ASOCIACIÓN ELECTROTÉCNICA ARGENTINA
DESDE 1913
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página i
Prólogo
-
La Asociación Electrotécnica Argentina es una institución civil sin fines de lucro, de
carácter privado, creada para fomentar el desarrollo de todos los campos de la Electrotecnia. Es el ámbito adecuado para el estudio e información de los aspectos teóricos
de la Ingeniería Eléctrica, como así también para el establecimiento de documentos
normativos, en todo lo referente a las aplicaciones tecnológicas y a los avances e innovaciones en este campo.
Fue creada el 18 de octubre de 1913 por un grupo de veinticinco especialistas y desde
ese mismo año es sede del Comité Electrotécnico Argentino (CEA), representante nacional de la International Electrotechnical Commission (IEC), que propiciara en su
época el Ing. Jorge Newbery.
-
Los documentos normativos producidos tienen la forma de recomendaciones de uso
nacional y se publican bajo la forma de Reglamentaciones, Normas, Especificaciones
Técnicas, Guías, Documentos Técnicos o Informes Técnicos, que han sido adoptados
por diversas Leyes, Decretos, Ordenanzas y Resoluciones de carácter oficial.
-
Las decisiones formales o acuerdos de la Asociación Electrotécnica Argentina en temas técnicos expresan el consenso de la opinión nacional en temas relevantes, dado
que cada Comité de Estudio tiene representación de todos los sectores interesados.
-
El Comité de Estudio CE 00 – Normas de Concepto – tiene como principal objetivo la
redacción de documentos normativos, que puedan ser utilizados como plataforma y
ayuden a reafirmar las prescripciones y recomendaciones vertidas en todos los documentos de la AEA. En otro orden, representan una invalorable ayuda para el profesional y los especialistas y un material didáctico que aporta un significativo valor
agregado a los establecimientos educacionales que se encuentren vinculados con la
electrotecnia.
-
El carácter de las Normas de Concepto y sus Informes Técnicos asociados, tiene su
origen en las ciencias básicas y las específicas dentro del campo de la Electrotecnia;
este principio indica canalizar el proceso de Discusión Pública hacia las Universidades,
Escuelas Técnicas, Consejos y Colegios Profesionales, además de todo otro sector
que desee contribuir al perfeccionamiento del material a emitir.
-
No se puede considerar a la Asociación Electrotécnica Argentina responsable de ninguna instalación, equipo o material declarado de estar en conformidad con alguna de
sus Reglamentaciones o Normas.
-
El presente documento normativo sigue los lineamientos establecidos en ISO/IEC
Guide 21 “Adoption of Internacional Standards as regional or nacional standards”.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página ii
Comité de Estudio CE 00
Normas de Concepto
Integrantes
Presidente
Ing. MANILI, Carlos M. (INSPT-UTN)
Secretario
Ing. GARCÍA DEL CORRO, Carlos (AEA)
Miembros permanentes
Ing. BRUGNONI, Mario (FIUBA)
Ing. GALIZIA, Carlos (CONSULTOR)
Téc. MANILI, Carlos I. (AEA)
Invitados especialistas
Ing. BERGLIAFFA, Miguel (FEMMI S.A.)
Ing. MUÑOZ, Horacio (UNAM)
Ing. CAMPUS, Juan José (UTN – FRT)
Ing. PINTO, Roberto (UNSE)
Ing. CARLOROSI, Mauro (UTN – FRT)
Ing. POCLAVA, Daniel (COPAIPA)
Ing. COMESAÑA, Martín (APE – SMA)
Ing. PUJADAS, Delia (UTN – FRM)
Ing. FONSECA, Alberto (UTN – FRD)
Ing. REVERSAT, José (UNAM)
Ing. GALLO, Salvador (UTN – FRT)
Ing. ROZA, Fernando (EDEN)
Ing. GONZÁLEZ, Raúl (EDENOR S.A.)
Ing. SOLBEIZON, Héctor (UNLP - UBA)
Ing. HAMAKERS, Carlos (UNT)
Ing. TOURN, Daniel (UNRC)
Téc. IBARRA, Jorge (COPAIPA)
Ing. VINSON, Edgardo (EDENOR S.A.)
Ing. MANZANO, Marcelo (EPRET)
Ing. ZAMANILLO, Germán (UNRC)
Ing. MARAMONTI, Atilio (CEDIE)
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página iii
Comisión de Normas
Integrantes
Presidente
Ing. BROVEGLIO, Norberto
Secretario
Ing. FISCHER, Natalio
Miembros permanentes
Ing. GALIZIA, Carlos
Ing. IACONIS, Alberto
Ing. OSETE, Víctor
Ing. PUJOLAR, Jorge
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 1
AEA 92305
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
PARTE 3
DAÑOS A LAS ESTRUCTURAS Y RIESGO PARA LA VIDA
HUMANA
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 2
AEA 92305
Protección contra las Descargas Eléctricas Atmosféricas
Parte 2: Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
ÍNDICE GENERAL
Cláusula
Contenido
Subcláusula
Página
Alcance
6
Dominio de aplicación
6
2
Referencias normativas
6
3
Términos y definiciones
7
4
Sistema de protección contra el rayo (SPCR)
10
4.1
Tipo de SPCR
10
4.2
Proyecto del sistema de protección contra el rayo
11
4.3
Continuidad de las armaduras de acero en las estructuras de hormigón armado
11
Instalación exterior de protección contra el rayo (IEPR)
11
5.1
Generalidades
11
5.2
Dispositivos captores
12
5.3
Conductores de bajada
16
5.4
Tomas de tierra
19
5.5
Componentes
22
5.6
Materiales y dimensiones
24
Instalación interior de un sistema de protección contra el rayo (SPCR)
27
6.1
Generalidades
27
6.2
Unión equipotencial de protección contra el rayo
27
6.3
Aislación de la instalación exterior de protección contra el rayo
30
Mantenimiento y verificación del SPCR
31
7.1
Aplicación de las verificaciones
31
7.2
Orden de las verificaciones
32
1
1.1
5
6
7
Mantenimiento
32
Medidas de protección contra las lesiones en los seres humanos en razón de las tensiones de contacto y de paso
32
8.1
Medidas de protección contra las tensiones de contacto
32
8.2
Medidas de protección contra las tensiones de paso
33
7.3
8
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 3
Contenido
Anexos
Página
Anexo A (Normativo)
Ubicación de los dispositivos captores
34
Anexo B (Normativo)
Sección mínima de la pantalla (o blindaje) de un cable entrante a una estructura para
evitar chispas peligrosas
40
Anexo C (Informativo)
Reparto de la corriente de descarga del rayo entre los conductores de bajada
41
Anexo D (Informativo)
Anexo E (Informativo)
Exigencias complementarias para la protección contra el rayo de las estructuras con
riesgo de explosión
Exigencias complementarias para la protección contra el rayo de las estructuras con
riesgo de explosión
44
50
Índice de figuras
Figura 1
Bucle en un conductor de bajada
18
Figura 2
Longitud mínima l1 de cada toma de tierra, en función de los niveles de SPCR
20
Figura A.1
Volumen protegido por una barra captora vertical
34
Figura A.2
Volumen protegido por una barra captora vertical
35
Figura A.3
Volumen protegido por conductores tendidos
35
Figura A.4
Figura A.5
Volumen protegido por conductores mallados aislados según el método del ángulo de protección y el método de la esfera rodante
Volumen protegido por conductores mallados NO aislados según el método de las mallas y el
método del ángulo de protección
36
37
Figura A.6
Proyecto de los dispositivos captores según el método de la esfera rodante
38
Figura C.1
Valores del coeficiente kc en el caso de un dispositivo captor aéreo y de una toma de tierra del
tipo B
42
Figura C.2
Valores del coeficiente kc en el caso de una malla captora y de una toma de tierra del tipo B
42
Figura C.3
Ejemplos de cálculo de distancia de separación en los casos de dispositivos captores mallados
con interconexión de los conductores de bajada por medio de conductores de circunvalación en
cada nivel y una disposición de puesta a tierra del tipo B
43
Figura E.1
Esquema de proyecto de un SPCR
52
Figura E.2
Valores del coeficiente kc en el caso de techos a dos aguas con un dispositivo captor sobre el
borde y un electrodo de puesta a tierra del tipo B
59
Figura E.3
Proyecto de un sistema de protección contra el rayo para un voladizo
60
Figura E.4
Equipotencialización en una estructura con armadura de acero
62
Figura E.5
Ejemplo de uniones soldadas, si son admisibles, en armaduras de hormigón armado
63
Figura E.6
Ejemplos de abrazaderas utilizadas para una fijación entre las barras de refuerzo y los conductores
64
Figura E.7
Ejemplos de puntos de conexión con la armadura en una pared en hormigón armado
65
Figura E.8
Figura E.9
Figura E.10
Figura E.11
Figura E.12
Figura E.13
Figura E.14
Utilización de una fachada metálica como conductor natural de bajada y conexión de los
soportes de la fachada
Conexión de una banda continua de placas de vidrio al sistema de marcos portantes de la
fachada
Conductores interiores de bajada en una estructura industrial
Ejemplos de instalación de conductores de equipotencialización en las estructuras de hormigón
armado y de conductores flexibles de equipotencialización entre dos paneles de hormigón
armado
Proyecto de un dispositivo captor según el método del ángulo de protección para distintas
alturas, de acuerdo con la Tabla 2
Ejemplo de un sistema de protección contra el rayo exterior, utilizando dos mástiles captores
aislados, proyectado mediante el método del ángulo de protección
Ejemplo de un sistema de protección aislado utilizando dos mástiles captores aislados interconectados por un conductor captor horizontal
69
70
72
74
78
79
80
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 4
Índice de figuras
Página
Figura E.15
Ejemplo de proyecto de un SPCR NO aislado, utilizando barras captoras
81
Figura E.16
Ejemplo de proyecto de un dispositivo captor de un SPCR NO aislado constituido por un
conductor horizontal conforme al método del ángulo de protección
82
Figura E.17
Ejemplo de un volumen protegido por una barra o mástil captor sobre una superficie inclinada
83
Figura E.18
Ejemplo de proyecto de un dispositivo captor de un SPCR de acuerdo con el método de la
esfera rodante, el método del ángulo de protección, el método de las mallas y la disposición
general de los elementos captores
85
Figura E.19
Proyecto de una red de dispositivos captores sobre una estructura de forma compleja
86
Figura E.20
Volumen protegido por dos alambres conductores tendidos paralelos y horizontales o dos
barras captoras (r > ht)
87
Figura E.21
Posibles puntos de impacto de los rayos sobre un edificio
88
Figura E.22
Ejemplo de proyecto de dispositivos captores NO aislados conforme al método de las mallas
92
Detalles de un sistema de protección de una estructura con techo a dos aguas, recubierto de
tejas
Ejemplo de instalación de un sistema de protección contra el rayo utilizando componentes
naturales del techo y de la estructura
Ejemplo de ubicación de un sistema de protección exterior para una estructura de material
aislante, por ejemplo: madera o mampostería, de una altura máxima de 60 m con techo plano y
con soportes al techo
Instalación de un dispositivo captor sobre un techo aislante o donde la perforación de la cubierta
no está permitida
Ejemplo de instalación de un SPCR exterior sobre una estructura de hormigón armado utilizando las armaduras de las paredes laterales como componentes naturales
Ejemplo de un dispositivo captor de forma semiesférica (gota de sebo) utilizado sobre el techo
de un garaje de varios pisos
Barra captora utilizada para la protección de una fijación metálica en el techo, incluyendo
instalaciones eléctricas no conectadas al sistema de protección contra la descarga del rayo
Método de ejecución de una continuidad eléctrica sobre el revestimiento metálico del parapeto
del techo
Accesorio metálico sobre el techo, protegido contra los impactos directos, conectado al dispositivo captor
Ejemplo de instalación de un sistema de protección contra el rayo en una casa, utilizando el
mástil o torre de soporte de la antena de televisión como barra captora
Ejemplo de instalación de un sistema de protección contra los impactos directos del rayo, de un
equipo metálico dispuesto sobre el techo
100
Figura E.34
Conexión de una barra captora natural al conductor captor
109
Figura E.35
Ejecución de una conexión puente entre placas de una fachada metálica
110
Figura E.36
Ejemplo de instalación de un SPCR exterior sobre una estructura de material aislante con
varios niveles de techo
112
Figura E.37
Ejemplos de geometría de conductores de un SPCR
113
Figura E.23
Figura E.24
Figura E.25
Figura E.26
Figura E.27
Figura E.28
Figura E.29
Figura E.30
Figura E.31
Figura E.32
Figura E.33
Figura E.38
Figura E.39
Figura E.40
Ejemplo de instalación de un SPCR con dos conductores de bajada y toma de tierra de fundación
Ejemplos de conexión de la toma de tierra del sistema de protección contra el rayo utilizando
conductores naturales de bajada (armaduras) y detalle de las uniones de prueba
Ejemplo de ejecución de un electrodo de puesta a tierra de cimientos para diversos proyectos
de la fundación
94
96
97
98
99
101
102
105
106
107
114
119
124
Figura E.41
Ejemplos de dos electrodos verticales en una disposición de puesta a tierra del tipo A
125
Figura E.42
Ejemplo de una malla de puesta a tierra en una planta industrial
128
Figura E.43
Ejemplos de distancias de separación entre el SPCR y las instalaciones metálicas
134
Figura E.44
Directivas para el cálculo de la distancia de separación “s” para el caso más desfavorable de
impacto de rayo a una distancia “l” del punto de referencia según 6.3
135
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 5
Índice de figuras
Figura E.45
Figura E.46
Figura E.47
Figura E.48
Página
138
Ejemplo de equipotencialización
Ejemplo de una disposición de equipotencialización de una estructura con varias entradas de
elementos conductores desde el exterior utilizando tomas de tierra en anillo para la interconexión de las barras equipotenciales
Ejemplo de equipotencialización en el caso de varias entradas de partes conductoras externas
y de una alimentación de potencia o de comunicaciones utilizando un anillo interior para la
interconexión de las barras de equipotencialización
Ejemplo de equipotencialización de una estructura con múltiples puntos de entrada de elementos conductores exteriores a la estructura por encima del nivel del suelo
139
140
141
Índice de tablas
Tabla 1
Tabla 2
Tabla 3
Tabla 4
Correspondencia entre los niveles de protección y los tipos de SPCR (ver AEA 92305-1)
Radio de la esfera rodante, dimensiones de las mallas y valor del ángulo de protección correspondientes a los tipos de SPCR
Espesor mínimo de las chapas o canalizaciones metálicas utilizadas como dispositivos captores
Distancias habituales entre conductores de bajada y entre conductores de circunvalación en
función del tipo de SPCR
10
13
15
17
Tabla 5
Materiales para SPCR y condiciones de utilización
23
Tabla 6
Materiales, configuración y sección mínima de los conductores captores, de las barras y de los
conductores de bajada
25
Tabla 7
Materiales, configuración y dimensiones mínimas de los electrodos de puesta a tierra
26
Tabla 8
Tabla 9
Dimensiones mínimas de los conductores de interconexión entre diferentes barras equipotenciales o entre las barras equipotenciales y la tierra
Dimensiones mínimas de los conductores de interconexión entre elementos metálicos internos
y la barra equipotencial
28
28
Tabla 10
Aislación de un SPCR exterior – Valores del coeficiente
ki
31
Tabla 11
Aislación de un SPCR exterior – Valores del coeficiente
kC
31
Tabla 12
Aislación de un SPCR exterior – Valores del coeficiente
km
31
Tabla B.1
Longitud de cable a considerar según las condiciones de la pantalla
Tabla C.1
Valores del coeficiente
kc
40
41
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 6
PARTE 3
DAÑOS A LAS ESTRUCTURAS Y RIESGO PARA LA VIDA HUMANA
1
Alcance
1.1
Dominio de aplicación
La presente parte de AEA 92305 establece las exigencias para la protección de las estructuras contra
los daños físicos por un sistema de protección contra el rayo (SPCR) y para la protección contra las
lesiones de los seres vivos en razón de las tensiones de contacto y de paso en la proximidad del SPCR,
en el exterior de las estructuras (ver AEA 92305-1).
El presente documento técnico es aplicable:
a) al proyecto, la instalación, la inspección y el mantenimiento de los sistemas de protección contra
el rayo (SPCR) de las estructuras.
b) a la instalación de las medidas de protección contra las lesiones de seres vivos en razón de las
tensiones de contacto y de paso.
Nota 1:
Las reglas particulares para los SPCR de estructuras peligrosas para su entorno por explosión, están en estudio.
Mientras tanto, las informaciones dadas en el Anexo D pueden considerarse apropiadas.
Nota 2:
La presente parte de AEA 92305 no está destinada a la protección contra las fallas debidas a las sobretensiones en
los sistemas eléctricos y electrónicos dentro de la estructura. En este caso, las especificaciones particulares se dan en AEA
92305-4.
2
Referencias normativas
Los siguientes documentos de referencia son indispensables para la aplicación de este documento.
Para referencias fechadas, sólo se aplica la edición citada. Para referencias sin fecha, se aplica la
última edición del documento referido (incluyendo cualquier enmienda).
AEA 92305-0, Protección contra las descargas eléctricas atmosféricas – Parte 0: Carta de nivel isoceráunico medio anual
AEA 92305-1, Protección contra las descargas eléctricas atmosféricas – Parte 1: Principios generales
AEA 92305-2, Protección contra las descargas eléctricas atmosféricas – Parte 3: Evaluación del riesgo
AEA 92305-4, Protección contra las descargas eléctricas atmosféricas – Parte 4: Sistemas eléctricos y
electrónicos dentro de las estructuras
AEA 92305-5, Protección contra las descargas eléctricas atmosféricas – Parte 5: Servicios1
1
A publicar
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
3
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 7
Términos y definiciones
Para los propósitos del presente documento, se aplican los siguientes términos y definiciones, así como
los dados en otras partes de AEA 92305. Algunos de ellos ya han sido citados en la Parte 1, pero serán
repetidos más abajo para facilitar la lectura.
3.1
Sistema de protección contra el rayo SPCR
Instalación completa, utilizada para reducir los peligros de daños físicos debidos a descargas directas
de rayos sobre una estructura.
Nota:
El sistema de protección contra el rayo comprende a la vez una instalación exterior y una instalación interior.
3.2
Instalación exterior del sistema de protección contra el rayo IEPR
Parte del sistema de protección contra el rayo que comprende un dispositivo captor, los conductores de
bajada y una toma de tierra.
3.3
Instalación exterior del SPCR aislada de la estructura a proteger
Sistema de protección contra el rayo en el que el dispositivo captor y las bajadas están ubicados de tal
manera que el trayecto de la corriente de descarga atmosférica no tiene contacto alguno con la estructura a proteger.
Nota:
En un SPCR aislado, deben evitarse las descargas peligrosas entre el SPCR y la estructura.
3.4
Instalación exterior del SPCR no aislada de la estructura a proteger
Sistema de protección contra el rayo en el cual el dispositivo captor y las bajadas están ubicados de tal
manera que el trayecto de la corriente de descarga atmosférica puede entrar en contacto con la estructura a proteger.
3.5
Instalación interior de un sistema de protección contra el rayo
Parte del sistema de protección contra el rayo que comprende las uniones equipotenciales para el rayo,
y/o la aislación eléctrica de un SPCR exterior.
3.6
Dispositivo captor
Parte de la instalación exterior que, utilizando elementos metálicos como barras, mallas o hilos tendidos, destinada a interceptar el rayo.
3.7
Conductores de bajada
Parte de una instalación exterior destinada a conducir la corriente de descarga del rayo desde el dispositivo captor hasta la toma de tierra.
3.8
Conductor de circunvalación
Conductor que forma un anillo o bucle alrededor de la estructura, interconectándose con los conductores de bajada para el reparto de la corriente del rayo.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 8
3.9
Toma de tierra
Parte de la instalación exterior destinada a conducir y a disipar corriente de una descarga atmosférica a
la tierra.
3.10
Electrodo de tierra
Elemento o conjunto de elementos de la toma de tierra que asegura un contacto eléctrico íntimo con la
tierra, disipando la corriente de descarga atmosférica en esta última.
3.11
Toma de tierra de circunvalación
Electrodo de tierra que forma un anillo o bucle cerrado alrededor de la estructura, debajo o sobre la
superficie del suelo.
3.12
Toma de tierra de fundación
Armadura de acero de la fundación o conductor complementario incluido en las fundaciones de hormigón de la estructura utilizado como electrodo de tierra.
3.13
Impedancia convencional de tierra
Relación entre los valores de pico de la tensión y de la corriente en la toma de tierra, los cuales, en
general, no aparecen simultáneamente.
3.14
Potencial de la toma de tierra
Diferencia de potencial entre la toma de tierra y una tierra lejana.
3.15
Componentes “naturales” de la instalación de protección contra el rayo.
Componentes no instalados específicamente al efecto, pero que pueden ser utilizados complementariamente con la instalación de SPCR y podrán cumplir la función de una o más partes de un SPCR.
Nota:
Ejemplos de estos componentes son:
•
•
•
Los captores “naturales”
Los conductores de bajada “naturales”
Las tomas de tierra “naturales”
3.16
Componentes de conexión
Parte de un SPCR exterior utilizado para la interconexión de los conductores o para la conexión de las
instalaciones metálicas.
3.17
Componente de fijación
Parte de un SPCR exterior utilizado para la fijación de elementos de SPCR a la estructura a proteger.
3.18
Instalaciones metálicas
Elementos metálicos extensos que están presentes en la estructura a proteger, que pueden drenar una
parte de la corriente de la descarga atmosférica, tales como canalizaciones, guías de ascensores,
conductos de ventilación de calefacción y de aire acondicionado, armaduras de acero interconectadas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 9
3.19
Elementos conductores exteriores
Partes metálicas entrantes o salientes de la estructura a proteger, tales como canalizaciones, pantallas
(blindajes) de cables, etc., que puedan drenar una parte de la corriente del rayo.
3.20
Redes de potencia
Red que comprende los componentes de la alimentación de potencia en baja tensión y eventualmente
los componentes electrónicos.
3.21
Red de comunicación
Red que comprende los componentes electrónicos sensibles tales como equipos de comunicación,
sistemas de computación, comando, instrumentación, sistemas de radio e instalaciones de electrónica
de potencia.
3.22
Red interna
Red de potencia y de comunicaciones en el interior de una estructura.
3.23
Interconexión equipotencial de protección contra el rayo
Interconexión de SPCR con las partes conductoras de una instalación por medio de conexiones directas o por descargadores que reducen las diferencias de potencial generadas por la corriente de
descarga del rayo.
3.24
Barra equipotencial
Barra a la cual se conectan las instalaciones metálicas, los elementos conductores exteriores, las
masas, las líneas de potencia y de comunicaciones y otros cables.
3.25
Conductor equipotencial
Conductor de conexión a las partes conductoras separadas de SPCR.
3.26
Armaduras de acero interconectadas
Armaduras de acero en el interior de una estructura, que aseguran una continuidad eléctrica.
3.27
Chispa peligrosa
Descarga eléctrica generada por el rayo que provoca daños físicos en el interior de la estructura a
proteger.
3.28
Distancia de separación
Distancia entre dos partes conductoras de forma que no puedan aparecer chispas peligrosas.
3.29
Dispositivo de protección contra sobretensiones (DPS)
Dispositivo concebido para limitar las sobretensiones transitorias y evacuar las corrientes de choque.
Incluye por lo menos un componente no lineal.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 10
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
3.30
Unión de control
Dispositivo concebido y ubicado de manera de facilitar los ensayos y las mediciones eléctricas de los
componentes del sistema de protección contra el rayo.
3.31
Tipo de SPCR
Cifra que caracteriza la clasificación de un SPCR conforme al nivel de protección elegido.
3.32
Proyectista de sistemas de protección contra el rayo
Especialista competente y formado para el proyecto de un SPCR.
3.33
Instalador de sistemas de protección contra el rayo
Persona competente y calificada para la instalación de un SPCR.
3.34
Estructura con riesgo de explosión
Estructura que contiene materiales sólidos explosivos o zonas peligrosas determinadas conforme a IEC
60079-10 y a IEC 61241-10
4
Sistema de protección contra el rayo (SPCR)
4.1
Tipo de SPCR
Las características de un SPCR están determinadas por las características de la estructura a proteger y
por los niveles de protección a tener en cuenta.
Cuatro tipos de SPCR (I a IV) son definidos en el documento correspondiente a los niveles de protección de AEA 92305-1 (ver Tabla 1).
Tabla 1 – Correspondencia entre los niveles de protección y los tipos de SPCR (ver AEA
92305-1)
Niveles de protección
Tipos de SPCR
I
I
II
II
III
III
IV
IV
Cada tipo de SPCR está caracterizado por:
a) Los datos relativos a los tipos de SPCR
• Los parámetros del rayo (ver Tablas 3 y 4 de AEA 92305-1);
• El radio de la esfera rodante (o esfera ficticia), la apertura de las mallas y el ángulo de
protección (ver 5.5.2);
• Las distancias típicas entre los conductores de bajada y entre los conductores de circunvalación (ver 5.3.3);
• Las distancias de separación para evitar las chispas peligrosas (ver 6.3);
• Las longitudes mínimas de las tomas de tierra (ver 5.4.2)
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 11
b) Los datos independientes del tipo de SPCR
• Las interconexiones equipotenciales de protección contra el rayo (ver 6.2);
• El espesor mínimo de planchas metálicas y de las canalizaciones de los dispositivos
captores (ver 5.2.5);
• Los materiales del SPCR y las condiciones de utilización (ver 5.5);
• Los materiales, configuraciones y dimensiones mínimas de los dispositivos captores, de
los conductores de bajada y de las tomas de tierra (ver 5.6);
• Las dimensiones mínimas de los conductores de conexión (ver 6.2.2).
El comportamiento de cada tipo de SPCR está establecido en AEA 92305-2, Anexo B.
El método de SPCR prescripto debe ser elegido según el método de análisis del riesgo (ver AEA
92305-2).
4.2
Proyecto del sistema de protección contra el rayo
Un proyecto óptimo técnico y económico de un sistema de protección contra el rayo no es posible sino
si las etapas del proyecto están correlacionadas con aquellas de la ejecución y la construcción de la
estructura a proteger. En particular, se recomienda que la posible utilización de partes metálicas de la
estructura como componentes del sistema de protección contra el rayo sea prevista con el proyecto de
la estructura.
El proyecto de los tipos de SPCR y su ubicación en estructura existentes deben tomar en cuenta las
exigencias de la situación presente.
La documentación de proyecto del SPCR debe contener toda la información necesaria para asegurar
una instalación completa y correcta. Para mayor información ver el Anexo E.
4.3
Continuidad de las armaduras de acero en las estructuras de hormigón armado
Las armaduras de acero de estructuras de hormigón armado son consideradas como eléctricamente
continuas si la mayoría de las barras verticales y horizontales de interconexión están soldadas o unidas
de forma segura. Las conexiones de las barras verticales deben estar soldadas, comprimidas o superpuestas con un solapamiento mínimo de 20 veces su diámetro o unidas de forma segura. Para las
estructuras nuevas las uniones entre las armaduras deben ser especificadas por el proyectista o instalador en cooperación con el constructor y el ingeniero de proyecto civil.
Para las estructuras que utilicen las armaduras del hormigón (comprendiendo las estructuras prefabricadas en hormigón armado), la continuidad eléctrica de las armaduras debe ser medida entre la
parte alta de la estructura y la tierra. Es conveniente que el valor de la resistencia eléctrica total no sea
superior a 0,2 Ω, valor medido por un dispositivo apropiado. Si este valor no es adecuado o no puede
ser medido, la utilización de las armaduras del hormigón como conductor de bajada (ver 5.3.5) debe ser
evitada. En este caso, un conductor de bajada exterior debe ser instalado. En los casos de estructuras
de hormigón armado prefabricadas, la continuidad eléctrica de las armaduras de acero deberá ser
realizada entre los distintos elementos unitarios prefabricados.
Nota 1:
Para instrucciones complementarias relativas a la continuidad de las armaduras de acero en el hormigón, ver el
Anexo E.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
5.
Instalación exterior de protección contra el rayo (IEPR)
5.1
Generalidades
5.1.1
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 12
Aplicación de una instalación exterior de protección contra el rayo
La instalación exterior de protección contra el rayo está destinada a interceptar las descargas atmosféricas directas sobre la estructura, comprendiendo las descargas laterales y a conducir la corriente de
descarga desde el punto de impacto y la tierra y a dispersar la corriente sin daños térmicos o mecánicos, comprendiendo las chispas peligrosas que pueden provocar incendios o explosiones.
5.1.2
Elección del tipo de instalación exterior de protección contra el rayo
En la mayoría de los casos la instalación exterior de protección contra el rayo puede ser fijada a la
estructura a proteger.
Se recomienda considerar la utilización de una instalación exterior aislada del volumen a proteger si los
efectos térmicos y explosivos en el punto de impacto o sobre los conductores que evacuan la corriente
de la descarga, pueden provocar daños a la estructura o su contenido (ver Anexo E). Los casos típicos
son las estructuras con un revestimiento combustible y las zonas con riesgo de incendio y explosión.
Nota:
La ejecución de una instalación exterior aislada puede ser recomendada en el caso de modificaciones previstas de la
estructura, de su contenido o de su uso cuando fuera necesario modificar su SPCR.
Una instalación exterior aislada puede también ser considerada si la susceptancia del contenido garantiza la reducción del campo electromagnético emitido asociado a las corrientes de choque que se
evacua a través de los conductores de bajada.
5.1.3
Utilización de los componentes “naturales”
Los componentes “naturales” conductores que permanecerán siempre en la estructura y no serán
removidos ni modificados (por ejemplo: las armaduras de acero interconectadas o las estructuras metálicas, etc.) pueden ser utilizados como una parte de la instalación de protección.
Es conveniente que otros componentes “naturales” sean utilizados como complementos de la instalación de protección.
Nota:
Para información complementaria ver el Anexo E.
5.2
Dispositivos captores
5.2.1
Generalidades
La probabilidad de penetración de un rayo en la estructura a proteger es considerablemente reducida
por la presencia de un dispositivo captor convenientemente concebido.
Los dispositivos captores pueden estar constituidos por una combinación cualquiera de los siguientes
componentes:
a) barras simples (incluidos mástiles)
b) conductores tendidos
c) conductores mallados
Para conformar el presente documento, todos los tipos de dispositivos captores deben ser ubicados
conforme a 5.2.2, 5.2.3 y al Anexo A.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 13
Es conveniente que las barras individuales sean interconectadas a nivel del techo con el fin de asegurar
el reparto de las corrientes.
Los dispositivos captores radioactivos no son permitidos.
5.2.2
Ubicación
Es conveniente instalar los dispositivos captores en las esquinas, los puntos expuestos y sobre los
bordes (particularmente en los puntos más altos y la parte superior de las fachadas) conforme a uno o
varios de los siguientes métodos.
