la tabla 2 de la norma NTC 4552-2 se puede demostrar que no tienen diferencia en terminología. De la tabla 2 que presenta la norma NTC4552, se obtiene los valores de r1 a r4 como lo muestra la ecuación 26. Se relacionan tres componentes;
RA: Componente relacionado con daños a los seres vivos producidos por
tensiones de contacto y de paso en una zona de hasta 3 m exterior a la estructura. Pueden aparecer pérdidas de tipo L1 y, en el caso de estructuras que almacenan ganado, también pueden aparecer pérdidas de animales de tipo L4.
NOTA 1 En esta norma no se considera la componente del riesgo por tensiones de paso y de contacto en el interior de la estructura por descargas en la estructura.
79
NOTA 2 En estructuras especiales, las personas pueden estar sometidas a riesgos de impactos directos (por ejemplo, partes altas de un garaje o de un estadio). Estos casos pueden considerarse empleando los principios de esta norma.
RB: Componente relacionado con los daños físicos producidos por chispas
peligrosas en el interior de la estructura, causantes de fuegos o de explosiones que también pueden afectar al entorno. Pueden presentarse todos los tipos de pérdidas (L1, L2, L3 y L4).
RC: Componente relacionado con los fallos de los sistemas internos debidos al
LEMP. En todos los casos podrían producirse pérdidas del tipo L2 y L4 junto con pérdidas del tipo L1 en aquellos casos de estructuras con riesgo de explosión y hospitales u otras estructuras en las que el fallo de los sistemas internos ponga en peligro inmediato la vida humana.
COMPONENTES DEL RIESGO POR DESCARGAS CERCA A LA ESTRUCTURA RM: Componente relacionado con los fallos de los sistemas internos debidos al LEMP. En todos los casos podrían producirse pérdidas del tipo L2 y L4, junto con pérdidas del tipo L1 en aquellos casos de estructuras con riesgo de explosión y hospitales u otras estructuras en las que el fallo de los sistemas internos ponga en peligro inmediato la vida humana.
COMPONENTES DEL RIESGO POR DESCARGAS EN UNA LÍNEA CONECTADA A LA ESTRUCTURA
RU: Componente relacionado con los daños a los seres vivos producidos por
tensiones de contacto en el interior de la estructura, debidas a la corriente inyectada en una línea que entra en la estructura. Pueden ocurrir pérdidas de tipo L1 y, en el caso de propiedades agrícolas, podrían ocurrir pérdidas de tipo L4 por pérdidas de animales.
RV: Componente relacionado con los daños físicos producidos por la corriente
del rayo transmitida a través de las líneas entrantes (fuego o explosión generados por chispas peligrosas producidas, generalmente en el punto de entrada de la línea en la estructura, entre la instalación externa y las partes metálicas). Puede ocurrir cualquier tipo de pérdidas (L1, L2, L3 y L4).
RW: Componente relacionado con los fallos de los sistemas internos por
sobretensiones inducidas en las líneas que entran en la estructura. En todos los casos podrían producirse pérdidas del tipo L2 y L4, junto con pérdidas del tipo L1 en aquellos casos de estructuras con riesgo de explosión y hospitales u otras estructuras en las que el fallo de los sistemas internos ponga en peligro inmediato la vida humana.
NOTA Los servicios que se tienen en cuentan en esta evaluación son solamente las líneas que entran en la estructura. Las descargas en tuberías o próximas a las
80
tuberías no se consideran fuente de daño en base a su conexión equipotencial con la toma de tierra de la estructura. Si no está prevista una conexión equipotencial, debe considerarse la amenaza del daño.
COMPONENTES DEL RIESGO POR DESCARGAS CERCA A UNA LÍNEA CONECTADA A LA ESTRUCTURA RZ: Componente relacionado con los fallos de los sistemas internos causados por sobretensiones inducidas en las líneas que entran y se transmiten a la estructura. En todos los casos podrían producirse pérdidas del tipo L2 y L4, junto con pérdidas de tipo L1 en aquellos casos de estructuras con riesgo de explosión y hospitales u otras estructuras en las que el fallo de los sistemas internos ponga en peligro inmediato la vida humana.
NOTA Los servicios que se tienen en cuentan en esta evaluación son solamente las líneas que entran en la estructura. Las descargas en tuberías o próximas a las tuberías no se consideran fuente de daño en base a su conexión equipotencial con la toma de tierra de la estructura. Si no está prevista una conexión equipotencial, debe considerarse la amenaza del daño.
COMPOSICIÓN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO Los componentes del riesgo a considerar para cada tipo de pérdidas son los que se indican a continuación:
R1: Riesgo de pérdida de vida humana:
𝑅1 = 𝑅𝐴 + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶1) + 𝑅𝑀1) + 𝑅𝑈 + 𝑅𝑉 + 𝑅𝑊1) + 𝑅𝑍1 ( 9)
R2: Riesgo de pérdida de servicio público:
𝑅2 = 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶 + 𝑅𝑀 + 𝑅𝑉 + 𝑅𝑊 + 𝑅𝑍 ( 10)
R3: Riesgo de pérdida de patrimonio cultural:
𝑅3 = 𝑅𝐵 + 𝑅𝑉 ( 11)
R4: Riesgo de pérdida de valor económico:
𝑅4 = 𝑅𝐴 ) + 𝑅𝐵 + 𝑅𝐶 + 𝑅𝑀 + 𝑅𝑈2) + 𝑅𝑉 + 𝑅𝑊 + 𝑅𝑍 ( 12)
La Tabla 14 es tomada de la pag 12 de la norma colombiana NTC 4552-2 y de la tabla A.2 pag36 de la norma española UNE 21186:2011, la cual son la misma.
81
Tabla 14 COMPONETES DEL RIESGO A CONSIDERAR PARA CADA TIPO DE PÉRDIDAS
Fuente del daño Descargas en la estructura
Descargas cerca de la estructura
Descargas en una línea conectada a la estructura
Descargas cerca de una línea
conectada a la estructura
S1 S2 S3 S4
Componente del riesgo
Riesgo para cada tipo de pérdidas
RA RB RC RM RU RV RW RZ
R1 X X X1) X1) X X X1) X1)
R2 X X X X X X
R3 X X
R4 X2) X X X X2) X X X
Tomada de [1] [4]
De la tabla anterior como nota se tiene que;
(1). Sólo para propiedades donde puede producirse pérdida de animales.
(2). Solo para estructuras con riesgo de explosión y hospitales con equipos de reanimación eléctrica u otras estructuras en las que el fallo de los sistemas internos ponga en peligro inmediato la vida humana.
2.2.1.5. EVALUACIÓN DE RIESGOS
PROCEDIMIENTO BÁSICO Para ambas normas aplican los mismos pasos en la NTC 4552-2 lo explica en el numeral 5 pág.14 como manejo del riesgo, y en la UNE 21186:2011 en el Anexo A.2 pág. 36, la cual utilizan el mismo procedimiento;
1. Identificación del objeto a proteger y sus características; 2. Identificación en el objeto de todos los tipos de pérdidas y del riesgo asociado
R (R1 a R4); 3. Evaluación del riesgo R para cada tipo de pérdidas (R1 a R4);
82
4. evaluación de la necesidad de protección mediante la comparación de los riesgos R1, R2 y R3 con el riesgo tolerable RT.
5. Evaluación del rendimiento económico del coste de la protección en relacionar coste total de las pérdidas con y sin medidas de protección. En este caso, la evaluación de las componentes de riesgo R4 debe hacerse para evaluar tal coste.
ESTRUCTURA A CONSIDERAR PARA LA EVALUACIÓN DEL RIESGO La estructura que hay que considerar está formada por:
A propia estructura;
Las instalaciones en la estructura o dentro de la misma;
Contenido de la estructura;
Personas en la estructura o de pie en una zona exterior a la estructura hasta una distancia de 3 m de la estructura;
Ambiente afectado por un daño a la estructura. La protección no incluye los servicios conectados en el exterior de la estructura. NOTA La estructura considerada puede subdividirse en varias zonas.
2.2.1.6. RIESGO TOLERABLE 𝑅𝑇
EL riesgo tolerable es hasta cierto punto "socialmente asumible". Y ello en función
de la evaluación del riesgo en base a la probabilidad de que acontezca y de las
consecuencias previsibles (no graves) es tratado en ambas normas de igual forma.
Es responsabilidad de la autoridad competente identificar el valor del riesgo tolerable.
Cuando las descargas atmosféricas implican la pérdida de vida humana o la pérdida de valor social o cultural, los valores representativos de riesgo tolerable RT.
La
, es la mima para ambas normas en la NTC 4552-2 se encuentra en la pág. 16, tabla 7 y en la UNE 21186:2011 En el anexo A.3 pág. 37.
83
VALORES TÍPICOS DEL RIEGO TOLERABLE RT
Tipos de pérdidas RT (años-
1)
Pérdida de vida humana o daños permanentes
10-5
Pérdida de servicio público 10-3
Pérdida de patrimonio cultural 10-3
Tomada de [1] [4]
PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA NECESIDAD DE PROTECCIÓN
Para evaluar la necesidad de protección contra el rayo en una estructura deben considerarse los riesgos R1, R2, R3 y R4.
Para cada riesgo deben darse los siguientes pasos:
Determinar las componentes RX, que constituyen el riesgo;
Riesgos R1, R2, R3, para estructura
Riesgos R´1 y R´2, para un servicio
Calcular las componentes del riesgo RX;
Calcular el riesgo total R
Determinar el riesgo tolerable RT;
Comparar el riesgo R con el riesgo tolerable RT.
Si R ≤ RT, no es necesaria protección contra el rayo.
Si R > RT, deben tomarse medidas de protección para reducir R ≤ RT para todos los riesgos a los que está sometido el objeto.
PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR LA RENTABILIDAD ECONÓMICA DE LA PROTECCIÓN
Además de la necesidad de la protección contra el rayo en una estructura puede ser de utilidad, al objeto de reducir las pérdidas económicas L4, establecer los beneficios económicos de la instalación de las medidas de protección.
La evaluación de las componentes de riesgo R4 de una estructura permite a los usuarios evaluar el coste económico de las pérdidas con o sin medidas de protección.
El procedimiento para determinar la rentabilidad económica de la protección requiere:
84
a. La identificación de los componentes Rx que forman el riesgo R4 en una estructura; (R´4 para acometidas de servicio).
b. El cálculo de los componentes del riesgo Rx identificados en ausencia de medidas de protección nuevas/adicionales.
c. El cálculo del coste anual de las pérdidas para cada componente del riesgo Rx.
d. El cálculo del coste anual CL de las pérdidas totales sin medidas de protección.
e. La adopción de las medidas de protección seleccionadas; f. El cálculo de los componentes del riesgo Rx con las medidas de protección
seleccionadas; g. El cálculo, para cada componente del riesgo, del coste anual de las pérdidas
residuales en la estructura o servicio protegido. h. El cálculo del coste total anual CRL de las pérdidas residuales con las
medidas de protección seleccionadas. i. El cálculo del coste anual CPM de las medidas de protección; j. Comparación de costes.
Si CL < CRL + CPM las medidas de protección contra el rayo no pueden
considerarse rentables;
Si CL ≥ CRL + CPM las medidas de protección contra el rayo pueden ahorrar dinero a lo largo de la vida de la estructura.
