1_1 Cuba Esfera Rodante
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8/14/2019 1_1 Cuba Esfera Rodante
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COMIT TCNICO DE PARARRAYOS
PRESENTACIN DE LASNORMAS
IEC 61024-1IEC 61024-1-1
IEC 61024-1-2Dr. Armando A. Pascual Garca
Organismo: SEISA
E-Mail: [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected] -
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El objetivo de la presente exposicines informarle acerca de las normas
NC IEC 61024-1, NC IEC 61024-1-1y NC IEC 61024-1-2 , las que estn
ya aprobadas para su uso.
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La norma NC IEC 61024-1establece los principios
generales y definicionesfundamentales de la
proteccin contra el rayo.Tratando el proyecto,materiales, instalacin,
inspeccin y mantenimiento delos mismos.
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La norma NC IEC 61024-1-1permite la seleccin del nivelde proteccin para el sistema
de pararrayos.
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Mientras que la normaNC IEC 61024-1-2 es un
complemento de la primeradonde se recoge la experiencia
prctica para la proyeccin,construccin, mantenimiento y
chequeo de los sistemas deproteccin contra el rayo.
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Est en preparacin la normaIEC 62305 que sustituir estas,
mejorndolas yactualizndolas.
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Esta norma no cubre los sistemas de proteccincontra el rayo destinados a:
Ferrocarriles Sistemas de generacin, transmisin ydistribucin de energa elctrica exteriores a
una edificacin. Sistemas de telecomunicacin exteriores a unaedificacin.
Vehculos, navos, aeronaves e instalaciones enel mar. Edificaciones con peligro de incendio oexplosin.
Edificaciones comunes de ms de 60 m dealtura.
Alcance
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SISTEMA DE PROTECCINCONTRA EL RAYO
SISTEMA EXTERNO DE PROTECCIN CONTRA EL
RAYO
SISTEMA INTERNO DE PROTECCIN CONTRA EL
RAYO
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Ningn Sistema protege
totalmente contra la accin delrayo, sin embargo la aplicacin de
estas normas reducir de formasignificativa el riesgo de los daosproducidos por el rayo en la
edificacin protegida.
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Es esencial que haya consultas regularesentre los diseadores del Sistema deProteccin Contra el Rayo (SPCR), los
arquitectos, ingenieros y los constructores,durante la proyeccin y la construccin del
sistema de la edificacin a proteger.
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SISTEMA DE EXTERNOPROTECCIN CONTRA EL RAYO
Determinar si la estructura a proteger est dentro
del alcance de la norma.Determinar si necesita un SPCR.Determinar en caso de que necesite un SPCR queNivel de Proteccin es necesario.
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Clasificacin de las estructuras y
ejemplos Estructuras Comunes: Son aquellas utilizadas parafines con propsitos simples (comercios, empresas,
granjas, viv iendas, etc). Estructuras con daos considerables: Sonestructuras que el material del que estn hechas, su
contenido u ocupantes las hace altamentevulnerables a los efectos del rayo (Centrales deTelecomunicaciones, Plantas Elctricas, etc).
Estructuras con peligro para los alrededores(Refineras, Servicentros, etc).Estructuras con peligro para el medio ambiente(Planta Nucleares, P lantas Qumicas, etc).
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En la norma NC IEC 61024-1-1aparecen los trminos y definiciones
necesarios para a partir del clculode la frecuencia permitida de
impactos de rayos a una estructuray la frecuencia de impactos directos
de rayos esperada, determinar elnivel de proteccin necesario atener en cuenta.
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Nd es la frecuencia esperada de incidencia de descargaselctricas de acuerdo al mapa isocerunico.
Nc es la frecuencia de impacto esperada de acuerdo a lascaractersticas de la edificacin a proteger teniendo en
cuenta su forma, superficie, etc.Si Nd es menor o igual a Nc no se requiere sistema deproteccin externa contra el rayo.
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En caso de ser necesario utilizar un SPCR, se calcula elNivel de Proteccin necesario de acuerdo a la eficiencia
obtenida mediante la formula:
E= 1- Nc/Nd
E- Es la eficiencia del SPCRE, que deber ser igual o mayorya que en caso contrario tendrn que tomarse medidasadicionales.
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Correspondencia de la eficiencia delSPCR Externo de acuerdo al Nivel de
Proteccin
Nivel de
Proteccin.
Eficiencia
del SPCRI 0,98
II 0,95
III 0,9
IV 0,8
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Componentes del Sistema deProteccin Exterior Contra el rayo
Sistema Dispositivo Captador. Sistema de Bajantes.
Sistema de Toma de Tierra.