Los métodos aceptables de ubicación de los dispositivos captores son los métodos de:
•
•
•
El ángulo de protección.
La esfera rodante.
Mallas.
El método de la esfera rodante es apropiado en todos los casos.
Para la mayor parte de las formas simples de edificios, es apropiado el método del ángulo de protección, pero debe ser sometido a los límites de altura indicados en la Tabla 2.
Si las superficies deben ser protegidas, el método de las mallas es una forma apropiada de protección.
Los valores del ángulo de protección, el radio de la esfera ficticia y las dimensiones de las mallas son
dados en la Tabla 2. Las informaciones complementarias para la ubicación de los dispositivos de captura están dados en el Anexo A.
Tabla 2 – Radio de la esfera rodante, dimensiones de las mallas y valor del ángulo de protección correspondientes a los tipos de SPCR
Método de protección
Nivel de protección
Radio de la esfera
rodante “r”
[m]
Dimensiones de las
mallas “W”
[m]
I
II
III
IV
20
30
45
60
5X5
10 X 10
15 X 15
20 X 20
Ángulo de
protección
[α°]
Ver figura
más abajo
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
a °
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 14
80
70
60
50
Clase de
SPR
40
30
20
IV
III
II
I
10
0
0
2
10
20
30
40
50
60
H m
Nota 1:
No aplicable más allá de los valores marcados con un punto ●. Solamente los métodos de la esfera ficticia y de las
mallas son aplicables en esos casos.
Nota 2:
“h” es la altura del dispositivo captor por encima de la zona a proteger.
Nota 3:
El ángulo no se modificará para los valores de “h” inferiores a 2 m.
5.2.3
Dispositivos captores contra rayos laterales sobre estructuras elevadas
Para las estructuras de altura superior a 60 m, los rayos pueden golpear las esquinas y los bordes de
las superficies laterales.
Nota:
El riesgo de estos impactos es generalmente pequeño, debido al pequeño porcentaje de impactos laterales con
respecto al conjunto de impactos posibles sobre una estructura elevada, los impactos laterales presentan parámetros mucho
más débiles que aquellos impactos sobre los techos. De todas formas, los equipos electrónicos instalados sobre las paredes en
el exterior de la estructura serán destruidos aún para valores de pico débiles de la corriente de descarga.
Debe instalarse un dispositivo captor para la protección de la parte superior de la estructura elevada
(típicamente para el 20% más alto de la estructura) y los equipos instalados en la parte alta (ver Anexo
A).
Las reglas de ubicación de dispositivos captores sobre los techos son también aplicables a la parte alta
de la estructura.
Para edificios de altura superior a los 120 m, es recomendable que todas las partes susceptibles de ser
dañadas por encima de esta altura sean protegidas.
5.2.4
Montaje
Los dispositivos captores de una instalación de protección no aislada pueden ser instalados como se
indica a continuación:
-
Si el techo es de material no combustible, los conductores captores pueden ser instalados
sobre la superficie o sobre el tejado;
si el techo es de material combustible, debe prestarse atención a la distancia entre las partes
inflamables del techo o tejado y los conductores captores. Para los techados de caña, estas
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
-
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 15
distancias no deben ser inferiores a 0,15 m. Para otros materiales combustibles, una distancia
no inferior a 0,10 m es considerada apropiada;
las partes muy combustibles de la estructura a proteger no deben estar en contacto directo con
una instalación exterior de protección y no debe descansar directamente sobre una membrana
que pueda ser perforada por el impacto de un rayo (ver 5.2.5).
Es también recomendable tener en cuenta las membranas menos combustibles tales como las tejas de
madera.
Nota:
Sobre los techos planos es susceptible de acumularse agua, es conveniente entonces, ubicar los dispositivos
captores por encima de la altura máxima del agua que pudiera acumularse.
5.2.5
Componentes “naturales”
Las partes de las estructuras mencionadas a continuación pueden ser consideradas como dispositivos
captores “naturales” y constituir partes del SPCR conforme a 5.1.3.
a.
Las chapas metálicas que recubren la superficie a proteger, con la reserva que:
-
La continuidad eléctrica entre las diferentes partes sean realizadas de forma durable (por
ejemplo: por soldadura, engarce o abulonada);
el espesor de las chapas metálicas no sea inferior al valor “t’” que figura en la Tabla 3, de forma
de impedir la perforación de las chapas o para tener en cuenta la inflamabilidad de los materiales situados por debajo;
el espesor de las chapas metálicas no sea inferior al valor “t” que figura en la Tabla 3, de forma
de proteger contra las perforaciones o a evitar los problemas de puntos calientes;
que las chapas no estén revestidas de materiales aislantes.
Tabla 3 – Espesor mínimo de las chapas o canalizaciones metálicas utilizadas como dispositivos captores
Espesor
Nivel de
protección
Material
t'
[mm]
[mm]
-
2,0
4
0,5
Titanio
4
0,5
Cobre
5
0,5
Aluminio
7
0,65
Zinc
-
0,7
Acero (inoxidable o
galvanizado)
a
Espesor
t
Plomo
I a IV
a
b
t en caso de problemas de perforación, puntos calientes o inflamación.
b
t’ solamente para las chapas metálicas si no es necesario proteger contra problemas
de perforación, puntos calientes o inflamación.
b.
Los elementos metálicos de construcción del techo (refuerzos, armaduras de acero interconectadas, etc.) recubiertos de materiales no metálicos, a condición que estos últimos puedan ser excluidos de la estructura a proteger.
c.
Las partes metálicas del tipo: decoraciones, canaletas, cañerías de desagüe, etc., donde la sección
no es inferior a aquella especificada para los componentes normales de un dispositivo captor.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 16
d.
Los tubos y tanques elevados metálicos situados sobre el techo si el espesor y la sección del
material del que están construidos está conforme a los indicados en la Tabla 6.
e.
Los tubos y tanques metálicos de mezclas combustibles o explosivas, si están realizados en un
material de espesor no inferior al valor apropiado “t” que figura en la Tabla 3, y si la elevación de
temperatura de la superficie interior en el punto de impacto no constituye un peligro (para información detallada ver el Anexo E).
Si las condiciones de espesor no son satisfechas, las canalizaciones y los tanques deben ser integrados a la estructura a proteger.
Las canalizaciones para materiales combustibles o explosivos no deben ser consideradas como dispositivos captores si las juntas entre sus tramos no son metálicas o si siéndolo no están conectadas
entre ellas de una forma apropiada.
Nota:
Una ligera capa de pintura de protección de 1 mm de asfalto o 0,5 mm de PVC no será considerada como una
aislación (información más detallada se brinda en el Anexo E).
5.3
Conductores de bajada
5.3.1
Generalidades
Para reducir los riesgos de daño debido a la circulación de la corriente del rayo en los SPCR, los conductores de bajada deben estar dispuestos o ubicados de forma tal que, entre el punto de impacto y la
tierra:
a) La corriente siga varios trayectos en paralelo;
b) la longitud de esto trayectos sea reducida a un mínimo;
c) esté obtenida una equipotencialidad entre las partes conductoras de la estructura donde sea
necesario (ver 6.2).
Nota 1:
La conexión lateral de los conductores de bajada al nivel del suelo y cada 10 m a 20 m de altura, conforme a la Tabla
4, es considerada como una buena práctica.
La disposición de conductores de bajada y de circunvalación afecta la distancia de separación (ver 6.3).
Nota 2:
La instalación de múltiples conductores de bajada a intervalos iguales a lo largo del perímetro, interconectados por
conductores de circunvalación, reducen la probabilidad de chispas peligrosas y facilita la protección de las instalaciones internas
(ver AEA 92305-4). Esta condición es satisfecha en aquellas estructuras metálicas y de hormigón armado en las que la interconexión asegura la continuidad eléctrica.
Los valores típicos de distancia entre conductores de bajada y los conductores de circunvalación están
dados en la Tabla 4.
Las informaciones complementarias sobre la repartición de la corriente del rayo entre los conductores
de bajada están dadas en el Anexo C.
5.3.2
a.
b.
c.
Requisitos para las instalaciones aisladas
Si el dispositivo captor está constituido por barras en mástiles separados (o en un único mástil), es
necesaria por lo menos una bajada por mástil. Si los mástiles son metálicos o si existe una armadura de acero interconectada, no es necesaria ninguna bajada suplementaria.
Si el dispositivo captor está formado por conductores horizontales separados (o por un único
conductor), es necesaria por lo menos una bajada por cada extremo del conductor.
Si el dispositivo captor está constituido por una malla o red de conductores, es necesaria por lo
menos una bajada por cada estructura portante.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
5.3.3
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 17
Requisitos para las instalaciones exteriores no aisladas
En todos los casos, el número de conductores de bajada no debe ser inferior a dos y ellos serán distribuidos alrededor del perímetro de la estructura a proteger, en función de las restricciones arquitectónicas y prácticas.
Se prefiere que las distancias entre conductores de bajada alrededor del perímetro sean iguales. Los
valores típicos de estas distancias se dan en la Tabla 4.
Nota:
El valor de la distancia entre conductores de bajada está relacionado con la distancia de separación dada en 6.3.
Tabla 4 – Distancias habituales entre conductores de bajada y entre conductores de circunvalación en función del tipo de SPCR
Distancia habitual
Nivel de protección
[m]
I
10
II
10
III
15
IV
20
Se recomienda que un conductor de bajada sea instalado, siempre que sea posible, en cada ángulo de
la estructura.
5.3.4
Montaje
Los conductores de bajada estarán dispuestos de forma de estar, dentro de lo posible, en directa continuidad con los conductores captores.
Las bajadas estarán instaladas de forma rectilínea y vertical, siguiendo el trayecto más corto y más
directo posible a la tierra. La formación de bucles debe ser evitada. Si esto último es imposible, la distancia “s”, medida directamente entre dos puntos del conductor y su longitud “l” entre esos dos puntos
deberá estar conforme a las exigencias de 6.3 (ver Figura 1).
l1
s
l2
l3
l = l 1 + l2 + l3
Figura 1 – Bucle en un conductor de bajada
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 18
Las bajadas no deben ser instaladas dentro de las canaletas o cañerías de bajada de desagüe, aún si
estas están recubiertas por material aislante.
Nota:
Los efectos de la humedad en las canaletas provocan una fuerte corrosión de la bajada. Es aconsejable ubicar las
bajadas de forma de respetar una distancia de separación conforme a 6.3 entre ellas y las puertas o ventanas.
Las bajadas de instalaciones no aisladas de la estructura a proteger pueden ser instaladas de la siguiente manera:
•
•
•
Si la pared está construida en material no combustible, las bajadas pueden estar fijadas directamente sobre la superficie de la pared o dentro de la misma.
Si la pared está construida en material combustible, las bajadas pueden estar fijadas directamente sobre la superficie de las paredes, siempre que la elevación de temperatura debido al
pasaje de la corriente de descarga atmosférica no sea peligrosa para el material de la pared.
Si la pared está construida en material combustible y si la elevación de temperatura de las bajadas es peligrosa, las bajadas deben ser ubicadas de manera que la distancia entre estas últimas y la estructura a proteger sea siempre superior a 0,1 m. Los soportes metálicos de fijación
pueden estar en contacto con la pared.
Si la distancia entre un conductor de bajada y un material combustible no puede ser respetada, la
sección de conductor no puede ser inferior a 100 mm2.
5.3.5
Componentes “naturales”
Los siguientes elementos de la estructura pueden considerarse como componentes naturales de los
conductores de bajada:
a.
Las instalaciones metálicas, a condición que:
a.i)
La continuidad eléctrica entre los diferentes elementos esté realizada de forma durable,
conforme a las exigencias de 5.5.2.
a.ii)
Sus dimensiones sean por lo menos iguales a aquellas especificadas para las bajadas
normales en la Tabla 6.
Las canalizaciones que transportan mezclas inflamables o explosivas no deben ser consideradas como
componentes “naturales” de las bajadas, si las uniones entre sus distintos tramos no son metálicas o si
siéndolo, no están conectadas entre ellas de una forma apropiada.
Nota 1:
b.
Las instalaciones metálicas pueden estar revestidas de material aislante.
El esqueleto metálico de la estructura si presenta continuidad eléctrica.
Nota 2:
Para los elementos prefabricados en hormigón armado, es importante que existan puntos de interconexión entre los
elementos de refuerzo. Es también esencial que el hormigón armado integre una unión conductora entre esos puntos. Se
recomienda realizar estas interconexiones “in situ” luego de la finalización del montaje (ver Anexo E).
Nota 3:
En el caso de hormigón pretensado, es conveniente evaluar el riesgo de efectos mecánicos inadmisibles debidos,
por un lado, a las corrientes de descarga atmosférica y por otra parte a la conexión de la instalación de protección contra el rayo.
c.
Las armaduras interconectadas de la estructura de hormigón armado.
Nota 4:
Los conductores de circunvalación no son necesarios si el esqueleto metálico o si las interconexiones de la armadura del hormigón son utilizados como conductores de bajada.
d.
Los elementos de fachada, perfiles y soportes metálicos a condición que:
d.i)
Sus dimensiones estén conforme a las exigencias relativas de las bajadas (ver 5.6.2) y que
el espesor no sea inferior a 0,5 mm.
d.ii)
Su continuidad eléctrica en sentido vertical esté conforme a las exigencias de 5.5.2.
Nota 5:
Para información complementaria, ver el Anexo E.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
5.3.6
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 19
Unión de control
En la conexión de los conductores de bajada, se debe equipar cada bajada, con excepción de aquellas
bajadas “naturales” unidas a una toma de tierra de cimientos, con una unión de control.
Esta unión debe ser desmontable con la ayuda de herramientas, para necesidades de medición, pero
debe permanecer cerrada durante la utilización normal.
5.4
5.4.1
Tomas de tierra
Generalidades
Con el fin de asegurar la evacuación de la corriente de descarga del rayo a la tierra (comportamiento de
alta frecuencia) y minimizar las sobretensiones peligrosas, la forma y las dimensiones de las tomas de
tierra son temas importantes. Generalmente, una resistencia de tierra baja (inferior a 10 Ω en una
medición realizada a baja frecuencia), es generalmente recomendada.
Desde el punto de vista de la protección contra el rayo, una toma de tierra única e integrada a la estructura constituye la mejor solución y asegura una protección completa (es decir, protección contra el
rayo, protección de las redes de potencia y de comunicaciones).
Las tomas de tierra deben estar interconectadas conforme a las exigencias de 6.2.
Nota:
riales.
5.4.2
Pueden aparecer serios problemas de corrosión galvánica si son interconectadas tomas de tierra de distintos mate-
Tomas de tierra en las condiciones habituales
Habitualmente son utilizadas dos disposiciones de tomas de tierra.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
5.4.2.1
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 20
Disposición A
Este tipo de disposición incluye electrodos de puesta a tierra radiales o verticales, instalados en el
exterior de la estructura a proteger, conectados a cada una de las bajadas.
Para una disposición A, el número mínimo de electrodos de tierra debe ser de dos.
100
90
80
Clase I
70
l1 m
60
50
Clase II
40
30
20
10
Clase III-IV
0
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
? Om
Nota:
Los niveles III a IV son independientes de la resistividad del suelo.
Figura 2 – Longitud mínima l1 de cada toma de tierra, en función de los niveles de SPCR
La longitud mínima de cada electrodo de tierra en la base de cada conductor de bajada es:
•
•
l1 para el electrodo radial, o
0,5 l1 para un electrodo vertical (o inclinado),
o l1 es la longitud mínima de un electrodo radial tal como el indicado en la parte correspondiente de la
Figura 2.
En el caso de electrodos combinados (radiales y verticales), la longitud total debe ser tomada en cuenta
Las longitudes mínimas tales como se indican en la Figura 2 pueden no ser consideradas si se ejecuta
una toma de tierra que, medida con una frecuencia diferente de la frecuencia industrial o de uno de sus
múltiplos para evitar interferencias, presente una resistencia inferior a 10 Ω.
Nota 1:
La reducción de la resistencia de tierra por extensión de la toma de tierra es prácticamente posible hasta los 60 m.
Nota 2:
Para informaciones complementarias, ver el Anexo E.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
5.4.2.2
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 21
Disposición B
Este tipo de disposición comprende, sea un bucle exterior a la estructura a proteger, en contacto con el
suelo por lo menos en un 80% de su longitud, sea un bucle dispuesto en los cimientos. Estas tomas de
tierra pueden también ser malladas.
Para una toma de tierra en bucle (o toma de tierra dispuesta en los cimientos), el radio geométrico
medio re de la superficie abarcada por la toma de tierra no debe ser inferior al valor de l1:
re ≥ l1
(1)
Donde l1 está representado en la Figura 2 en función, respectivamente, de los niveles de protección I,
II, III y IV.
Cuando el valor prescripto de l1 es superior al valor apropiado de re , los conductores radiales o verticales (o inclinados) suplementarios deben agregarse; las longitudes l r (horizontal) y lv (vertical) son
obtenidas con la ayuda de las siguientes fórmulas:
lr = l1 − re
(2)
lv = (l1 − re ) / 2
(3)
y
Es recomendable que el número de electrodos complementarios no sea inferior al número de bajadas,
con un mínimo de dos.
Es recomendable conectar los electrodos complementarios a la toma de tierra en bucle (o anillo) en
coincidencia con los conductores de bajada y, si es posible, de manera equidistante.
5.4.3
Montaje de las tomas de tierra
Es conveniente que la toma de tierra en anillo (disposición B) sea, preferentemente, enterrada por lo
menos a 0,5 m de profundidad y por lo menos a 1 m hacia el exterior de las paredes.
Las tomas de tierra (disposición A) deben ser instaladas y repartidas tan uniformemente como sea
posible, por lo menos a 0,5 m de profundidad y espaciadas de forma de reducir a un mínimo el efecto de
acoplamiento eléctrico en el suelo.
Las tomas de tierra deben ser instaladas de forma de permitir una inspección durante la construcción.
La profundidad de enterrado y el tipo de electrodos deben minimizar los efectos de la corrosión, del
secado y del congelamiento del suelo para establecer el valor de la resistencia de puesta a tierra
equivalente. Se recomienda que la parte superior de una toma de tierra vertical igual a la profundidad
del suelo congelado no sea considerada para el cálculo en condiciones de suelo congelado.
Nota:
Además de la longitud
electrodo vertical.
l1 calculada en 5.4.2.1 y en 5.4.2.2, conviene agregar una longitud de 0,5 m para todo
En la roca viva desnuda, solamente la disposición B es recomendable.
Para las estructuras con sistemas electrónicos o con riesgo de incendio elevado (ver AEA 92305-2), es
preferible una disposición B.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
5.4.4
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 22
Tomas de tierra “naturales”
Pueden ser utilizadas como tomas de tierra “naturales” las armaduras de acero interconectadas del
hormigón armado u otras estructuras metálicas subterráneas, conforme a 5.6. Si la armadura metálica
del hormigón es utilizada como toma de tierra, debe dedicarse un cuidado particular a las interconexiones, para evitar el estallido mecánico del hormigón.
Nota 1:
Si se trata de hormigón pretensado, es conveniente tomar en consideración las consecuencias del pasaje de la
corriente de descarga del rayo que puede producir esfuerzos mecánicos inadmisibles.
Nota 2:
A largo plazo, la resistencia de tierra de las tomas de tierra de cimientos puede incrementar su valor.
Nota 3:
En el Anexo E se suministra información complementaria.
5.5
Componentes
Los componentes de un SPCR deben resistir los efectos electromagnéticos de la corriente de descarga
del rayo y los esfuerzos previstos sin resultar dañados.
Los componentes de un SPCR deben estar ejecutados a partir de los materiales indicados en la Tabla 5
o de otros materiales que presenten comportamientos análogos a los esfuerzos mecánicos, eléctricos y
químicos (corrosión).
Nota:
Para las fijaciones pueden utilizarse componentes no metálicos.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 23
Tabla 5 – Materiales para SPCR y condiciones de utilización
Utilización
Material
Cobre
Al aire libre
Macizo
Cableado
Enterrado
Corrosión
Incluido en
hormigón
Macizo
Macizo
Cableado
Cableado
Revestido
Revestido
Acero galvanizado en
caliente
Macizo
Acero
Macizo
Macizo
Macizo
inoxidable
Cableado
Cableado
Cableado
Aluminio
Plomo
Cableado
Macizo
Macizo
Cableado
No recomendable
Macizo
Macizo
En revestimientos
En revestimientos
Macizo
Cableado
Resistencia
Buena en
numerosos
ambientes
Incrementada
por
Componentes
sulfúricos
Buena en numerosos ambientes
Buena en
numerosos
ambientes
Buena en numerosos ambientes
No recomendable
No recomendable
Bueno en
atmósferas con
fuerte contenido de sulfatos
---
Materiales orgánicos
Aceptable en
aire, hormigón
y suelo normal
Bueno en
atmósferas con
débil contenido
de azufre y
cloro
Puede ser destruido por acoplamiento galvánico
con
Soluciones
alcalinas
Suelos ácidos
Cobre
---
Cobre
Cobre
Acero inoxidable
Nota 1: Esta tabla da indicaciones generales, en condiciones particulares, debe considerarse la inmunidad contra la corrosión
(ver Anexo E).
Nota 2: Los conductores cableados son más vulnerables a la corrosión que los conductores macizos. Los conductores
cableados son también vulnerables si entran o salen del hormigón o del suelo. Esta es la razón por la que no son recomendables los conductores cableado galvanizados para utilizarse enterrados.
Nota 3: El acero galvanizado puede corroerse en suelos arcillosos o húmedos.
Nota 4: Es recomendables que el acero galvanizado incluido en el hormigón no se prolongue en el suelo en razón de la
posible corrosión del acero fuera del hormigón.
Nota 5: El acero galvanizado en contacto con la armadura de acero del hormigón armado, puede en ciertas condiciones
dañar al hormigón armado.
Nota 6: La utilización de plomo en contacto con el suelo es a menudo prohibida o limitada en razón de condiciones ambientales.
5.5.1
Fijaciones
Los dispositivos captores y las bajadas deben estar sólidamente fijadas, de forma de impedir toda
ruptura o aflojamiento de los conductores (ver Anexo D de AEA 92305-1), por efecto de las fuerzas
electrodinámicas o esfuerzos mecánicos accidentales (por ejemplo: vibraciones, congelamiento de
placas de nieve, expansión térmica, etc.).
5.5.2
Conexiones
El número de conexiones de un conductor debe ser reducido a un mínimo. Las conexiones deben ser
realizadas por soldadura, engarce o abulonamiento.
Las conexiones de las armaduras metálicas dentro del hormigón armado deben estar conformes a 4.3.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
5.6
5.6.1
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 24
Materiales y dimensiones
Materiales
Los materiales y las dimensiones deberán ser elegidos en función de los riesgos de corrosión de la
estructura a proteger o de la instalación de protección contra el rayo.
5.6.2
Dimensiones
Las configuraciones y las secciones mínimas de los conductores captores, de las barras y de los
conductores de bajada se dan en la Tabla 6.
Las configuraciones y las secciones mínimas de las tomas de tierra están dados en la Tabla 7.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 25
Tabla 6 – Materiales, configuración y sección mínima de los conductores captores, de las
barras y de los conductores de bajada
Materiales
Barra maciza
7)
Cableado
Barra maciza
3), 4)
Acero-Cobre
Aluminio
Aleación de aluminio
Acero galvanizado en caliente 2)
Acero inoxidable
50
8)
50
8)
200
8)
Comentarios 10)
Espesor mín. 2 mm
Diámetro de 8 mm
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
Diámetro de 16 mm
50
8)
Espesor mín. 2 mm
50
8)
Diámetro de 8 mm
Cableado
50
8)
Placa maciza
70
Placa maciza
1)
2
[mm ]
50 8)
Placa maciza
Cobre
Sección mínima
Configuraciones
Barra maciza
7)
Espesor mín. 3 mm
50
8)
Cableado
50
8)
Placa maciza
50
8)
Barra maciza
Barra maciza
7)
8)
Cableado
50
Barra maciza 3), 4)
200 8)
50
Barra maciza 9)
50
8)
50
Barra maciza 3), 4), 9)
200 8)
Placa maciza
50 8)
6)
Barra maciza
50
70
Cableado
3), 4), 9)
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
Espesor mín. 2,5 mm
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
Diámetro de 16 mm
Espesor mín. 2,5 mm
Diámetro de 8 mm
8)
Cableado
Barra maciza
Diámetro de 8 mm
Diámetro de 8 mm
50
Placa maciza
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
8)
200
8)
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
Diámetro de 16 mm
Espesor mín. 2 mm
Diámetro de 8 mm
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
Diámetro de 16 mm
1)
Galvanizado en caliente o electrogalvanizado con un espesor de 1 μm.
2)
Es conveniente que el revestimiento sea liso, continuo y sin faltante de estaño, con un espesor mínimo de 50 μm.
3)
Aplicables solamente a las barras. Para las aplicaciones sometidas a esfuerzos mecánicos no críticas tales como el
viento, puede ser montada una barra con una longitud máxima de 1 m, un diámetro de 10 mm, y una fijación complementaria.
4)
Aplicable solamente a los electrodos de tierra guiados.
5)
Cromo ≥ 16%, níquel ≥ 8%, carbono ≤ 0,07%.
6)
Para el acero inoxidable incluido en el hormigón y/o en contacto directo con materiales inflamables, conviene aumentar
2
2
las dimensiones a 78 mm (diámetro de 10 mm) para las barras macizas y a 75 mm (espesor mínimo de 3 mm) para las
placas macizas.
7)
50 mm2 (diámetro de 8 mm) puede ser reducido a 28 mm2 (diámetro de 6 mm) en ciertos casos donde los esfuerzos
mecánicos o son esenciales. Es conveniente además tener en cuenta la reducción de las fijaciones.
8)
2
Si los aspectos térmicos y mecánicos son importantes, estas dimensiones pueden ser aumentadas hasta 60 mm para
2
una placa maciza y a 78 mm para una barra maciza.
9)
La sección mínima para evitar la fusión es de 16 mm2 (cobre), 25 mm2 (aluminio), 50 mm2 (acero) y 50 mm2 (acero
inoxidable) para una energía de 10000 kJ/Ω. Para información complementaria, ver el Anexo E.
10)
El espesor, largo y diámetro son definidos con una tolerancia de ± 10%.
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 26
Tabla 7 – Materiales, configuración y dimensiones mínimas de los electrodos de puesta a
tierra
Dimensiones mínimas
Material
Barra de
Configuración
tierra
Φ [mm]
Cobre
Cableado 3)
Conductor
Placa de
de tierra
tierra
Observaciones
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
50 mm2
Barra maciza
3)
50 mm
Diámetro 8 mm
Placa maciza
3)
2
50 mm2
Espesor 2 mm
Barra maciza
15
Cañería
8)
Espesor mínimo de pared
2 mm
20
Placa maciza
500 x 500
Placa tejida
600 x 600
Espesor mínimo 2 mm
25 mm x 2 mm de sección.
Acero
Barra maciza
galvanizada
16
1), 2)
Cañería galvanizada 1), 2)
Planchuela galvanizada
9)
Diámetro
10 mm
Espesor mínimo de pared
2 mm
25
1)
2
90 mm
Placa maciza
galvanizada
Reja galvanizada 1)
Barra desnuda
600 x 600
4)
Barra maciza
inoxidable
Placa maciza
30 mm x 3 mm de sección.
Diám.10 mm
Cableado galvanizado
Perfil X galvanizado
Espesor mínimo 3 mm
Revestimiento de cobre
99,9% 250 μm.
14
5)
Placa maciza desnuda o
galvanizada 5), 6)
Acero
Espesor mínimo 3 mm
500 x 500
1)
Barra revestida en cobre
Longitud mínima de una
placa tejida: 4,8 m
75 mm2
5), 6)
1)
2
70 mm
Espesor mínimo 3 mm
Diámetro mínimo de un
alambre 1,7 mm
50 x 50 x 3
15
Diám.10 mm
2
100 mm
Espesor mínimo 2 mm
1)
Los revestimientos deben ser lisos, continuos, sin faltantes de estaño, con un espesor mínimo de 50 μm para las barras y
70 μm para las placas.
2)
Los conductores deben ser maquinados antes del galvanizado.
3)
Puede ser también revestido en estaño.
4)
Es conveniente que el cobre sea unido al acero de forma íntima.
5)
Admitido solamente si es completamente incluido en el hormigón.
6)
Admitido solamente si es correctamente interconectado por lo menos cada 5 m con las armaduras naturales de acero en
contacto con las fundaciones.
7)
Cromo ≥ 16%, níquel ≥ 5%, molibdeno ≥ 2%, carbono ≤ 0,08%.
8)
En algunos países, son admisibles valores de 12 mm.
9)
En algunos países, se utiliza el electrodo de tierra para conectar el conductor de bajada en el punto de ingreso a tierra.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 27
6.
Instalación interior de un sistema de protección contra el rayo (SPCR)
6.1
Generalidades
La instalación interior de protección contra el rayo debe impedir la aparición de chispas peligrosas en la
estructura a proteger, debidos a la circulación de corriente en la instalación exterior de protección contra
el rayo o en los elementos conductores de la estructura.
Las chispas pueden aparecer entre, la instalación exterior, por una parte y los siguientes componentes
por la otra:
•
•
•
Las instalaciones metálicas
Los sistemas interiores
Los elementos conductores exteriores y las líneas o circuitos que penetran en la estructura.
Nota 1:
Una chispa que aparezca dentro de estructuras con riesgo de explosión es considerada siempre como peligrosa. En
estos casos se prescriben medidas complementarias de protección que están en estudio (ver Anexo E).
Nota 2:
Para la protección contra las sobretensiones en los sistemas eléctricos y electrónicos ver AEA 92305-4.
Las chispas peligrosas pueden ser evitadas con la ayuda de:
•
•
6.2
Una equipotencialización conforme a 6.2, o
una aislación eléctrica entre los elementos conforme a 6.3.
Unión equipotencial de protección contra el rayo
6.2.1
Generalidades
La equipotencialización es realizada por a interconexión de la instalación exterior de protección contra
el rayo con:
•
•
•
•
El esqueleto metálico de la estructura
Las instalaciones metálicas
Los sistemas interiores
Los elementos conductores exteriores y las líneas o circuitos conectados a la estructura
Si una equipotencialización de protección contra el rayo es realizada por la instalación interior de protección, una parte de la corriente de descarga del rayo puede circular por esta instalación interior por
dentro de la estructura y este aspecto debe ser tenido en cuenta.
Los medios de interconexión pueden ser:
o
o
Las conexiones equipotenciales por medio de conductores, si no puede obtenerse una continuidad natural.
Los descargadores, si las conexiones equipotenciales no fueran posibles.
La ejecución de esta equipotencialización es importante y debe ser convenida con el operador de la red
de telecomunicaciones, la distribuidora de energía eléctrica y otros operadores o autoridades de aplicación con el fin de evitar situaciones conflictivas.