El procedimiento para evaluar la conveniencia económica de protección en idéntica para la NTC4552-2 pág. 18 de la misma y en la UNE 21186:2011 pág.38.
SELECCIÓN DE MEDIDAS DE PROTECCIÓN La selección de las medidas de protección más adecuadas debe hacerla el diseñador distribuyendo cada componente del riesgo en el riesgo total R y teniendo en cuenta los aspectos técnicos y económicos de las diferentes medidas de protección.
Deben identificarse los parámetros críticos al objeto de determinar las medidas más eficaces para reducir el riesgo R.
Para cada tipo de pérdidas hay distintas medidas de protección que, individualmente o combinadas, cumplen con la condición R ≤ RT. La solución que se adopte debe
hacerse teniendo en cuenta los aspectos técnicos y económicos.
Un procedimiento simplificado para la selección de las medidas de protección está indicado en el diagrama de flujos ver Figura 17. En cualquier caso, el instalador o el proyectista debería identificar los componentes del riesgo más críticos y reducirlos, teniendo en cuenta también los aspectos económicos.
85
El diagrama de flujo que representa el procedimiento de selección de las medidas de protección en estructuras de acuerdo a la Figura 17, es el mimo diagrama para la norma colombiana NTC 4552-2 pág. 19 figura3, y para la norma española UNE 21186:2011 pág. 39 figura A.1
Figura 17 DIAGRAMA DE FLUJO PROCEDIMIENTO PARA SELECCIONAR LAS MEDIDAS DE PROTECCIÓN EN ESTRUCTURAS
Tomada de [4]
86
2.2.1.7. EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO
ECUACIÓN BÁSICA:
Cada componente del riesgo RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW y RZ, puede expresarse por medio de la ecuación:
𝑅𝑋 = 𝑁𝑋 × 𝑃𝑋 × 𝐿𝑋 ( 13)
Donde, la ecuación 30, es igual para la norma NTC 4552-2 en su ecuación (1), y en la norma UNE 21186:2011 ecuación A.5 pág. 40.
Donde:
𝑵𝑿 Es el número de sucesos peligrosos al año
𝑷𝑿 Es la probabilidad de daños en una estructura
𝑳𝑿 Es la pérdida consiguiente
NOTA 1 El número de sucesos peligrosos, 𝑁𝑋, depende de la densidad de descargas a tierra (𝑁𝑔) y de las características físicas del objeto a proteger, las de sus alrededores y las del terreno.
NOTA 2 La probabilidad de daño, PX, depende de las características del objeto a proteger y de las medidas de protección adoptadas.
NOTA 3 La pérdida consiguiente, LX, depende del uso asignado al objeto, la presencia de personas, el tipo de servicio prestado al público, el valor de las cosas afectadas por el daño y las medidas tomadas para limitar el montante de las pérdidas.
EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DEL RIESGO POR DESCARGAS EN UNA ESTRUCTURA (S1) Para evaluar las componentes del riesgo por descargas atmosféricas en una estructura, se aplican las siguientes relaciones:
– componente relacionada con los daños a los seres vivos (D1)
𝑅𝐴 = 𝑁𝐷 × 𝑃𝐴 × 𝐿𝐴 ( 14)
Corresponde a la tabla 8 de la NTC 4552-2 pág. 22 y ecuación A.6 de la norma UNE 21186:2011
– componente relacionada con los daños físicos (D2)
𝑅𝐵 = 𝑁𝐷 × 𝑃𝐵 × 𝐿𝐵 ( 15)
87
Corresponde a la tabla 8 de la NTC 4552-2 pág. 22 y ecuación A.7 de la norma UNE 21186:2011
– componente relacionada con los fallos de los sistemas internos (D3)
𝑅𝐶 = 𝑁𝐷 × 𝑃𝐶 × 𝐿𝐶 ( 16)
Corresponde a la tabla 8 de la NTC 4552-2 pág. 22 y ecuación A.8 de la norma UNE 21186:2011
Aplican las mismas ecuaciones para la evaluación de las componentes del riesgo por descargas en una estructura S1.
EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DEL RIESGO POR DESCARGAS CERCA DE UNA ESTRUCTURA (S2)
Para evaluar las componentes del riesgo por descargas atmosféricas cerca de una estructura, se aplican las siguientes relaciones para ambas normas:
La ecuación 17, es tomada de la tabla 8 de la norma NTC 4552-2 pág 22, y en la norma UNE 21186:2011 ecuación A.9 pág. 40.
– componente relacionada con los fallos de los sistemas internos (D3)
𝑅𝑀 = 𝑁𝑀 × 𝑃𝑀 × 𝐿𝑀 ( 17)
EVALUACIÓN DE LAS COMPONENTES DEL RIESGO POR DESCARGAS EN UNA LÍNEA CONECTADA A LA ESTRUCTURA (S3)
De igual forma como se mencionó en la ecuación 17, en ambas normas es
idéntico el calculo para los valores de RA a RZ según las diferentes formas de
daño si es en estructura o en acometidas de servicio tal como lo muestra la
TABLA 15
Para evaluar las componentes del riesgo por descargas atmosféricas en una línea entrante, se aplican las siguientes relaciones: – componente relacionada con los daños a los seres vivos (D1)
88
𝑅𝑈 = (𝑁𝐿 + 𝑁𝐷𝑎) × 𝑃𝑈 × 𝐿𝑈 ( 18)
– componente relacionada con los daños físicos (D2)
𝑅𝑉 = (𝑁𝐿 + 𝑁𝐷𝑎) × 𝑃𝑉 × 𝐿𝑉 ( 19)
– componente relacionada con los fallos de los sistemas internos (D3)
𝑅𝑊 = (𝑁𝐿 + 𝑁𝐷𝑎) × 𝑃𝑊 × 𝐿𝑊 ( 20)
Evaluación de las componentes del riesgo por descargas cerca una línea conectada a la estructura (S4) Para evaluar las componentes del riesgo por descargas atmosféricas cerca de una línea conectada a la estructura, se aplican las siguientes relaciones:
– componente relacionada con los fallos de los sistemas internos (D3)
𝑅𝑍 = (𝑁𝐼 – 𝑁𝐿) × 𝑃𝑍 × 𝐿𝑍 ( 21)
Si la línea tiene más de una sección, el valor de RZ es la suma de los componentes RZ correspondientes a cada sección. Las secciones a considerar son las que se encuentran entre la estructura y el primer nudo de distribución.
En el caso de una estructura con más de una línea conectada y con diferentes trazados deben hacerse los cálculos para cada línea.
Si (𝑁𝐼 – 𝑁𝐿) < 0, se considera que (𝑁𝐼 – 𝑁𝐿) = 0.
FIGURA 18 ESTRUCTURAS EN LOS EXTREMOS DE LAS LÍNEAS A Y B
Tomada de [1] [4]
La figura 16, es la misma para la norma NTC 4552-2 ver pág. 22, figura 6, y en la norma UNE 21186:2011, Figura A.2 pág. 41.
RESUMEN DE LAS COMPONENTES DE RIESGO EN UNA ESTRUCTURA
Los componentes del riesgo en una estructura en función de los diferentes tipos de daños y las diferentes fuentes de daños, están resumidos en la TABLA 15.
89
TABLA 15 COMPONENTES DEL RIESGO EN UNA ESTRUCTURA EN FUNCIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE DAÑOS Y DE LAS DIFERENTES
FUENTES DE DAÑOS
Fuente del daño
Descargas en la estructura
Descargas cerca de la estructura
Descargas en una línea conectada a la estructura
Descargas cerca de una línea conectada a la estructura
Daño S1 S2 S3 S4
D1
Lesiones a seres vivos
RA = ND × PA × ra × Lt
RU = (NL + NDa) × PU × ru × Lt
D2
Daños físicos
RB = ND × PB × rp × hz × rf × Lf
RV = (NL + NDa) × PV× rp × hz × rf × Lf
D3
Daños a los sistemas eléctricos y electrónicos
RC = ND × PC
× Lo
RM = NM × PM
× Lo
RW = (NL + NDa) × PW × Lo
RZ = (NI –NL) × PZ × Lo
Tomada de [1][4]
Si la estructura está dividida en zonas ZS, debe valorarse cada componente del riesgo en cada zona.
El riesgo total R de la estructura es la suma de los componentes del riesgo asociados a las zonas ZS que constituyen la estructura.
PARTICIÓN DE LA ESTRUCTURA EN ZONAS ZS Para evaluar cada componente del riesgo, una estructura puede dividirse en zonas ZS de características homogéneas. Sin embargo, una estructura puede ser o puede considerarse como una sola zona.
90
Las zonas ZS están definidas principalmente por:
– el tipo de terreno o suelo (componente del riesgo RA y RU);
– los compartimentos contra el fuego (componente del riesgo RB y RV);
– las pantallas espaciales o zonas blindadas (componente del riesgo RC, RM, RW y RZ).
Pueden definirse otras zonas de acuerdo a:
– distribución de los sistemas internos (componente del riesgo RC y RM);
– medidas de protección existentes o previstas (todos los componentes del riesgo);
– valor de las pérdidas LX (todos los componentes del riesgo).
La partición de la estructura en zonas ZS debería hacerse teniendo en cuenta la posibilidad de implementar las medidas de protección más convenientes.
2.2.1.8. EVALUACIÓN DE LAS COMPONETES DEL RIESGO EN UNA
ESTRUCTURA CON ZONAS ZS
Las reglas para evaluar los componentes del riesgo dependen del tipo de riesgo.
RIESGOS R1, R2, R3 Y R4 Para la evauación de las componentes de riesgo en estructuras con zonas Zs S, quiere decir estructura, es trabajada en ambas normas de la misma manera.
ESTRUCTURA CON UNA ZONA ÚNICA
En este caso solo está definida una zona ZS coincidente con la estructura, el riesgo R es la suma de los componentes del riesgo RX. Para la evaluación de los componentes del riesgo y la elección de los parámetros apropiados, se aplican las reglas siguientes:
Para los componentes RA, RB, RU, RV, RW y RZ se fija un solo valor para los parámetros involucrados. Cuando pueda aplicarse más de un valor, debe elegirse el de mayor valor.
Para los componentes RC y RM, si en la zona hay más de un sistema interno involucrado, los valores de PC y PM vienen dados por:
𝑃𝐶 = 1 – (1 – 𝑃𝐶1) × (1 – 𝑃𝐶2) × (1 – 𝑃 𝐶3) ( 22)
𝑃𝑀 = 1 – (1 – 𝑃𝑀1) × (1 – 𝑃𝑀2) × (1 – 𝑃 𝑀3) ( 23)
Las ecuaciones (22) y (23) se encuentran en la norma NTC 4552-2 pág. 24 ecuación (2), en la norma UNE 21186:2011 pág. 43. Ecuaciones (A.14) y (A.15).
91
Donde PCi y PMi son los parámetros relativos al sistema interno i.
– Los parámetros relativos a la cantidad de pérdidas L deben evaluarse de acuerdo con LA EVALUACIÓN DE PERDIDAS LX EN UNA ESTRUCTURA
De acuerdo con el uso de la estructura, pueden considerarse en la zona los valores típicos medios en LA EVALUACIÓN DE PERDIDAS LX EN UNA ESTRUCTURA
Si en una zona existe más de un valor para cualquier parámetro, con excepción de PC y PM, debe tomarse el valor del parámetro que dé lugar al mayor valor del riesgo.