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Existen tres mtodos para laubicacin de los Dispositivos de
Captacin:
ngulo de Proteccin Esfera Rodante
Mallado o Reticulado
Estos mtodos se pueden utilizar de forma combinada
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Espacio a proteger por el mtodo del
ngulo y por la esfera rodante.
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Colocacin del dispositivo captador en
funcin del nivel de proteccin
20 30 45 60
(0) (0) (0) (0)
I 20 25 * * * 5
II 30 35 25 * * 10
III 45 45 35 25 * 10
IV 60 55 45 35 25 20
* La esfera rodante y la malla se emplean slo en estos
casos.
Ancho
de la
malla (m)
Nivel de
proteccin
h (m)
R (m)
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Ejemplos de los mtodos de la Esfera
Rodante y del Mallado
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Espesor mnimo de las chapas
o de las canalizaciones metlicas en lossistemas de dispositivos captadores.
Nivel de
proteccin
Material Espesor t
(mm)Fe 4
Cu 5
Al 7
I a IV
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Sistema de Bajantes
Objetivo de esta componente es conducir ladescargas elctricas del elemento captador a latoma de tierra sin riesgo alguno.Los bajantes se debern instalar rectos yverticales para obtener el trayecto ms corto y elms directo posible a t ierra. Se evitar formarbucles y lazos.
Se exponen los casos en que se pueden ut ilizar loselementos naturales como bajantes.
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Separacin media de los bajantes en
funcin del nivel de proteccin
Nivel de
proteccin
Distancia media
(m)
I 10II 15
III 20
IV 25
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Dimensiones mnimas de los conductores deconexin por los que circula un gran parte dela corriente de descarga atmosfrica
Nivel deproteccin
Material Seccintransversal
(mm2)
Cu 16Al 25
Fe 50
I a IV
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Dimensiones mnimas de los conductores deconexin por los que circula una parteinsignificante de la corriente de descargaatmosfrica
Nivel de
proteccin
Material Seccin
transversal
(mm2)
Cu 6
Al 10
Fe 16
I a IV
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Ejemplo de bucle en un bajante
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Toma de Tierra
Para asegurar la dispersin de la corriente de descargaatmosfrica en la tierra sin provocar sobretensionespeligrosas, son ms importantes la disposicin y lasdimensiones de la toma de tierra que un valor
especfico de la resistencia del electrodo de t ierra.Sin embargo, en las normas se recomienda un valorbajo de la resistencia del electrodo de tierra,
especficamente se recomienda que ese valor seamenor a 10 ohms.
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Toma de Tierra
Se debern utilizar los tipos de electrodos de tierra
siguientes: Uno o varios conductores en anillo.
Electrodos verticales (o inclinados).
Conductores radiales.
El electrodo de tierra de la cimentacin.
E l Fi t l l it d
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En la Figura se muestra las longitudes
mnimas de los electrodos de tierracorrespondientes a los niveles deproteccin dados para diferentes
resistividades del terreno.
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Los electrodos de tierra hincadosprofundamente son eficaces cuando la
resistividad del terreno disminuye conla profundidad y si se encuentra unsubsuelo de baja resistividad a
profundidades superiores a aquellas alas que penetran habitualmente los
electrodos en forma de pica.
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Fijacin y uniones
Los sistemas captadores y los bajantes debernfijarse firmemente para que las fuerzaselectrodinmicas o esfuerzos mecnicos
accidentales (por ejemplo, vibraciones, etc.) nohagan que los conductores se rompan o sesuelten. Se recomienda tres fijaciones por
metro.
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Materiales
Los materiales empleados debern soportar,sin deterioro, los efectos electromagnticos delas corrientes de descarga atmosfrica y losesfuerzos accidentales.Se debern elegir los materiales y lasdimensiones en funcin de los riesgos decorrosin de la edificacin a proteger o del
SPCR.
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Dimensiones mnimas de los materiales delSPCR
Nivel de
proteccin
Material Dispositivo
captador
(mm2)
Bajantes
(mm2)
Toma de
tierra
(mm2)Cu 35 16 50
Al 70 25
Fe 50 50 80
I a IV
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Sistema interno de proteccin
contra el rayoConexin equipotencial
La equipotencialidad constituye un medio muy importantepara reducir el peligro de incendio y explosin y el peligro
contra la vida en el espacio a proteger.Se consigue la equipotencialidad uniendo el SPCR, laarmadura metlica de la edificacin, las instalacionesmetlicas, los elementos conductores accesibles y loscircuitos elctricos y de telecomunicaciones del espacio aproteger con ayuda de conductores de equipotencialidad o
de supresores de sobretensiones.