Los descargadores deben ser instalados de forma que puedan ser inspeccionados.
Nota:
Si un sistema de protección es instalado, las partes metálicas exteriores a la estructura a proteger pueden ser
afectadas. Es conveniente que esta situación sea tomada en cuenta en la fase de proyecto. Puede ser necesaria la equipotencialización con las partes metálicas exteriores a la estructura.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
6.2.2
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 28
Unión equipotencial de protección contra el rayo entre instalaciones metálicas
En el caso de un SPCR exterior aislado, la unión equipotencial debe realizarse exclusivamente a nivel
del suelo.
En el caso de un SPCR exterior NO aislado, uniones equipotenciales deben ser realizadas en las
siguientes ubicaciones:
a) en el subsuelo o aproximadamente a nivel del suelo. Los conductores de equipotencialización
deben conectarse a una barra equipotencial dispuesta de forma de permitir un fácil acceso con
propósito de verificación. La barra equipotencial debe estar interconectada con el borne o barra
principal de puesta a tierra. En las grandes estructuras (típicamente de longitud superior a los 20
m), varias barras equipotenciales pueden ser instaladas previendo que estarán interconectab) Donde
das. las exigencias de aislación no puedan ser satisfechas (ver 6.3).
Las uniones equipotenciales deben ser lo mas rectas y directas posible.
Nota:
Si la unión equipotencial está unida a una parte conductora de la estructura, una parte de la corriente de descarga del
rayo puede recorrer la estructura, por lo que es conveniente tomar en cuenta este efecto.
Los valores mínimos de las secciones de conductores equipotenciales entre las barras equipotenciales
y entre éstas y la tierra están dados en la Tabla 8.
Los valores mínimos de las secciones de conductores equipotenciales entre las instalaciones metálicas
y las barras equipotenciales están dados en la Tabla 9.
Tabla 8 – Dimensiones mínimas de los conductores de interconexión entre diferentes barras
equipotenciales o entre las barras equipotenciales y la tierra
Tipo de SPCR
I a IV
Material
Sección
[mm2]
Cobre
14
Aluminio
22
Acero
50
Tabla 9 – Dimensiones mínimas de los conductores de interconexión entre elementos metálicos internos y la barra equipotencial
Tipo de SPCR
I a IV
Material
Sección
[mm2]
Cobre
5
Aluminio
8
Acero
16
Si las canalizaciones de gas y/o de agua contienen uniones aislantes, entonces, dentro de la estructura
a proteger estas uniones deben ser puenteadas por medio de descargadores proyectados para tal fin,
con el acuerdo de los distribuidores de agua y de gas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 29
Los descargadores deben tener las siguientes características:
•
•
•
•
Superar un ensayo de clase I
I imp ≥ k C I , k C I es la corriente de descarga del rayo que circula por la parte apropiada del SPCR
externo (ver Anexo C).
El nivel de protección Up debe ser inferior a la categoría de resistencia de aislación al impulso
entre los elementos
Las otras características serán conforme a la IEC 61643-12.
6.2.3
Unión equipotencial de protección contra el rayo de los elementos conductores
exteriores
Para los elementos conductores exteriores, la unión equipotencial de protección contra el rayo debe ser
ejecutada tan cerca como sea posible a su punto de penetración en la estructura a proteger.
Los conductores de equipotencialización deben ser capaces de soportar la parte de la corriente de
descarga del rayo If que puede circular a través de ellos, según el Anexo E de AEA 92305-1.
Si una unión equipotencial directa no es aceptable, debe instalarse un descargador de características
apropiadas.
•
•
•
•
Superar un ensayo de clase I
I imp ≥ I f , I f es la corriente de descarga del rayo que circula por el elemento conductor (ver
Anexo E de AEA 92305-1).
El nivel de protección Up debe ser inferior a la categoría de resistencia de aislación al impulso
entre los elementos
Las otras características serán conforme a la IEC 61643-12.
Nota:
Si no se exigiera la instalación de un sistema de protección contra el rayo (SPCR), pero sí la equipotencialización, la
toma de tierra de protección de la instalación eléctrica de potencia de baja tensión puede ser utilizada para este fin. AEA
92305-2 da la información de cuando no se prescribe un SPCR.
6.2.4
Unión equipotencial de protección contra el rayo de las redes internas
Es esencial que sea realizada una unión equipotencial conforme a 6.2.2 a) y 6.2.2 b).
Si las redes internas de conductores son blindadas o instaladas dentro de cañerías o conductos metálicos, es normalmente suficiente conectar a tierra las pantallas o los conductos metálicos (ver Anexo B).
Nota:
La puesta a tierra de las pantallas y conductos metálicos no protege contra las sobretensiones los equipos conectados a estos conductores. Para la protección de estos equipos ver AEA 92305-4.
Si los conductores no son blindados ni están dentro de cañerías o conductos metálicos, todos los
conductores de las líneas o circuitos deben estar conectados a tierra a través de descargadores. En un
esquema de conexión a tierra (ECT) TN, los conductores PE o PEN deben estar conectados a tierra en
forma directa o a través de descargadores.
Los conductores de equipotencialización y los descargadores deben tener las mismas características
dadas en 6.2.2.
Si está prescripta la protección de la red interna contra las sobretensiones de impulso, debe coordinarse la protección por descargadores de acuerdo con las exigencias de AEA 92305-4, cláusula 7.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 30
6.2.5
Unión equipotencial de protección contra el rayo de las líneas conectadas a la estructura a proteger
Debe realizarse una unión equipotencial de protección contra el rayo para las líneas eléctricas y de
telecomunicaciones, de acuerdo con 6.2.3.
Todos los conductores de línea serán puestos a tierra ya sea directamente o a través de descargadores. Los conductores activos serán conectados a la barra equipotencial a través de descargadores. En
un esquema de conexión a tierra (ECT) TN, los conductores PE o PEN deben estar conectados a tierra
en forma directa o a través de descargadores.
Si los conductores son blindados o dispuestos dentro de cañerías o conductos metálicos, las pantallas
o los conductos deben ser puestos a tierra. Un conductor de equipotencialización contra el rayo no es
necesario si la sección Sc de estas pantallas o conductos no es inferior al valor mínimo Scmín evaluado
conforme al Anexo B.
La equipotencialización de las pantallas de los cables y de las cañerías o conductos debe ser realizada
en la proximidad de sus puntos de penetración en la estructura.
Los conductores equipotenciales y los descargadores deben tener las mismas características que
fueron dadas en 6.2.3.
Si está prescripta la protección de la red interna unida a las líneas que penetran la estructura, contra las
tensiones de impulso, debe coordinarse la protección por descargadores de acuerdo con las exigencias
de AEA 92305-4, cláusula 7.
Nota 1:
Si no se exigiera la instalación de un sistema de protección contra el rayo (SPCR), pero sí la equipotencialización, la
toma de tierra de protección de la instalación eléctrica de potencia de baja tensión puede ser utilizada para este fin. AEA
92305-2 da la información de cuando no se prescribe un SPCR.
Nota 2:
Para otra información referente a la equipotencialización de redes de telecomunicaciones, ver también AEA
92305-5.
6.3
Aislación de la instalación exterior de protección contra el rayo
La aislación eléctrica entre los dispositivos captores o los conductores de bajada y las partes metálicas
de la estructura, las instalaciones metálicas y los sistemas interiores puede ser realizada por una distancia “d” entre las partes más grande que la distancia de separación “s”:
s = ki
kC
l
km
Donde
ki
depende del tipo de SPCR elegido (ver Tabla 10).
kC
depende de la corriente de descarga del rayo que circula por los conductores de bajada (ver
Tabla 11).
depende del material de separación (ver Tabla 12).
km
l
es la longitud, en metros, de los dispositivos captores o de los conductores de bajada entre el
punto donde la distancia de separación se está tomando en cuenta y el punto de la unión de
equipotencialización más próxima.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 31
Tabla 10 – Aislación de un SPCR exterior – Valores del coeficiente k i
Tipo de SPCR
ki
I
0,08
II
0,06
III y IV
0,04
Tabla 11 – Aislación de un SPCR exterior – Valores del coeficiente k C
Número de conductores
Valores específicos
de bajada
(ver Tabla C.1)
n
kC
1
1
2
1…0,5
4 y más
1…1/n
Tabla 12 – Aislación de un SPCR exterior – Valores del coeficiente k m
Material
km
Aire
1
Hormigón, mampostería
0,5
Nota 1: Si varios materiales aislantes están en serie, es buena práctica elegir el valor
más pequeño de
km
Nota 2: La utilización de otros materiales aislantes está en estudio.
En el caso de líneas o partes conductoras exteriores que penetran en la estructura, es siempre necesario efectuar una conexión equipotencial contra el rayo (directa o a través de descargadores) en el
punto de penetración a la estructura.
En las estructuras de hormigón armado con armaduras metálicas interconectadas, no es requerida
distancia de separación alguna.
7.
Mantenimiento y verificación del SPCR
7.1
Aplicación de las verificaciones
Las verificaciones tienen por objeto asegurar que:
a) La instalación de protección contra el rayo está ejecutada según el proyecto basado en el
presente documento.
b) Todos los componentes de la instalación de protección contra el rayo estén en buen estado y
pueden asegurar las funciones para las cuales están destinados y que no hay corrosión.
c) Toda modificación o ampliación esté integrada al SPCR.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
7.2
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 32
Orden de las verificaciones
Es conveniente que las verificaciones sean efectuadas conforme a 7.1 como sigue:
•
•
•
Nota:
•
Durante la construcción de la estructura, con el fin de controlar los electrodos enterrados.
Luego del montaje del SPCR.
Periódicamente, con intervalos determinados en función de la naturaleza de la estructura a
proteger y los problemas de corrosión, así como del tipo de SPCR.
Para información complementaria ver el Anexo E, Cláusula 7.
Luego de la destrucción o reparación o luego que la estructura ha sido golpeada por un rayo.
Durante las verificaciones periódicas, los siguientes puntos deben ser particularmente verificados:
•
•
•
•
7.3
Deterioro o corrosión de los dispositivos captores, conductores y conexiones.
Corrosión de las tomas de tierra.
Resistencia global de la toma de tierra
Estado de las conexiones, las equipotencializaciones y las fijaciones.
Mantenimiento
Las verificaciones regulares constituyen el principio mismo de un mantenimiento confiable de una
instalación de protección contra el rayo. Todo defecto constatado debe ser reparado inmediatamente.
8
Medidas de protección contra las lesiones en los seres humanos en razón de
las tensiones de contacto y de paso
8.1
Medidas de protección contra las tensiones de contacto
En el exterior de la estructura, en la proximidad de los conductores de bajada, en ciertas condiciones
particulares, la tensión de contacto puede ser peligrosa aún si la instalación exterior de protección
contra el rayo ha estado proyectada y ejecutada de acuerdo con las exigencias citadas más abajo.
Los riesgos serán reducidos a un nivel tolerable si alguna de las siguientes condiciones es satisfecha:
a) la probabilidad que las personas se acerquen y la duración de su presencia en el exterior de la
estructura en proximidad de los conductores de bajada es muy baja.
b) Los conductores naturales de bajada están constituidos por muchas columnas de la estructura
metálica o de muchos postes de acero interconectados, asegurando su continuidad eléctrica.
c) La resistividad de la capa superficial del suelo, hasta 3 m de los conductores de bajada no es
inferior a 5 kΩ.
Nota:
Una capa en material aislante, por ejemplo una capa de asfalto de 0,05 m (o una capa de grava de 0,15 m) reduce
los riesgos a un nivel tolerable.
Si ninguna de estas condiciones es satisfecha, deben tomarse medidas de protección contra las lesiones a los seres vivos en razón de las tensiones de contacto tales como:
•
•
La aislación de los conductores de bajada para una tensión de impulso de 100 kV, con una
onda de forma 1,2/50 μs, puede lograrse por ejemplo por medio de un espesor de 3 mm de
polietileno reticulado.
Restricciones físicas y señalización de advertencia con el fin de minimizar la probabilidad de
contacto con los conductores de bajada.
Las medidas de protección deben estar conforme a las normas apropiadas (ver ISO 3864-1).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
8.2
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 33
Medidas de protección contra las tensiones de paso
En el exterior de la estructura, en la proximidad de los conductores de bajada, en ciertas condiciones
particulares, la tensión de paso puede ser peligrosa, aún si el SPCR ha sido proyectado y ejecutado
conforme a las reglas del presente documento.
Los riesgos para las personas pueden considerarse despreciables si las siguientes son satisfechas:
a) la probabilidad que las personas se acerquen y la duración de su presencia en el exterior de la
estructura en proximidad de los conductores de bajada es muy baja.
b) La resistividad de la capa superficial del suelo, hasta 3 m de los conductores de bajada no es
inferior a 5 kΩ.
Nota:
Una capa en material aislante, por ejemplo una capa de asfalto de 0,05 m (o una capa de grava de 0,15 m) satisface
generalmente esta exigencia.
Si ninguna de estas condiciones es satisfecha, deben tomarse medidas de protección contra las lesiones a los seres vivos en razón de las tensiones de paso tales como:
•
•
Equipotencialización por medio de una malla de tierra
Restricciones físicas y/o señalización de advertencia con el fin de minimizar la probabilidad de
proximidad con los conductores de bajada hasta 3 m de distancia.
Las medidas de protección deben estar conforme a las normas apropiadas (ver ISO 3864-1).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 34
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
Anexo A
(normativo)
Ubicación de los dispositivos captores
A.1
Ubicación del dispositivo captor por el método del ángulo de protección
La ubicación es apropiada si la estructura a proteger está completamente situada en el interior del
volumen protegido por el dispositivo captor.
Para la determinación del volumen protegido, solamente deberán tenerse en cuenta las dimensiones
físicas del dispositivo.
A.1.1
Volumen protegido por una barra captora vertical
El volumen protegido por una barra captora vertical se asume que tiene la forma de un semi-cono
circular recto que tiene por eje la barra captora, un semi-ángulo “α” en función del tipo de SPCR, y de la
altura de la barra captora tal como se indicó en la Tabla 2. En las figuras A.1 y A.2 se dan ejemplos de
los volúmenes protegidos.
A
a
h1
0
C
B
Referencias
A
extremo superior de una barra captora
B
plano de referencia
OC radio de la superficie protegida
h1
altura de la barra captora por encima del plano de referencia de la superficie a proteger.
α
ángulo de protección según la Tabla 2.
Figura A.1 – Volumen protegido por una barra captora vertical
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 35
a2
a1
h1
h1
h2
H
Referencias
h1
altura física de la barra captora
Nota:
El ángulo de protección α1 corresponde a la altura h1 del dispositivo captor, siendo esta altura tomada por encima del
techo a proteger; el ángulo de protección α2 corresponde a la altura h2 = h1 + H, siendo el suelo el plano de referencia, α1 está
relacionado con h1 y α2 está relacionado con h2.
Figura A.2 – Volumen protegido por una barra captora vertical
A.1.2
Volumen protegido por conductores tendidos
El volumen protegido por un conductor tendido está definido por la composición de los volúmenes
protegidos por dos barras captoras verticales virtuales con sus vértices sobre el conductor. Ejemplos de
estos volúmenes se dan en la Figura A.3.
A
a
h1
A
0
C
a
B
h1
0
Nota:
C
Ver Figura A.1 para las referencias.
Figura A.3 – Volumen protegido por conductores tendidos
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
A.1.3
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 36
Volumen protegido por conductores mallados
El volumen protegido por conductores mallados está definido por una combinación de los volúmenes
protegidos por los conductores simples constitutivos de la malla.
Un ejemplo de volumen protegido por conductores mallados está dado en las Figuras A.4 y A.5
r
a1
a2
h1
h2
H
r = h2 tan a 2
Conductores captores
Figura A.4 – Volumen protegido por conductores mallados aislados según el método del
ángulo de protección y el método de la esfera rodante
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 37
a
H
r´ = h tan a
Figura A.5 – Volumen protegido por conductores mallados NO aislados según el método de
las mallas y el método del ángulo de protección
A.2
Ubicación del dispositivo captor por el método de la esfera ficticia
Cuando se utiliza este método, la ubicación del dispositivo captor es apropiada si ningún punto de la
estructura a proteger entra en contacto con la esfera de radio “r”, en función del nivel de protección (ver
Tabla 2), rodando alrededor y sobre la estructura en todas las direcciones posibles. De esta manera, la
esfera solamente deberá entrar en contacto con los dispositivos captores para que el volumen se considere protegido (ver Figura A.6).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 38
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
r
r
r
r
r
h < 60 m
0,8 h
h > 60 m
Dispositivo captor
r
Radio de la esfera
rodante o ficticia
Nota 1:
Es conveniente que el radio de la esfera rodante “r” satisfaga al tipo de SPCR elegido (ver Tabla 2).
Nota 2:
H=h
Figura A.6 – Proyecto de los dispositivos captores según el método de la esfera rodante
Para las estructuras más elevadas que el radio de la esfera ficticia “r”, pueden producirse descargas
con punto de impacto lateral. Cada uno de los puntos laterales tocados por la esfera constituye un
posible punto de impacto. Sin embargo las probabilidades de descargas laterales son generalmente
despreciables para estructuras de altura inferior a los 60 m.
Para estructuras más elevadas, la mayor parte de los puntos de impacto tendrá lugar en la parte más
alta, los ángulos y las aristas horizontales. Solamente un pequeño porcentaje de las descargas ocurrirán sobre los laterales de la estructura.
Además, las probabilidades de descargas laterales decrecen rápidamente con la altura del punto de
impacto sobre edificios elevados con respecto al suelo. De esta forma, es suficiente tomar en consideración la instalación de dispositivos captores laterales sobre la parte más elevada de los edificios de
gran altura (generalmente el 20% de la altura, sobre la parte más elevada). En estos casos el método
de la esfera ficticia se aplica solamente a los dispositivos captores en la parte alta de la estructura.
A.3
Ubicación del dispositivo captor por el método de las mallas
Para la protección de superficies planas, una malla se considera como formando una protección para
toda la superficie si se satisfacen las siguientes condiciones:
a) Los conductores que forman la malla están situados:
•
•
•
Nota 1:
En las aristas del techo.
En las salientes del techo
En las cumbreras si la pendiente es superior a 1/10.
El método de las mallas se adapta a los techados horizontales e inclinados sin curvas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
Nota 2:
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 39
El método de las mallas se adapta a las superficies laterales planas para la protección contra las descargas laterales.
Nota 3:
Si la pendiente del techo es superior a 1/10, pueden utilizarse conductores paralelos en lugar de una malla, previendo que la separación entre estos conductores no sea superior a la apertura de la malla.
b) Las dimensiones de las mallas de la red captora no sea mayor que las dadas en la Tabla 2.
c) La red captora es ejecutada de forma que la corriente de descarga del rayo pueda evacuarse
por dos caminos metálicos como mínimo.
d) Ningún elemento metálico sobresalga de volumen protegido por el dispositivo captor.
Nota 4:
Pueden encontrarse informaciones complementarias en el Anexo E.
e) Los conductores captores seguirán el camino más corto y más directo posible.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 40
Anexo B
(normativo)
Sección mínima de la pantalla (o blindaje) de un cable entrante a una estructura para evitar
chispas peligrosas
Las sobretensiones entre los conductores activos y la pantalla de un cable debidos a la corriente de
descarga de un rayo que recorra la pantalla, puede causar chispas peligrosas en función del material y
de las dimensiones de la pantalla, de su longitud y de su ubicación.
El valor mínimo S c min (en mm2) de la sección de pantalla de un cable que impida la formación de
chispas peligrosas viene dado por:
S c min =
I f × ρ c × Lc × 10 6
Uw
(B.1)
(mm 2 )
Donde:
I f es la corriente que circula por la pantalla, en kA
ρ c es la resistividad de la pantalla en Ω.m
Lc es la longitud del cable, en m (ver Tabla B.1)
U w es el valor de tensión de impulso de sistema eléctrico conectado al cable, en kV.
Tabla B.1 – Longitud de cable a considerar según las condiciones de la pantalla
Condición para la pantalla
En contacto con el suelo de resistividad ρ (Ω.m)
Aislado del suelo o en el aire
Lc
Lc ≤ 8 × ρ
Lc distancia entre la estructura y la puesta a
tierra más cercana de la pantalla
Nota:
Es conveniente asegurarse que no se produzca una elevación inaceptable de la temperatura por la circulación de la
corriente de descarga del rayo por la pantalla, de forma que resulte dañada la aislación de los cables. Para informaciones
complementarias ver AEA 92305-4.
Los límites de corriente están dados:
Para los cables apantallados por I f = 8 × S c , y
Para cables no apantallados por I f = 8 × n'×S 'c
Donde:
I f es la corriente que circula por la pantalla, en kA
n' es el número de conductores
S c es la sección de la pantalla en mm2
S'c es la sección de cada conductor en mm2
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 41
Anexo C
(informativo)
Reparto de la corriente de descarga del rayo entre los conductores de bajada
El coeficiente de reparto k c de la corriente de descarga del rayo entre los conductores de bajada depende del número n de ellos, de su ubicación, de la presencia de conductores de circunvalación, de
tipo de dispositivo captor y del tipo de toma de tierra, como se indica en la Tabla C.1.
La Tabla C.1 es aplicable para una toma de tierra del tipo A, con la condición que la resistencia de cada
uno de los electrodos tenga el mismo valor, y siempre para una toma de tierra del tipo B.
Tabla C.1 – Valores del coeficiente k c
Tipo de dispositivo
kc
Número de conductores de bajada
Disposición de tierra
Disposición de tierra
n
tipo A
tipo B
captor
1
Barras macizas
1
1
Conductores tendidos
2
0,66 d)
a)
Mallas
4 y más
0,44 d)
0,25…0,5 (ver Figura
C.2) b)
Mallas
4 y más conectados
con un conductor de
circunvalación horizontal
0,44 d)
1/n…0,5 (ver Figura
C.3) c)
0,5…1 (ver Figura C.1)
a) Dominio de valores de kc = 0,5 donde c << h hasta kc = 1 donde h << c (ver Figura C.1).
b) La ecuación para kc conforme a la Figura C.2 es una aproximación para las formas cúbicas y
para n ≥ 4. Los valores de h, cs y cd se asume que están en el rango de 5 m a 20 m.
c) Si los conductores de bajada están conectados horizontalmente por un conductor de circunvalación, la distribución de corriente es más homogénea en la parte inferior y kc se reduce.
Esto es particularmente aplicable a las estructuras elevadas.
d) Estos valores son válidos para electrodos simples con resistencias de puesta a tierra comparables. Si las resistencias de puesta a tierra de los electrodos son muy diferentes entre sí,
entonces kc se tomará igual a 1.
Nota: Otros valores de kc pueden ser usados sin son realizados cálculos detallados.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 42
c
H
Figura C.1 – Valores del coeficiente kc en el caso de un dispositivo captor aéreo y de una
toma de tierra del tipo B
c
h
Referencias
n número total de conductores de bajada
c distancia entre dos conductores de bajada
h distancia (o altura) entre conductores de circunvalación
Nota 1:
Nota 2:
Para un cálculo detallado del coeficiente kc, ver la Figura C.3.
En caso de conductores de bajada interiores, es conveniente tenerlos en cuenta para el cálculo de kc.
Figura C.2 – Valores del coeficiente kc en el caso de una malla captora y de una toma de tierra
del tipo B
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
c
h1
ki
× k c1 × l a
km
d b ≥ sb =
ki
× k c 2 × lb
km
d c ≥ sc =
ki
× k c 3 × lc
km
d e ≥ se =
ki
× k c 4 × le
km
df
c
la
d a ≥ sa =
da
lf
h2
dg
lb
db
h3
lc
lg
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 43
d f ≥ sf =
ki
× (k c1 × l f + k c 2 × h2 )
km
d g ≥ sg =
ki
× (k c 2 × l g + k c 3 × h3 + k c 4 × h4 )
km
dc
kc =
1
c
+ 0,1 + 0,2 × 3
2n
h
h4
le
de
kc2 =
1
+ 0,1
n
kc3 =
1
+ 0,01
n
kc4 =
1
n
hm
k cm = k c 4 =
n
c
h
m
d
l
1
n
Referencias
Número total de conductores de bajada
Distancia entre dos conductores de bajada contiguos
Distancia (o altura) entre conductores de circunvalación
Número total de niveles
Distancia al conductor de bajada más próximo
Altura por encima del punto de equipotencialidad
Figura C.3 – Ejemplos de cálculo de distancia de separación en los casos de dispositivos
captores mallados con interconexión de los conductores de bajada por medio de conductores de circunvalación en cada nivel y una disposición de puesta a tierra del tipo B
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 44
Anexo D
(informativo)
Exigencias complementarias para la protección contra el rayo de las estructuras con riesgo de
explosión
D.1
Generalidades
Este anexo brinda las informaciones complementarias para el proyecto, la construcción, la ampliación y
la modificación de los sistemas de protección contra el rayo de estructuras que presenten riesgos de
explosión.
Nota 1:
Las informaciones brindadas en este anexo están fundamentadas en configuraciones probadas de SPCR instalados
en condiciones con riesgo de explosión.
Si una protección contra el rayo es exigida por las autoridades de aplicación o derivada de un análisis
de riesgo efectuado conforme a AEA 92305-2, es conveniente adoptar, por lo menos, un SPCR del tipo
II. Informaciones complementarias se brindan en este anexo para aplicaciones particulares.
Nota 2:
Pueden admitirse en situaciones justificadas y autorizadas excepciones en cuanto a la utilización de un SPCR del
tipo II. Por ejemplo, la utilización de un SPCR del tipo I es admisible en todos los casos, particularmente para los ambientes y
contenidos en el interior de estructuras que sean muy sensibles a la descarga del rayo. Adicionalmente, las autoridades de
aplicación pueden elegir un SPCR del tipo III si la baja actividad ceráunica y/o la sensibilidad de los contenidos de las estructuras
lo permiten.
D.2
Términos y definiciones complementarios
Complementando los términos y definiciones de la Cláusula 3 del presente documento, son aplicables
para este Anexo los siguientes términos y definiciones.
D.2.1
Vía de chispas de aislación
Componente con una distancia de descarga para aislar las partes eléctricamente conductoras de la
instalación.
Nota:
En caso de caída de rayo, las partes de la instalación son temporariamente conectadas en respuesta a la descarga.
D.2.2
Materiales sólidos explosivos
Componentes químicos sólidos, mezclas o dispositivos cuyo fin es funcionar con una explosión.
D.2.3
Zona 0
Lugar en el cual una atmósfera explosiva constituida por una mezcla de aire, de sustancias inflamables
en forma de gas, de vapor o de aerosol está permanentemente presente, presente durante largos
períodos o frecuentemente (VEI 426-03-03 modificado).
D.2.4
Zona 1
Lugar en el cual una atmósfera explosiva constituida por una mezcla de aire, de sustancias inflamables
en forma de gas, de vapor o de aerosol es susceptible de aparecer ocasionalmente durante el servicio
normal (VEI 426-03-04 modificado).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 45
D.2.5
Zona 2
Lugar en el cual una atmósfera explosiva constituida por una mezcla de aire, de sustancias inflamables
en forma de gas, de vapor o de aerosol no es susceptible de aparecer durante el servicio normal y si
apareciera no podría subsistir más que por un corto período (VEI 426-03-05 modificado).
Nota 1:
En esta definición el término “subsistir” significa el tiempo total durante el cual una atmósfera explosiva existe. Este
tiempo comprende normalmente el tiempo total de presencia más el tiempo de dispersión de la atmósfera explosiva luego de su
evacuación.
Nota 2:
Indicaciones sobre la frecuencia de aparición y la duración pueden ser dadas por las reglamentaciones propias de
las industrias o aplicaciones específicas.
D.2.6
Zona 20
Lugar donde una atmósfera explosiva, bajo la forma de una nube de polvo combustible en aire, está
permanentemente presente, presente durante largos períodos o frecuentemente (IEC 61241-10:1997,
modificado).
D.2.7
Zona 21
Lugar donde una atmósfera explosiva, bajo la forma de una nube de polvo combustible en aire, es
susceptible de aparecer ocasionalmente durante el servicio normal (IEC 61241-10:1997, modificado).
D.2.8
Zona 22
Lugar donde una atmósfera explosiva, bajo la forma de una nube de polvo combustible en aire, no es
susceptible de aparecer durante el servicio normal y si apareciera no podría subsistir más que por un
corto período (CEI 61241-10:1997).
D.3
D.3.1
Exigencias fundamentales
Generalidades
Es conveniente, proyectar y ejecutar un SPCR de forma que, en caso de impacto directo de un rayo, no
aparezca ningún efecto de fusión o de proyección de materiales, excepto en el punto de impacto.
Nota:
En el punto de impacto pueden aparecer chispas o efectos del impacto. Es conveniente tomar este aspecto en
consideración en la ubicación del dispositivo captor. Los conductores de bajada serán montados de forma que la temperatura de
auto-inflamación dada para la fuente en zona peligrosa no sea sobrepasada si no es posible instalar conductores de bajada por
el exterior de la zona peligrosa.
D.3.2
Información requerida
Es conveniente que el proyectista / instalador del SPCR tenga conocimiento de la distribución en planta
(layout) de la estructura a proteger, con las zonas de materiales peligrosos conforme a IEC 60079-10 y
a IEC 61241-10.
D.3.3
Puesta a tierra
Una disposición de tierra del tipo B, conforme a 5.4.2.2, es recomendable para todos los SPCR de
estructuras con riesgo de explosión.
Nota:
La construcción de una estructura puede suministrar el equivalente al anillo de cimientos de la disposición del tipo B
(por ejemplo tanques metálicos enterrados).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 46
Es conveniente que la resistencia de puesta a tierra de los dispositivos captores para las estructuras
que contengan materiales explosivos sólidos y mezclas explosivas sea lo menor posible y no superior a
10 Ω.
D.3.4
Equipotencialidad
Es conveniente que la unión equipotencial contra el rayo entre los componentes de un SPCR y las otras
instalaciones conductoras, tanto como entre los componentes de todas las instalaciones según 6.2,
esté asegurada en el interior de las zonas peligrosas y los lugares donde los materiales explosivos
sólidos puedan estar presentes:
•
•
A nivel del suelo.
Allí donde la separación entre las partes conductoras es inferior a la distancia de separación “s”
calculada con kc = 1.
Nota:
En razón de las descargas parciales peligrosas, las distancias de separación pueden ser consideradas solamente en
las zonas libres de mezclas explosivas. En aquellas zonas donde una chispa puede significar la inflamación del ambiente, una
unión equipotencial suplementaria será necesaria para evitar las chispas en las zonas 0 y 20.