Definir la estructura como una zona única puede dar lugar a medidas de protección costosas, debido a que cada medida debe extenderse a toda la estructura.
ESTRUCTURA CON ZONAS MÚLTIPLES
En este caso, la estructura se divide en diferentes zonas ZS.
El riesgo de la estructura es la suma de los riesgos relativos o relevantes a cada una de las zonas Zs; en cada zona el riesgo es la suma de todos los componentes del riesgo de la zona.
Para la evaluación de los componentes del riesgo y la elección de los parámetros apropiados, se aplican las reglas de la estructura con una zona única.
La división de la estructura en zonas permite al proyectista, en la evaluación de los componentes del riesgo y en la selección de las medidas de protección más apropiadas zona por zona, tener en cuenta las características de cada parte de la estructura reduciendo el coste total de la protección contra el rayo.
EVALUACIÓN DEL NÚMERO ANUAL N DE SUCESOS PELIGROSOS
El valor medio anual N de sucesos peligrosos por descargas de rayos que afectan a un objeto a proteger depende de la actividad tormentosa de la región en la que se encuentra el objeto y de las características físicas del objeto.
Para calcular el número N, está generalmente aceptado multiplicar la densidad de
descargas a tierra 𝑁𝑔 𝑜 𝐷𝐷𝑇 – Densidad de rayos a tierra-por la superficie de captación equivalente del objeto, teniendo en cuenta los factores de corrección debidos a las características físicas del objeto.
La densidad de descargas a tierra Ng o DDT es el número de descargas por año y km². Este valor puede obtenerse, en muchas partes del mundo, a partir de las redes de localización de descargas.
Para el caso de Colombia véase Error! Reference source not found..
NOTA Si no se dispone de un mapa de Ng, puede estimarse en las regiones templadas mediante la expresión según la norma UNE 21186:2011:
92
𝑁𝑔 ≈ 0,1 𝑇𝑑 ( 24)
Donde Td es el número de días de tormentas al año (puede obtenerse de los mapas isoceráunicos).
Los sucesos que pueden considerarse peligrosos para una estructura a proteger son los siguientes:
– descargas en la estructura;
– descargas cerca de la estructura;
– descargas en un servicio que entra en la estructura;
– descargas cerca de un servicio que entra en la estructura;
– descargas en una estructura a la que está conectado el servicio.
Se puede utilizar un método simplificado en estructuras donde:
• El riesgo de incendio es bajo o normal.
• El riesgo de incendio es alto, pero con bajo peligro de pánico.
• No existe riesgo de explosión.
• No existe riesgo para el entorno.
• No es un hospital.
En Colombia el DDT se obtiene de la red de localización de descargas mediante la ecuación 25:
L𝐷𝐷𝑇 = 0,0017𝑁𝐶1.56 ( 25)
Donde NC corresponde a número de días tormentosos al año.
EVALUACIÓN DEL VALOR MEDIO ANUAL DE SUCESOS PELIGROSOS POR DESCARGAS EN UNA ESTRUCTURA ND Y POR DESCARGAS EN UNA ESTRUCTURA CONECTADA AL EXTREMO “a” De Una Línea NDa .
DETERMINACIÓN DE LA SUPERFICIE DE CAPTACIÓN Ad
La superficie de captación Ad se define, para estructuras aisladas en un terreno llano, por la intersección entre la superficie del terreno y una línea recta de pendiente 1/3 que pasa por la parte superior de la estructura (tocándola en ese punto) y girando alrededor de ella. El valor de Ad puede determinarse matemáticamente o gráficamente.
ND puede ser evaluado mediante la ecuación 26.
93
𝑁𝐷 = 𝐷𝐷𝑇 ∗ 𝐴𝑑 ∗ 𝐶𝑑 ∗ 10−6 ( 26)
Donde:
𝑨𝒅 Es el área efectiva de la estructura aislada 𝑚2.
𝑪𝒅 Es el factor que toma en cuenta la influencia de la localización relativa del objeto a ser protegido.
ESTRUCTURA RECTANGULAR
La superficie de captación de una estructura rectangular aislada de longitud L, anchura W y altura H, situada en un terreno llano, ver Figura 21 diferentes métodos para determinar la superficie de captación de la estructura de forma compleja, es igual a:
𝐴𝑑 = 𝐿 × 𝑊 + 6 × 𝐻 × (𝐿 + 𝑊) + 9 × 𝜋 × 𝐻² ( 27)
Donde L, W y H se expresan en metros.
NOTA Una evaluación más precisa se podría obtener considerando la altura relativa de la estructura con respecto a los objetos circundantes o al suelo dentro de una distancia de 3H desde la estructura.
Figura 19 SUPERFICIE DE CAPTACIÓN Ad DE UNA ESTRUCTURA AISLADA
Tomada de [4]
94
Estructura de forma compleja
Si una estructura tiene una forma compleja, como un techo en punta elevada, debería emplearse un método gráfico para evaluar Ad, ya que las diferencias pueden ser muy grandes si se emplean las dimensiones máximas (Admáx.) o mínimas (Admín.).
Un valor aproximado aceptable para la superficie de captación es el valor máximo entre Admín. y la superficie de captación que corresponde a elemento prominente en el tejado A'd. A'd puede calcularse mediante la expresión:
𝐴′𝑑 = 9 × 𝜋 × (𝐻𝑃)² ( 28)
Donde HP es la altura del punto prominente.
FIGURA 20 ESTRUCTURA DE FORMA COMPLEJA
Tomada de [4]
El área efectiva de la estructura Ad es idéntica para ambas normasen la NTC
4552-2 se puede apreciar en la pág. 26 figura 7, y en la norma UNE 21186:2011
en la pág. 46, figura A.4, igualmente para la figura 20.
95
Figura 21 diferentes métodos para determinar la superficie de captación de la estructura de forma compleja
Tomada de [4] ESTRUCTURA FORMANDO PARTE DE UN EDIFICIO
Cuando la estructura S considerada forma parte de un edificio B, las dimensiones de la estructura S pueden emplearse en la evaluación de Ad, si se cumplen las condiciones siguientes;
– la estructura S es una parte vertical separada del edificio B;
96
– el edificio B no tiene riesgo de explosión; – la propagación del fuego entre la estructura S y otras partes del edificio B está
impedida durante 120 min (REI 120) mediante paredes resistentes al fuego o por
otras medidas de protección; – la propagación de sobretensiones a lo largo de las líneas comunes, si las hay,
está impedida mediante dispositivos de protección contra sobretensiones en el punto de entrada de esas líneas en la estructura o mediante otra medida de protección equivalente.
- Cuando estas condiciones no se cumplen deberían emplearse las dimensiones
totales del edificio B.
FIGURA 22 ESTRUCTURA A CONSIDERAR PARA LA EVALUACIÓN DEL ÁREA DE COLECCIÓN AdT
97
Tomada de [1] [4]
LOCALIZACIÓN RELATIVA DE LA ESTRUCTURA
La situación relativa de la estructura en relación con los objetos que la rodean, o de lo expuesto del lugar en que se encuentre, debe tenerse en cuenta mediante un factor de localización Cd.
TABLA 16 FACTOR DE LOCALIZACIÓN Cd
Posición relativa Cd
Objeto rodeado por objetos más altos o por árboles 0,25
98
Objeto rodeado por objetos o árboles de la misma altura o más pequeños
0,5
Objeto aislado: sin otros objetos en las proximidades 1
Objeto aislado en la parte superior de una colina o de un montículo
2
Tomada de [1] [4]
Los valores de factor de localización Cd para objetos aislados o rodeados por otros objetos son los mismos para ambas normas, en la NTC 4552-2 se aprecia en la pág. 28 figura 8, y en la norma UNE 21186:2011, pág. 48, figura A.6.
NÚMERO DE SUCESOS PELIGROSOS ND PARA UNA ESTRUCTURA (EXTREMO “B” DE UNA LÍNEA)
𝑵𝑫 puede evaluarse como el producto:
𝑵𝑫 𝒐 𝑵𝑫𝒂 = 𝑁𝑔 × 𝐴𝑑/𝑏 × 𝐶𝑑/𝑏 × 10 − 6 ( 29)
Donde;
𝑵𝒈 𝒐 𝑫𝑫𝑻 Es la densidad de descargas atmosféricas a tierra (1/km²/año);
𝑨𝒅
𝒃 𝒐
𝑨𝒅
𝒂 Es la superficie de captación de la superficie aislada (m²)
𝑪𝒅
𝒃 𝒐
𝑪𝒅
𝒂 Es el factor de localización de la estructura o factor que toma la
influencia de la localización relativa de la estructura adyacente.
NÚMERO DE SUCESOS PELIGROSOS 𝑵𝑫𝒂 PARA UNA ESTRUCTURA ADYACENTE (EXTREMO “A” DE UNA LÍNEA)
El valor medio anual de sucesos peligrosos por descargas en una estructura en el
extremo “a” de una línea 𝑁𝐷𝑎
Puede evaluarse como el producto:
𝑁𝐷𝑎 = 𝐷𝐷𝑇 ×𝐴𝑑
𝑎 ×
𝐶𝑑
𝑎 × 𝐶𝑡 × 10−6 ( 30)
Donde:
𝑫𝑫𝑻 Es la densidad de descargas atmosféricas a tierra (1/km²/año);
𝑨𝒅/𝒂 Es la superficie de captación de la superficie adyacente aislada (m²)
𝑪𝒅/𝒂 Es el factor de localización de la estructura adyacente
99
𝑪𝒕 Es el factor de corrección por la presencia de un transformador AT/BT en el servicio al que está conectado la estructura y situado entre el punto de impacto y la estructura. Este factor se aplica en las secciones de las líneas aguas arriba del transformador en relación a la estructura.
EVALUACIÓN DEL VALOR MEDIO ANUAL DE SUCESOS PELIGROSOS POR DESCARGAS CERCA DE UNA ESTRUCTURA NM
𝑵𝑴 puede evaluarse como el producto:
𝑁𝑀 = 𝐷𝐷𝑇 × (𝐴𝑚 –𝐴𝑑
𝑏
𝐶𝑑
𝑏) × 10 − 6 ( 31)
Donde:
𝑫𝑫𝑻 Es la densidad de descargas atmosféricas a tierra (1/km²/año);
𝑨𝒎 Es la superficie de captación de las descargas que impactan cerca de la estructura (m²).
La superficie de captación Am se extiende hasta una línea situada a una distancia de 250 m desde el perímetro de la estructura
Si 𝑵𝑴 < 𝟎, debe considerarse 𝑵𝑴 = 𝟎 en la evaluación.
EVALUACIÓN DEL VALOR MEDIO ANUAL DE SUCESOS PELIGROSOS POR DESCARGAS EN UNA LÍNEA NL
Para un servicio de una sola sección, NL puede evaluarse mediante:
𝑁𝐿 = 𝐷𝐷𝑇 × 𝐴𝐼 × 𝐶𝑑 × 𝐶𝑡 × 10 − 6 ( 32)
𝑨𝑰 Es la superficie de captación de las descargas que impactan en la línea (m²)
𝑪𝒅 Es el factor de localización del servicio
𝑪𝒕 Es el factor de corrección por la presencia de un transformador AT/BT en la línea a la que está conectada la estructura y situado entre el punto de impacto y la estructura.