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Cuando se instala un SPCR, la estructura metlica externa
al espacio a proteger se puede ver afectada. Esto sedeber tener en cuenta durante el diseo de dicho sistema;puede ser necesaria, igualmente, una conexinequipotencial para la estructura metlica exterior.La conexin equipotencial constituye la proteccin msimportante contra el peligro para la vida en el espacio aproteger.
Conexin equipotencial para
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Conexin equipotencial para
instalaciones metlicasSe deber asegurar una conexin equipotencial como
mnimo en los puntos siguientes: En el stano o cerca del nivel del suelo. Los conductoresde la conexin equipotencial se conectarn a una barra de
conexin equipotencial, realizada y montada de tal formaque sea fcil el acceso con fines de inspeccin. La barra deconexin equipotencial se conectar a la toma de tierra.
Para edificaciones grandes se podrn montar varias barrasde conexin equipotencial, interconectndolas.
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Por encima del suelo, con separaciones verticales de 20 mcomo mximo para estructuras de ms de 20 m de altura.Las barras de conexin equipotencial se conectarn a losconductores en anillo horizontales que unen a los bajantes
All donde no se respetan las exigencias de proximidaden el caso de:
- Edificaciones de hormign armado con armaduras de acerointerconectadas- Edificaciones con armadura de acero- Estructuras con comportamiento equivalente a una pantalla.
Si las canalizaciones de gas o de agua contienen insertadoselementos aislados, sern interconectados mediante
supresores de sobretensiones.
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En el caso de un SPCR aislado,se realizar nicamente unaconexin equipotencial a
nivel del suelo.
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Conexin equipotencial de
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Conexin equipotencial de
las instalaciones elctricasy de telecomunicaciones en
los casos comunesSe realizar una conexin equipotencial de las instalaciones
elctricas y de telecomunicaciones. Esta conexinequipotencial se realizar tan cerca como sea posible delpunto de entrada a la edificacin.
Si los conductores estn apantallados o estn dentro de unconducto metlico, basta con unir estos blindajes con lacondicin de que la resistencia elctrica que resulte noproduzca cadas de tensin peligrosas para el cable o paralos equipos conectados a l.
ds ds
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Proximidad de instalaciones al SPCR
Para evitar chispas peligrosas cuando no se puede realizaruna conexin equipotencial, se aumentar la distancia sentre el SPCR y las instalaciones metlicas, los elementosconductores extraos y las lneas, respecto a la distancia deseguridad d.
ds
-
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ds
(m)m
cl
k
kkd
i=
donde:Ki- depende del nivel de proteccin elegido para el SPCR
Kc- depende de la configuracin dimensional (kc= 1, 0,66 y0,44)
Km- depende del material separadorl(m)-es la proximidad a lo largo del bajante, desde el puntoen que se tiene en cuenta la proximidad, hasta el punto deproximidad equipotencial ms prximo.
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Proximidad de las instalaciones al SPCR.Valores del coeficiente ki
Nivel de
proteccin
ki
I 0,1
II 0,075
III y IV 0,05
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Proximidad de las instalaciones al SPCR.Valores del coeficiente km
Material km
Aire 1
Slido 0,5
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Proximidad de instalaciones al SPCR. Valordel coeficiente kc en una configuracinunidimensional
Obj t d l i i
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Objeto de las inspecciones
Las inspecciones tienen como objetivo asegurar que:
a) El sistema de proteccin contra el rayo est deacuerdo con el diseo.b) Todos los componentes del sistema de proteccin
contra el rayo estn en buen estado y sean capacesde realizar las funciones para las que estndestinados, y que no hay corrosin.
c) Todos los servicios y construcciones aadidasltimamente se incorporan en el espacio protegidomediante una unin al sistema de proteccin contrael rayo o por extensiones de ste.
Orden de las inspecciones
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Orden de las inspecciones
Las inspecciones se efectuarn de la forma siguiente:
Inspecciones durante la construccin de la edificacin,destinadas a controlar los electrodos empotrados. Una inspeccin despus de la instalacin del sistema deproteccin contra el rayo.
Inspecciones peridicas a intervalos determinados enfuncin de la naturaleza del espacio a proteger y de losproblemas de corrosin.
Inspecciones suplementarias, despus de todamodificacin o reparacin, o si se sabe que la edificacin hasufrido la descarga de un rayo.
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Mantenimiento
Las inspecciones peridicas son una de las condicionesfundamentales para un mantenimiento fiable del sistema
de proteccin contra el rayo. Todos los defectosobservados debern ser reparados inmediatamente.