D.4
Estructuras conteniendo materiales sólidos explosivos
En el proyecto de un sistema de protección contra el rayo para las estructuras que contengan materiales explosivos sólidos, es conveniente tener en cuenta la sensibilidad del material en las condiciones de uso y de almacenamiento. Por ejemplo: los materiales a granel insensibles no necesitan de
otras reglas que las dadas en este anexo. Sin embargo, existen condiciones donde materiales explosivos insensibles pueden volverse sensibles durante una variación brusca del campo eléctrico y/o
del pulso electromagnético (PEM) emitido. En estos casos, puede ser necesario realizar
equipotencializaciones y blindajes complementarios.
Para las estructuras que contengan materiales explosivos sólidos, un SPCR exterior aislado (tal como
el definido en 5.1.2) es preferido. Las estructuras completamente rodeadas por postes metálicos de 5
mm de espesor en acero o equivalente (7 mm en aluminio) pueden ser considerados como protegidos
por un dispositivo captor natural, como se definió en 5.2.5. Las exigencias de puesta a tierra en 5.4 son
aplicables a estas estructuras.
Es conveniente instalar descargadores como parte del sistema de protección contra el rayo en las
estructuras que contengan materiales explosivos sólidos. Los descargadores serán, si es posible,
situados en los lugares que no contengan materiales explosivos sólidos. Se recomienda que los descargadores situados en los lugares con polvos explosivos sean estancos a la explosión o sean encerrados por envolturas antiexplosivas.
D.5
D.5.1
Estructuras conteniendo zonas peligrosas
Generalidades
Es conveniente que todas las partes de un SPCR exterior (dispositivo captor y conductores de bajada)
sean ubicadas por lo menos a 1 m de una zona peligrosa, si esto fuera posible. En caso contrario, es
conveniente que los conductores que pasen a menos de 0,5 m de una zona peligrosa sean continuos o
que sus conexiones sean realizadas por compresión o soldadura.
Si una zona peligrosa está directamente situada bajo una cubierta metálica capaz de ser perforada por
la caída de un rayo (ver 5.2.5), el dispositivo captor debe ser previsto según las exigencias de 5.2.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
D.5.1.1
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 47
Protección contra explosión
Es conveniente que los descargadores estén, si es posible, situados fuera de las zonas peligrosas. Es
conveniente que los descargadores situados en las zonas peligrosas estén aprobados para funcionar
en estas zonas o estén contenidos en dentro de una envoltura. Estas envolturas deberán presentar una
protección contra la explosión adecuada y estar aprobadas para ello.
D.5.1.2
Equipotencialización
Además de las condiciones de equipotencialización indicadas en D.3.4, es conveniente que una
equipotencialización común sea realizada para el SPCR conforme con las exigencias de este documento, de IEC 60079-14 y de IEC 61241-14.
Es conveniente que las conexiones de las canalizaciones sean tales que, durante el pasaje de la corriente de descarga del rayo, no se produzca ninguna chispa. Conexiones apropiadas son las
realizadas por soldadura, atornillado o abulonamiento de las bridas. Las conexiones por clips no son
admitidas, salvo que ensayos de no inflamación demuestren la confiabilidad de la conexión. Se recomienda prever las conexiones y la puesta a tierra de contenedores y tanques.
D.5.2
Estructuras que contienen las zonas 2 y 22
Las estructuras con zonas 2 y 22 pueden no necesitar medidas complementarias.
Para las estructuras metálicas (por ejemplo: columnas exteriores, reactores, tanques, con zonas 2 y 22)
y donde el espesor de los materiales satisfacen las exigencias de la Tabla 3, se aplicarán las siguientes
reglas:
•
•
D.5.3
No se prescriben dispositivos captores ni conductores de bajada.
Es conveniente que los elementos metálicos sean conectados a tierra conforme con la Cláusula 5.
Estructuras que contienen las zonas 1 y 21
Para las estructuras con zonas 1 y 21, se aplican las exigencias para las zonas 2 y 22 con los siguientes
medidas complementarias:
Si las cañerías y conductos poseen piezas aislantes, es conveniente que el operador determine las
medidas de protección. Por ejemplo, una descarga puede ser evitada instalando una vía de chispas
antiexplosiva.
Si es posible, es conveniente que las piezas aislantes y las vías de chispas estén instaladas fuera de las
zonas peligrosas.
D.5.4
Estructuras que contienen las zonas 0 y 20
Para las estructuras que contienen las zonas 0 y 20, se aplican las exigencias de D.5.3 con las siguientes recomendaciones complementarias:
Las conexiones de equipotencialización para el rayo entre el SPCR y otras instalaciones, estructuras o
equipamiento serán efectuadas con el acuerdo del operador del sistema. Las conexiones de equipotencialización para el rayo que utilicen vías de chispas serán efectuadas con el acuerdo del operador
del sistema. Estos dispositivos deben ser apropiados para ser utilizados en los ambientes donde serán
instalados.
Para los servicios exteriores con elementos definidos como zonas 0 y 20, se aplicarán las exigencias
correspondientes a las zonas 1, 2, 21 y 22 con las siguientes medidas complementarias:
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 48
El equipamiento eléctrico instalado en los tanques para líquidos inflamables será apropiado para este
uso. Deberán tomarse medidas de protección contra el rayo de acuerdo con el tipo de construcción.
Los contenedores de acero cerrados, que incluyan zonas definidas como 0 y 20 tendrán un espesor de
pared de por lo menos 5 mm en los lugares de posible impacto del rayo. En el caso que en esos lugares
las paredes presenten un espesor menor se instalarán dispositivos captores.
D.5.5
Aplicaciones específicas
D.5.5.1
Estaciones de servicio
Para las estaciones de servicio, ferrocarriles, buques, etc., con zonas peligrosas definidas como zonas
2 y 22, las cañerías y conductos metálicos serán conectados a tierra como se indica en la cláusula 5.
Las cañerías serán conectadas a las estructuras metálicas y rieles, si existieran (si fuera necesario a
través de vías de chispas proyectadas y aprobadas para ser utilizadas en esas zonas), con el fin de
tener en cuenta las corrientes en los rieles, corrientes vagabundas, los fusibles de los trenes eléctricos,
los sistemas de protección catódica y dispositivos análogos. Las estaciones de decantación de trenes
eléctricos serán objeto de otras normas.
D.5.5.2
Tanques de almacenamiento
Ciertos tipos de estructuras utilizadas para el almacenamiento de líquidos que puedan producir vapores
inflamables o para almacenamiento de gases inflamables están esencialmente auto-protegidas (contenidas totalmente dentro de contenedores metálicos continuos con un espesor de pared no menor a 5
mm de acero o 7 mm de aluminio, sin vías de chispas) y no requieren protección adicional. Igualmente,
las cañerías y tanques enterrados no requieren la instalación de dispositivos captores. Los dispositivos
eléctricos y para instrumentación utilizados en el interior de estos tanques y contenedores deben ser
adecuados y aprobados para ese uso. Se deberán tomar medidas de protección contra el rayo de
acuerdo al tipo de construcción.
Los contenedores y tanques aislados serán conectados a tierra de acuerdo con la cláusula 5, y dependiendo de su mayor dimensión horizontal (diámetro o longitud):
•
•
Hasta 20 m: en un punto
Más de 20 m: en dos puntos
Para contenedores y tanques formando un conjunto (por ejemplo: refinerías o depósitos), la conexión
en un punto es suficiente, independientemente de la magnitud de la mayor distancia horizontal. Los
tanques y contenedores que formen un conjunto deberán estar interconectados. Además de las conexiones conforme a las Tablas 7 y 8, para realizar la interconexión pueden utilizarse las cañerías de
interconexión siempre que cumplan con las exigencias de continuidad eléctrica de 5.3.5.
En el caso de tanques con techos flotantes, es conveniente que los techos estén efectivamente conectados a la parte principal del tanque. El proyecto de los sellos y uniones y su posición relativa debe
ser cuidadosamente considerado teniendo en cuenta que el riesgo de ignición de cualquier mezcla
explosiva por una chispa debe ser reducido al mínimo nivel posible. Cuando exista una escalera rodante fija, un conductor flexible de 35 mm de ancho será conectado entre los lados de las bisagras entre
la escalera y la parte superior de tanque y entre la escalera y el techo flotante. Cuando en cambio, la
escalera no esté fija al techo flotante, uno o más conductores (en función de las dimensiones de tanque), de 35 mm de ancho deben conectarse entre la parte principal del tanque y el techo flotante. Es
conveniente que estos conductores se tiendan por los desagües del techo o estén dispuestos de tal
forma que no puedan formar bucles que ingresen dentro del tanque. Sobre los techos flotantes, es
recomendable que sean instaladas múltiples conexiones en paralelo en forma de cintas de acero que
conecten el techo con la parte principal del tanque cada 1,5 m del perímetro del techo. La elección de
los materiales viene dada según las exigencias del producto o ambientales. Otros medios de conexión
entre el techo flotante y la parte principal del tanque para las corrientes pulsantes asociadas a las
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 49
descargas del rayo no son admisibles, excepto que hayan sido probada mediante ensayos la confiabilidad de la conexión.
D.5.5.3
Cañerías
Las cañerías metálicas dispuestas sobre el terreno, deberán ser conectadas al sistema de puesta a
tierra cada 30 m, o puestas a tierra por un electrodo de puesta a tierra superficial o enterrado.
Las siguientes reglas son aplicables a cañerías para el transporte de líquidos inflamables a grandes
distancias
En las instalaciones de bombeo, derivaciones y análogas, todas las cañerías entrantes y salientes de la
instalación, incluyendo las cañerías con envolturas metálicas serán interconectadas por cables de una
sección de por lo menos 50 mm2.
Los conductores de interconexión serán conectados a las cañerías y envolturas metálicas de cañerías
por soldadura o por medio de tornillos autobloqueantes a las bridas de las canalizaciones. Toda pieza
aislante debe ser puenteada por medio de vías de chispas.
D.6
Verificación y mantenimiento
Las recomendaciones para la verificación y el mantenimiento de los sistemas de protección contra el
rayo se brindan en la Cláusula E.7.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 50
Anexo E
(informativo)
Guía para el proyecto, montaje, mantenimiento y verificación de
los sistemas de protección contra el rayo (SPCR)
E.1
Generalidades
El presente Anexo brinda una guía para el usuario, relativa al proyecto, el montaje, el mantenimiento y
la verificación de un SPCR conforme con el presente documento.
Este Anexo debe ser usado en conjunto con las otras partes de este documento y solamente así se
considera válido.
Los ejemplos que se brindan sobre técnicas de protección han tenido el acuerdo y la aprobación de
expertos internacionales.
Nota:
Los ejemplos brindados en este Anexo ilustran sobre una forma posible de protección. Otros métodos pueden ser
igualmente válidos.
E.2
Estructura del Anexo
En el presente Anexo, la numeración de los artículos es coherente con la parte principal del documento
para facilitar la lectura de ambas partes.
Con el fin de respetar esta forma de numeración la cláusula E.3 no se utiliza en este Anexo.
E.3
Cláusula vacante
E.4
Proyecto de un sistema de protección contra el rayo (SPCR)
E.4.1
Consideraciones generales
La construcción de un SPCR para una estructura existente debería ser siempre sopesada contra otras
medidas de protección contra el rayo conforme a este documento y que brinden el mismo nivel de
protección con un menor costo. Para la elección de las medidas de protección más adecuadas consultar AEA 92305-2.
Es recomendable que el sistema de protección contra el rayo sea proyectado e instalado por proyectistas e instaladores especializados.
El proyectista e instalador de SPCR serán capaces de evaluar los efectos eléctricos y mecánicos de las
descargas del rayo y estarán familiarizados con los principios generales de la compatibilidad electromagnética (CEM).
Además, es recomendable que el proyectista de un sistema de protección contra el rayo sea capaz de
evaluar los efectos de la corrosión y de requerir, de ser necesario, la ayuda de un experto en el tema.
El instalador de sistemas de protección contra el rayo debería estar entrenado en la correcta forma de
instalación de los componentes del SPCR conforme a las exigencias del presente documento y los
códigos de edificación y reglamentos de construcción aplicables a las estructuras donde el SPCR será
instalado.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 51
Las funciones de proyectista – instalador de SPCR pueden ser llevadas a cabo por la misma persona.
Para ser proyectista – instalador especializado en SPCR es necesario conocer las normas y documentos técnicos y acreditar varios años de experiencia.
El proyecto, la instalación y la verificación de los sistemas de protección contra el rayo (SPCR), abarcan
diversas especialidades de la técnica y exigen una coordinación entre todas las partes involucradas en
la construcción con el fin de asegurar la eficacia del nivel de protección elegido al menor costo y con un
mínimo de trabajo. Es conveniente que el montaje de un SPCR siga las etapas indicadas en la Figura
E.1. Las medidas de aseguramiento de la calidad son de la mayor importancia en particular para las
estructuras que incluyan extensas instalaciones eléctricas y electrónicas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 52
Características de la estructura a proteger
Evaluación del riesgo y determinación del
nivel de protección requerido
Elección del tipo de sistema exterior de protección
Tipo de materiales
(problemas de corrosión)
(superficies inflamables)
Dimensionamiento de los
componentes de protección
contra el rayo
Componentes
naturales
Dispositivos captores
Conductores mallados
sobre el techo, mallados y
horizontales
Barras captoras
verticales
Alambres captores en
tendido aéreo
Dispositivos captores
naturales
Conductores de bajada
Proyecto de los
conductores de
bajada
Dispuestos bajo
envoltura o no
Número prescrito
Componentes naturales
Electrodos de puesta a tierra
Disposición B
Electrodo de tierra de
cimientos
Disposición A o A y B
de electrodos de tierra
Componentes naturales
Sistema interior de protección contra el LEMP
Equipotencialización
y blindaje
Distanciamiento
y
traza
Descargadores
(DPS)
Planos de proyecto y memoria técnica
Nota:
Las interfases ● necesitan de una cooperación completa entre el arquitecto, el ingeniero y el proyectista del sistema
de protección contra el rayo.
Figura E.1 – Esquema de proyecto de un SPCR
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 53
Las medidas para el aseguramiento de la calidad comienzan a nivel de proyecto, donde todos los
planos deberían estar aprobados antes del montaje y todas los componentes de un SPCR inaccesibles
una vez terminados los trabajos deberán ser verificadas durante las etapas de construcción. Las medidas de aseguramiento de la calidad continúan a través de las etapas de verificación final sobre el
sistema, de conformidad con la documentación de los ensayos y finalmente a través de toda la vida del
sistema de protección contra el rayo por la especificación cuidadosa de inspecciones periódicas de
acuerdo con el programa de mantenimiento.
Si se hicieran modificaciones a la estructura y a sus instalaciones, se deberá efectuar una verificación
para determinar si las medidas de protección contra el rayo existentes continúan estando conformes al
presente documento. Si de esta verificación surgiera que la protección no es adecuada, se deberán
efectuar inmediatamente las mejoras necesarias.
Es recomendable que los materiales, la extensión y las dimensiones de los dispositivos captores, de los
conductores de bajada, de las tomas de tierra, de las equipotencializaciones, de los componentes, etc.
estén conformes a lo indicado en el presente documento.
E.4.2
Proyecto de un SPCR
E.4.2.1
Procedimiento de planificación
Antes de cualquier estudio o trabajo detallado del sistema de protección contra el rayo, el proyectista
debería informarse sobre la función, el proyecto, la construcción y el emplazamiento de la estructura a
proteger.
Si el sistema de protección contra el rayo no está ya especificado por la autoridad de aplicación, el
asegurador o el cliente, el proyectista deberá determinar si la estructura debe o no estar protegida por
un SPCR, siguiendo las reglas de evaluación del riesgo dadas en AEA 92305-2.
E.4.2.2
Consulta
E.4.2.2.1
Informaciones generales
En las etapas de proyecto y construcción de una estructura nueva, el proyectista del SPCR, el
instalador y toda otra persona responsable de las instalaciones en la estructura o de los reglamentos
relativos al uso de la estructura (por ejemplo: el comitente, el arquitecto, el constructor) deberían
reunirse en consulta en forma regular.
El diagrama de flujo dado en la Figura E.1 facilitará el proyecto racional de un SPCR.
En las etapas de proyecto y construcción de un SPCR sobre una estructura existente, deben realizarse,
dentro de lo posible, consultas con las personas responsables de la estructura, su uso, sus instalaciones y los servicios entrantes.
Estas consultas pueden llevarse a cabo entre el propietario, el responsable de la estructura o su representante designado. Para las estructuras existentes el proyectista del SPCR deberá proveer los
planos que serán modificados por el instalador si fuera necesario.
Gracias a las reuniones de consulta regulares entre las partes involucradas es posible ejecutar un
sistema de protección contra el rayo a la vez eficaz y poco oneroso. Por ejemplo, a coordinación de los
trabajos de proyecto del sistema de protección y de construcción de la estructura permitirá evitar a
necesidad de introducción de conexiones de equipotencialización y reducir la longitud de aquellos que
resulten inevitables. Los costos de construcción son a menudo reducidos si se prevé el recorrido común
de distintas instalaciones dentro de una misma estructura.
La consulta es importante en todas las etapas de construcción de la estructura ya que pueden ser
necesarias las modificaciones al proyecto del sistema de protección como consecuencia de cambios en
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 54
el proyecto de la estructura. La consulta también es necesaria para facilitar la verificación de partes del
sistema de protección que resultarán inaccesibles para su verificación visual con el avance de los
trabajos. Durante estas consultas es conveniente determinar todos los emplazamientos con el fin de
definir las uniones con los componentes “naturales”. Los arquitectos son normalmente aptos para
coordinar las reuniones de consulta durante la construcción de estructuras nuevas.
E.4.2.2.2
Principales partes a formar parte de las reuniones de consulta
Es recomendable que el proyectista del sistema de protección contra el rayo realice reuniones de
consulta técnica con todas las partes involucradas en el proyecto y construcción de la estructura, incluyendo al propietario de la misma.
Es necesario que las áreas de responsabilidad particulares de sistema de protección contra el rayo
sean definidas por el proyectista en conjunto con el arquitecto, el contratista eléctrico, el constructor y el
instalador del SPCR (proveedor) y, si fuera necesario con un consejero histórico, el propietario o su
representante designado.
El reparto de responsabilidades durante el proyecto y la construcción de un sistema de protección
contra el rayo es particularmente importante, por ejemplo debido a la necesidad de estanqueidad de las
estructuras luego de la fijación de componentes de sistema de protección sobre el echo o para las
conexiones de los conductores de puesta a tierra por debajo de las fundaciones.
E.4.2.2.2.1
El arquitecto
Es conveniente obtener el acuerdo con el arquitecto en los siguientes puntos:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
el recorrido de todos los conductores de sistema de protección.
Los materiales componentes del sistema de protección.
Los detalles de los desagües, las canaletas, rieles y otros materiales.
Los detalles de los equipos, aparatos, instalaciones susceptible de ser situadas en la proximidad de la estructura que requieran el desplazamiento de las instalaciones de protección o
una equipotencialización con el mismo debido a la distancia de separación; como ejemplo de
éstas pueden citarse: los sistemas de alarma, de seguridad, de telecomunicación interna, de
tratamiento de datos y señales de radio o televisión.
La extensión de cualquier servicio formado por elementos conductores enterrados que puedan
influir sobre la red de puesta a tierra y necesitan de una distancia de seguridad con respecto al
sistema de protección contra el rayo.
Las zonas de puesta a tierra y de puesta a tierra de referencia.
La extensión de los trabajos y reparto de responsabilidades para la fijación primaria del sistema
de protección a la estructura, por ejemplo aquellas que afecten la resistencia al agua de los
materiales, especialmente en el caso de los techos.
Los materiales conductores a utilizar en la estructura, particularmente cualquier parte metálica
continua que pueda tener que equipotencializarse al SPCR, por ejemplo cañerías o conductos
metálicos de servicios entrantes, salientes o incluidos en la estructura, las armaduras metálicas
de refuerzo del hormigón, puntales metálicos.
El impacto visual del SPCR.
El impacto del SPCR sobre la constitución de la estructura.
La ubicación de los puntos de conexión con la armadura de acero, particularmente donde
entran elementos conductores desde el exterior (cañerías, pantallas de cables, etc.).
La conexión de un SPCR a los SPCR de edificios adyacentes.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
E.4.2.2.2.2
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 55
Los servicios públicos
Es conveniente obtener el acuerdo de las empresas distribuidoras de servicios o las autoridades de
aplicación para la unión equipotencial directa de los servicios entrantes o a través de vías de chispas
pues pueden existir exigencias contradictorias.
E.4.2.2.2.3
Bomberos y autoridades de seguridad
Debe obtenerse el acuerdo con los bomberos y las autoridades de seguridad en los siguientes temas:
•
•
•
La ubicación de los componentes de los sistemas de alarma y lucha contra el fuego.
El recorrido, los materiales de construcción y el sellado de los conductos.
El método de protección a ser utilizado en el caso de una estructura con techo combustible.
E.4.2.2.2.4
Instaladores de sistemas electrónicos y antenas exteriores
Es conveniente obtener el acuerdo con los instaladores de sistemas electrónicos y antenas exteriores
en relación con los siguientes temas:
•
•
•
La conexión o aislación de la estructura soporte de la antena y las pantallas conductoras de
cables con respecto al sistema de protección contra el rayo.
El recorrido de cables aéreos y de la red interna.
La instalación de descargadores.
E.4.2.2.2.5
Constructor e instalador
Debe llegarse a un acuerdo sobre los siguientes temas con el constructor, instalador y aquella persona
responsable por la construcción de la estructura y su equipamiento técnico.
a) La forma, ubicación y número de los puntos de fijación primaria del SPCR a ser provistos por el
constructor.
b) Toda fijación suministrada por el proyectista del SPCR (el instalador o el proveedor) a instalar
por el constructor.
c) La ubicación de los conductores del sistema de protección contra el rayo a ubicar debajo de la
estructura.
d) Si los componentes del sistema de protección fueran utilizados durante los trabajos de construcción, por ejemplo la puesta a tierra permanente podrá ser utilizada por las grúas, montacargas y otros equipos con materiales metálicos durante la construcción.
e) Para las estructuras en acero, el número y ubicación de las uniones y la forma de fijación para
los dispositivos captores y otros componentes del sistema de protección.
f) Si las cubiertas y envolventes metálicas, cuando fueran utilizadas, constituyen componentes
apropiados para el sistema de protección.
g) El método para asegurar la continuidad de las partes individuales de las cubiertas y envolventes
metálicas y el método de conexión entre éstas y el resto del SPCR, si estas cubiertas y envolventes metálicas fueran adecuadas como partes componentes del SPCR.
h) La naturaleza y ubicación de los servicios que ingresan o egresan de la estructura por encima o
debajo del nivel del suelo, incluyendo sistemas de transporte, televisión, antenas de radio y sus
soportes metálicos, tubos metálicos y sistemas de limpieza de vidrios.
i) La coordinación entre la toma de tierra del sistema de protección contra el rayo con las tomas de
tierra de los sistemas de potencia y de telecomunicaciones.
j) La posición y número de mástiles para banderas, elementos salientes a nivel del techo como
por ejemplo, salas de máquinas de ascensores, locales de ventilación, calefacción o acondicionamiento de aire, tanques de agua y otros elementos.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 56
k) El método de construcción de las paredes y techos con el fin de determinar la forma de fijación
de los conductores del SPCR, específicamente con respecto al mantenimiento de la estanqueidad de la estructura.
l) La provisión de agujeros pasantes en la estructura con el objeto de facilitar el libre pasaje de los
conductores de bajada del SPCR.
m) La provisión de puntos de conexión a marcos de acero, barras de refuerzo, armaduras y otras
partes conductoras de la estructura.
n) La frecuencia de verificación de componentes del SPCR que se harán inaccesibles con el
avance de la obra, como por ejemplo las armaduras del hormigón armado.
o) La elección más adecuada del material de los conductores teniendo en cuenta la corrosión en
particular en el punto de contacto entre diferentes metales.
p) La accesibilidad de las uniones de control, la provisión de protección por envolturas no metálicas contra el daño mecánico o hurto, el repliegue de los mástiles para banderas y otros
objetos móviles con el objeto de disminuir su altura sobre el techo, facilidad para las
inspecciones periódicas, en especial de las chimeneas.
q) La ejecución de planos incorporando los detalles tratados más arriba y mostrando la ubicación
de todos los conductores y componentes principales.
r) La ubicación de los puntos de conexión con las armaduras de acero.
E.4.2.3
Requisitos eléctricos y mecánicos
E.4.2.3.1
Proyecto eléctrico
El proyectista del sistema de protección contra el rayo (SPCR) deberá elegir el SPCR más adecuado
para obtener la construcción más eficiente. Esto significa considerar el proyecto arquitectónico de la
estructura para determinar si un sistema aislado, no aislado o una combinación de ambos debe utilizarse.
Mediciones de la resistividad del suelo deben realizarse antes de finalizar el proyecto de un SPCR y se
deben tener en consideración las variaciones estacionales de la resistividad del suelo.
Antes de completar el proyecto del sistema, es conveniente que la utilización de partes conductoras de
la estructura consideradas como componentes naturales refuerce o forme parte de los componentes de
sistema.
Es responsabilidad del proyectista del SPCR evaluar las propiedades físicas y eléctricas de los componentes naturales del SPCR y asegurar que están conformes con los requisitos mínimos de este
documento.
El uso de refuerzos metálicos, tal como hormigón armado, como conductores de protección contra el
rayo requiere una cuidadosa consideración y conocimiento de las normas de construcción aplicables a
la estructura a ser protegida. La armadura de acero del hormigón armado puede ser usada como
conductor del SPCR o puede ser usada como una cubierta conductora para reducir los campos electromagnéticos generados por la descarga del rayo sobre la estructura cuando las corrientes del rayo
circulan a través de los conductores de un sistema SPCR aislado. Este último tipo de protección puede
ser preferida, especialmente para las estructuras que incluyan extensas instalaciones eléctricas y
electrónicas.
Una especificación de construcción estricta para los conductores de bajada es necesaria para satisfacer las exigencias mínimas para los componentes naturales dados en 5.3.5.
E.4.2.3.2
Proyecto mecánico
Se recomienda que el proyectista consulte con las personas responsables de la estructura sobre los
proyectos mecánicos antes de la ejecución de las instalaciones eléctricas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 57
Las consideraciones estéticas son particularmente importantes, tanto como la elección de los materiales para limitar el riesgo de corrosión.
Las dimensiones mínimas de los componentes de las diferentes partes del sistema de protección contra el rayo son dados en las Tablas 3, 6, 7, 8 y 9.
Los materiales utilizados para los componentes del sistema de protección contra el rayo se brindan en
la Tabla 5.
Nota:
Otros componentes, tales como las barras o fijaciones, pueden ser elegidos según la serie de normas EN 50164.
Esto asegura que las elevaciones de temperatura y la resistencia mecánica de estos componentes sean tenidas en cuenta.
Si se hacen modificaciones a las dimensiones y los materiales especificados en las Tablas 5, 6 y 7,
utilizando los parámetros de descarga eléctrica conforme al nivel de protección elegido, indicado en la
Tabla 1, es conveniente que el proyectista o el instalador prevean la elevación de temperatura de los
conductores del sistema de protección contra el rayo durante la descarga y que los dimensiones de
forma apropiada.
Si una elevación de temperatura excesiva puede afectar una superficie adyacente de los componentes,
en razón de su combustibilidad y de un punto de fusión bajo, es conveniente que se especifiquen secciones más elevadas de los conductores o sean tomadas otras medidas de seguridad como fijaciones o
capas resistentes al fuego.
Es necesario que el proyectista identifique las zonas con problemas frente a la corrosión y especifique
las medidas apropiadas.
Los efectos de la corrosión sobre el sistema de protección pueden ser reducidas ya sea por el aumento
de las dimensiones de los materiales, o por la utilización de componentes resistentes a la corrosión o
por otros métodos anticorrosivos.
Se recomienda que el proyectista o el instalador del SPCR, especifique las fijaciones de los conductores de forma que soporten los esfuerzos electrodinámicos de la corriente del rayo y permitir la
dilatación y contracción de los conductores debido a las variaciones de temperatura.
E.4.2.4
Cálculos para el proyecto
E.4.2.4.1 Evaluación del coeficiente kc
El coeficiente de reparto kc de la corriente de descarga del rayo entre los conductores de bajada depende del número n de los conductores de bajada, de su disposición y de los conductores de circunvalación, del tipo de dispositivos captores y de la toma de tierra (ver Tabla C.1 y las Figuras C.2 y C.3).
Para la determinación de kc sobre los techos con una disposición de tierra del tipo A, puede ser utilizada
la Figura E.2.
La distancia de separación necesaria depende de la caída de tensión sobre el camino más corto a partir
del punto donde esta distancia debe ser considerada, hasta la toma de tierra o al punto de equipotencialización más próximo.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
c
h
0,33
0,50
1,00
2,00
kc
0,57
0,60
0,66
0,75
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 58
h
c
c Distancia desde el conductor
de bajada más cercano a lo
largo de la cumbrera
kc
kc
0,47
0,44
0,52
0,50
0,62
0,62
0,73
0,73
h Longitud del conductor de
bajada desde la cumbrera al
punto de conexión más
próximo de la red de
equipotencialización o del
electrodo de puesta a tierra
Los valores de k c , mostrados en la
tabla, se refieren a los conductores
de bajada representados por una
línea gruesa y un punto de impacto
La ubicación del conductor de
bajada (a ser considerada para kc )
debe ser comparada con la figura
representativa para ese conductor
de bajada
kc
0,40
0,43
0,50
0,60
La relación real clh debe ser
determinada.
Si esta relación se encuentra entre
dos valores en las columnas, k c
puede ser establecido por
interpolación.
NOTE 1
El agregado de conductores de
bajada con mayor distancia que la
ilustrada en las figuras no tienen
influencia significativa.
kc
kc
0,35
0,39
0,47
0,59
NOTE 2
En el caso de interconexión de
conductores de circunvalación por
debajo de la cumbrera, ver Figura
C.3.
kc
c
h
0,31
0,35
0,45
0,58
NOTE 3
Los valores fueron determinados
por simple cálculo de las
impedancias en paralelo siguiendo
la fórmula de la Figura C.1.
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
h
c
c
h
0,33
0,50
1,00
2,00
kc
0,31
0,33
0,37
0,41
kc
0,28
0,33
0,37
0,41
kc
0,27
0,33
0,37
0,41
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 59
c Distancia desde el conductor
de bajada más cercano a lo
largo de la cumbrera
h Longitud del conductor de
bajada desde la cumbrera al
punto de conexión más
próximo de la red de
equipotencialización o del
electrodo de puesta a tierra
kc
0,23
0,25
0,30
0,35
Los valores de k c , mostrados en la
tabla, se refieren a los conductores
de bajada representados por una
línea gruesa y un punto de impacto
NOTE 1
El agregado de conductores de
bajada con mayor distancia que la
ilustrada en las figuras no tienen
influencia significativa.
kc
kc
0,21
0,20
0,24
0,23
0,29
0,29
0,35
0,35
NOTE 2
En el caso de interconexión de
conductores de circunvalación por
debajo de la cumbrera, ver Figura
C.3.