Este factor se aplica en las secciones de las líneas aguas arriba del transformador en relación a la estructura.
Tabla 17 SUPERFICIES DE CAPTACIÓN AI y Ai EN FUNCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA LÍNEA
Aéreo Enterrado
Al [Lc – 3(Ha + Hb)] 6 Hc [Lc – 3(Ha + Hb)]
ρ
100
Ai 1 000 Lc 25 Lc ρ
Tomada de [1][4]
La Figura 19Tabla 17, de áreas efectivas es utilizada por ambas normas no hay diferencias en la NTC se puede notar en la pág. 30 tabla 12, y en la UNE 21186:2011 pág. 50, tabla A.6.
Donde:
𝑨𝑰 Es la superficie de captación de las descargas que impactan en la línea (m²);
𝑨𝒊 Es la superficie de captación de las descargas a tierra cerca de la línea (m²);
𝑯𝒄 Es la altura de los conductores de la línea sobre el terreno (m);
Lc Es la longitud de la sección de la línea desde la estructura hasta el primer nudo (m). Debería considerarse una longitud máxima Lc = 1 000 m;
𝑯𝒂 Es la altura de la estructura conectada al extremo “a” de la línea (m);
Hb Es la altura de la estructura conectada al extremo “b” de la línea (m);
𝝆 Es la resistividad del terreno en el que está enterrada la línea (Ω·m). Debería considerarse un valor máximo 𝜌 = 500 𝛺 · 𝑚.
– cuando no se conozca el valor de Lc, se considera 𝐿𝑐 = 1 000 𝑚;
– cuando no se conozca el valor de la resistividad del terreno, se considera
𝜌 = 500 𝛺 · 𝑚;
– para cables subterráneos situados en su totalidad en una instalación de puesta a tierra muy mallada, puede considerarse como superficie equivalente de
captación 𝐴𝑙 = 𝐴𝑖 = 0;
– la estructura a proteger debe considerarse conectada al extremo “b” del servicio
TABLA 18 FACTOR DE TRANSFORMADOR Ct
Transformador Ct
Servicio con un transformador de dos arrollamientos
0,2
Solamente el servicio 1
Tomada de [1][4]
101
Ver en norma NTC4552-2 pág. 29, tabla 11, la cual no tiene diferencia con la mostrada en la UNE 21186:2011 pág. 50, tabla A.7, y su fórmula descrita en la ecuación 31,es idéntica para ambas normas.
Evaluación del valor medio anual de sucesos peligrosos por descargas cerca de la línea Nl
Para una línea de una sola sección (aérea, subterránea, apantallada, no apantallada, etc.), Nl puede evaluarse mediante:
𝑁𝐼 = 𝑁𝑔 × 𝐴𝑖 × 𝐶𝑒 × 𝐶𝑡 × 10 − 6 ( 33)
𝑪𝒕 Es el factor de corrección por la presencia de un transformador AT/BT en la línea a la que está conectada la estructura y situado entre el punto de impacto y la estructura.
Este factor se aplica en las secciones de las líneas aguas arriba del transformador en relación a la estructura.
TABLA 19 FACTOR AMBIENTAL Ce
ENTORNO Ce
Urbano con edificios altos 0
Urbano 2 0,1
Suburbano 3 0,5
Rural 1
1 altura de los edificios superior a 20 m
2 altura de los edificios entre 10 m y 20 m
3 altura de los edificios inferior a 10 m
Tomada de [1] [4]
Tabla 13 de NTC4552-2, Tabla A.8 UNE 21186:2011
NOTA: La superficie de captación de la línea Ai se define por su longitud Lc y la distancia lateral Dl a la que la descarga puede producir sobretensiones inducidas no inferiores a 1,5 kV.
102
FIGURA 23 SUPERFICIES DE CAPTACIÓN Ad, Am, Ai, AI
Tomada de [1] [4]
La FIGURA 23 muestra la zona de una estructura rectangular y para hallar el área de influencia Am, está comprobado que para la NTC 4552-2 pág. 29 figura 9, es
igual a la que presenta la UNE 21186:2011 pág. 51 figura A.7
Para am tenemos que cubrir un área de hasta 250 m área externa la cual puede ser un punto indirecto de una descarga
Tenemos que Am corresponde a:
2 ∗ [(250 ∗ 𝐿) + (250 ∗ 𝐻)] + (𝜋 ∗ 2502) ( 34)
EVALUACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE DAÑOS PX EN UNA ESTRUCTURA
Las probabilidades dadas en este anexo son válidas si las medidas de protección están conformes con las normas aplicables.
103
Solamente pueden elegirse probabilidades PX inferiores a 1, si la medida o la característica es válida para toda la estructura o la zona (Zs) a proteger y para todo el equipamiento.
PROBABILIDAD PA DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA PRODUZCA DAÑOS A LOS SERES VIVOS
En la TABLA 20 VALORES DE LA PROBABILIDAD PA DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA PRODUZCA IMPACTOS EN LOS SERES VIVOS POR TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO, se indican, las medidas de protección adoptadas, los valores de la probabilidad PA de que una descarga en la estructura, que puede producir impactos en los seres vivos por tensiones de paso y de contacto.
TABLA 20 VALORES DE LA PROBABILIDAD PA DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA PRODUZCA IMPACTOS EN LOS SERES VIVOS POR
TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO
Medidas de protección PA
Sin medidas de protección 1
Aislamiento eléctrico de los conductores expuestos (por ejemplo, al menos 3 mm de polietileno reticulado)
10–2
Equipotencialización efectiva del terreno 10–2
Señales de aviso 10–1
Tomada de [1][4]
Tabla 14 de la NTC 4552-2 Y Tabla A.9 de la UNE 21186:2011
Si se ha tomado más de una previsión, el valor de PA es el producto de los valores correspondientes de PA.
NOTA La probabilidad PA se considera despreciable cuando se emplean como conductores de bajada las armaduras metálicas, el acero del hormigón armado o se han tomado restricciones físicas.
104
PROBABILIDAD PB DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA PRODUZCA DAÑOS FÍSICOS
En la TABLA 21, se indica el nivel de protección contra rayos (NPR), y los valores de la probabilidad PB de que una descarga en la estructura produzca daños físicos.
TABLA 21 VALORES DE PB DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA PRODUZCA DAÑOS FISICOS
Características de la estructura Nivel de
protección PB
Estructura no protegida por un S-PDC – 1
Estructura protegida por un S-PDC
IV 0,2
III 0,1
II 0,05
I 0,02
Nivel I+ 0,01
Nivel I++ 0,001
Tomada de [1][4]
Donde:
Nivel + corresponde a la estructura con un sistema de captación aéreo de acuerdo al nivel I y donde se usa el armazón de concreto reforzado como el sistema de bajantes.
Nivel ++ corresponde a la estructura con techo metálico o un sistema de captación aéreo con protección completa de cualquier instalación el techo contra impactos directos de rayo y donde se usa el armazón de concreto reforzado como el sistema de bajantes.
PROBABILIDAD PC DE QUE UNA DESCARGA EN LA ESTRUCTURA PRODUZCA FALLOS DE LOS SISTEMAS INTERNOS
105
La probabilidad PC de que una descarga en una estructura produzca un fallo de los sistemas internos depende de la coordinación adoptada para los dispositivos de protección contra sobretensiones.
𝑃𝐶 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 ( 35)
En la TABLA 22, se indican los valores de 𝑃𝑆𝑃𝐷 en función del nivel de protección adoptado.
TABLA 22 VALORES DE LA PROBABILIDAD PSPD EN FUNCIÓN DEL NIVEL DE PROTECCIÓN PARA EL QUE SE HAN DISEÑADO LOS DISPOSITIVOS DE
PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES
Nivel de protección PSPD
Sin protección coordinada de SPD
1
III-IV 0,03
II 0,02
I 0,01
NOTA: 3 0,005 – 0,001
Tomada de [1][4]
Tabla 16 NTC 4552-2, y Tabla A.11 UNE 21186:2011
Para amabas normas SPDs es equivalente a PSDS Y PC
𝑃𝐶 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 = 𝑆𝑃𝐷𝑠
PC= probabilidad de daño en sistemas internos por impactos directos sobre la estructura con sistema coordinado de protección interno adoptado y dependen del NPR, como se muestra en la TABLA 22.
NOTA 1 Solo la protección coordinada mediante SPDs es adecuada como medida para reducir PC. Además, es efectiva para reducir PC solamente en estructuras con S-PDC o en estructuras con armaduras metálicas continuas o con armaduras de hormigón armado actuando como sistema de protección contra el rayo natural, siempre que se cumplan los criterios de equipotencialización y de puesta a tierra.
NOTA 2 El apantallamiento de los sistemas internos conectados a las líneas externas, formado por cables con pantallas metálicas, o por sistemas de cables en conductos o tubos metálicos, pueden no precisar de la protección coordinada con SPDs.
106
NOTA 3 Son posibles valores más pequeños de PSPD en el caso de que las características de los dispositivos de protección contra sobretensiones (mayor capacidad de soportar corrientes, menor nivel de protección, etc.) sean superiores a los requisitos del Nivel de Protección I en los diferentes puntos de la instalación.
PROBABILIDAD PM DE QUE UNA DESCARGA CERCA DE LA ESTRUCTURA PRODUZCA FALLOS DE LOS SISTEMAS INTERNOS
La probabilidad PM de que una descarga en una estructura produzca fallos de los sistemas internos depende de las medidas de protección adoptadas contra el rayo en función del factor KMS.
Cuando no se ha llevado a cabo la coordinación de los SPDs de acuerdo con la Norma UNE-EN 61643-11 y la Especificación Técnica CLC/TS 61643-12, el valor de PM es igual al de PMS.
se dan los valores de PMS en función de KMS, donde KMS es el factor relacionado con el rendimiento de las medidas de protección adoptadas.
Cuando se ha realizado la coordinación de los SPDs de acuerdo con la Norma UNE-EN 61643-11 y el Informe CLC/TS 61643-12, el valor de PM es el valor más bajo entre PSPD y PMS.
TABLA 23 VALOR DE LA PROBABILIDAD PMS EN FUNCIÓN DEL FACTOR KMS
KMS PMS
≥ 0,4 1
0,15 0,9
0,07 0,5
0,035 0,1
0,021 0,01
0,016 0,005
0,015 0,003
0,014 0,001
107
≤ 0,013 0,000 1
Tomada de [1][4]
Tabla 18 NTC 4552-2 Y Tabla A.12 UNE 21186:2011
Debe considerarse 𝑃𝑀𝑆 = 1 en los sistemas internos cuyos equipos no responden a las normas de producto aplicables en materia de resistividad o tensión soportada.
El valor de KMS se obtiene a partir del producto:
𝐾𝑀𝑆 = 𝐾𝑆1 × 𝐾𝑆2 × 𝐾𝑆3 × 𝐾𝑆4 ( 36)
Donde:
𝑲𝑺𝟏 Tiene en cuenta la eficacia del apantallamiento de la estructura, del SPCR o de otras pantallas en el límite de la zona LPZ 0/1;
KS2 Tiene en cuenta la eficacia del apantallamiento de las pantallas internas de la estructura en el límite de la zona LPZ X/Y (X > 0, Y > 1);
𝑲𝑺𝟑 Tiene en cuenta las características del cableado interno (véase la tabla A.13);
𝑲𝑺𝟒 tiene en cuenta la capacidad, del sistema a proteger, de soportar impulsos de tensión.