NOTE 3
Los valores fueron determinados
por simple cálculo de las
impedancias en paralelo siguiendo
la fórmula de la Figura C.1.
h
c
Figura E.2 – Valores del coeficiente kc en el caso de techos a dos aguas con un dispositivo
captor sobre el borde y un electrodo de puesta a tierra del tipo B
Si el conductor está recorrido por la misma corriente en toda su longitud, la distancia de separación está
dada por:
s = ki × kc × I
(E.1)
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 60
Si el conductor es recorrido por distintos valores de corriente en razón de su división, la fórmula debe
tomar en cuenta los diversos valores (reducidos) de corriente que recorren cada una de las partes. En
este caso:
(E.2)
s = k i × (k c1 × I1 + k c 2 × I 2 + L + k cn × I n )
El punto de impacto, esencial para la determinación de kc, y el punto donde la distancia de separación
que debe ser tomada en cuenta pueden ser diferentes.
E.4.2.4.2
Estructuras en voladizo
Para evitar que las personas situadas debajo de una estructura en voladizo constituyan parte del camino hacia la tierra de la corriente de descarga del rayo que recorre el conductor de bajada debajo del
voladizo, es conveniente que la distancia d, en metros, entre la parte en voladizo y el suelo satisfaga la
siguiente condición:
(E.2)
d > 2,5 + s
Donde s es la distancia de separación en metros calculada según 6.3.
El valor 2,5 es equivalente a la altura hasta la punta de los dedos del un hombre de pie con el brazo
extendido verticalmente hacia arriba (ver Figura E.3).
LPS
l
s
d
>2,5 m
d: Distancia real > s
s: Distancia de separación según 6.3.
l: Longitud para el cálculo de la distancia de separación s
Nota:
La altura de la persona, con el brazo extendido verticalmente hacia arriba, se toma igual a 2,5 m.
Figura E.3 – Proyecto de un sistema de protección contra el rayo para un voladizo
Los bucles re-entrantes (ver Figura 1) para un conductor, pueden inducir caídas de tensión inductivas
elevadas facilitando el pasaje de la energía del rayo a través de una estructura pudiendo causar daños.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 61
Se deben tomar las medidas para lograr un camino directo en los puntos de re-entrada de bucles si no
se satisfacen las condiciones 6.3 conforme a la Figura 1.
E.4.3
Estructuras en hormigón armado
E.4.3.1
Generalidades
Las estructuras industriales incluyen, frecuentemente, partes en hormigón armado ejecutadas in situ.
En otros casos, la estructura está ejecutada, en parte, por paneles prefabricados de hormigón o metálicos.
Las estructuras de hormigón armado conformes a 4.3 pueden ser utilizadas como componentes naturales de un sistema de protección contra el rayo.
Se deben reconocer como los siguientes componentes naturales:
Conductores de bajada conformes a 5.3.
Toma de tierra mallada conforme a 5.4.
Además, es conveniente que las armaduras conductoras del hormigón, adecuadamente utilizadas
formen la espina dorsal de equipotencialización del sistema de protección interna según 6.2.
Por otra parte, los elementos conductores de la estructura pueden jugar el rol de pantalla electromagnética para los equipos eléctricos y electrónicos, contra el campo magnético de la descarga del rayo
conforme a AEA 92305-4.
Si las armaduras o toda otra estructura en acero son conectadas interiormente y exteriormente y la
continuidad eléctrica está conforme a 4.3, puede ser obtenida una protección eficaz contra la descarga
del rayo para evitar los daños físicos.
La corriente que circula por las armaduras es supuesta repartida en un gran número de caminos en
paralelo. La impedancia de la malla es entonces baja y por consiguiente la caída de tensión debida a la
corriente de descarga. Así, el campo magnético generado por el pasaje de la corriente por las armaduras de refuerzo es bajo en razón de la débil densidad de corriente de los caminos en paralelo recorridos por corrientes que crean campos magnéticos opuestos. Las interferencias con los conductores
eléctricos vecinos son entonces reducidas.
Nota:
Para la protección contra los efectos electromagnéticos, ver AEA 92305-4 e IEC 61000-5-2.
Si un local está totalmente envuelto por paredes de hormigón armado cumpliendo con 4.3, el campo
magnético debido al pasaje de la corriente de descarga del rayo por las armaduras de refuerzo del
hormigón en la proximidad de las paredes es menor que el que existiría en una estructura protegida con
conductores de bajada convencionales. En razón de las reducidas tensiones inducidas en las espiras
de conductor en el local, la protección del equipamiento contra las tensiones inducidas debido a los
campos magnéticos es razonablemente más fácil.
Luego de la construcción, es casi imposible determinar la ubicación de las armaduras de refuerzo del
hormigón. Es por esto que se recomienda que su disposición sea documentada en vista a la protección
contra el rayo. Esto puede hacerse por medio de planos, descripciones y fotografías tomadas durante la
construcción.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
E.4.3.2
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 62
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
Utilización de las armaduras del hormigón
Es necesario prever conductores de equipotencialización para la ejecución de uniones de conexión
confiables de las armaduras de las estructuras.
Los marcos conductores que, por ejemplo, están unidos a las partes conductoras de la estructura
pueden ser utilizados como conductores naturales y como puntos de conexión para la equipotencialización interior.
Un ejemplo práctico es aplicable a los anclajes de fundación, a los rieles de las máquinas y a las envolturas, por medio de las cuales es ejecutada la equipotencialización. La Figura 5.4 ilustra la disposición de las armaduras y de los bornes de equipotencialización en una estructura industrial.
1
2
3
4
7
6
4
5
5
9
6
7
8
Referencias:
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
Material eléctrico de potencia
Viga metálica
Revestimiento metálico de la fachada
Borne de equipotencialización
Material eléctrico o electrónico
Barra de equipotencialización
Armadura de acero en el hormigón (con mallado superpuesto)
Anillo de fundación
Punto de ingreso común de los distintos servicios
Figura E.4 – Equipotencialización en una estructura con armadura de acero
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 63
Es conveniente que la ubicación de los bornes de equipotencialización de la estructura sean definidos
en la etapa inicial del proyecto y conocidos por el constructor de la estructura.
Se recomienda consultar a este último para saber si la soldadura de las armaduras es admisible o si es
conveniente instalar conductores suplementarios de equipotencialización. Es necesario que todos los
trabajos necesarios sean realizados e inspeccionados antes del colado del hormigón, por ejemplo,
realizando la planificación en paralelo con el proyecto de la estructura.
E.4.3.3
Soldadura o sujeción de las armaduras
Es necesario que la continuidad de la barras de refuerzo sea ejecutada por soldadura o abulonamiento.
Nota:
Pueden ser apropiadas fijaciones conforme con la norma EN 50164-1.
La soldadura de las barras de refuerzo no es permitida sino con el acuerdo del proyectista civil. Es
conveniente que las barras de refuerzo sean soldadas en una longitud de por lo menos 30 mm (ver
Figura E.5).
1
1
2
2
1
2
Referencias:
1 Barra de refuerzo
2 Soldadura de longitud mínima 30 mm
Figura E. 5 – Ejemplo de uniones soldadas, si son admisibles, en armaduras de hormigón
armado
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 64
Es conveniente que las conexiones de los componentes exteriores del SPCR estén realizadas por
barras de refuerzo con acceso desde un emplazamiento previsto o por barras de conexión soldadas o
fijadas sobre las barras de refuerzo y que atraviesan el hormigón.
Si las conexiones entre las barras de refuerzo del hormigón y de los conductores de equipotencialización son realizadas por abrazaderas, dos conductores de equipotencialización (o un conductor de
equipotencialización con dos abrazaderas unidas a barras de refuerzo diferentes) fijados a diferentes
barras de refuerzo deben ser previstos por razones de seguridad porque estas uniones no pueden ser
inspeccionadas luego de la construcción. Si el conductor de equipotencialización y las barras de refuerzo son de metales diferentes o la abrazadera es de metal diferente, entonces la zona de unión debe
ser completamente envuelta por un compuesto antihumedad.
La Figura E.6 muestra las abrazaderas utilizadas para la unión entre barras de refuerzo y placas macizas. La Figura E.7 muestra los detalles de conexión de un sistema exterior a las armaduras de refuerzo.
Es conveniente que los conductores de interconexión sean dimensionados para una corriente parcial
del rayo en el punto de unión y deberán elegirse según las Tablas 8 y 9.
3
1
2
Figura E.6a - Unión de conductor
redondo a una barra de refuerzo
3
1
4
Figura E.6b - Unión de
placa maciza conductora a
una barra de refuerzo
Referencias:
1 Barra de refuerzo
2 Conductor redondo
3 Bulón
4 Placa conductora
Figura E.6 – Ejemplos de abrazaderas utilizadas para una fijación entre las barras de refuerzo y los conductores
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 65
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
1
4
2
5
8
3
Figura E.7a
Figura E.7b
6
7
8
3
3
Figura E.7c
Figura E.7d
Referencias:
1: Conductor de equipotencialización
2: Tuerca soldada al conector de equipotencialización de acero
3: Conector de equipotencialización de acero*
4: Pieza de fundición no ferrosa
5: Conductor de equipotencialización en cobre cableado
6: Medida de protección contra la corrosión
7: Acero – C (barra de montaje en forma de C)
8: Soldadura
* Una conexión de equipotencialización en acero es realizada en numerosos puntos por soldadura o
fijación a través de abrazaderas a las barras de refuerzo de acero.
Nota:
tica.
La disposición indicada en la Figura E.7c no es generalmente aceptada como solución por razones de buena prác-
Figura E.7 – Ejemplos de puntos de conexión con la armadura en una pared en hormigón
armado
E.4.3.4
Materiales
Los conductores complementarios incluidos en el hormigón por razones de protección contra el rayo
pueden estar constituidos por los siguientes materiales: acero, hierro, acero galvanizado, acero inoxidable y cobre.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 66
La utilización de barras de acero galvanizado en el hormigón puede estar prohibido por los responsables de la obra civil. Esto nace de desinformación. El acero galvanizado es pasivado por el hormigón
ofreciendo una alta protección contra la corrosión.
Con el fin de evitar toda confusión entre los distintos tipos de barras de acero en el hormigón, es recomendable utilizar barras redondas lisas de acero de por lo menos 8 mm de diámetro para diferenciarlas de las barras comunes de refuerzo de superficie rugosa.
E.4.3.5
Corrosión
Si los conductores de equipotencialización en acero penetran en una pared de hormigón, es conveniente tener en cuenta la protección contra la corrosión química.
La medida más simple contra la corrosión es el montaje de una cinta de goma de silicona o una capa
bituminosa en la proximidad del punto de penetración, por ejemplo abarcando 50 mm hacia el interior
de la pared y 50 mm o más hacia el exterior de la pared (Ver Figura E.7c).
Si los conductores de equipotencialización en cobre penetran una pared de hormigón no existe riesgo
de corrosión si se utiliza un conductor rígido con aislación de PVC (ver Figura E.7b). Para los conductores de equipotencialización de acero inoxidable ninguna medida de protección es necesaria.
En el caso de ambientes muy agresivos, es recomendable que los conductores de equipotencialización
que penetren las paredes de hormigón sean de acero inoxidable.
Nota:
El acero galvanizado, en el exterior de hormigón, en contacto con las armaduras de acero del hormigón armado,
puede, en ciertos casos, producir daños en el hormigón.
Cuando se utilicen tuercas embebidas en el hormigón o insertos de fundición no ferrosa o de hierro,
deben ser protegidas de la corrosión por el ambiente exterior a la pared. Es recomendable el uso de
arandelas tipo estrella para asegurar un contacto eléctrico a través de la capa de protección de la tuerca
(Ver Figura E.7a).
Para más detalles, ver E.5.6.2.2.2.
E.4.3.6
Conexiones
Estudios realizados demuestran que las ataduras entre los conductores de equipotencialización y las
barras de refuerzo del hormigón o entre barras de refuerzo, no son apropiadas como protección contra
la corriente de descarga del rayo. Existe un riesgo de explosión y de daño de la atadura en el interior del
hormigón. Sin embargo los estudios precedentes muestran que al menos un tercio de las ataduras
permiten un camino eléctrico asegurando la continuidad eléctrica de las barras de refuerzo. Medidas
realizadas en estructuras de hormigón armado han confirmado este resultado.
Como conclusión, puede decirse que para las conexiones de protección contra el rayo, la soldadura y el
abulonamiento son los métodos preferidos. Las ataduras no son apropiadas más que para los conductores de equipotencialización adicionales y para el control de compatibilidad electromagnética
(CEM).
Es conveniente que las conexiones de circuitos exteriores a las barras de refuerzo del hormigón sean
realizadas por soldadura o abulonamiento.
Las soldaduras entre las barras de refuerzo del hormigón y entre éstas y los conductores de equipotencialización tendrán una longitud mínima de 30 mm es conveniente que las barras que se crucen
sean curvadas 50 mm antes de la soldadura de forma que recorran caminos paralelos en el lugar de la
soldadura.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 67
Cuando las barras ya soldadas se disponen dentro del encofrado para quedar incluidas en el hormigón,
no es suficiente que sean soldadas en los cruces con soldadura de unos pocos milímetros ya que estas
soldaduras frecuentemente se rompen con el colado del hormigón.
La figura E.5 muestra una soldadura apropiada de los conductores a las barras de refuerzo del hormigón armado.
Si no se permite la soldadura en las barras de refuerzo, deberán utilizarse abrazaderas o conductores
adicionales dedicados. Los conductores adicionales pueden estar constituidos de acero, hierro, acero
galvanizado o cobre. Los conductores adicionales son conectados a un gran número de barras de
refuerzo por medio de ataduras o abrazaderas mejorando el efecto de apantallamiento de las interconexiones
Nota:
Si la soldadura está permitida, es aceptable tanto la convencional como la exotérmica realizada por los procedimientos apropiados.
E.4.3.7
Conductores de bajada
Las barras de refuerzo de las paredes, las columnas de hormigón y los esqueletos de acero pueden ser
utilizados como conductores naturales de bajada. Es necesario prever un borne de unión al nivel del
techo con el fin de facilitar la conexión del dispositivo captor y salvo que el anillo de puesta a tierra en la
fundación, dentro del hormigón, sea la única toma de tierra, prever los bornes de conexión para la toma
de tierra.
Cuando se utilice una barra de refuerzo de acero particular como conductor de bajada, debe tomarse la
precaución que la ruta de descenso de la barra hacia la tierra se mantenga en la misma ubicación,
proveyendo así una continuidad eléctrica directa.
Cuando la continuidad vertical de los conductores naturales de bajada entre el techo y el suelo no
pueda ser garantizada, es conveniente utilizar conductores complementarios dedicados. Estos conductores estarán unidos por ataduras a las barras de refuerzo.
Si existieran dudas sobre el camino más directo (por ejemplo en edificios existentes), es conveniente
agregar conductores de bajada exteriores.
Las Figuras E.4 y E.8 muestran los detalles de construcción de componentes naturales de un SPCR
para las estructuras de hormigón armado. Ver también E.5.4.3.2 para la utilización de las barras de
refuerzo como tomas de tierra.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 68
b
2
3
1
4
6
5
c
5
a
7
7
7
8
5
9
10
Referencias:
1:
Revestimiento metálico del parapeto del techo
2:
Conexión entre los paneles metálicos de la fachada y los dispositivos captores
3:
Conductor captor horizontal
4:
Panel metálico de fachada
5:
Barra de equipotencialización del sistema interior de protección contra el rayo
6:
Unión entre paneles de fachada
7:
Borne de prueba
8:
Armadura de acero del hormigón armado
9:
Disposición de tierra del tipo B, bucle o anillo
10: Toma de tierra de fundación
Un ejemplo práctico puede utilizar las siguientes dimensiones a=5m b=5m c=1m.
Nota:
Para los bornes entre losas, ver Figura E.35.
Figura E.8a – Utilización de un revestimiento metálico de fachada como conductor natural de
bajada de una estructura de hormigón armado
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 69
1
2
3
4
Referencias:
1:
2:
3:
4:
Armadura vertical
Fijación de pared
Conexiones
Armadura horizontal
Figura E.8b – Conexiones de los soportes de la fachada
Figura E.8 – Utilización de una fachada metálica como conductor natural de bajada
y conexión de los soportes de la fachada
Se recomienda que los conductores de bajada interiores a columnas individuales y las paredes sean
interconectados por las armaduras de acero y satisfagan las reglas de continuidad eléctrica conforme a
4.3.
Es conveniente que las armaduras de acero de elementos prefabricados de hormigón armado de paredes y de columnas sean interconectadas con aquellas que forman los pisos y techos antes de su
colado.
En toda construcción en hormigón armado existen extensas y numerosas partes conductoras, por
ejemplo, paredes, columnas, escaleras, pozos de ascensores, etc. Si las losas son coladas en el lugar
es necesario que los conductores de bajada de las columnas y paredes individuales sean interconectados a través de las armaduras de las losas para asegurar una buena repartición de las corrientes de
descarga del rayo. Si las losas son prefabricadas, estas conexiones no están disponibles. Sin embargo
con un pequeño costo extra pueden prepararse puntos de conexión en las piezas prefabricadas antes
del colado del hormigón para así poder efectuar las interconexiones requeridas.
Si son utilizados elementos prefabricados para una fachada suspendida, no podrá efectuarse la interconexión la protección contra el rayo no será eficaz. Si se requiriese una protección elevada por el tipo
de materiales situados en el interior, por ejemplo oficinas con equipos de procesamiento de datos, es
necesario que las armaduras de estos elementos de fachada sean interconectados y a su vez conectados con las barras de refuerzo de la estructura portante de forma tal que la corriente de descarga del
rayo pueda fluir a través de la superficie externa de la estructura (ver Figura E.4).
Si la fachada está constituida por un conjunto continuo de placas de vidrio se deberá tomar una decisión
entre conectar los elementos prefabricados de hormigón armado situados encima y debajo de la banda
continua de ventanas por medio de las columnas existentes o el agregado de conexiones
suplementarias más próximas entre sí correspondientes con las separaciones verticales entre las
ventanas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 70
Las numerosas partes conductoras incorporadas en las paredes exteriores mejoran el apantallamiento
electromagnético interior de la estructura. La Figura E.9 muestra un ejemplo de la conexión de una
banda continua de vidrios a la estructura metálica portante en la fachada.
2
1
1
3
4
4
+
+
5
+
+
+
+
1
3
Referencias:
1: Conexión entre paneles de la fachada y el marco metálico de soporte
2: Parte metálica del panel de fachada
3: Parte horizontal del marco metálico
4: Parte vertical del marco metálico
5: Ventana
Figura E.9 – Conexión de una banda continua de placas de vidrio al sistema de marcos
portantes de la fachada
Si la estructura de acero es utilizada como conductores de bajada, cada columna de acero debería
estar conectada a las barras de refuerzo de la fundación de hormigón armado en puntos de conexión
como muestra la Figura E.7, esta interconexión horizontal en anillo será atada en los cruces y soldada
en los puntos de conexión. Por la distribución de la corriente de descarga del rayo en el esqueleto de
acero, las corrientes que pasan por los puntos de cruce son bajas. Las barras de refuerzo del hormigón
deberían estar interconectadas por medio de conductores verticales de hierro apto para ser soldado.
Las estructuras nuevas de hormigón armado deberían ser construidas de acuerdo con 4.3.
Las construcciones con estructura portante de acero utilizan, en general, vigas de acero unidas por
medio de juntas abulonadas. Si las tuercas son ajustadas para alcanzar su correcto comportamiento
mecánico, todas las partes abulonadas estarán interconectadas. La fina capa de pintura será perforada
por la descarga inicial del rayo y formará un punto conductor.
La continuidad eléctrica puede mejorarse desnudando la base de la cabeza de los bulones, las tuercas
y las arandelas. Una mejora complementaria puede ser realizada por medio de una junta soldada con
una costura de por lo menos 50 mm de longitud realizada cuando se finalice el montaje de la estructura.
En estructuras existentes, con extensas y numerosas partes conductoras dentro o en el exterior de la
fachada, es necesario establecer la continuidad eléctrica entre esas partes para que puedan ser utilizadas como conductores de bajada naturales. Esta técnica es también recomendada cuando deban
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 71
coexistir fuertes demandas sobre el mantenimiento estético y cultural de las fachadas con protección
contra los efectos electromagnéticos de la descarga del rayo (LEMP).
Es conveniente prever bornes de equipotencialización en cada piso del edificio e instalar un sistema de
protección exterior y otro interior contra del rayo. Es recomendable que cada borne de equipotencialización esté conectado a las partes conductoras de las paredes exteriores y de las losas.
Si es posible, debe preverse un punto de conexión a las barras de refuerzo de las losas o de las paredes. La conexión debe ser hecha como mínimo a tres barras de refuerzo.
En grandes estructuras, la barra de equipotencialización (barra equipotencial), actúa como un conductor en anillo. En estos casos la conexión de la barra a las barras de refuerzo dentro del hormigón
debe ser hecha cada 10 m. Ninguna otra medida especial para la conexión de las barras de refuerzo de
la estructura al sistema de protección contra el rayo es requerida, excepto aquellas que fueron prescriptas para las fundaciones.
E.4.3.8
Equipotencialización
Cuando se requiera un gran número de conexiones de equipotencialización en los distintos niveles y
cuando exista un interés en dar a la corriente de descarga del rayo un camino de baja impedancia hacia
la tierra y apantallar electromagnéticamente el espacio en el interior de la estructura, utilizando las
barras de refuerzo, es conveniente que sean instalados conductores de circunvalación en los distintos
niveles interconectándolos con las barras de refuerzo verticales a intervalos no mayores de 10 m.
Es preferible esta disposición para una mayor confiabilidad, particularmente si el valor de la corriente de
perturbación no es conocido.
Una red mallada es también recomendable. Conviene que las uniones equipotenciales sean susceptibles de evacuar corrientes elevadas en caso de falla de la alimentación.
E.4.3.9
Toma de tierra en la fundación de hormigón armado
En las estructuras importantes y en instalaciones industriales, la fundación es generalmente armada.
Las armaduras de la fundación y de las paredes exteriores a nivel de la superficie, constituyen una
excelente toma de tierra si son satisfechos los requisitos de la cláusula 5.4.
Las armaduras de la fundación y de las paredes exteriores pueden ser utilizadas como toma de tierra
también si están por debajo del nivel de la superficie.
Este método permite una buena toma de tierra a menor costo. Además la envoltura metálica formada
por las armaduras ofrece una buena referencia de equipotencialización para todas las instalaciones
eléctricas, de telecomunicaciones y electrónicas de la estructura.
Así también, la interconexión de las barras de refuerzo por ataduras y la instalación de mallas metálicas,
conectores y conductores de equipotencialización en acero, es necesaria para asegurar uniones confiables. Es conveniente que estas redes suplementarias sean fijadas firmemente a las armaduras. Es
conveniente que los bornes para la conexión de los conductores de bajada exteriores o de los elementos de la estructura utilizados como conductores de bajada naturales y las conexiones de las tomas
de tierra instaladas en el exterior de la estructura, salgan del hormigón en los puntos apropiados.
Las armaduras de la fundación son normalmente conductoras salvo si se han dejado lugares vacío para
el recorrido de otros servicios.
Es conveniente que los espacios entre las partes conductoras de la estructura sean puenteados por
conductores conformes a la Tabla 6 con uniones y bornes conformes con la cláusula 5.5.
Es necesario que las armaduras de las columnas, los pilares, las paredes de hormigón armado sobre
las fundaciones sean unidas a las armaduras de la fundación y a las partes conductoras del techo.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 72
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
La Figura E.10 muestra el proyecto de un SPCR en una estructura de hormigón armado con pilares y
paredes en hormigón y un techo con partes conductoras.
1
2
3
1
2
Referencias:
1 Conductor atravesando un sistema de estanqueidad
2 Armadura de acero de una columna de hormigón armado
3 Armadura de acero de una pared de hormigón armado
Nota:
La armadura de acero de una columna interior es un conductor natural de bajada si esta armadura está unida al
dispositivo captor y a la toma de tierra del sistema de protección contra el rayo. Es conveniente que el entorno electromagnético
de la columna sea estudiado si materiales electrónicos sensibles son instalados en la proximidad de la columna.
Figura E.10 – Conductores interiores de bajada en una estructura industrial
Si la soldadura de las armaduras no es admitida, conviene instalar armaduras suplementarias en hierro
en los pilares o conexiones suplementarias a través de uniones de prueba. Es conveniente que estos
conductores suplementarios sean firmemente atados a las armaduras de acero.
Luego de la finalización de la obra y la conexión de todos los servicios a la barra equipotencial, es
prácticamente imposible medir la resistencia de puesta a tierra durante un programa de mantenimiento.
En ciertas condiciones donde no es posible medir el valor de la resistencia de puesta a tierra, uno o dos
electrodos auxiliares de referencia próximos a la estructura darán la posibilidad de verificar las modificaciones del entorno del suelo durante muchos años, realizando un circuito de medición entre los
electrodos auxiliares y el anillo de puesta a tierra de la fundación. De todas formas, una buena equi-
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 73
potencialización es la principal ventaja del anillo de puesta a tierra de la fundación y el valor de su
resistencia de puesta a tierra tiende a ser de menor importancia.
E.4.3.10 Procedimiento de instalación
Es recomendable que los conductores de equipotencialización y sus uniones sean instalados por el
constructor o el instalador de la estructura.
Es conveniente que un acuerdo con el constructor de la estructura sea obtenido en tiempo útil para
asegurar la planificación de la construcción y no introducir retrasos en la instalación del SPCR antes del
colado del hormigón.
Es conveniente que durante la construcción, sean realizadas mediciones y que el instalador del sistema
de protección contra el rayo supervise la construcción (ver cláusula 4.3).
E.4.3.11 Paneles de hormigón armado prefabricados
Si son utilizados estos tipos de paneles como partes del sistema de protección contra el rayo, por
ejemplo como conductores de puesta a tierra o de equipotencialización, es necesario que sean previstos puntos de conexión con las armaduras conforme a la Figura E.7 para permitir, más tarde, una
interconexión simple entre los paneles y la armadura de la estructura.
Es necesario definir la ubicación y la forma de los conductores y de los puntos de equipotencialización
durante el proyecto de los paneles prefabricados.
Es conveniente que los puntos de equipotencialización sean situados de forma que una armadura
continua pueda conectarse a una equipotencialización y a la siguiente.
Si no es posible una disposición continua de los conductores de equipotencialización dentro de los
paneles por medio de las armaduras normales, es necesario agregar, para este fin, una armadura
complementaria en hierro atada a la armadura del panel.
En general, un solo conductor de equipotencialización es necesario en cada esquina de un panel de
hormigón armado prefabricado, como se ilustra en la Figura E.11.
1
2
Referencias:
1: Hormigón armado prefabricado
2: Conductores de equipotencialización
Figura E.11a - Ejemplo de instalación de conductores de equipotencialización en los paneles
prefabricados en hormigón armado por medio de conexiones abulonadas o soldadas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 74
1
A
B
4
3
2
Referencias:
1: Junta de dilatación
2: Soldadura
3: Receso
4: Conductor flexible de equipotencialización
A: Hormigón armado, parte 1
B: Hormigón armado, parte 2
Figura E.11b – Ejemplo de instalación de conductores flexibles de equipotencialización entre
dos paneles en hormigón armado, puenteando una junta de dilatación térmica en una estructura
Figura E.11 – Ejemplos de instalación de conductores de equipotencialización en las estructuras de hormigón armado y de conductores flexibles de equipotencialización entre dos
paneles de hormigón armado
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
E.5
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 75
Instalación exterior de protección contra el rayo
E.5.1
Generalidades
E.5.1.1
Instalación de un SPCR NO aislado
En la mayoría de los casos, este sistema de protección exterior puede fijarse sobre la estructura a
proteger.
Si los efectos térmicos en el punto de impacto o sobre los conductores que evacuan la corriente de
descarga del rayo tienen riesgo de provocar daños a la estructura o a su contenido, es conveniente que
la distancia de separación entre los conductores del sistema de protección y los materiales inflamables
sea por lo menos de 0,10 m
Nota:
Los casos típicos son:
o Las estructuras con revestimientos combustibles,
o las estructuras con paredes combustibles.
La ubicación de los conductores en una instalación exterior es esencial durante el proyecto y depende
de la forma de la estructura a proteger, del nivel de protección prescripto y del método geométrico de
proyecto utilizado. El proyecto de la red de conductores del dispositivo captor define el espacio protegido de la estructura e implica igualmente el proyecto de la red de conductores de bajada, la puesta a
tierra y el proyecto del sistema interior de protección.
Si los edificios contiguos poseen un SPCR, es conveniente que tales SPCRs sean interconectados con
el SPCR del edificio considerado.
E.5.1.2
Instalación de un SPCR aislado
Se recomienda que la instalación de un SPCR aislado sea utilizada si la evacuación de la corriente de
descarga del rayo por las partes conductoras internas puede provocar daños para la estructura o para
los equipos contenidos dentro de ella.
Nota:
La utilización de una instalación aislada puede ser apropiada si se prevén modificaciones de la estructura que
involucren modificaciones al SPCR.
Los sistemas de protección contra el rayo conectados a los elementos conductores de la estructura y a
los conductores de equipotencialización a nivel del suelo solamente, son definidos como aislados
conforme con la cláusula 3.3.
Los SPCR aislados son ejecutados con barras o redes captoras instaladas en la proximidad de la
estructura a proteger o por conductores tendidos entre mástiles y respondiendo a las condiciones de
proximidad de la cláusula 6.3.
Los sistemas aislados son también instalados sobre las estructuras de material aislante como ladrillo o
madera con las distancias de separación definidas en la Cláusula 6.3. y sin conexión con las partes
conductoras de la estructura y los equipos internos con la excepción de la conexión con la barra principal de puesta a tierra.
Es conveniente asegurar que los equipamientos conductores en la estructura y las canalizaciones
eléctricas estén separados de los conductores captores y de bajada por una distancia por lo menos
igual a la distancia de separación definida por la Cláusula 6.3. Es conveniente también asegurar que las
futuras instalaciones respondan a las exigencias de un sistema de protección aislado. Es recomendable que esta exigencia sea conocida por el propietario de la estructura. Es conveniente que el
Director de Obra responsable del proyecto y de la instalación del sistema de protección contra el rayo le
informe al propietario.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 76
Es necesario que, a su turno, el propietario transmita estas informaciones a los futuros gremios que
trabajen sobre o dentro del edificio y que el responsable de los trabajos le avise si no estuviera en
condiciones de satisfacer estas exigencias.
Es conveniente que todas las partes de equipos instalados en la estructura protegida por un sistema
aislado estén situadas dentro del espacio protegido y respondan a las condiciones de distancia de
seguridad. Es conveniente que los conductores del sistema sean instalados sobre soportes aislantes, si
los soportes no aislantes fijados directamente a la estructura están demasiado próximos a las partes
conductoras incluidas en ella, de forma que la distancia entre el SPCR y las partes conductoras internas
supere la distancia de separación definida en la cláusula 6.3.
Las partes conductoras sobresalientes del techo, no conectadas al conductor de equipotencialización,
situadas a un distancia del dispositivo captor que no excede la distancia de separación pero a una
distancia del conductor de equipotencialización que si excede la distancia de separación, deberían
conectarse al dispositivo captor en un sistema aislado.
El proyecto de un SPCR y las instrucciones de seguridad para los trabajadores que actúen en la vecindad de la fijación de un dispositivo captor con el techo deberían tener en cuenta el hecho que la
tensión sobre esas fijaciones aumentará hasta la del dispositivo captor durante la ocurrencia de una
descarga de rayo.
Un sistema de protección contra el rayo aislado debería ser instalado en estructuras con partes conductoras extensas e interconectadas cuando se desee evitar que la corriente de descarga del rayo fluya
a través de las estructuras de las paredes y del equipamiento interno.
En las estructuras constituidas por numerosas conexiones entre partes conductoras tales como esqueletos metálicos u hormigón armado, es necesario que el sistema de protección aislado mantenga
una distancia de separación con respecto a esas partes conductoras, pudiendo lograr una separación
adecuada utilizando elementos de soporte aislantes para la fijación de los conductores a las paredes.
Es conveniente observar que las columnas y techos (losas) de hormigón armado son a menudo utilizadas en estructuras de mampostería.
E.5.1.3
Chispas peligrosas
Las chispas peligrosas entre el sistema de protección contra el rayo y las instalaciones metálicas y de
energía y de comunicaciones pueden ser evitadas:
En los sistemas de protección contra el rayo aislados, por aislación o separación conforme a la Cláusula
6.3.
En los sistemas de protección contra el rayo NO aislados, por conexiones equipotenciales, conforme a
la Cláusula 6.2 o por aislación o separación conforme a 6.3.
E.5.2
Dispositivos captores
E.5.2.1
Generalidades
El presente documento no prescribe ningún criterio para la elección de un dispositivo captor porque
considera a las barras, los conductores tendidos y las mallas conductoras como equivalentes.
Para la instalación de un dispositivo captor son aplicables las exigencias de la Tabla 2.
E.5.2.2
Ubicación
Para el proyecto de un dispositivo captor, es conveniente que los siguientes métodos sean utilizados ya
sea en forma independiente o combinados, siempre que las zonas de protección abarcadas por las
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 77
diferentes partes del dispositivo captor se superpongan y aseguren que la estructura esté enteramente
protegida de acuerdo con 5.2.
•
•
•
Método del ángulo de protección
Método de la esfera rodante o ficticia
Método de las mallas
Estos tres métodos pueden ser utilizados para el proyecto de un SPCR. La elección de la clase de
SPCR depende de la evaluación práctica de su aplicabilidad y de la vulnerabilidad de la estructura a ser
protegida.
El método de protección puede ser elegido por el proyectista del SPCR, sin embargo pueden ser de
utilidad las siguientes consideraciones:
•
El método del ángulo de protección es apropiado para las estructuras simples o para pequeñas
partes de estructuras más grandes. Este método no es apropiado para estructuras de altura
superior al radio de la esfera rodante definido por la elección del nivel de protección del SPCR.
•
El método de la esfera rodante es apropiado para estructuras de formas complejas.
•
El método de las mallas es general y es particularmente apropiado para la protección de superficies planas.
Es conveniente que el método de proyecto del dispositivo captor y los métodos de proyecto del sistema
de protección utilizados para las diferentes partes de la estructura sea claramente explicado en la
memoria técnica del proyecto.
E.5.2.2.1Método del ángulo de protección
Se recomienda que los conductores del dispositivo captor, las barras, los mástiles y los alambres sean
ubicados de tal manera que todas las partes de la estructura a proteger se sitúen en el interior de la
superficie envolvente generada por una recta generatriz que recorra las curvas directrices formadas por
los conductores de los dispositivos captores y la proyección de éstos con un ángulo α con respecto a la
vertical, en todas direcciones sobre el plano de referencia.
El ángulo de protección α debería estar conforme a la Tabla 2, siendo h la altura del dispositivo captor
por sobre la superficie a proteger.
Un punto simple genera un semi-cono. Las Figuras A.1 y A.2 muestran el espacio protegido por distintas disposiciones de los dispositivos captores.
De acuerdo con la Tabla 2, el ángulo de protección es diferente para diferentes alturas de los dispositivos captores por encima de la superficie a proteger (ver Figuras A.3 y E.12).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 78
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
a1
h1
h1
a2
h2
H
Referencias:
H: Altura del edificio por sobre el plano del suelo, de referencia.
h1: Altura física de la barra captora.
h2 h1+H, es la altura de la barra captora con respecto al suelo.
α1 es el ángulo de protección correspondiente a la altura del dispositivo captor h=h1, siendo la altura a
medir aquella por encima de la superficie del techo (plano de referencia).
α2 es el ángulo de protección correspondiente a la altura h2.
Figura E.12 – Proyecto de un dispositivo captor según el método del ángulo de protección
para distintas alturas, de acuerdo con la Tabla 2
El método del ángulo de protección tiene límites geométricos y no puede aplicarse si h es mayor que el
radio de la esfera rodante, r, como fue definido en la Tabla 2.
Si estructuras sobre el techo deben ser protegidas por remates y el volumen así protegido sobrepasa
los bordes del edificio, los remates deberían ser ubicados entre las estructuras y el borde. Si esto no es
posible, es conveniente aplicar el método de la esfera ficticia rodante.
El proyecto de los dispositivos captores utilizando en método del ángulo de protección se muestra en
las Figuras E.13 y E.14 para los SPCR aislados y en las Figuras E.15 y E.16 para un SPCR no aislado.
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 79
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
4
a1
a1
s
s
a2
1
a2
2
1
3
Referencias:
1: Mástil captor
2: Estructura protegida
3: Suelo (plano de referencia)
4: Intersección de los semi-conos de protección
s: Distancia de separación de acuerdo con 6.3
α1, α2 : Ángulos de protección conformes con la Tabla 2
Figura E.13a – Proyección sobre un plano vertical
1
2
Nota:
Los dos círculos indican el área protegida sobre el suelo (plano de referencia).
Figura E.13b – Proyección sobre el plano horizontal de referencia
Figura E.13 – Ejemplo de un sistema de protección contra el rayo exterior, utilizando dos
mástiles captores aislados, proyectado mediante el método del ángulo de protección
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 80
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
4
a
s1
a
s2
s2
1
1
3
2
Figura E.14a – Proyección sobre un plano vertical que contiene a los dos mástiles
4
a
a
s1
2
3
1
Figura E.14b – Proyección sobre un plano vertical perpendicular al plano que contiene a los dos
mástiles
4
1
2
3
Figura E.14c – Proyección sobre el plano horizontal de referencia
Referencias:
1: Mástil captor
2: Estructura protegida
3; Zona protegida sobre el plano de referencia
4: Conductor captor horizontal
s1, s2: Distancias de separación conformes a la cláusula 6.3
α: Ángulo de protección conforme a la Tabla 2
Nota:
El dispositivo captor está proyectado según el método del ángulo de protección, es conveniente que la estructura a
proteger esté incluida dentro del volumen protegido.
Figura E.14 – Ejemplo de un sistema de protección aislado utilizando dos mástiles captores
aislados interconectados por un conductor captor horizontal
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 81
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
1
1
a
a
3
2
2
Referencias:
1: Barra captora
2: Estructura protegida
3: Plano de referencia
α: Ángulo de protección según la Tabla 2
Figura E.15a – Ejemplo con una barra captora
1
1
a
a
2
a
2
3
Referencias:
1: Barra captora
2: Estructura protegida
3: Plano de referencia
α: Ángulo de protección según la Tabla 2
Figura E.15b – Ejemplo con dos barras captoras
Nota:
En todos los ejemplos es conveniente que las estructuras a proteger estén incluidas dentro del volumen protegido
definido por los ángulos de protección.
Figura E.15 – Ejemplo de proyecto de un SPCR NO aislado, utilizando barras captoras
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 82
d1
a
Referencias:
α: Ángulo de protección conforme a la Tabla 2
d1: Distancia del conductor horizontal por encima del techo
Figura E.16a – Proyecciones sobre el plano vertical perpendicular
al plano que contiene al conductor
d1
Referencia:
d1: Distancia del conductor horizontal por encima del techo
Nota:
Es conveniente que el conjunto de la estructura a proteger esté incluido dentro del volumen protegido definido por el
ángulo de protección.
Figura E.16b – Proyección sobre un plano vertical conteniendo al conductor
Figura E.16 – Ejemplo de proyecto de un dispositivo captor de un SPCR NO aislado constituido por un conductor horizontal conforme al método del ángulo de protección
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 83
Si la superficie de tendido del dispositivo captor está inclinada, el eje del semi-cono, formado la zona
protegida, no es necesariamente la barra captora, sino la perpendicular a esa superficie, siendo la
altura del semi-cono igual a la altura de la barra (ver figura E.17).
4
B´
B
ht
r
1
h´
r
1
h
C´
C
o
2
Figura E.17a – Volumen protegido por un mástil sobre una superficie
inclinada utilizando el método de la esfera ficticia rodante (h1>r)
3
a
2
h = ht
1
D´
1
90°
D
Figura E.17b – Volumen protegido por un mástil sobre una superficie inclinada
utilizando el método del ángulo de protección
Referencias:
1: Volumen protegido
2: Superficie de referencia
3: Barra captora
4: Mástil
r: Radio de la esfera ficticia rodante según la Tabla 2
h, h’: Alturas apropiadas del dispositivo captor conforme a la Tabla 2
ht: Altura física del mástil por encima del plano de referencia
α: Ángulo de protección
B,C,B’,C’: Puntos de contacto con la esfera ficticia rodante
C, C’, D, D’: Límites de la zona protegida
Nota:
Es conveniente que las alturas h y h’ sean inferiores a ht. Dos valores de h, por ejemplo h y h’ son aplicables para una
superficie inclinada.
Figura E.17 – Ejemplo de un volumen protegido por una barra o mástil captor sobre una
superficie inclinada
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 84
E.5.2.2.2Método de la esfera rodante
Es conveniente utilizar este método para determinar el espacio protegido de partes y de zonas de una
estructura cuando la Tabla 2 excluye el uso del método del ángulo de protección.
Aplicando este método, la ubicación del dispositivo captor es apropiada si ningún punto del volumen a
proteger está en contacto con el radio r de la esfera rodante sobre el suelo, alrededor y sobre la estructura en todas las direcciones posibles. Por lo tanto, la esfera debería tocar solamente el suelo y/o el
dispositivo captor.
El radio r de la esfera rodante depende de la clase de SPCR (ver Tabla 2).
Las Figuras E.18 y E.19 muestran la aplicación del método de la esfera rodante a diferentes estructuras. La esfera de radio r se hace rodar alrededor y por encima de la estructura hasta que toca el
suelo (plano de referencia) o cualquier estructura permanente u objeto en contacto con la tierra que sea
capaz de actuar como un conductor de descarga del rayo. Si la esfera rodante toca la estructura, en ese
lugar se puede producir un punto de impacto del rayo y por lo tanto es necesario prever un conductor
captor.
Dispositivo captor
r
r
r
r: Radio de la esfera rodante según la Tabla 2
Nota:
Los conductores captores del SPCR serán instalados en todos los puntos o segmentos en contacto con la esfera,
cuyo radio satisface el nivel de protección elegido, con excepción de la parte baja de la estructura conforme a 5.2.3.
Figura E.18a – Proyecto de un sistema de protección contra el rayo
según el método de la esfera rodante
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 85
5
1
2
a
3
h
4
Referencias:
1: Conductor captor
2: Barra de captura
3: Tamaño de la malla
4: Conductor de bajada
5: Sistema de puesta a tierra con conductor de circunvalación (anillo)
h: Altura del dispositivo captor por sobre la superficie del suelo
α: Ángulo de protección
Figura E.18b – Disposición general de los elementos captores
Figura E.18 – Ejemplo de proyecto de un dispositivo captor de un SPCR de acuerdo con el
método de la esfera rodante, el método del ángulo de protección, el método de las mallas y la
disposición general de los elementos captores
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 86
1
1
r
r
r
2
r
r
r
r
1
Referencias:
1: Las zonas sombreadas están expuestas a los impactos del rayo y necesitan de una protección
conforme a la Tabla 2
2: Mástil sobre la estructura
r: Radio de la esfera ficticia rodante según la Tabla 2
Nota:
La protección contra las descargas laterales es necesaria conforme a 5.2.3 y a A.2.
Figura E.19 – Proyecto de una red de dispositivos captores sobre una estructura de forma
compleja
Cuando el método de la esfera rodante es utilizado sobre los planos de la estructura, la misma debe ser
considerada desde todas las direcciones posibles para asegurar que ninguna de sus partes sobresalientes avance sobre una zona no protegida, esto puede ser pasado por alto si solamente son analizados los planos de planta, vista y vista lateral.
El espacio protegido por un conductor del sistema de protección contra el rayo es el volumen no penetrado por la esfera ficticia rodante cuando está en contacto con el conductor y con la estructura.
La Figura E.18 muestra la protección brindada por un dispositivo captor de un SPCR según el sistema
de las mallas, el método de la esfera rodante y el método del ángulo de protección y la disposición
general de los elementos captores.
En el caso de dos conductores captores paralelos horizontales situados por encima del plano de referencia horizontal de la Figura E.20, la distancia de penetración, p, de la esfera rodante, por debajo del
nivel de los conductores, en el espacio entre los mismos puede ser calculada por:
[
p = r − r 2 − (d / 2) 2
]
1/ 2
(E.4)
La distancia de penetración p debería ser menor que ht menos la altura del objeto a proteger (el motor
en la Figura E.20).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 87
r
1
1
p
ht = h
2
3
d
Referencias:
1: Alambres o conductores horizontales
2: Plano de referencia
3: Espacio protegido por dos conductores captores paralelos o dos barras captoras
ht: Altura física de dispositivo captor por encima del plano de referencia
p: Distancia de penetración de la esfera ficticia rodante
h: Altura del dispositivo captor según lo especificado en la Tabla 2
r: Radio de la esfera rodante
d: Distancia que separa los dos conductores paralelos o las dos barras captoras
Nota:
Es conveniente que la distancia de penetración p de la esfera ficticia sea inferior a ht menos la altura del objeto más
elevado a proteger, de manera de proteger los objetos en el espacio entre los dispositivos captores.
Figura E.20 – Volumen protegido por dos alambres conductores tendidos paralelos y horizontales o dos barras captoras (r > ht)
El ejemplo de la Figura E.20 es válido también para 3 o 4 barras. Por ejemplo; 4 barras ubicadas en los
cuatro extremos de un cuadrado situados a la misma altura h. En ese caso d, en la Figura E.20 corresponde a las diagonales del cuadrado formado por las cuatro barras.
Nota:
Desde el año 1930, es conocido que el radio de la esfera rodante está relacionado con el valor de pico de la corriente
de descarga del rayo que puede impactar en la estructura:
r = 10I 0,65
donde I es en kA.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 88
Los puntos de posible impacto del rayo pueden ser determinados utilizando el método de la esfera
rodante. El método de la esfera rodante puede determinar también la probabilidad de ocurrencia de un
impacto en cada punto del edificio.
El edificio en estudio, sobre el que rodará la esfera ficticia, está descrito en la Figura E.21. La línea
punteada describe la traza del centro de la esfera. Este es también el lugar geométrico de la extremidad
de la descarga descendente que inicia la descarga del rayo. Todos aquellos rayos donde la extremidad
de la descarga descendente se encuentre en el lugar geométrico del centro de la esfera descargará
sobre el punto más cercano del edificio. Alrededor de los bordes del techo, existe un rectángulo de
bordes redondeados con las posibles posiciones del extremo de las descargas descendentes que
impactarán sobre el borde del techo. Esto muestra que una parte considerable de los impactos pueden
ocurrir sobre los bordes del techo, las paredes y la superficie del techo.
r
r
r
r: Radio de la esfera rodante, según la Tabla 2
Figura E.21a – Vista de costado
r
r
r
r: Radio de la esfera ficticia rodante, según la Tabla 2
Figura E.21b – Vista desde arriba
Figura E.21 – Posibles puntos de impacto de los rayos sobre un edificio
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 89
Con el fin de prever los impactos laterales, la vista desde arriba también debe ser considerada (ver
Figura E.21b).
E.5.2.2.3Método de las mallas
Se considera que una malla es suficiente protección para las superficies planas si son satisfechas las
siguientes condiciones:
a) Como se indica en el Anexo A, los conductores captores se ubican:
•
•
•
•
En las aristas del techo.
En las salientes del techo
En las cumbreras si la pendiente es superior a 1/10.
En las superficies laterales de estructuras de altura superior a los 60 m a niveles por
encima del 80% de la altura total de la estructura.
b) Las dimensiones de las mallas captoras no superan los valores indicados en la Tabla 2.
c) La red de dispositivos captores se ejecuta de tal forma que la corriente de descarga del rayo se
reparta siempre entre por lo menos dos caminos metálicos diferentes hacia la tierra y que ninguna instalación metálica sobresalga del volumen protegido por los dispositivos de captura.
Nota:
Un mayor número de conductores de bajada supone una reducción de la distancia de separación y reduce el campo
electromagnético en el edificio (ver cláusula 5.3).
d) Los conductores captores siguen los caminos más cortos y directos posibles hacia la tierra.
Ejemplos de SPCR NO aislados mallados se dan en la Figura E.22a para un techo plano y en la Figura
E.22b para una estructura inclinada. La Figura E.22c muestra un ejemplo de un SPCR para un edificio
industrial. La Figura E.22d muestra un ejemplo de un SPCR con conductores enmascarados.
w
Figura E.22a – Ejemplo de proyecto de dispositivos captores NO aislados sobre un techo plano
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 90
w
Referencias:
w: Tamaño de la malla
Nota:
Se recomienda que el tamaño de la malla esté conforme a lo indicado en la Tabla 2.
Figura E.22b – Ejemplo de proyecto de dispositivos captores NO aislados sobre un techo inclinado
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 91
A
Referencias:
A: Borne de prueba
Nota:
Es recomendable que todas las dimensiones estén conformes al nivel de protección elegido según las Tablas 1 y 2.
Figura E.22c – Ejemplo de proyecto de un sistema de protección sobre un techado escalonado
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
DC
DC
Conductor, cinta o barra o
canaleta metálica de desagüe
Corte A
DC
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 92
DC
Conductor de cumbrera
fijado por debajo del nivel
de las tejas (ver detalle)
DC
DC
Placa o barra captora
vertical
Conductor horizontal
Conductor enmascarado
Barras (captoras) desnudas, verticales dispuestas a intervalos cortos, cumpliendo con el
ángulo de protección o el método de la esfera rodante ficticia (ver Tabla 2)
DC
Conductor de bajada
Figura E.22d – Conductores captores enmascarados para los inmuebles de altura inferior a los
20 m con techo a dos aguas
Figura E.22 – Ejemplo de proyecto de dispositivos captores NO aislados conforme al método
de las mallas
E.5.2.3 Dispositivos captores contra los impactos laterales de rayos sobre estructuras elevadas
Es recomendable que para estructuras de altura superior a los 120 m, el 20% de las superficies laterales más altas estén equipadas con dispositivos captores.
Nota:
Si existieran equipos sensibles (por ejemplo electrónicos) en el exterior de las paredes en la parte superior del
edificio, es recomendable protegerlos por dispositivos captores dedicados, por ejemplo alambres conductores horizontales,
mallas o equivalentes.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
E.5.2.4
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 93
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
Construcción
E.5.2.4.1Informaciones generales
La máxima temperatura admisible por los conductores sobre techos no combustibles no será superada
si las secciones de los conductores son conforme a la Tabla 6.
Es conveniente que un techado constituido por materiales combustibles sea protegido de los calentamientos peligrosos durante la descarga del rayo por uno o más de los siguientes métodos:
•
•
•
Nota:
deada.
Reducción de la temperatura en los conductores por el aumento de la sección de los
mismos.
Incremento de la distancia entre los conductores y el revestimiento del techo (ver también 5.2.4).
Inclusión de una capa de protección contra el calor entre los conductores y los materiales combustibles.
Las investigaciones han mostrado que es ventajoso que los dispositivos captores tengan una terminación redon-
E.5.2.4.2Dispositivos captores NO aislados
Es recomendable que los conductores captores y los conductores de bajada estén interconectados por
medio de conductores de circunvalación a nivel del techo con el fin de asegurar una distribución de
corriente suficiente entre los conductores.
Los conductores a nivel del techo y las conexiones a las barras captoras pueden estar fijadas al techo
por soportes conductores o no conductores. Los conductores pueden también ser ubicados sobre la
superficie de una pared si esta está construida en material no combustible.
Los puntos de fijación recomendados para estos conductores son indicados en la Tabla E.1.
Tabla E.1 – Puntos de fijación sugeridos
Puntos de fijación para conductores cableados o cintas
Puntos de fijación para conductores macizos
[mm]
[mm]
Conductores horizontales sobre
superficies horizontales
500
1000
Conductores horizontales sobre
superficies verticales
500
1000
Conductores verticales desde el
suelo hasta 20 m
1000
1000
Conductores verticales por encima de los 20 m medidos desde
el suelo
500
1000
Ubicación
Nota 1: Esta tabla no se aplica a las fijaciones prefabricadas las que pueden requerir consideraciones especiales.
Nota 2: Es conveniente que la determinación de las condiciones ambientales (por ejemplo la fuerza del viento) sean consideradas y es posible que se encuentre necesario establecer puntos de fijación diferentes.
Sobre casas pequeñas y estructuras análogas donde el techo posea una cumbrera, el conductor de
protección debería situarse sobre la cumbrera. Si la estructura está completamente dentro de la zona
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 94
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
de protección provista por el conductor de la cumbrera, por lo menos dos conductores de bajada en los
extremos opuestos de la estructura deberán estar presentes.
Nota:
La distancia entre los dos conductores de bajada, medida alrededor del perímetro de la estructura no debería
exceder de las distancias dadas en la Tabla 4.
Las canaletas en el borde del techo pueden ser utilizadas como conductores naturales si están ejecutadas conforme a la Cláusula 5.2.5.
Las Figuras E.23a, E.23b y E.23c brindan ejemplos de ubicación de conductores sobre un techo y de
conductores de bajada sobre un techo inclinado.
a
a
e
b
c
d
Figura E.23a - Instalación de un conductor
captor sobre la cumbrera de un techo a dos
aguas y de un conductor de bajada
Figura E.23b - Instalación de una barra captora
para la protección de una chimenea por el
método del ángulo de protección
i
j
f
h
k
g
Figura E.23c - Instalación de un conductor
de bajada con conexión a la cañería de
desagüe
Un ejemplo de dimensiones convenientes es:
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
α
1m
0,15 m (no obligatorio)
1m
tan próximo al borde como sea posible
0,2 m
0,3 m
1m
0,05 m
0,3 m
1,5 m
0,5 m
ángulo de protección según la Tabla 2
Figura E.23d - Instalación de un borne de prueba
sobre un conductor de bajada y conexión a una
cañería de desagüe
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 95
Figura E.23 – Detalles de un sistema de protección de una estructura con techo a dos aguas,
recubierto de tejas
En el caso de estructuras alargadas, deberían ser conectados al conductor de la cumbrera, conductores adicionales de acuerdo con la Tabla 4.
Para edificios con voladizos importantes, es conveniente que el conductor de la cumbrera se extienda
hasta el extremo de la misma. Un conductor que pase por el extremo del voladizo debería conectar el
conductor de la cumbrera con el conductor de bajada.
Tanto como sea posible, es conveniente realizar una traza directa entre los conductores captores, los
conductores de interconexión y los conductores de bajada. Para los techados no conductores, el
conductor puede estar ubicado debajo, pero preferiblemente por encima de las tejas. Aunque el montaje por debajo de las tejas tiene la ventaja de la simplicidad y menor riesgo de corrosión, es preferible,
cuando existan métodos de fijación adecuados y confiables, instalar el conductor por encima de las
tejas (es decir externamente) de forma de reducir el daño a las tejas en el caso de una descarga de
rayo. La ubicación de conductor por encima de las tejas también facilita la inspección. Los conductores
ubicados debajo de las tejas deberían estar provistos de pequeñas puntas verticales que sobresalgan
de techo y cuya separación no supere los 10 m. Apropiadas partes metálicas pueden ser utilizadas si no
están espaciadas más de 5 m (ver Figura E.20d).
En las estructuras con techo plano, el conductor perimetral debería ser instalado tan cercano al borde
externo del techo como sea posible.
Cuando la superficie del techo exceda el área estipulada en la Tabla 2, deberían instalarse conductores
captores adicionales.
Las Figuras E.23a, E.23b y E.23c muestran ejemplos de los detalles de construcción de los soportes
para conductores captores sobre la estructura de un techo inclinado. La Figura E.24 brinda un ejemplo
de los detalles de construcción de los soportes para un techo plano.
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 96
1
2
3
4
5
a
6
7
8
Referencias:
A: 500 mm a 1000 mm, ver Tabla E.1
1: Parapeto del techo
2: Conductor flexible
3: Unión
4: Unión en “T”
5: Soporte del conductor captor
6: Sistema de protección atravesando un sistema de estanqueidad
7: Estructura de acero (columna)
8: Unión
Nota:
El revestimiento metálico que recubre el parapeto del techo es utilizado como conductor captor y está conectado a la
armadura de acero utilizada como conductor natural de bajada.
Figura E.24 – Ejemplo de instalación de un sistema de protección contra el rayo utilizando
componentes naturales del techo y de la estructura
La Figura E.25 muestra la ubicación de un SPCR exterior sobre una estructura con techo plano de
material aislante, como madera o mampostería. Los soportes al techo están dentro del espacio a proteger. En estructuras altas, conductores de circunvalación conectados a todos los conductores de
bajada son instalados sobre la fachada. La distancia entre estos anillos de circunvalación está dada en
la Tabla 4. Los conductores de circunvalación por debajo del nivel del radio de la esfera rodante son
necesarios para la equipotencialización.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 97
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
2
4
1
9
8
5
3
5
8
10
11
6
7
Referencias:
1:
Barra captora
2:
Conductor captor horizontal
3:
Conductor de bajada
4:
Unión en “T”
5:
Unión cruzada
6:
Borne de prueba
7:
Toma de tierra del tipo B, electrodo de tierra en anillo
8:
Conductor de circunvalación
9:
Techo plano con soportes al techo
10: Toma para la conexión de una toma de tierra del tipo A
11: Toma de tierra del tipo A
Nota:
Se ejecutó una equipotencialización a través de un conductor de circunvalación. La distancia entre los conductores
de bajada está conforme a las exigencias de la Tabla 4.
Figura E.25 – Ejemplo de ubicación de un sistema de protección exterior para una estructura
de material aislante, por ejemplo: madera o mampostería, de una altura máxima de 60 m con
techo plano y con soportes al techo
Es conveniente que los conductores del sistema de protección contra el rayo (SPCR) y las barras estén
mecánicamente fijados de forma de poder soportar los esfuerzos debidos al viento y al clima, así como
los trabajos que se realicen sobre el techo.
El revestimiento metálico utilizado para la protección mecánica exterior de las paredes puede ser utilizado como dispositivo captor natural, según 5.2.5, si no existiese riesgo de ignición por material
fundido. La inflamabilidad depende del tipo de material situado debajo del revestimiento metálico. La
inflamabilidad del material empleado debería ser confirmada por el constructor.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 98
La estanqueidad de los techados metálicos u otros tipos de techado puede ser perforada por la descarga del rayo. En tales casos, el agua puede penetrar y recorrer el techado hasta un punto lejano del
punto de impacto. Si esta posibilidad debe ser evitada, entonces es necesario instalar un dispositivo
captor.
Las claraboyas y pantallas para evacuación de calor y humos están normalmente cerradas. El proyecto
para la protección de estos elementos debería ser discutido con el propietario del edificio para decidir si
la protección proyectada debe proteger los elementos en la posición cerrada, abierta y todas las posiciones intermedias.
Los revestimientos conductores del techo no conformes con la cláusula 5.2.5 pueden ser utilizados
como conductores captores si es aceptable su fusión en el punto de impacto del rayo. Si no fuera así, el
revestimiento conductor del techo deberá ser protegido por un dispositivo captor de altura suficiente
(ver Figuras E.20 y E.26).
r
a
a
Referencias:
r: Radio de la esfera ficticia rodante según la Tabla 2
a: Conductores captores
Nota:
Es conveniente que la esfera rodante no toque ninguna parte del techado metálico, incluyendo las soldaduras.
Figura E.26 – Instalación de un dispositivo captor sobre un techo aislante o donde la perforación de la cubierta no está permitida
Si son utilizados soportes aislantes, es conveniente que sea respetada la distancia de seguridad según
la cláusula 6.3.
Cuando se utilicen soportes conductores, la conexión al revestimiento del techo debería soportar parcialmente la corriente de descarga de rayo (ver Figura E.26).
La Figura E.24 muestra un ejemplo de un dispositivo captor natural utilizando un parapeto del techo
como dispositivo captor sobre el borde del techo.
Las estructuras sobresalientes sobre la superficie del techo deberían ser protegidas por barras captoras. Alternativamente las partes metálicas exteriores deberían ser conectadas al SPCR a menos que
cumplan con 5.2.5.
La Figura E.27 muestra un ejemplo de la conexión de un dispositivo captor con los conductores de
bajada naturales dentro del hormigón.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 99
2
4
3
9
1
5
6
4
6
7
10
8
Referencias:
1:
Barra captora
2:
Conductor captor horizontal
3:
Conductor de bajada
4:
Unión en “T”
5:
Unión cruzada
6:
Conexión soldada a las armaduras del hormigón (ver E.4.3.3 y E.4.3.6)
7:
Borne de prueba
8:
Toma de tierra del tipo B, electrodo en anillo
9:
Techo plano con fijaciones
10: Unión en “T” resistente a la corrosión
Nota:
Es conveniente que las armaduras de acero estén conformes a la Cláusula 4.3. Es necesario que todas las dimensiones del SPCR correspondan al nivel de protección elegido.