NOTA Las zonas de protección contra el rayo (LPZ) se definen como:
𝑳𝑷𝒁 𝟎𝑨: Zona externa y con peligro de impactos directos del rayo.
𝑳𝑷𝒁 𝟎𝑩: Zona externa pero dentro del radio de protección del sistema de protección contra el rayo y, por tanto, protegida contra un impacto directo.
𝑳𝑷𝒁 𝟏: Zona interna, donde las sobretensiones están limitadas por el reparto de corriente, por protectores en la entrada y, a veces, por apantallamientos.
𝑳𝑷𝒁 𝟐. . . 𝒏: Zonas internas con sobretensiones todavía más limitadas por el reparto de corriente y por protectores contra sobretensiones en la entrada.
En el interior de una zona de protección (LPZ), y a una distancia de seguridad desde el límite de la pantalla al menos igual al ancho de la malla w, pueden evaluarse los factores KS1 y KS2 para el SPCR o para las pantallas espaciales como:
𝐾𝑆1 = 𝐾𝑆2 = 0,12 × 𝑤 ( 37)
Donde w(m) es el ancho de la malla de la pantalla espacial o de la malla de los conductores de bajada, o también la distancia entre las columnas metálicas de la estructura, o la distancia entre la armadura de hormigón armado, cuando actúan como sistema de protección contra el rayo natural.
108
Para pantallas metálicas continuas de espesores entre 0,1 mm y 0,5 mm, KS1 = KS2 = 10-4 a 10-5.
En los lugares en los que un bucle de inducción se encuentre cerca del límite de una LPZ, y si la distancia de los conductores a la pantalla es inferior a la distancia de seguridad, los valores de KS1 y de KS2 serán más altos. Por ejemplo, los valores de KS1 y de KS2 deberían valer el doble en los lugares en que la distancia a la pantalla va desde 0,1 w a 0,2 w.
Para una cascada de LPZ, el valor de KS2 es el producto del KS2 correspondiente a cada zona.
NOTA 2 El valor máximo de KS1 está limitado a 1.
TABLA 24 VALOR DEL FACTOR KS3 EN FUNCIÓN DEL CABLEADO INTERNO
Tipo de cableado interno KS3
Cable sin apantallar – sin precauciones de cableado para evitar bucles 1) 1
Cable sin apantallar – precauciones de cableado para evitar grandes bucles 2)
0,2
Cable sin apantallar – precauciones de cableado para evitar grandes bucles 3)
0,02
Cable apantallado con resistencia de la pantalla 4) 5 < RS ≤ 20 Ω/km 0,001
Cable apantallado con resistencia de la pantalla 4) 1 < RS ≤ 5 Ω/km 0,0002
Cable apantallado con resistencia de la pantalla 4) RS ≤ 1 Ω/km 0,0001
1) Bucles de conductores con diferentes trazados en edificios grandes (área del bucle del orden de 50 m²).
2) Bucles de conductores situados en el mismo conducto o bucles con diferentes trazados en edificios pequeños (área del lazo del orden de 10 m²).
3) Bucles de conductores en el mismo cable (área del lazo del orden de 0,5 m²).
4) Cable con la pantalla de resistencia RS (Ω/km) conectada en ambos extremos a la barra equipotencial y los equipos conectados a la misma barra equipotencial.
Tomada de [1] [4]
La TABLA 24, es tomada de la NTC 4552-2 ver tabla 17, y de la UNE 21186:2011 ver tabla A.13. No hay diferencias.
109
Para los cableados en conductos metálicos continuos conectados en ambos extremos a la barra equipotencial, el valor de KS3 debe multiplicarse por 0,1.
El valor de KS4 se determina como:
𝐾𝑆4 = 1,5/𝑈𝑤 ( 38)
Donde Uw es la tensión asignada soportada al impulso (kV), del sistema a proteger.
Si en un sistema interno hay diferentes aparatos con diferentes niveles de impulso, debe seleccionarse el factor KS4 correspondiente al menor nivel de impulso.
PROBABILIDAD PU DE QUE UNA DESCARGA EN UN SERVICIO PRODUZCA DAÑOS A LOS SERES VIVOS
Los valores de la probabilidad PU de daños a los seres vivos por tensiones de contacto por la acción de una descarga en un servicio que entra en una estructura dependen de las características de la línea apantallada, de la tensión soportada al impulso de los sistemas internos conectados al servicio, de las medidas de protección adoptadas como restricciones físicas, avisos, etcy los dispositivos de protección contra sobretensiones previstos a la entrada del servicio.
Cuando los SPDs no están previstos para conexión equipotencial, el valor de PU es igual al de PLD, donde PLD es la probabilidad de fallo de los sistemas internos debidos a una descarga en la línea conectada.
Cuando los SPDs están previstos para conexión equipotencial, el valor de PU es el valor más pequeño de los valores de PSPD y PLD.
NOTA Para reducir PU no es necesaria una protección coordinada mediante SPDs de acuerdo con de acuerdo con la Norma UNE-EN61643-11 y la Especificación Técnica CLC/TS 61643-12. En este caso son suficientes los dispositivos de protección contra sobretensiones en las líneas.
TABLA 25 VALORES DE LA PROBABILIDAD PLD EN FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA RS DE LA PANTALLA DE CABLE Y DE LA TENSIÓN
SOPORTADA A IMPULSO Uw DEL EQUIPAMIENTO
UW kV 5 < RS ≤ 20
Ω/km
1 < RS ≤ 5
Ω/km
RS ≤ 1 Ω/km
1,5
2,5
4
6
1
0,95
0,9
0,8
0,8
0,6
0,3
0,1
0,4
0,2
0,04
0,02
110
RS (Ω/km): resistencia de la pantalla del cable.
Tomada de [1] [4]
Tabla 19 NTC4552-2 y Tabla A.14 UNE 21186:2011
Para un servicio sin apantallar se debe tomar PLD = 1.
Cuando se proveen medidas de protección, tales como restricciones físicas, avisos, etc., la probabilidad PU debe reducirse multiplicándola por los valores de PA
PROBABILIDAD PV DE QUE UNA DESCARGA EN UN SERVICIO PRODUZCA DAÑOS FÍSICOS
Los valores de la probabilidad PV de daños físicos por la acción de una descarga en un servicio que entra en una estructura dependen de las características de la línea apantallada, de la tensión soportada al impulso de los sistemas internos conectados al servicio y de los dispositivos de protección contra sobretensiones previstos.
Cuando los SPDs no están previstos para conexión equipotencial el valor de PV es igual al de PLD, donde PLD es la probabilidad de fallo de los sistemas internos debidos a una descarga en la línea conectada.
Cuando los SPDs están previstos para conexión equipotencial, el valor de PV es el valor más pequeño de los valores de PSPD y PLD.
NOTA Para reducir PV no es necesaria una protección coordinada mediante SPDs de acuerdo con la Norma UNE-EN 61643-11 y la Especificación Técnica CLC/TS 61643-12. En este caso son suficientes los dispositivos de protección contra sobretensiones en las líneas.
PROBABILIDAD PW DE QUE UNA DESCARGA EN UN SERVICIO PRODUZCA FALLOS EN LOS SISTEMAS INTERNOS
Los valores de la probabilidad PW de que una descarga en un servicio que entra en una estructura cause un fallo en los sistemas internos, dependen de las características del apantallamiento de la línea, de la tensión soportada al impulso de los sistemas internos conectados al servicio y de los dispositivos de protección contra sobretensiones previstos.
Cuando no está prevista la coordinación de los dispositivos de protección contra sobretensiones de acuerdo con la Norma UNE-EN 61643-11 y la Especificación Técnica CLC/TS 61643-12, el valor de PW es igual al de PLD, donde PLD es la probabilidad de fallo de los sistemas internos debidos a una descarga en la línea conectada.
Cuando está prevista la coordinación de los dispositivos de protección contra sobretensiones de acuerdo con la Norma UNE-EN 61643-11 y la Especificación
111
Técnica CLC/TS 61643-12, el valor de PW es el valor más pequeño de los valores de PSPD y PLD
PROBABILIDAD PZ DE QUE UNA DESCARGA CERCA DE UN SERVICIO PRODUZCA FALLOS EN LOS SISTEMAS INTERNOS
Los valores de la probabilidad PZ de que una descarga cerca de un servicio que entra en una estructura causará un fallo en los sistemas internos dependen de las características de la línea apantallada, de la tensión soportada al impulso de los sistemas internos conectados al servicio y de las medidas de protección previstas.
Cuando no está prevista la coordinación de los dispositivos de protección contra sobretensiones de acuerdo con la Norma UNE-EN 61643-11 y la Especificación Técnica CLC/TS 61643-12el valor de PZ es igual al de PL1, donde PL1 es la probabilidad de fallo de los sistemas internos debidos a una descarga en la línea conectada.
Cuando está prevista la coordinación de los dispositivos de protección contra sobretensiones de acuerdo con la Norma UNE-EN 61643-11 y la Especificación Técnica CLC/TS 61643-12, el valor de PZ es el valor más pequeño de los valores de PSPD o PDPS y PL1
TABLA 26 VALORES DE LA PROBABILIDAD PLI EN FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA RS DE LA PANTALLA DE CABLE Y DE LA TENSION
SOPORTADA A IMPULSO Uw DEL EQUIPAPIENTPO
UW kV
Sin pantalla
Pantalla no conectada a la misma barra equipotencial
que el equipo
Pantalla conectada a la misma barra equipotencial a la que está conectado el equipo
5 < RS ≤ 20 Ω/km
1 < RS ≤ 5 Ω/km
RS ≤ 1 Ω/km
1,5
2,5
4
6
1
0,4
0,2
0,1
0,5
0,2
0,1
0,05
0,15
0,06
0,03
0,02
0,04
0,02
0,008
0,004
0,02
0,008
0,004
0,002
Rs: resistencia de la pantalla del cable (Ω/km).
NOTA Una evaluación más precisa de Ks para secciones apantalladas y no apantalladas puede encontrarse en la Recomendación ITU K.46.
Tomada de [1] [4]
Tabla 20 de la NTC 4552-2 y Tabla A.15 de la UNE 21186:2011
112
EVALUACIÓN DE LAS PÉRDIDAS LX EN UNA ESTRUCTURA
VALOR MEDIO RELATIVO DE LAS PÉRDIDAS ANUALES
Las pérdidas LX se refieren al valor medio relativo de un tipo de daño particular que puede haber sido producido por una descarga, considerando tanto su extensión como sus efectos.
Su valor depende:
– del número de personas y del tiempo que permanecen en el lugar peligroso;
– del tipo y de la importancia del servicio público;
– del valor de los bienes afectados por el daño.
Las pérdidas LX varían con el tipo de pérdidas consideradas (L1, L2, L3 y L4) y, para cada tipo de pérdidas, con el tipo de daño que producen las pérdidas (D1, D2 y D3). Se emplean los siguientes símbolos:
𝑳𝒕 son las pérdidas debidas a daños por tensiones de paso y de contacto;
𝑳𝒇 son las pérdidas debidas a daños físicos;
𝑳𝒐 son las pérdidas debidas a fallos de los sistemas internos.