Figura E.27 – Ejemplo de instalación de un SPCR exterior sobre una estructura de hormigón
armado utilizando las armaduras de las paredes laterales como componentes naturales
E.5.2.4.2.1 Protección de los techos de garajes de varios pisos contra el rayo
Para la protección de este tipo de estructura pueden ser utilizados dispositivos captores de forma semiesférica o gota de sebo. Estos dispositivos captores pueden ser conectados a las barras de refuerzo
del techo de hormigón armado. En el caso de techos donde esta conexión no pueda ser realizada los
conductores del techo pueden ser tendidos en las juntas de las losas y los dispositivos captores en los
puntos de intersección de la malla formada. El tamaño de la malla no debe exceder los valores de la
Tabla 2 para la clase de protección correspondiente. En tal caso, las personas y los vehículos en el
interior del garaje no estarán protegidos contra la descarga de rayo.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
1
2
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 100
3
Referencias:
1: Dispositivo captor de forma semiesférica
2: Conductor de acero conectado a varias barras de refuerzo de hormigón armado
3: Armadura de acero de hormigón armado
Figura E.28 – Ejemplo de un dispositivo captor de forma semiesférica (gota de sebo) utilizado sobre el techo de un garaje de varios pisos
Si el piso superior debe ser protegido contra las descargas de rayo directas, es conveniente utilizar
barras captoras o conductores captores tendidos.
Para la determinación de la distancia de separación, una aproximación puede obtenerse de la Figura
E.29 para los conductores tendidos.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 101
a
1
2
3
s
5
4
Referencias:
1: Semi-cono de protección
2: Fijación metálica en el techo
3: Conductor captor horizontal
4: Circuito eléctrico, preferentemente envuelto en un blindaje conductor (por ejemplo: cañería metálica)
5: Equipamiento eléctrico (por ejemplo: motor de un ventilador)
s: Distancia de separación conforme con la cláusula 6.3
α: Ángulo de protección, ver Tabla 2
Nota:
Se recomienda que la altura de la barra captora satisfaga las exigencias de la Tabla 2.
Figura E.29 – Barra captora utilizada para la protección de una fijación metálica en el techo,
incluyendo instalaciones eléctricas no conectadas al sistema de protección contra la descarga del rayo
En el caso de conductores verticales, la zona al alcance de la mano debería ser tomada en cuenta. La
necesaria distancia de seguridad puede ser obtenida por medio de barreras o de cables de protección.
Es necesario prever carteles indicadores en los lugares de entrada para llamar la atención sobre el
peligro de descargas de rayo durante las tormentas.
La tensión de paso y la tensión de contacto pueden no ser consideradas si el techo está recubierto por
una capa de asfalto de por lo menos 0,05 m de espesor. Además, la tensión de paso puede no ser
considerada si el techo es de hormigón armado con refuerzos interconectados conforme a la Cláusula
4.3.
E.5.2.4.2.2 Techos planos de hormigón armado no accesibles al público
Sobre techos planos no accesibles al público con dispositivos captores externos incorporados, los
dispositivos captores serán instalados de acuerdo con lo indicado en la Figura E.27. Como conductor
de circunvalación puede utilizarse el revestimiento metálico del parapeto del techo como se indica en
las Figuras E.24 y E.30.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 102
1
2
3
Referencias:
1: Unión anticorrosiva
2: Conductor flexible
3: Revestimiento metálico del parapeto del techo
Nota:
Es conveniente prestar particular atención a la elección de los materiales que se utilizan para las conexiones de
puente con el fin de evitar la corrosión.
Figura E.30 – Método de ejecución de una continuidad eléctrica sobre el revestimiento metálico del parapeto del techo
La Figura E.27 muestra un método de instalación de conductores formando una malla sobre un techo.
Si es aceptable un daño mecánico temporario en la estanqueidad de la cubierta del techo, la malla
captora de la terraza (o parte plana del techo) puede ser reemplazada por conductores captores naturales constituidos por las barras de acero de refuerzo de la losa de hormigón armado conforme a
5.2.4, o, alternativamente, los conductores captores del SPCR pueden fijarse directamente al concreto
del techo.
Generalmente, el impacto de la descarga del rayo sobre las barras de refuerzo del techo dañará la capa
de estanqueidad. El agua de lluvia puede causar la corrosión de las barras de refuerzo con el consiguiente daño. Si no está permitida la reducción de la resistencia mecánica del hormigón armado debido
a la corrosión, debería instalarse un dispositivo captor de forma de evitar todo impacto directo sobre a
estructura de hormigón armado.
Es conveniente utilizar el revestimiento metálico previsto para la protección mecánica exterior de las
paredes como dispositivos captores naturales, según la cláusula 5.2.5, si no existiera riesgo de inflamación por el metal fundido.
Las cubiertas de chapas no conformes con los requisitos de la Tabla 3 pueden ser usados como dispositivos captores si se puede tolerar la fusión del revestimiento en el punto de impacto del rayo. Si este
no fuera el caso la cubierta metálica del techo debería protegerse por dispositivos captores de altura
suficiente (ver Figuras E.20 y E.26). En estos casos, debería aplicarse para el proyecto el método de la
esfera rodante. Para conformar este método, las dimensiones de la malla deben ser más pequeñas y la
altura de los soportes mayor que para una malla captora ordinaria.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 103
Cuando se utilizan soportes aislantes, deben ser satisfechas las condiciones para mantener la distancia
de separación estipulada en la cláusula 6.3. Cuando se utilizan soportes conductores, la conexión a la
cubierta del techo debería soportar una parte de la corriente de descarga del rayo (ver Figura E.29).
La Figura E.24 muestra un ejemplo de un dispositivo captor natural utilizando el parapeto que bordea el
techo como conductor captor.
Si es aceptable que se produzcan daños temporarios sobre la fachada y que trozos de hormigón de
aproximadamente 0,1 m caigan de la estructura, la cláusula 5.2 permite reemplazar el conductor de
circunvalación por el conductor natural consistente en las barras de refuerzo del hormigón armado.
Las partes metálicas que no satisfagan las condiciones de dispositivos captores estipuladas en 5.2.5
pueden, sin embargo, ser usadas para la interconexión de partes que conduzcan la corriente de descarga del rayo sobre el techo.
E.5.2.4.2.3 Estructura apropiadamente blindada
Las paredes exteriores y el techo de una estructura pueden ser utilizados como blindaje electromagnético con el fin de proteger el equipamiento eléctrico e informático ubicado dentro de la estructura (ver
Anexo B de AEA 92305-2 y AEA 92305-4).
La Figura E.27 da un ejemplo de una estructura de hormigón armado donde se utilizan las armaduras
como conductores de bajada naturales y como pantalla para el espacio situado en el interior de la
estructura. Para más detalles ver AEA 92305-4.
Dentro de la zona protegida por un dispositivo captor situado sobre el techo, es conveniente que todas
las partes conductoras en las que por lo menos una dimensión supere 1 m sean interconectadas para
formar una malla. Es necesario conectar esta malla al dispositivo captor del borde del techo y a otros
puntos dentro del área del techo, conforme a la cláusula 6.2.
Las Figuras E.24 y E.30 muestran los dispositivos captores sobre estructuras con esqueletos conductores donde se utiliza el parapeto del techo como dispositivo captor natural y el esqueleto metálico
como conductores de bajada naturales.
La Figura E.30 brinda un ejemplo de cómo proveer de continuidad a los componentes naturales de un
SPCR.
Como resultado de lo reducido del tamaño de la malla en las estructuras de acero, comparadas con los
requisitos de la Tabla 2, la corriente de descarga del rayo se distribuye sobre varios conductores en
paralelo, resultando en una baja impedancia electromagnética y consecuentemente con 6.3, las distancias de separación son reducidas y la necesaria separación entre las instalaciones y el SPCR mucho más fácilmente obtenibles.
En la mayoría de las estructuras el techo es la parte menos blindada. Es conveniente, por lo tanto,
prestar particular atención al mejoramiento del blindaje de techo.
Cuando elementos estructurales no conductores forman parte del techo, el blindaje puede ser mejorado
reduciendo el espaciamiento entre los conductores del techo.
E.5.2.4.2.4 Protección de accesorios sobresalientes de la superficie del techo sin instalaciones
conductoras
Es conveniente que las barras captoras para la protección de los accesorios sobresalientes de la superficie del techo o de partes prominentes tengan una altura tal que los equipos a proteger se sitúen
totalmente dentro del espacio de protección de la esfera ficticia rodante sin tocarla, o dentro del semi-cono de protección del método angular de la Tabla 2. Es conveniente que la distancia de separación
entre las barras captoras y el equipo a proteger sea tal que satisfaga las condiciones de la cláusula 6.3.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 104
La Figura E.29 muestra un ejemplo de protección de un tal accesorio por barras captoras, proyectado
por el método del ángulo de protección. El valor del ángulo de protección utilizado deberá estar conforme a la Tabla 2 según el nivel de protección elegido.
Los accesorios metálicos prominentes o sobresalientes, no protegidos por barras captoras, no necesitan protección complementaria si sus dimensiones son inferiores a las siguientes:
•
•
•
Altura por encima del techo
Área total de la superestructura
Longitud de la superestructura
0,3 m.
1,0 m2.
2,0 m.
Los accesorios no conductores que no se encuentren dentro del volumen protegido por los dispositivos
captores y que no sobresalgan más de 0,5 m de la superficie de protección formada por los dispositivos
captores proyectados sin tenerlos en cuenta, no requieren ser protegidos por medio de conductores
captores adicionales.
Los elementos conductores como conductores eléctricos o canalizaciones metálicas que partiendo del
accesorio situado sobresaliente del techo se internen en el edificio pueden conducir una parte considerable de la corriente de descarga del rayo al interior del edificio. Donde tales conexiones conductoras
existan, los accesorios sobresalientes deberían estar protegidos por dispositivos captores. Si la protección por medio de dispositivos captores no es posible o es costosa, piezas aislantes de longitud por
lo menos doble de la distancia de seguridad pueden ser instaladas en las instalaciones conductoras
(por ejemplo: tuberías de aire comprimido).
Es conveniente proteger las chimeneas de material aislante por barras o anillos captores si es que no
están ya dentro de volúmenes protegidos. La barra captora de una chimenea deberá tener una altura tal
que la chimenea completa quede dentro del volumen protegido.
Un impacto de rayo es posible sobre una chimenea no conductora, si la misma no se encuentra dentro
del volumen protegido por un dispositivo captor porque la superficie interna de a chimenea está recubierta de suciedad, en la que, aún en ausencia de lluvia, existe una conductividad tal que es capaz de
conducir la descarga de un rayo un largo trecho.
La Figura E.23b muestra el montaje de una barra captora sobre una chimenea de ladrillos aislantes.
Es conveniente que los accesorios sobresalientes del techo sean conectados al dispositivo captor si no
puede ser mantenida la distancia de seguridad definida en 6.3.
E.5.2.4.2.5 Protección de accesorios dispuestos sobre el techo que incluyan equipos eléctricos
o informáticos
Es conveniente que todos los accesorios sobresalientes del techo, construidos en material aislante o
conductor, que contengan equipos eléctricos o informáticos, estén situados dentro de los volúmenes
protegidos por los dispositivos captores.
Un impacto de rayo directo sobre los accesorios situados dentro del espacio protegido es improbable.
Un impacto directo de rayo sobre un accesorio situado sobre el techo acarrearía no solamente la destrucción de ese accesorio, sino también a la destrucción de los equipos eléctricos o electrónicos conectados, no solamente dentro del accesorio sino también dentro del edificio.
Es conveniente que los accesorios situados sobre el techo de estructuras de acero estén también
dentro del volumen de protección de los dispositivos captores. En estos casos, es conveniente que las
extremidades sean conectadas no solamente a los dispositivos captores sino también a la estructura de
acero, de ser posible. Cuando las extremidades están conectadas a la estructura de acero no es necesario respetar las distancias de separación.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 105
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
Las exigencias para los accesorios situados sobre el techo son aplicables a los accesorios situados
sobre superficies verticales donde sea posible el impacto del rayo, es decir, puedan ser tocadas por la
esfera ficticia rodante.
Las Figuras E.29 y E.31 brindan ejemplos de dispositivos captores protegiendo envolturas aislantes o
conductoras de equipos eléctricos. La Figura E.31 es apropiada si la distancia de separación “s” no
puede ser mantenida.
1
2
4
3
7
6
5
7
Referencias:
1: Conductor captor
2: Envoltura metálica
3: Conductor de equipotencialización
4: Conductor captor horizontal
5: Equipo eléctrico
6: Caja de conexión eléctrica de potencia – Descargador
7: Borne de conexión de los elementos conductores de la estructura
Nota:
El equipo eléctrico dentro de la envoltura está conectado al dispositivo captor y a los elementos conductores de la
estructura, conforme a la Cláusula E.5.2.4.2.6, por un cable con blindaje metálico que soportará una parte importante de la
corriente de descarga del rayo.
Figura E.31 – Accesorio metálico sobre el techo, protegido contra los impactos directos,
conectado al dispositivo captor
Nota:
Si los accesorios necesitasen una protección suplementaria, puede instalarse, a nivel del techo, descargadores entre
los conductores activos.
Es conveniente que la distancia de separación prescripta sea mantenida no solamente en el aire sino
también en su camino dentro de materiales sólidos (km = 0,5).
E.5.2.4.2.6 Instalación eléctrica sobresaliente del espacio a ser protegido
Es conveniente que los mástiles o torres de soporte de antenas situados sobre el techo sean protegidos
contra los impactos directos del rayo, instalando los mástiles o torres dentro de un volumen protegido o
instalando un SPCR externo.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 106
Si lo anterior no fuera posible, es conveniente que los mástiles o torres de soporte de las antenas sean
conectados al dispositivo captor. Las corrientes parciales de la descarga del rayo deben ser tomadas en
cuenta también dentro de la estructura a ser protegida.
El cable de la antena debería ingresar a la estructura preferentemente por la entrada común para todos
los servicios o cerca de la barra equipotencial principal. La envoltura o malla conductora del cable de la
antena debería ser conectada al dispositivo captor a nivel del techo y a la barra equipotencial principal
(ver Figura E.32).
a
1
2
3
l
4
13
7
5
6
10
8
9
11
12
Referencias:
1:
Mástil o torre metálica
2:
Conductor captor horizontal en la cumbrera
3:
Conexión entre el conductor de techo y el soporte de la antena metálica
4:
Cable de la antena
5:
Barra equipotencial principal, unida al blindaje del cable de la antena
6:
Unión de prueba
7:
Aparato televisor
8:
Caminos paralelos entre los cables de antena y de potencia
9:
Cable de potencia
10:
Toma de tierra
11:
Tablero de distribución con descargadores
12:
Electrodo de fundación en anillo
13:
Conductor del SPCR
l:
Longitud para la evaluación de la distancia
α:
Ángulo de protección
Nota:
Para las estructuras pequeñas, solamente dos conductores de bajada pueden ser suficientes, conforme a la Cláusula 5.3.3.
Figura E.32 – Ejemplo de instalación de un sistema de protección contra el rayo en una casa,
utilizando el mástil o torre de soporte de la antena de televisión como barra captora
Los accesorios instalados en el techo, que envuelven equipamiento eléctrico, para los cuales la distancia de separación no puede ser mantenida, deberían ser conectados a los dispositivos de captura y
a los elementos conductores del techo, siendo el blindaje conductor del equipo eléctrico de acuerdo con
la Tabla 9.
La Figura E.31 muestra un ejemplo de la puesta a tierra de un accesorio conductor del techo con las
partes conductoras de la instalación eléctrica y el dispositivo captor de la estructura.
E.5.2.4.2.7 Protección de partes conductoras situadas sobre el techo
Es conveniente proteger con dispositivos captores las partes conductoras de pequeño espesor instaladas sobre el techo, así como los revestimientos conductores y otras partes de la estructura que
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 107
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
pueden ser dañadas por la descarga del rayo y que no cumplen las condiciones para ser dispositivos
captores naturales dadas en 5.2.5 y en la Tabla 3 y por lo tanto no pueden tolerar un impacto de rayo.
Para el proyecto de la protección de las partes conductoras situadas sobre el techo, es conveniente
utilizar el método de la esfera ficticia rodante (ver Figura E.33).
1
r
2
3
s
5
3
2
s
4
4
Referencias:
1: Esfera rodante
2: Barra captora
3: Equipo eléctrico
4: Conductor de bajada
5: Tanque metálico
r: Radio de la esfera ficticia rodante
s: Distancia de separación conforme a 6.3
Figura E.33 – Ejemplo de instalación de un sistema de protección contra los impactos directos del rayo, de un equipo metálico dispuesto sobre el techo
La Figura E.31 brinda un ejemplo de proyecto de un dispositivo captor que protege un accesorio conductor contra el impacto directo del rayo cuando la distancia de separación “s” no puede ser mantenida.
E.5.2.4.2.8 Protección de estructuras con su techado recubierto de tierra
Para estructuras con techo no transitables recubiertos por una aislación térmica de tierra puede ser
utilizado un SPCR normal. El dispositivo captor debería ser una malla en la parte superior del recubrimiento de tierra o un número adecuado de barras captoras interconectadas por una malla enterrada,
proyectados de acuerdo con el método del ángulo de protección o de la esfera ficticia rodante. Si esto
no fuera posible, un dispositivo captor formado por una malla enterrada sin barras ofrecerá una eficacia
de intercepción reducida.
Las estructuras con techos transitables, recubiertos de una capa de tierra de hasta 0,5 m (por ejemplo
un jardín o lugar de juegos, necesita una malla captora de 5 m x 5 m con el fin de evitar las tensiones de
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 108
paso. Para proteger a las personas contra los impactos directos, barras captoras proyectadas mediante
el método de la esfera ficticia rodante pueden ser utilizadas. Estas barras pueden ser reemplazadas por
dispositivos captores naturales tales como cercas, columnas de alumbrado, etc. La altura del dispositivo captor debe tener en cuenta la altura de una persona de 2,5 m con las distancias de separación
necesarias (ver también la Figura E.3).
Si esto no puede ser ejecutado, es conveniente que las personas sean prevenidas, que, en caso de
tormenta, están expuestas a los impactos directos del rayo.
Para estructuras subterráneas recubiertas por una capa de tierra superior a 0,5 m, las medidas de
protección están en estudio. Mientras tanto, se recomienda utilizar las mismas medidas que para un
recubrimiento inferior a 0,5 m.
Para estructuras subterráneas conteniendo materiales explosivos, se debe instalar además del SPCR
normal otro SPCR adicional. Este SPCR adicional puede ser un SPCR del tipo aislado dispuesto por
sobre la estructura. Las tomas de tierra de ambos SPCR deberían ser interconectadas.
E.5.2.5
Componentes naturales
En los techos planos, el recubrimiento metálico del parapeto del techo representa un típico componente
natural de un dispositivo captor del SPCR. Tal revestimiento comprende partes extrudidas o curvadas
en aluminio, acero galvanizado o cobre con la forma de una “U”, protegiendo la parte externa del parapeto contra la intemperie. El espesor mínimo dado en la Tabla 3 debe ser tomado en cuenta.
Es necesario que los conductores captores del techo y los conductores de bajada sean conectados al
revestimiento metálico del parapeto.
Es necesario realizar un puenteo conductor entre las placas que forman el revestimiento metálico del
parapeto, excepto que exista una buena y confiable continuidad entre ellas.
La Figura E.24 brinda un ejemplo de un dispositivo captor que utiliza el revestimiento conductor del
parapeto del techo como conductor captor natural del SPCR.
Las partes conductoras como tanques, canalizaciones, rieles, tuberías, metálicas dispuestas sobre o
alrededor del techo son consideradas como componentes naturales del dispositivo captor si su espesor
satisface la Tabla 3.
Es conveniente que los tanques y tuberías que contienen gases o líquidos a altas presiones o gases
inflamables no sean utilizados como componentes naturales captores. Si esto no puede ser evitado, es
necesario que el calentamiento producido por las corrientes del rayo al circular por estos elementos sea
tenido en cuenta en el momento de su proyecto.
Las partes conductoras situadas sobre el techo, como tanques metálicos, están frecuentemente unidas
a equipos o tuberías en el interior de la estructura. Con el fin de impedir que la totalidad de la corriente
de descarga del rayo circule hacia el interior de la estructura, es necesario realizar una buena interconexión entre estos componentes naturales del SPCR y la red mallada.
La Figura E.34 brinda un ejemplo de puesta a tierra de los accesorios metálicos en el techo con los
dispositivos captores.
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 109
2
1
3
4
Referencias:
1: Soporte de un conductor captor en el techo
2: Canalización o tubería metálica
3: Conductor captor horizontal
4: Armadura del hormigón armado
Nota 1:
Es conveniente que la canalización o tubería metálica sea conforme a 5.2.5 y a la Tabla 6, que el conductor de
equipotencialización sea conforme a la Tabla 6 y la armadura del hormigón armado conforme a la Cláusula 4.3. Es conveniente
que las uniones del techo sean estancas.
Nota 2:
En este caso particular la puesta a tierra es provista por la armadura del hormigón armado.
Figura E.34 – Conexión de una barra captora natural al conductor captor
Es conveniente que las partes conductoras situadas por encima del techo y las armaduras metálicas
del hormigón sean conectadas al dispositivo captor.
Si un impacto directo de rayo no es admisible por una parte conductoras situada sobre el techo, esta
parte debe situarse dentro del espacio protegido por el dispositivo captor.
Es necesario que los revestimientos de la fachada y las partes equivalentes de la estructura donde el
riesgo de fuego es despreciable sean ejecutados según 5.2.5.
La Figura E.35 muestra un ejemplo de interconexión puente entre dos paneles de una fachada metálica, cuando estas fachadas son utilizadas como componentes naturales del SPCR. Dos métodos son
mostrados: a través de una unión metálica flexible o por medio de tornillos autoaterrajantes. Solamente
el método por unión metálica flexible puede utilizarse cuando los paneles son utilizados como componentes naturales de un SPCR. El método de unión por tornillos autoaterrajantes es solamente válido
para realizar un blindaje (protección contra LEMP).
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
Figura E.35a: Ejecución de
una conexión puente flexible
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 110
Figura E.35b: Ejecución
de una conexión puente
mediante tornillos
autoaterrajantes
Nota:
Las conexiones puente mejoran, en particular, la protección contra el LEMP. Más información referente a la protección contra el LEMP puede encontrarse en AEA 92305-4
Figura E.35 – Ejecución de una conexión puente entre placas de una fachada metálica
E.5.2.6
Dispositivos captores aislados
Los mástiles captores adyacentes a las estructuras y equipos a proteger están destinados a minimizar
el riesgo de descargas directas del rayo sobre las estructuras o los equipos que se encuentran dentro
del volumen protegido cuando se instala un SPCR aislado.
Cuando se instale más de un mástil, estos pueden estar interconectados por medio de conductores
aéreos y las distancias entre éstos y las instalaciones deberían estar de acuerdo con 6.3.
Los conductores aéreos de interconexión extienden el volumen protegido y distribuyen además la
corriente de descarga del rayo entre varios conductores de bajada. La caída de tensión a lo largo del
SPCR y la interferencia electromagnética en el espacio a ser protegido es entonces menor que en el
caso en que los conductores aéreos de interconexión no están presentes.
Los campos electromagnéticos dentro de la estructura son reducidos en razón de la mayor distancia
entre las instalaciones dentro de la estructura y el sistema de protección. Un sistema aislado puede ser
usado también para una estructura de hormigón armado, mejorando aún más el blindaje electromagnético. Sin embargo, para estructuras de gran altura un sistema de protección aislado no es práctico.
Un SPCR aislado, formado por conductores montados sobre soportes aislantes podrá ser apropiado si
un gran número de accesorios sobresalientes del techo deben protegerse. Los soportes aislantes
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 111
deberán ser adecuados para la tensión calculada con referencia a la distancia de separación conforme
a 6.3.
E.5.3
Conductores de bajada
E.5.3.1
Generalidades
La elección del número y ubicación de los conductores de bajada toma en cuenta el hecho que si la
corriente de descarga del rayo se reparte entre varios conductores, el riesgo de descarga lateral y de
perturbaciones electromagnéticas en el interior de la estructura se reduce. De aquí se desprende que,
tanto como sea posible, los conductores de bajada deben ubicarse uniformemente espaciados sobre el
perímetro de la estructura y con una configuración simétrica.
La repartición de la corriente se mejora no solamente incrementando el número de conductores de
bajada sino también por la incorporación de conductores de circunvalación formando anillos de equipotencialización.
Los conductores de bajada deberían ubicarse lo más lejos posible de circuitos internos y partes metálicas de manera de evitar la necesidad de interconexión de equipotencialización con el SPCR.
Debe recordarse que:
•
•
•
•
Los conductores de bajada deben ser lo más cortos posibles (para mantener a inductancia tan
chica como sea posible).
La distancia típica entre conductores de bajada se brinda en la Tabla 4.
La geometría de los conductores de bajada y los conductores de circunvalación tienen influencia sobre el valor de la distancia de separación (ver 6.3).
En las estructuras en voladizo la distancia de separación debería ser evaluada con referencia al
riesgo de descarga lateral sobre las personas (ver E.4.2.4.2).
Si no es posible situar los conductores laterales sobre un lado o sobre parte de un lado de la estructura
por restricciones prácticas o arquitectónicas, los conductores faltantes sobre ese lado se deberían
instalar como conductores de bajada superabundantes en los otros lados. La distancia entre estos
conductores de bajada no debería ser inferior a un tercio de las distancias dadas en la Tabla 4.
Una variación del espaciamiento de los conductores de ±20% es aceptable si las distancias están
conforme con la Tabla 4.
En los patios cerrados con más de 30 m de perímetro, deben instalarse conductores de bajada. Los
valores típicos de las distancias entre éstos conductores se brindan en la Tabla 4.
E.5.3.2
Número de conductores de bajada de un SPCR aislado
No hay información complementaria referida a este tema.
E.5.3.3
Número de conductores de bajada de un SPCR NO aislado
No hay información complementaria referida a este tema.
E.5.3.4
Montaje
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 112
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
E.5.3.4.1Informaciones generales
Es conveniente que los conductores de bajada exteriores sean instalados entre el dispositivo captor y la
toma de tierra. Cuando los conductores naturales sean adecuados, pueden ser utilizados como conductores de bajada.
Si la distancia de separación entre los conductores de bajada y las instalaciones interiores, calculada
según la Tabla 4, es muy elevada, es conveniente aumentar el número de conductores de bajada con el
fin de satisfacer esta distancia.
Es conveniente que los dispositivos captores, los conductores de bajada y la toma de tierra sean armonizados de forma de producir el camino más corto posible para la corriente de descarga del rayo.
Es recomendable que los conductores de bajada sean conectados a los bornes de los dispositivos
captores y desciendan verticalmente hasta su conexión con el sistema de puesta a tierra.
Si no es posible hacer una conexión directa debido a sobresalientes del techo, la conexión entre los
dispositivos captores y los conductores de bajada debe hacerse mediante un conductor dedicado y no a
través de componentes naturales como canaletas o tuberías de desagüe.
La Figura E.36 brinda un ejemplo de un SPCR exterior para una estructura con diferentes niveles de
techos y la Figura E.25 es un ejemplo de un SPCR exterior para una estructura de 60 m de altura con
techo plano y accesorios sobre el techo.
7
1
6
2
4
5
3
Referencias:
1: Conductor captor horizontal
2: Conductor de bajada
3: Borne tipo “T” resistente a la corrosión
4: Unión de prueba
5: Disposición de tierra del tipo “B”, electrodo de puesta a tierra en anillo
6: Borne tipo “T” sobre una arista del techo
7: Dimensión de la malla
Nota:
Es conveniente que la distancia entre conductores de bajada esté conforme a las cláusulas 5.2, 5.3 y a la Tabla 4.
Figura E.36 – Ejemplo de instalación de un SPCR exterior sobre una estructura de material
aislante con varios niveles de techo
En las estructuras sin partes conductoras importantes, la corriente de descarga del rayo circula solamente por los conductores comunes de bajada. Entonces, la geometría de los conductores de bajada
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 113
define el campo electromagnético en la estructura y las interferencias pueden ser reducidas (ver figura
E.37).
Figura E.37a
Figura E.37b
Figura E.37c
Figura E.37d
Figura E.37e
Componente natural del sistema de protección contra el rayo
Conductores del sistema de protección contra el rayo
Unión de prueba
Conexión
Nota:
Es conveniente que las distancias entre los conductores de bajada y las mallas estén conformes al nivel de protección elegido según las Tablas 2 y 4.
Figura E.37 – Ejemplos de geometría de conductores de un SPCR
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 114
Cuando se incrementa el número de conductores de bajada, la distancia de separación puede ser
reducida de acuerdo con el coeficiente kc (ver 6.3).
De acuerdo con la cláusula 5.3.3, deben ser utilizados por lo menos dos conductores de bajada en una
estructura (ver Figuras E.36 y E.38).
s
1
l
2
3
5
4
6
8
7
Referencias:
1: Equipamiento eléctrico
2: Conductores eléctricos
3: Conductores del SPCR
4: Tablero de distribución con descargadores
5: Unión de prueba
6: Toma de tierra
7: Cable de potencia
8: Toma de tierra de la fundación
S: Distancia de separación conforme a 6.3
L: Longitud para la evaluación de la distancia de seguridad s
Nota:
Este ejemplo ilustra el problema causado por la instalación eléctrica y otras instalaciones conductoras situadas en el
espacio de aire debajo del techo y sobre el cielorraso.
Figura E.38 – Ejemplo de instalación de un SPCR con dos conductores de bajada y toma de
tierra de fundación
En las estructuras importantes, por ejemplo inmuebles de gran altura, y en particular las estructuras
industriales y administrativas, a menudo proyectadas con esqueleto metálico o acero y hormigón u
hormigón armado, los componentes conductores pueden ser utilizados como conductores naturales de
bajada.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 115
La impedancia total del sistema de protección de tales estructuras es bastante pequeña y constituye
una protección muy eficaz contra el rayo para las instalaciones interiores. Es muy ventajoso utilizar las
paredes conductoras como conductores de bajada. Estas paredes pueden estar construidas en hormigón armado o paneles metálicos o paneles prefabricados de hormigón si fueran interconectadas
según 5.3.5.
La Figura E.4 proporciona una descripción detallada de una instalación apropiada de un sistema de
protección utilizando los componentes naturales de un SPCR tales como las armaduras interconectadas de la estructura.
La utilización de componentes naturales constituyentes de estructuras en acero reduce la caída de
tensión entre el dispositivo captor y la toma de tierra y por lo tanto de los efectos electromagnéticos
debidos a la corriente de descarga del rayo en la estructura.
Si el dispositivo captor está conectado a las columnas conductoras de la estructura y al anillo equipotencial a nivel del suelo, una parte de la corriente de descarga del rayo circula por estos conductores
internos de bajada. El campo magnético inducido por esta corriente parcial influencia el ambiente y
debe ser tomado en cuenta durante el proyecto del sistema de protección interno y las instalaciones
eléctricas de potencia y telecomunicaciones. La amplitud de las corrientes depende de las dimensiones
de la estructura y del número de columnas, suponiendo que la forma de onda es aquella normal para
una descarga de rayo.
Si el dispositivo captor está aislado con respecto de las columnas, ninguna corriente circula por ellas si
no existiera falla de aislación en el SPCR. En el caso de una falla no prevista, una corriente más importante puede circular por una o más columnas. La pendiente del frente de onda puede aumentar
debido a la virtual disminución de la duración de la descarga causada por la falla de aislación y el los
circuitos y equipos situados en las cercanías serán afectados en un mayor grado que en el caso de una
interconexión controlada de las columnas al SPCR de la estructura.