PÉRDIDAS DE VIDAS HUMANAS
Los valores Lt, Lf y Lo pueden determinarse en términos del número aproximado de víctimas a partir de la siguiente expresión:
𝐿𝑋 = (𝑛𝑝/𝑛𝑡) × (𝑡𝑝/8 760) ( 39)
𝒏𝒑 Es el número medio de posibles personas en peligro (víctimas);
𝒏𝒕 Es el número total de personas previstas (en la estructura);
𝒕𝒑 Es el tiempo en horas que las personas se encuentran en un sitio peligroso, tanto fuera de la estructura (solo Lt), como en su interior (Lt, Lf,y Lo).
TABLA 27 VALORES MEDIOS TÍPICOS DE Lf, Lt, Lo
Tipo de estructura Lt
Todo tipo – (personas en el interior del edificio)
10–4
Todo tipo – (personas en el exterior del edificio)
10–2
Tipo de estructura Lf
Hospitales, hoteles, edificios civiles 10–1
113
Industriales, comerciales, escuelas 5 × 10–2
Entretenimiento público, iglesias, museos 2 × 10–2
Otros 10–2
Tipo de estructura Lo
Estructura con riesgo de explosión 10–1
Hospitales 10–3
Tomada de [1] [4] Tabla 26 NTC 4552 y Tabla A.16 de la UNE 21186:2011, son la misma por ende las ecuaciones de pérdidas de vidas humanas por tensiones de paso y contacto
fuera de la estructura 37 a 40 son utilizadas por ambas normas.
Las características de las estructuras afectan a las pérdidas de vidas humanas, lo que se tiene en cuenta mediante factores amplificadores (hZ) y reductores (rf, rp, ra, ru), como se indica a continuación:
𝐿𝐴 = 𝑟𝑎 × 𝐿𝑡 ( 40)
𝐿𝑈 = 𝑟𝑢 × 𝐿𝑡 ( 41)
𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑝 × ℎ𝑍 × 𝑟𝑓 × 𝐿𝑓
( 42)
𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊 = 𝐿𝑍 = 𝐿𝑜
( 43)
Donde;
𝒓𝒂 Es un factor reductor de las pérdidas de vidas humanas en función del tipo de terreno
𝒓𝒖 Es un factor reductor de las pérdidas de vidas humanas en función del tipo de suelo
𝒓𝒑 Es un factor reductor de las pérdidas por daños físicos en función de las medidas tomadas para reducir los efectos del fuego
𝒓𝒇 Es un factor reductor de las pérdidas por daños físicos en función del riesgo de incendio de la estructura
𝒉𝒛 Es un factor amplificador de las pérdidas por daños físicos cuando se presenta un daño especial
114
TABLA 28 VALORES DE LOS FACTORES REDUCTORES Ra y Ru EN FUNCIÓN DEL TIPO DE TERRENO Y DEL SUELO
Tipo de superficie Resistencia de contacto kΩ1) ra y ru
Agrícola, hormigón ≤ 1 10–2
Mármol, cerámica 1 – 10 10–3
Grava, moqueta, alfombra
10 – 100 10–4
Asfalto, linóleo, madera ≥ 100 10–5
1) Valores medidos en un electrodo de 400 cm² comprimido con una fuerza de 500 N entre el electrodo y un punto del infinito.
Tomada de [1] [4] TABLA 29 VALORES DEL FACTOR REDUCTOR Rp EN FUNCIÓN DE LAS
MEDIDAS TOMADAS PARA REDUCIR LOS EFECTOS DEL FUEGO
Medidas rp
Sin medidas 1
Una de las siguientes medidas: extintores; instalaciones fijas de extinción manuales; instalaciones manuales de alarma; tomas de agua; compartimentos a prueba de fuego; vías de evacuación
0,5
Una de las siguientes medidas: instalaciones fijas de extinción automáticas; instalaciones automáticas de alarma1)
0,2
1) Solo si está protegido contra sobretensiones y otros daños y si los bomberos pueden llegar en menos de 10 min.
Tomada de [1] [4]
Si se ha tomado más de una medida, debe tomarse el valor más pequeño de rp.
En las estructuras con riesgo de explosión debe tomarse, en todos los casos
𝑅𝑝 = 1.
115
Tabla 30 VALORES DEL FACTOR REDUCTOR Rf EN FUNCIÓN DEL RIESGO DE INCENDIO EN LA ESTRUCTURA
Riesgo de incendio rf
Explosión 1
Alto 10–1
Normal 10–2
Bajo 10–3
Ninguno 0
Tomada de [1] [4] Tabla 29 NTC 4552-2 Tabla A.19 UNE 21186:2011
NOTA 1 En el caso de una estructura con riesgo de explosión y de una estructura que contenga mezclas explosivas puede ser necesaria una evaluación más detallada de rf. NOTA 2 Las estructuras con un riesgo alto de incendio puede considerarse que son las estructuras hechas con materiales combustibles, las estructuras con techos fabricados con materiales combustibles, o las estructuras con una energía calorífica específica superior a 800 MJ/m².
NOTA 3 Las estructuras con un riesgo normal de incendio pueden considerarse que son las estructuras con una energía calorífica específica entre 800 MJ/m² y 400 MJ/m².
NOTA 4 Las estructuras con un riesgo bajo de incendio puede considerarse que son las estructuras con una energía calorífica específica inferior a 400 MJ/m², o estructuras que, ocasionalmente, contienen materiales combustibles.
NOTA 5 La energía calorífica específica es el cociente entre la energía total del material combustible en la estructura y la superficie total de la estructura.
116
TABLA 31 VALORES DEL FACTOR AMPLIFICADOR HZ DE LOS DAÑOS FÍSICOS POR LA PRESENCIA DE UN DAÑO ESPECIAL
Tipos de daños especiales hz
Sin daño especial 1
Nivel bajo de pánico (por ejemplo, estructuras limitadas a dos pisos y número de
personas inferior a 100)
2
Nivel medio de pánico (por ejemplo, estructuras destinadas a eventos culturales
o deportivos con un número de personas entre 100 y 1 000) 5
Dificultad de evacuación (por ejemplo, estructuras con personas inválidas,
hospitales)
5
Nivel alto de pánico (por ejemplo, estructuras destinadas a eventos culturales o
deportivos con un número de personas superior a 1 000) 10
Riesgos para el ambiente o los alrededores 20
Contaminación de los alrededores o del ambiente 50
Tomada de [1] [4]
PÉRDIDAS INACEPTABLES DE SERVICIO PÚBLICO
Los valores Lf y Lo pueden determinarse en términos de cantidad relativa de posibles pérdidas a partir de la expresión aproximada siguiente:
𝐿𝑋 = (𝑛𝑝/𝑛𝑡) × (𝑡/8 760) ( 44)
Donde:
𝒏𝒑 Es el número medio de posibles personas en peligro (usuarios sin servicio);
𝒏𝒕 Es el número total de personas (usuarios con servicio);
𝒕 Es el tiempo al año de pérdida de servicio (en horas).
117
TABLA 32 VALORES TÍPICOS MEDIOS DE Lf Y Lo
Tipo de servicio Lf Lo
Gas, agua 10–1 10–2
TV, telecomunicaciones, red eléctrica
10–2 10–3
Tomada de [1][4]
Tabla 31 NTC 4552-2, Tabla A.21 UNE 21186:2011
Las pérdidas de servicio público están afectadas por las características de la estructura y por un factor reductor (rp) de la siguiente manera:
𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑝 × 𝑟𝑓 × 𝐿𝑓 ( 45)
𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊 = 𝐿𝑍 = 𝐿𝑜 ( 46)
PÉRDIDAS DE PATRIMONIO CULTURAL IRREEMPLAZABLE
El valor de Lf puede determinarse en términos de cantidad relativa de posibles pérdidas a partir de la expresión aproximada siguiente:
𝐿𝑋 = 𝑐/𝑐𝑡 ( 47)
Donde;
𝒄 Es el valor monetario medio de las posibles pérdidas de la estructura (es decir, valor asegurable de las posibles pérdidas de bienes);
𝒄𝒕 Es el valor monetario total de la estructura (es decir, valor asegurado de todos los bienes presentes en la estructura).
Un valor medio típico de Lf, cuando la determinación de c y ct es incierta o difícil.
𝐿𝑓 = 10 − 1 ( 48)
Las pérdidas de patrimonio cultural irreemplazable están afectadas por las características de la estructura y por un factor reductor (rp) de la siguiente manera:
𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑝 × 𝑟𝑓 × 𝐿𝑓 ( 49)
PÉRDIDAS ECONÓMICAS
El valor de Lt, Lf y Lo puede determinarse en términos de cantidad relativa de posibles pérdidas a partir de la expresión aproximada siguiente:
𝐿𝑋 = 𝑐/𝑐𝑡 ( 50)
Donde:
118
𝒄 Es el valor monetario medio de las posibles pérdidas de la estructura (incluyendo su contenido, las actividades relevantes y sus consecuencias);
𝒄𝒕 Es el valor monetario total de la estructura (incluyendo su contenido, las actividades relevantes y sus consecuencias).
TABLA 33 VALORES MEDIOS TIPICOS lf, Lt, Lo
Tipo de estructura Lt
Dentro de los edificios de cualquier tipo 10-4
Fuera de los edificios de cualquier tipo 10-2
Tipo de estructura Lf
Hospital, industrial, museo, agricultura 0,5
Hotel, escuela, oficina, iglesia, entretenimiento público, edificio económico
0,2
Otros 0,1
Tipo de estructura Lo
Estructura con riesgo de explosión 10-1
Hospital, industrial, oficina, hotel, edificio económico
10-2
Museo, agricultura, escuela, iglesia, entretenimiento público
10-3
Otros 10-4
Tomada de [1][4]
Tabla 32 NTC 4552-2, Tabla A.22 UNE 21186:2011
Las pérdidas de valor económico dependen de las características de la estructura, esto se considera mediante factores amplificadores (hZ) y reductores (rp, ra, rf, ru) según las siguientes expresiones:
𝐿𝐴 = 𝑟𝑎 × 𝐿𝑡 ( 51)
𝐿𝑈 = 𝑟𝑢 × 𝐿𝑡 ( 52)
119
𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑝 × 𝑟𝑓 × ℎ𝑧 × 𝐿𝑓 ( 53)
𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊 = 𝐿𝑍 = 𝐿𝑂 ( 54)
Como conclusión la evaluación de riesgo en la norma TNC 4552-2 y la
norma española son iguales.
120
3. CASO DE ESTUDIO
3.1. ESTRUCTURA OBJETO DE ESTUDIO
Este proyecto consiste en realizar una comparación de dos métodos de apantallamiento sobre una estructura rectangular de hasta 60 metros de altura, se ha escogido un edificio residencial conformado por 4 torres de 12 pisos ubicado en la localidad de Fontibón de la ciudad de Bogotá D.C, la cual se tomará una torre para el caso de estudio.
FIGURA 24 EDIFICIO OBJETO DE ESTUDIO, NO SE ESPECIFICA NOMBRE Y UBICACIÓN DE LA ESTRUCTURA PARA BENEFICIO DE ESTE DOCUMENTO
Estructura caso de estudio
Estructura de uso común destinada a vivienda en el occidente de Bogotá. La evaluación de riesgo se realiza para determinar si se quiere implementar un sistema de protección contra rayos y así tomar las acciones que se requieran para
121
disminuir el riesgo a un nivel tolerable, así mismo diseñar la ubicación estratégicamente de las puntas o punta sobre la estructura objeto de estudio.
Este documento contiene la metodología propuesta por ambas normas en un mismo recuadro o tabla(s) para la determinación del nivel de riesgo contra descargas atmosféricas de la estructura caso de estudio.
Se considera los parámetros del rayo de la zona tropical donde está ubicada Colombia, el nivel de riesgo se evaluará a partir de la corriente de rayo, ya que es la fuente primaria de daños, de acuerdo a las características de la estructura, los servicios que llegan a ella, de su entorno. Para ello se requiere del mapa isoceráunico de Colombia, que se encuentra en la Tabla 8, densidad de descargas a tierra para algunas ciudades de Colombia.
3.2. CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA
PARÁMETRO DESCRIPSION
Ubicación del proyecto OCCIDENTE DE BOGOTÁ
Estrato 4
altura (H) 34
longitud (L) 101
ancho (W) 29
área de la estructura
𝑚2 2929
Uso de la estructura Personas fuera de la
estructura
longitud de la acometida
(lc) Altura, acometida de servicio:
Altura de la estructura de
donde proviene la
acometida de servicio (Ha)
4 metros
Altura del punto de la
estructura por donde 0
122
ingresa la acometida de
servicio (Hb)
DDT 1
Zona estructura Única
Ambiente ubicación Urbano Vivienda 4 torres 12
pisos
DPS coordinado SI
resistividad del terreno
[Ω.m] 200
3.3. FACTOES Y PARÁMETOS PARA LA EVALUACIÓN DE RIESGO
DESCRIPCIÓN OBSERVACIÓN NOTACIÓN RESULTADO
Tipo de superficie del
suelo concreto Ra y Ru
0.010
Pérdidas por tensiones
de paso y contacto
Personas fuera de la
estructura 𝐿𝑡 0.010
Pérdidas por daños
físicos Industrial Lf 0.050
Pérdidas por daños
físicos Suministro de potencia Lf 0.010
Riesgo de incendio de
la estructura Bajo 𝑟𝑓 0.010
Peligro especial Nivel medio de pánico ℎ𝑧 5
Protección contra
incendios Alarma automática 𝑅𝑝 0.200
Área efectiva (𝑚2) 𝐿𝑊 + 6𝐻(𝐿 + 𝑊)
+ 9𝜋(𝐻)2 Ad 62.134
123
Área de influencia (𝑚2) 2 ∗ [(250 ∗ 𝐿) + (250 ∗
𝐻)] + (𝜋 ∗ 2502) 𝐴𝑀 219.34
Factor de localización Sin objetos en la
vecindad 𝐶𝑑 1
Factor ambiental Urbano 𝐶𝑒 1
Corrección por
presencia de
transformador
Transformador con
devanado primario y
secundario
desacoplados
𝐶𝑡 0.2
Factor eficacia de
apantallamiento
externo.
0,12xw; w = Desc 𝐾𝑆1 1
Factor eficacia de
apantallamiento
interno.
0,12xw 𝐾𝑆2 1
Factor de
caracteristicas del
cableado interno
Cable sin pantalla 𝐾𝑆3 0.020
Factor soportabilidad al
impulso tipo rayo del
sistema interno
1.5/Uw; Uw = 15kV 𝐾𝑆4 0.100
Factor de protección a
sistemas internos 𝐾𝑀𝑆 0.002
3.4. CARACTERÍSTICAS DE LA ACOMETIDA DE SERVICIO Y DE LOS SISTEMAS INTERNOS
Los servicios que se ingresan a la estructura objeto de estudio son:
Líneas a 208 [V] en baja tensión BT Líneas de comunicaciones
Características para las líneas y protecciones de los sistemas internos que de una forma u otra disminuyen los efectos del rayo.
124
Tabla 34 características de la acometida de servicio en sistemas internos
PÁRAMETRO OBSERVACIÓN NOTACIÓN RESULTADO
Longitud en metros (m) 𝐿𝐶 60
Altura (m) Subterránea 𝐻𝐶=
𝐻𝑎 = 𝐻𝑏 0
Transformador No 𝐶𝑡 0
Factor ambiental Urbano 𝐶𝑒 1
Tomada de [1] [4]
3.5. CÁLCULO DE LAS SUPERFICIES DE CAPTACIÓN EN LA ESTRUCTURA
Y EN LA ACOMETIDA
NOTACIÓN SUPERFICIE AREA 𝑚2
𝐴𝑑 estructura 2929
𝐴𝑀 cerca de la estructura 𝑚2 262025
´
EVALUACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE DAÑOS
PÁRAMETRO OBSERVACIÓN NOTACIÓN RESULTADO
Probabilidad de lesiones
a seres vivos
Equipotencialización
efectiva del suelo 𝑃𝐴 0.010
Probabilidad de daño a
la estructura
Estructura protegida:
Nivel IV 𝑃𝐵 0.200
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impacto directo
NPR IV 𝑃𝐶 0.030
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos cercanos
𝑃𝑀 0.0001
125
Probabilidad de lesiones
a seres vivos por
impactos en acometidas
Equipotencializaciòn
efectiva del suelo 𝑃𝑈 0.010
Probabilidad de daño a
equipos de servicio por
impactos en acometida.
Cable sin pantalla 𝑃𝑉 1
Probabilidad de daño a
sistemas internos por
impactos en acometida.
Cable sin pantalla 𝑃𝑊 1
Probabilidad fallas en
equipos de servicio. Por
impactos cerca de
acometidas
Cable sin pantalla 𝑃𝑍 1
CÀLCULOS DE PÈRDIDAS CONCECUENTES DE VIDAS HUMANAS (L1)
NOTACIÒN OBSERVACIÒN RESULTADO
𝐿𝐴 Perdidas por tensiones de paso y contacto
fuera de la estructura 0.0001
𝐿𝐵 Perdidas en la estructura por fuego o explosión
por arco debido a impacto en la estructura. 0.0005
𝐿𝐶 Pérdidas por fallas en sistemas internos por
descargas en la estructura 0.1000
𝐿𝑀 = 𝐿0 = 𝐿𝑊
= 𝐿𝑍
Pérdidas humanas por descargas cercanas a la
estructura ó a la acometida 0.1000
𝐿𝑈 Pérdidas humanas por tensiones de contacto
dentro de la estructura 0.0001
𝐿𝑍 Pérdidas humanas por daños físicos debido a
impacto en la acometida 0.0005
126
TABLA 35 CÁLCULOS DE PERDIDAS CONSECUENTES DEL SERVICIO PÚBLICO (L2).
NOTACIÒN OBSERVACIÒN
VALOR NTC
4552-2- UNE
21186
𝐿𝐵
Perdidas en la estructura por fuego o
explosión por arco debido a impacto en la
estructura
0.0001
𝐿𝐶 Pérdidas por fallas en sistemas internos
por descargas en la estructura 0.1000
𝐿𝑀 = 𝐿0 = 𝐿𝑊
= 𝐿𝑍
Pérdidas humanas por descargas cercanas
a la estructura 0.1000
𝐿𝑈 Pérdidas humanas por tensiones de
contacto dentro de la estructura 0,00E+00
𝐿𝑉 Pérdidas humanas por impacto sobre la
acometida 2,00E-05
Fuente autor
Componentes del riesgo a considerar en una estructura para cada tipo de pérdidas
R1 Riesgo de pérdida de vida humana
R2 Riesgo de pérdida del servicio a público
R3 Riesgo de pérdida de patrimonio cultural.
R4 Riesgo de pérdida de valor económico
Los valores de riesgo tolerable descritos por ambas normas se resumen en la tabla
RIESGO DE PÉRDIDA DE
VIDAS HUMANAS
PÉRDIDA DEL SERVICIO PÚBLICO
ESENCIAL
RIESGO DE PÉRDIDA DEL PATRIMONIO CULTURAL
RIESGO DE PÉRDIDA
ECONÓMICA
R1 R2 R3 R4
1E-5 1E-3 1E-3 1E-4
127
Debido a que la estructura a proteger no posee valor de patrimonio cultural, este riesgo no es relevante.
3.6. NECESIDAD DE HERRAMIENTA
La evaluación de riesgo se hace con base en el cálculo de las componentes de riesgo y estas a su vez se desarrollan con base en el número anual de eventos peligrosos, probabilidades de daño y perdidas, por ende, representa una serie de cálculos matemáticos y expresiones matemáticas la cual sería muy engorroso realizarlas paso a paso para asignar datos y resultados como ya se mencionó en la metodología de la evaluación de riesgo se puede utilizar cualquier software de ambas normas para los cálculos de la evaluación de riesgo.
3.6.1. CARACTERISITICAS DE LA HERRAMIENTA
Software base a la UNE 21186:2011
Consiste en una interfaz gráfica desarrollada para este tipo de eventos asociados a los rayos, nominada RIESGO aportada por aplicaciones tecnológicas de valencia España.
Muestra los resultados de riesgo R1, R2, R3 y R4
Este programa sirve para realizar un cálculo de riesgo, diseño y memoria de un sistema de protección contra el rayo.
En el caso de elegir la protección contra el rayo mediante pararrayos con dispositivo de cebado (PDC), el diseño se realiza con la norma UNE 21186 / NF 17102 / NP 4426. Si se elige protección mediante mallas y puntas, el diseño se realiza con la norma IEC 62305.
3.6.2. DIMENSIONES, CARÁCTERISTICAS E INFLUENCIAS EN LA ESTRUCTURA
128
Fuente Autor
El siguiente recuadro presenta las pérdidas, líneas de servicios y medidas de protección la estructura de estudio.
SIN MEDIDAS DE PROTECCIÓN
129
3.6.3. RESULTADOS
SEPCR=SPE Sistema externo de protección contra el rayo
SIPCR= SPD Sistema interno de protección contra el rayo
R1 6,14E-6
R2 0
R3 0
R4 4,85E-5
Necesidad de instalar un SPR
NIVEL II .
Cabe resaltar que para el método de la norma UNE 21186:2011 su diseño es diferente su área de volumen de cobertura o apantallamiento es diferente, tal como lo muestra la FIGURA 7, y no aplica el método de la esfera rodante sino el del radio de protección, para este trabajo de grado el diseño de apantallamiento con la punta PDC, es con el nivel IV para un delta de 60m, y su radio depende de la ecuación (4)
En la tabla se resume los datos obtenidos en el programa Riesgo bajo la IEC 62305 Y UNE 21186:2011
RIESGO DE PÉRDIDA DE VIDAS HUMANAS
PÉRDIDA DEL SERVICIO PÚBLICO ESENCIAL
RIESGO DE PÉRDIDA DEL PATRIMONIO CULTURAL
RIESGO DE PÉRDIDA ECONÓMICA
TIPO DE RIESGOS
R1 R2 R3 R4 VALOR DEL RIESGO CALCULADO 6,14E-06 0,00E+00 0,00E+00 4,85E-05
R1 R2 R3 R4 VALOR DEL RIESGO TOLERABLE 1,00E-05 1,00E-03 1,00E-03 1,00E-04
130
El valor del riesgo calculado para la pérdida de vidas humanas 0,614E-05 está por debajo o inferior al valor del riesgo tolerable, la cual indica que el riesgo es controlado.
El riesgo de pérdida económica se encuentra por fuera de los valores tolerables; razón por la cual se hace necesario hacer un diseño e implementación de un sistema integral de protección contra rayos, protección interna Nivel IV, protección externa Nivel IV ya que por temas económicos el nivel IV es más beneficiosos a la hora de diseñar el sistema.
No se consideran pérdidas de servicios públicos esenciales ya que esta se toma para lugares como vivienda, hospitales o donde existen equipos que pueden poner en peligro la vida de los seres humanos en caso de perderse los servicios como electricidad, gas o agua.
131
3.6.4. MATERIALES PARA LA APLICACIÓN DE UN PDC Base al sistema de protección contra rayos regido por la norma UNE 21186:2011
se implementa un PDC el cual constituye de los siguientes materiales:
Pararrayos con dispositivo de cebado este lo suministra el fabricante.
Pieza de adaptación
Mástil debe de estar 2 metros por encima de la superficie o tejado
Anclaje
Para las bajantes
Grapas
Soporte de tejas si lo requiere
Soportes de tuberías abrazaderas según los diámetros de los ductos
Via de chispas para mástil o antenas
Contador de rayos
Ducto de protección
Conductor
Para tomas a tierra
Electrodo de tierra
Mejorador de conductividad, como favigel, efecto Carson, grafito entre
otras.
Arqueta
Puente de comprobación la cual llaman junta de control
Vía de chispas para sistema de puesta a tierra
Conductor
Emisor de impulsos de alta tensión y generador de streamers. Herméticamente cerrado en el cuerpo central del pararrayos y protegido de las descargas eléctricas por su construcción en forma de jaula de Faraday
Sistema protector de triple aislamiento, que garantiza su funcionamiento en condiciones de lluvia
Acumulador de carga electrostática y una única punta para evitar la ineficaz dispersión de la carga
Completamente fabricado en acero inoxidable tipo AISI 316 (sin partes de aluminio para evitar la formación de par galvánico y la corrosión)
Carga eléctrica atmosférica como única fuente de energía, siendo por tanto autónomo y no precisando mantenimiento
Diámetro externo (cuerpo central): 60mm. Longitud: 470mm. Peso: 2,43kg
132
Figura 25 pararrayos con dispositivo de cebado PDC; Fuente APLICACIONES TECNOLOGICAS
Tomado de revista flash captor España Ensayados y certificados en el acreditado Laboratorio Central Oficial de Electrotecnia de Madrid (Ministerio de Industria) Con ayuda de un programa de precios para el área de apantallamiento, CYPE, ingenieros se obtuvo la oferta comercial con las características de la estructura.
133
3.6.5. MATERIALES PARA INSTALAR UN PDC
TABLA 36 LISTADO DE MATERIAL DE ACCESORIOS NECESARIOS PARA INSTALAR EL PDC EN LA ESTRUCTURA OBJETO DE ESTUDIO
Ítem cantidad Material
1 PDC 1
2 Pieza de adaptación cabezal-mástil y acoplamiento cabezal-mástilconductor,
fabricado en bronce.
2
3 Mástil de acero galvanizado de 6 m de longitud, sin anclajes 2
4 Abrazadera de cable en bronce fundido con resistencia de 60 kg de esfuerzo.
Tipo pata 3 piezas por metro.
4
5 Abrazadera de cable en bronce fundido con resistencia de 60 kg de esfuerzo.
Tipo pata 3 piezas por metro.
300
6 Contador de rayos 1
7 CABLE TRENZADO DE COBRE 1/0 ELECTROLÍTICO DESNUDO 41 mts
8 DUCTO DE PORTECCIÓN BAJANTE 3M GALVANIZADO 34 mts
9 UNION GALVANIZADA DE 1” HASTA 1 ½” 2
10 ANDAMIOS 30
11 Arqueta de polipropileno para toma de tierra de 300x300 mm, con tapa de
registro
2
12 Puente para comprobación de puesta a tierra de una instalación eléctrica,
separando la instalación de la toma de tierra. Con tapa
2
La TABLA 36 muestra los materiales para instalar los accesorios de un pararrayos ionizante no radioactivo.
134
4. DISEÑO CON PARARRAYO CON DISPOSITIVO DE CEBADO
Estructura de estudio ∆𝑡 = 60𝜇𝑠 = 60 𝑚 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 NIVEL 4 + un mastil de 2 metros de altura + 1 bajante de 41 metros 1/0 AWG y un electrodo de 2,4 sin necesidad de ensayos delta en funcion del tiempo de cebado
FIGURA 26 PUNTA IONIZANTE SOBRE LA ESTRUCTURA DE ESTUDIO
Fuente: Autor
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El sistema de puesta a tierra propuesto en los puntos donde se encuentran las bajantes, tiene la configuración con electrodos de ¾” x 2,44 metros en triangulo o punta de ganso con los posos debidamente tratados.
FIGURA 27 PARARRAYOS IONIZANTE NO RADIOACTIVO CONFIGURACION TIPO B
Fuente: Autor
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FIGURA 28 AREA DE COBERTURA APANTALLAMIENTO DE UN PDC SOBRE LA ESTRUCTURA DE ESTUDIO VISTA FRONTAL
Fuente:Autor
La ubicación de la punta PDC no radioactiva se instala estratégicamente en la parte más alta de la estructura y centrada de tal forma que cubra la misma distancia en los cuatro costados de la estructura
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FIGURA 29 ÁREA DE COBERTURA APANTALLAMIENTO DE UN PDC SOBRE LA ESTRUCTURA DE ESTUDIO
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4.1. LISTADO DE MATERIALES MEDIANTE PUNTAS TIPO FRANKLIN
ITEM MATERIAL CANTIDAD
1 Pararrayos tipo Franklin, con punta múltiple formada
por pieza central, para mástil de 1 1/2" y bajante interior de pletina conductora de 30x2 mm.
12
2 Mástil de acero galvanizado en caliente, de 1 1/2" de
diámetro y 6 m de longitud, para fijación a muro o estructura.
12
3 Trípode de anclaje para mástil, con placa base de
500x500x10 mm, de acero galvanizado en caliente, de 1 m de longitud, para fijar con tornillos a cubierta
24
4 Pletina conductora de cobre estañado, desnuda, de
30x2 mm. 3
5
Soporte piramidal para conductor de 8 mm de diámetro o pletina conductora de entre 30x2 mm y 30x3,5 mm de sección, para fijación de la grapa a
superficies horizontales.
100
6 Grapa de acero inoxidable, para fijación de pletina
conductora de entre 30x2 mm y 30x3,5 mm de sección a pared.
100
7 Vía de chispas, para mástil de antena y conexión a
pletina de cobre estañado. 12
8 Vía de chispas, para unión entre tomas de tierra. 6
9
Manguito de latón de 55x55 mm con placa intermedia, para unión múltiple de cables de cobre de
8 a 10 mm de diámetro y pletinas conductoras de cobre estañado de 30x2 mm.
6
10 Medidor mecánico de los impactos de rayo recibidos
por el sistema de protección. 1
11
Manguito seccionador de latón, de 70x50x15 mm, con sistema de bisagra, para unión de pletinas conductoras de entre 30x2 mm y 30x3,5 mm de
sección.
1
12 Tubo de acero galvanizado, de 2 m de longitud, para la protección de la bajada de la pletina conductora.
40 mts
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13 Caja de inspección de polipropileno para toma de tierra, de 250x250x250 mm, con tapa de registro.
4
14 Puente para comprobación de puesta a tierra de la
instalación eléctrica. 2
15 Electrodo para red de toma de tierra cobreado con
254 µm, fabricado en acero, de 14,3 mm de diámetro y 2 m de longitud.
4
16 Pieza de latón, para unión de electrodo de toma de tierra a cable de cobre de 8 a 10 mm de diámetro o pletina conductora de cobre estañado de 30x2 mm.
1
17 Electrodo dinámico para red de toma de tierra, de 28
mm de diámetro y 2,5 m de longitud, de larga duración, con efecto condensador
4
140
4.2. DISEÑO CON EL METODO DE ESFERA RODANTE
En la figura se aprecia 12 puntas en las partes más altas donde rueda la esfera
tocando la estructura de las 4 torres y sobre superficie plana 24 puntas para un total
de 36 puntas franklin 5/8*o.6m, conductor que interconecta los pararrayos 1/0 AWG,
distancia de la esfera a punto de impacto según nivel II 40m.
COSTADO SUR
En el costado sur se ve un zoom de la esfera rodando sobre el suelo y tocando
la estructura en la parte derecha de la imagen, se observa el área de protección
o cobertura de esta esfera de 40 m, por ende, se ubica una punta en la parte
vértice de la estructura costado sur.COSTADO OCCIDENTE
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COSTADO ORIENTAL
142
La línea roja indica la zona de cobertura de los pararrayos y el área que está bajo ellas en forma exponencial del área
de protección contra rayo
143
Zoom de la parte oriental de la estructura objeto de estudio parte superior para un total de 6 puntas pasivas.
144
Vista occidental de la estructura objeto de estudio; parte superior para un total de 6 puntas pasivas
145
Todas las puntas llevan soporte
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Coclusiones
Respecto al modelo MEG comparado con la UNE Para entender el MEG se
debe conocer el concepto de "distancia de cebado", que antes se designaba
como "distancia crítica", y que define la máxima distancia que el
trazador descendente líder se puede aproximar al edificio, sin
impactarlo.
Ambos métodos de protección contra rayos son eficientes, pero el segundo
método presenta un radio de cobertura más amplio, lo cual permite brindar
una un nivel de alcance mayor extensible en área de apantallamiento.
Una de las ventajas del sistema protector activo frente a un sistema de captación pasivo o convencional es la de permitir proteger grandes áreas.
Una punta PDC puede ser instalada sobre un poste de alumbrado público o estratégicamente en un mástil independiente para proteger una estructura aledaña o transformador, como ejemplo.
Un PDC, garantiza una mayor altura del punto de impacto del rayo, aumentando así el área de cobertura y facilitando la protección de grandes áreas, simplificando y reduciendo costos de instalación.
Las puntas PDC, Incorporan diferentes sistemas como; sistema electrónico, sistema piezoeléctrico.
los cabezales varían en función del modelo de cada fabricante.
La diferencia tecnológica de estos equipos está en el sistema electrónico, que aprovecha la influencia eléctrica del aumento de potencial entre la nube y la tierra para autoalimentar el cebador.
La evaluación de riesgo en ambas nórmas es igual.
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BIBLIOGRAFÍA
[1] COMITÉ TÉCNICO AEN/CTN TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA CUYA SECRETARIA DESEMPEÑA UNESA, UNE 21186:2011 Pararrayos con dispositivo de cebado PDC, BOGOTÁ, 2011.
[2] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN Protección contra desccargas elécticas atmosféricas, NTC 4552-3 Daños fisicos a estructuras y amenazas a la vida, BOGOTÁ, 2008-12-10.
[3] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS Y CERTIFICACIÓN: protección contra descargas eléctricas atmosféricas, NTC 4552-1 Principios Generales, Bogotá, 2008-11-26.
[4] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN: proteccion contra descargas Eléctricas atmosféricas, NTC 4552-2 Manejo del Riesgo, BOGOTÁ, 2008-11-26.