La Figura E.10 brinda un ejemplo de ejecución de conductores de bajada interiores en una estructura
de hormigón armado utilizada con fines industriales. El entorno electromagnético cercano a las
columnas internas deberá tomarse en cuenta durante el proyecto del SPCR interior.
E.5.3.4.2Conductores de bajada NO aislados
En las estructuras con numerosas partes conductoras sobre las paredes exteriores, es necesario que
los conductores captores y la toma de tierra sean conectadas a las partes conductoras de la estructura
en varios puntos. Esto reducirá la distancia de separación, conforme a la cláusula 6.3.
Como resultado de estas interconexiones, las partes conductoras de la estructura son utilizadas como
conductores de bajada y barras de equipotencialización.
En las estructuras importantes (típicamente establecimientos industriales, centros comerciales, ferias,
etc.) donde las dimensiones superen cuatro veces el espaciamiento entre conductores de bajada, es
conveniente instalar conductores de bajada interiores suplementarios cada 40 m si fuera posible.
Es recomendable que todas las columnas interiores y las paredes internas con partes conductoras, por
ejemplo refuerzos en acero que no cumplan las condiciones de distancia de seguridad sean conectadas al dispositivo captor y al sistema de puesta a tierra en puntos apropiados.
La Figura E.10 brinda un ejemplo de un SPCR para una estructura extensa con columnas internas en
hormigón armado. Con el fin de evitar la aparición de chispas peligrosas entre diferentes partes conductoras de la estructura, las columnas son interconectadas a los dispositivos captores y a la toma de
tierra. De este modo una parte de la corriente de descarga del rayo circulará por estas columnas. Sin
embargo, la corriente de descarga del rayo se dividirá entre los distintos conductores de bajada y tendrá
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 116
aproximadamente la misma forma de onda que la corriente de impacto. La pendiente del frente de onda
resultará reducida. Si las interconexiones no fueran realizadas y apareciera una descarga disruptiva,
solamente una o algunos pocos de estos conductores de bajada podrían transportar la corriente.
La forma de onda de una descarga disruptiva será considerablemente más empinada y por lo tanto las
tensiones inducidas en las espiras próximas serán considerablemente aumentadas.
Para tales estructuras, es particularmente importante que antes de comenzar su proyecto, los proyectistas del edificio y los del sistema de protección contra el rayo se pongan de acuerdo de forma que las
partes conductoras de la estructura puedan ser utilizadas como componentes del sistema de protección
contra el rayo. Por medio de un proyecto bien coordinado, se logrará un efectivo SPCR a un mínimo
costo.
Es conveniente proyectar la protección contra el rayo del espacio y las personas situados debajo de un
voladizo según la Cláusula 4.2.4.2 y la Figura E.3.
E.5.3.4.3Conductores de bajada aislados
Si por razones arquitectónicas, los conductores de bajada no pueden ser instalados en la superficie, es
necesario instalarlos dentro de ranuras en la mampostería. En estos casos, es conveniente mantener la
distancia de separación dada en 6.3, entre el conductor de bajada y toda parte metálica interna de la
estructura.
La instalación directamente embutida debajo del revoque no es recomendable porque el revoque
puede resultar dañado debido a la expansión térmica. Además el revoque puede resultar decolorado
como resultado de una reacción química. El revoque es dañado sobre todo por la elevación de
temperatura y los esfuerzos electromecánicos debidos a la corriente de descarga del rayo; los
conductores protegidos por materiales aislantes previenen la decoloración.
E.5.3.5
Componentes naturales
La utilización de componentes naturales como conductores de bajada para maximizar el número total
de caminos en paralelo es recomendable para reducir la caída de tensión en estos conductores y
reducir los efectos electromagnéticos dentro de la estructura. Por lo tanto es conveniente asegurarse
que estos conductores estén interconectados todo a lo largo de su recorrido entre el dispositivo captor y
la toma de tierra.
Es recomendable utilizar las armaduras del hormigón armado como componentes naturales de un
SPCR (ver Figura E.27).
Es conveniente que las armaduras de acero del hormigón de construcciones nuevas sean proyectadas
de acuerdo con E.4.3. Si la continuidad eléctrica de los conductores naturales de bajada no puede ser
garantizada, deberán instalarse conductores de bajada convencionales.
Para estructuras donde ser requiera un bajo nivel de protección, las cañerías de desagüe que satisfagan las condiciones para ser componentes naturales de bajada según 5.3.5 pueden ser utilizadas
como conductores de bajada.
Las Figuras E.23a, E.23b y E23c muestran ejemplos de fijación de conductores sobre un techo y
conductores de bajada con sus dimensiones geométricas y las Figuras E.23c y E.23d muestran las
conexiones de los conductores de bajada con las cañerías de desagüe metálicas y su conexión a la
toma de tierra.
Las armaduras de paredes o columnas en hormigón y los esqueletos de acero pueden ser utilizados
como conductores naturales de bajada.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 117
Una fachada metálica o un revestimiento metálico de una estructura pueden ser utilizados como conductores naturales de bajada según 5.3.5.
La Figura E.8 muestra un conjunto de conductores naturales de bajada utilizando los elementos metálicos de las fachadas y las armaduras de las paredes de hormigón armado como plano de referencia de
potencial al que serán conectadas las barras de equipotencialización del SPCR interior.
Es conveniente que sean previstas conexiones en lo alto del revestimiento de las paredes para conectarse con el dispositivo captor y en la parte inferior para conectarse con el sistema de puesta a tierra
y con las barras de refuerzo del hormigón si fuera aplicable.
La distribución de corriente en las fachadas metálicas es mejor que en aquellas de hormigón armado.
Las fachadas metálicas comprenden generalmente placas de forma trapezoidal con un ancho de 0,6 a
1,0 m y un largo correspondiente a la altura de la estructura. En el caso de estructuras muy altas, la
longitud de los paneles no corresponde a la altura de la estructura por problemas de transporte. La
fachada completa comprende entonces un número de secciones montadas una sobre la otra.
Para una fachada metálica la máxima expansión térmica debería ser calculada como la diferencia en
longitud producida por la máxima temperatura del metal de la fachada expuesto a la radiación solar de
aproximadamente +80 °C y una temperatura mínima de -20 °C.
La diferencia de temperatura de 100 °C corresponde a una expansión térmica del 0,24% para el aluminio y 0,11% para el acero.
La expansión térmica trae como resultado movimientos de los paneles con respecto a la sección adyacente y a los apoyos.
Las interconexiones metálicas, como las mostradas en la Figura E.35, provocan una distribución de
corriente uniforme en las fachadas metálicas y así disminuyen la influencia del campo electromagnético
en el interior de la estructura.
Una fachada metálica produce el máximo blindaje electromagnético cuando sus partes están totalmente interconectadas.
Un blindaje electromagnético de alta eficiencia es obtenido en una estructura cuando está permanentemente conectada a tierra a intervalos suficientemente pequeños.
La simetría en la distribución de corrientes está relacionada directamente con el número de conexiones.
Si la existencia de reglas estrictas demanda una atenuación del campo electromagnético y si existen
bandas vidriadas en la fachada, estas bandas deben ser puenteadas por medio de conductores a
intervalos pequeños. Esto puede ser hecho a través de los marcos metálicos de las ventanas. La fachada metálica debería ser conectada a los marcos de las ventanas a intervalos pequeños. Generalmente cada marco de ventana está unido a bisagras horizontales a intervalos que no superan el espaciado vertical de las ventanas. Es conveniente evitar las curvas y los desvíos (ver Figura E.9).
Las fachadas metálicas que comprendan pequeños elementos no interconectados no pueden ser
utilizadas como una red natural de conductores de bajada o como blindaje electromagnético.
Para información complementaria sobre la protección de instalaciones eléctricas y electrónicas, ver
AEA 92305-4.
E.5.3.6
Unión de prueba
Las uniones de prueba facilitan la medición de la resistencia de puesta a tierra.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 118
Es conveniente instalar uniones de prueba conformes a 5.3.6, entre los conductores de bajada y la
toma de tierra. Estas uniones permiten la verificación por medición de un número apropiado de conexiones al sistema de puesta a tierra todavía existe. Es posible así validar la existencia de una conexión continua entre la unión de prueba el dispositivo captor o el conductor de circunvalación más
próximo. En estructuras altas los conductores de circunvalación están conectados a los conductores de
bajada, estas conexiones pueden estar dentro de las paredes siendo invisibles, su existencia puede ser
determinada solamente por medición eléctrica.
Las figuras E.39a a E.39d muestran ejemplos de uniones de prueba que pueden estar instaladas en el
exterior o interior de una pared o en una cavidad en el solado debajo de la estructura (ver Figura E.39b).
Para hacer posibles mediciones de continuidad los conductores pueden tener envolturas aislantes en
los lugares críticos.
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 119
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
9
6
6
9
7
8
7
Figura E.39a
Figura E.39b
1
2
9
5
4
3
7
Figura E.39c
Figura E.39d
Variante 1 – Unión de prueba sobre la pared
Variante 2 – Unión de prueba en la losa
1 Conductor de bajada
1 Conductor de bajada
2 Disposición del tipo B, electrodo de puesta a tierra, si fuera
aplicable
2 Disposición del tipo A, electrodo de puesta a tierra, si
fuera aplicable
3 Disposición del tipo A, electrodo de puesta a tierra, si fuera
aplicable
3 Equipotencialización del SPCR interior
4 Puesta a tierra de cimientos
5 Equipotencialización del SPCR interior
6 Unión de prueba sobre la pared
7 Borne tipo “T” anticorrosivo en el suelo
8 Borne anticorrosivo en el suelo
9 Conexión entre el conductor de bajada y columna en acero
4 Disposición del Tipo B, anillo de puesta a tierra
5 Disposición del Tipo B, anillo de puesta a tierra
6 Unión de prueba en la losa
7 Borne tipo “T” anticorrosivo en el suelo
8 Borne anticorrosivo en el suelo
9 Conexión entre el conductor de bajada y columna de
acero
Nota 1:
Es conveniente que la unión de prueba detallada en la Figura E.39d sea instalada sobre una pared interna o externa
de la estructura o dentro de una caja enterrada en el exterior de a estructura.
Nota 2:
críticos.
Para hacer posible la medición de la toma de tierra, es conveniente que los conductores estén aislados en lugares
Figura E.39 – Ejemplos de conexión de la toma de tierra del sistema de protección contra el
rayo utilizando conductores naturales de bajada (armaduras) y detalle de las uniones de
prueba
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 120
Es conveniente que las conexiones de los conductores naturales de bajada (por ejemplo la puesta a
tierra de las columnas de acero por medio de conductores de conexión), a la tierra sean previstas con
segmentos conductores aislados y uniones de prueba. Electrodos de puesta a de tierra de referencia
especiales deben ser instalados para facilitar la verificación de la puesta a tierra del sistema de protección.
E.5.4
Electrodos de puesta a tierra
E.5.4.1
Generalidades
Es conveniente que el proyectista y el instalador del sistema de protección contra el rayo elijan los
electrodos apropiados y los ubiquen a distancias seguras de las entradas y las salidas de una estructura y de elementos conductores externos enterrados. Es necesario que el proyectista y el instalador tomen en cuenta las tensiones de paso peligrosas en la proximidad de los electrodos de puesta
a tierra, si ellos están ubicados en las zonas accesibles al público (ver Cláusula 8).
Es conveniente que la profundidad y el tipo de electrodos de puesta a tierra minimicen los efectos de la
corrosión, del secamiento del suelo o del congelamiento y conserven así una resistencia de puesta a
tierra estable.
Es recomendable que el primer metro de un electrodo vertical no sea considerado como confiable en
condiciones de terreno congelado.
Los electrodos profundos pueden ser efectivos en casos especiales donde la resistividad del suelo
disminuye con la profundidad y donde los sustratos de baja resistividad se encuentran a profundidades
mayores que aquellas a las cuales normalmente son hincadas las jabalinas.
Cuando son utilizados como electrodos de puesta a tierra los refuerzos metálicos del hormigón, se
debe tener especial cuidado en las interconexiones para prevenir el estallido mecánico del hormigón.
Si los refuerzos metálicos del hormigón son utilizados también como electrodos de puesta a tierra de
protección es conveniente elegir los espesores de las barras y las conexiones más exigentes. En estos
casos se debe considerar la posibilidad de utilizar barras de refuerzo de medidas más grandes. La
necesidad de efectuar conexiones lo más cortas y directas posibles siempre debe estar presente en la
mente del proyectista e instalador.
Nota:
En el caso de hormigón pretensado, debería tomarse en cuenta la consecuencia del pasaje de la corriente de
descarga del rayo, la que puede producir tensiones mecánicas inaceptables.
E.5.4.2
Tipos de puesta a tierra
E.5.4.2.1Disposición del tipo A
Una disposición del tipo A es apropiada para estructuras de pequeña altura (por ejemplo casas habitación), con un sistema de protección contra el rayo consistente en barras captoras o conductores
tendidos o un sistema de protección aislado.
Esta disposición comprende electrodos horizontales o verticales conectados a cada conductor de
bajada.
Si existe un anillo que interconecta los conductores de bajada, en contacto con el suelo, la disposición
es siempre clasificada como del tipo A si menos del 80% de su longitud está en contacto con el suelo.
En una disposición del tipo A, es conveniente que el número mínimo de electrodos de puesta a tierra
sea de dos.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 121
E.5.4.2.2Disposición del tipo B
La disposición del tipo B es preferida para sistemas de protección contra el rayo del tipo mallado y para
SPCR con varios conductores de bajada.
Este tipo de disposiciones comprende o bien un electrodo de puesta a tierra en anillo externo a la
estructura en contacto con el suelo por lo menos en un 80% de su longitud total o un electrodo de
cimientos.
Para suelos rocosos, la disposición del tipo B es la única recomendada.
E.5.4.3
Montaje
E.5.4.3.1Generalidades
El fin de la puesta a tierra es cumplir con las siguientes tareas:
o
o
o
Conducir la corriente de descarga del rayo a tierra;
realizar una equipotencialización entre los conductores de bajada;
controlar la tensión en la vecindad de paredes conductoras.
Los electrodos de puesta a tierra de cimientos y los electrodos de puesta a tierra del tipo B satisfacen
estas condiciones. Los electrodos de puesta a tierra radiales del tipo A o los electrodos verticales profundamente enterrados no satisfacen estas condiciones con respecto a la equipotencialización y al
control de la tensión.
Es necesario que las fundaciones en hormigón armado de una estructura sean siempre utilizadas como
electrodo de puesta a tierra. Este tipo de fundaciones presenta una resistencia de puesta a tierra muy
baja y constituyen una excelente referencia de equipotencialización. Si esto no fuera posible, es conveniente instalar alrededor de la estructura un electrodo en anillo del tipo B.
E.5.4.3.2Electrodos de cimientos o de fundación
Un electrodo de puesta a tierra de este tipo, conforme a 5.4.4, incluye conductores instalados en las
fundaciones de la estructura subterránea. La longitud de electrodos de tierra adicionales debería ser
determinada utilizando el diagrama de la Figura 2.
La parte metálica del electrodo de fundación está embebida en hormigón. Esto tiene la ventaja que, si el
hormigón está construido adecuadamente y cubre a la parte metálica con un grosor de por lo menos 50
mm, estará adecuadamente protegido contra la corrosión. Debería recordarse que las barras de acero
embebidas en hormigón generan la misma magnitud de potencial galvánico que conductores de cobre
directamente enterrados en el suelo. Esto ofrece una buena solución de ingeniería para proyectar
electrodos de puesta a tierra para estructuras de hormigón armado (ver E.4.3).
Los metales utilizados para la construcción de electrodos de puesta a tierra deberían pertenecer a los
listados en la Tabla 7 y el comportamiento del metal en referencia a la corrosión por estar enterrado
debería siempre ser tomado en cuenta. Alguna guía sobre este comportamiento está dada en la
cláusula 5.6. Cuando la guía para un suelo en particular no está disponible, debe ser considerada la
experiencia de sistemas de puesta a tierra utilizados en lugares vecinos con suelos de las mismas
características químicas y consistencia. Cuando son rellenadas las zanjas donde se encuentran instalados los electrodos de puesta a tierra debe tenerse cuidado que no entren en contacto directo con el
electrodo desechos de la construcción tales como escoria, trozos de carbón o escombros.
Un problema adicional surge de la corrosión electroquímica debida a corrientes galvánicas. El acero
embebido en hormigón tiene aproximadamente el mismo potencial galvánico que el cobre directamente
enterrado en el suelo. Por lo tanto cuando el acero embebido en hormigón se conecta con acero di-
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 122
rectamente enterrado, una tensión galvánica de aproximadamente 1 V causa una corriente que circula
entre la tierra y el hormigón húmedo y disuelve el conductor en contacto con la tierra.
En consecuencia, los electrodos directamente enterrados destinados a ser conectados con las armaduras del hormigón armado deben ser de cobre o de acero inoxidable.
En el perímetro de la estructura, es conveniente situar en la fundación, un conductor de un metal conforme a la Tabla 7 o, si es admitido por el constructor, una planchuela de acero galvanizado, para
conectar a los dispositivos captores a través de uniones de prueba.
La unión entre el electrodo de fundación o cimiento y los puntos accesibles donde se ubiquen las
uniones de prueba puede realizarse por conductores verticales dispuestos en el revoque, dentro de la
mampostería o del hormigón. Las barras de acero de conexión instaladas dentro de la pared pueden
perforar la capa impermeabilizante entre los cimientos y las paredes, realizada por ejemplo en papel
saturado de alquitrán. La perforación de la capa impermeabilizante en estos puntos no presenta generalmente problemas.
La capa impermeabilizante es a menudo insertada por debajo de la fundación para reducir el ingreso de
humedad en los sótanos y provee por lo tanto alguna aislación eléctrica. El electrodo de puesta a tierra
debería ser instalado debajo de la fundación, dentro del contrapiso. Debe ser obtenido un acuerdo con
el constructor para el proyecto del electrodo de puesta a tierra de cimientos.
Si el nivel de la napa de agua es alto en el lugar, la fundación se construye en forma estanca. Una capa
aislante a prueba de agua es aplicada sobre la parte externa de la fundación, esta capa proporciona
también una aislación eléctrica. La práctica usual para construir una fundación estanca al agua es colar
una capa de hormigón simple de aproximadamente 0,1 a 0,15 m de espesor sobre el fondo del pozo,
sobre ésta la aislación y luego el hormigón de la fundación propiamente dicha.
El electrodo de puesta a tierra de cimientos consistirá entonces en una malla, no excediendo los 10 m
de tamaño, instalada dentro del hormigón simple, en el fondo del pozo de la fundación.
Un conductor de metal conforme a la Tabla 7, conectará la malla y las armaduras de la fundación, el
conductor de circunvalación y los conductores de bajada externos a la barrera de humedad. Donde
fuera admitido, se podrán utilizar prensaestopas para atravesar la barrera.
Cuando no fuera permitido por el constructor atravesar la barrera aislante estanca al agua, las conexiones al electrodo de puesta a tierra deben ser realizadas por fuera de la estructura.
La Figura E.40 muestra tres ejemplos de instalación de electrodos de cimientos en estructuras con
fundaciones estancas con el fin de evitar la perforación de la barrera estanca al agua.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 123
1
3
2
7
4
5
6
Figura E.40a – Fundación aislada con electrodo de puesta a tierra de cimientos ubicado en la
capa de hormigón simple debajo de la capa de aislación bituminosa a prueba de agua
1
3
2
7
6
Figura E.40b – Fundación aislada con electrodo de puesta a tierra parcialmente enterrado
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 124
9
8
3
7
6
10
Figura E.40c – Conductor de unión entre el electrodo de puesta a tierra de cimientos y la barra
de equipotencialización atravesando la capa de aislación bituminosa a prueba de agua
Referencias:
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
Nota:
Conductor de bajada
Unión de prueba
Barra de equipotencialización del SPCR interior
Capa de hormigón simple
Conductor del sistema de protección contra el rayo
Electrodo de puesta a tierra de cimientos
Aislación bituminosa, capa aislante estanca al agua
Conexión entre la armadura y la unión de prueba
Armadura del hormigón armado
Perforación de la capa estanca bituminosa
Es necesaria la autorización del constructor.
Figura E.40 – Ejemplo de ejecución de un electrodo de puesta a tierra de cimientos para
diversos proyectos de la fundación
Varias soluciones de conexiones adecuadas de electrodos de puesta a tierra en el caso de fundaciones
aisladas son también ilustradas.
Las Figuras E.40a y E.40b muestran las conexiones exteriores a la aislación de forma de no dañar la
capa aislante bituminosa a prueba de agua y la Figura E.40c muestra una solución atravesando tal
aislación.
E.5.4.3.3Disposición tipo A – Electrodos radiales y verticales
Es conveniente que los electrodos de puesta a tierra radiales sean instalados en la base de los conductores de bajada con la ayuda de uniones de prueba. Los electrodos radiales pueden terminarse con
electrodos verticales si se considera apropiado.
Es necesario que cada conductor de bajada sea provisto de un electrodo de puesta a tierra.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 125
La figura E.41 muestra la ejecución de una disposición del tipo A con un conductor de bajada de
acuerdo con la Tabla 7 es hincado en el terreno. Esta técnica de puesta a tierra tiene varias ventajas
prácticas y evita el uso de grampas y uniones enterradas. Los electrodos se hincan en forma vertical o
inclinada con la ayuda de mazas.
2
1
3
4
5
Referencias:
1: Tramo superior de la jabalina
2: Conductor de puesta a tierra
3: Terreno
4: Tramos de jabalina
5: Punta de acero
Nota 1:
Un conductor de puesta a tierra es hincado en el terreno por medio de jabalinas. La continuidad del conductor de
puesta a tierra está asegurada y es una ventaja importante. Con esta técnica, no existe ninguna unión sobre el conductor de
puesta a tierra. Los tramos de jabalina son fáciles de manipular.
Nota 2:
El tramo superior de la jabalina puede ser retirado.
Nota 3:
La parte superior del conductor de puesta a tierra puede poseer una envoltura aislante.
Figura E.41a – Ejemplo de disposición del tipo A, con un electrodo vertical
5
4
1
3
2
1
Referencia:
1: Jabalina acoplable
2: Cupla de unión
3: Suelo
4: Grampa de conexión (tomacable) entre el conductor de puesta a tierra y la jabalina
5: Conductor de puesta a tierra
Figura E.41b – Ejemplo de disposición del tipo A con una jabalina vertical hincada
Figura E.41 – Ejemplos de dos electrodos verticales en una disposición de puesta a tierra del
tipo A
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 126
Existen también otro tipo de electrodos verticales. Es necesario asegurar la continuidad permanente
entre estos electrodos y el terreno en toda su longitud y durante toda la vida del SPCR.
Durante el montaje, es recomendable medir regularmente la resistencia de puesta a tierra. El hincado
puede ser interrumpido tan pronto la resistencia de puesta a tierra de ese electrodo deje de disminuir.
Electrodos adicionales pueden ubicarse en otros lugares más apropiados.
Es conveniente que los electrodos de puesta a tierra presenten una distancia de separación con los
cables y las canalizaciones metálicas enterradas y que esta regla sea observada durante su hincado
debido a la posibilidad que el electrodo se desvíe de la posición prevista. La distancia de separación a
ser observada depende de la amplitud del impulso eléctrico, la resistividad del suelo y la corriente en el
electrodo mismo.
En las disposiciones del tipo A, los electrodos verticales son preferidos porque son más eficaces y dan
un valor de resistencia de puesta a tierra más estable en la mayor parte de los suelos en relación con
los electrodos horizontales.
En algunos casos puede ser necesario instalar jabalinas en el interior de la estructura por ejemplo en un
sótano o en los cimientos.
Nota:
Debe tenerse especial cuidado para controlar las tensiones de paso tomando medidas de equipotencialización
como se indica en la cláusula 8.
Si existe el riesgo de un aumento de resistencia cerca de la superficie (por ejemplo por secamiento del
terreno), será necesario emplear electrodos profundos de mayor longitud.
Es conveniente que los electrodos radiales sean instalados a una profundidad de 0,5 m o mayor. En las
zonas de baja temperatura invernal el electrodo debe ser enterrado más profundamente de forma que
no esté ubicado en la parte congelada del terreno, que tiene una alta resistividad. Un beneficio adicional
de los electrodos profundos es que provocan una menor diferencia de potencial en la superficie y así
una menor tensión de paso reduciendo el peligro para los seres vivos a nivel de la superficie. Los
electrodos verticales son preferibles para alcanzar una resistencia de puesta a tierra estable sin variaciones estacionales.
Si se prevé una disposición del tipo A, la equipotencialización es realizada por medio de barras y
conductores de equipotencialización preferiblemente en el exterior de la estructura.
E.5.4.3.4Disposición tipo B – Electrodos en anillo
Para las estructuras construidas en material aislante como la mampostería o la madera sin cimientos en
hormigón armado, es necesario instalar electrodos de puesta a tierra del tipo B conforme a 5.4.2.2.
Con el fin de reducir la resistencia equivalente de la tierra, los electrodos de puesta a tierra del tipo B
pueden ser mejorados, si es necesario, con el agregado de electrodos verticales, o de electrodos radiales conforme a 5.4.2.2. La Figura 2 brinda las exigencias relativas a las longitudes mínimas de los
electrodos.
Las distancias y las profundidades para los electrodos según la disposición del tipo B, tal como se
mencionan en 5.4.3, son óptimas en condiciones normales del terreno para la protección de las personas en la vecindad de la estructura. En zonas de bajas temperaturas invernales, deberá considerarse
la apropiada profundidad de disposición de estos electrodos.
Los electrodos en la disposición del tipo B cumplen también la función de equipotencialización entre los
conductores de bajada a nivel del suelo, debido a que varios conductores de bajada darán lugar a
diferentes tensiones por la desigual distribución de la corriente de descarga del rayo por variaciones en
la resistencia del terreno. Las diferencias de potencial provocan un flujo de corrientes de ecualización a
través del anillo de puesta a tierra, de forma que el máximo valor de tensión se reduce y el anillo de
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 127
equipotencialización con todos los sistemas a él conectados y a la estructura son llevados aproximadamente al mismo potencial.
Si las estructuras adyacentes pertenecen a distintos propietarios, no es siempre posible instalar los
electrodos en anillo rodeando completamente a la estructura. En este caso, la eficacia del electrodo de
puesta a tierra es reducida porque el anillo cumple parcialmente el rol de un electrodo en disposición del
tipo B, parcialmente aquél de un electrodo de cimientos y parcialmente el de conductor de equipotencialización.
Si las zonas vecinas a la estructura protegida son frecuentadas por numerosas personas, es conveniente tomar mayores medidas para el control del potencial. Deberían instalarse más electrodos en
forma de anillo, separados aproximadamente tres metros del primero y subsecuentes. Los anillos más
alejados de la estructura deberían instalarse más profundamente en el terreno, por ejemplo: el situado a
4 m de la estructura a 1 m de profundidad, el situado a 7 m de la estructura a 1,5 m de profundidad y el
situado a 10 m de la estructura a 2 m de profundidad. Los electrodos en anillo adicionales se conectarán al primer anillo por medio de conductores radiales.
Cuando la zona adyacente a la estructura está cubierta por una capa de asfalto de baja conductividad
de por lo menos 50 mm de espesor, se considera que las personas que circulan por esa zona están
protegidas.
E.5.4.3.5Electrodos de puesta a tierra en zona rocosa
Durante la construcción debería instalarse un electrodo de cimientos dentro de la fundación de hormigón. Aún cuando un electrodo de cimientos tiene un efecto reducido en un suelo rocoso, todavía
actúa como un conductor de equipotencialización.
En las uniones de prueba deberían conectarse electrodos complementarios a los conductores de bajada y al electrodo de cimientos.
Cuando no exista electrodo de cimientos, debe utilizarse una disposición del tipo B (electrodo en anillo).
Si el electrodo en anillo no puede instalarse en forma enterrada y debe ser montado en la superficie,
debería ser protegido contra el daño mecánico.
Los electrodos radiales dispuestos sobre o cerca de la superficie deberían ser cubiertos por piedras o
embutidos en hormigón para su protección mecánica.
Cuando la estructura esté ubicada próxima a una ruta o camino, si fuera posible, el electrodo de puesta
a tierra en anillo debería instalarse por debajo de la ruta o camino. Sin embargo, si esto no fuera posible
en toda a longitud de la porción de ruta o camino, por lo menos deberán instalarse electrodos en la
disposición de tipo A en la vecindad de los conductores de bajada.
En ciertos casos especiales, para un mejor control del potencial, será necesario tomar una decisión,
sea de instalar un anillo complementario en las proximidades de la entrada a la estructura o sea
aumentar artificialmente la resistividad de la capa superficial del suelo.
E.5.4.3.6Electrodos de puesta a tierra en grandes superficies
Una planta industrial comprende típicamente un número de estructuras asociadas entre las cuales
existen canalizaciones y cables de potencia, de comunicaciones y de procesamiento de datos.
Los electrodos de puesta a tierra de tales estructuras son muy importantes para la protección del sistema eléctrico. Un sistema de puesta a tierra de baja impedancia reduce las diferencias de potencial
entre las estructuras y así reduce las interferencias inducidas en las líneas eléctricas.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 128
Una baja impedancia de puesta a tierra puede lograrse proveyendo a la estructura de electrodos de
puesta a tierra de cimientos y adicionalmente electrodos según las disposiciones del tipo A y del tipo B
de acuerdo con la cláusula 5.4.
Es necesario ejecutar interconexiones entre los electrodos de puesta a tierra, electrodos de cimientos y
cables de bajada en las uniones de prueba. Es conveniente que algunos de estos bornes sean también
conectados a las barras de equipotencialización del SPCR interno.
Es conveniente que los conductores de bajada interiores o las partes internas de la estructura, utilizados como conductores naturales de bajada sean conectados a los electrodos de puesta a tierra y a
las armaduras de acero del hormigón armado para evitar las tensiones de contacto y de paso. Si los
conductores de bajada estuvieran cerca de las juntas de dilatación de las losas de hormigón, estas
juntas deberían ser objeto de conexiones puente flexibles entre ellas tan cerca como fuera posible del
punto de descenso del conductor de bajada.
La parte inferior de un conductor de bajada dispuesto a la vista deberá poseer una envoltura de material
aislante de por lo menos 3 mm de espesor.
Para reducir la posibilidad de impactos directos del rayo sobre canalizaciones con cables dispuestas en
el suelo, un conductor de puesta a tierra o en el caso de rutas de cables anchas, varios conductores de
puesta a tierra deberían disponerse por encima de la traza.
Interconectando las puestas a tierra de un número de estructuras puede obtenerse un sistema mallado
de puesta a tierra como se muestra en la Figura E.42.
3
2
1
4
1
Referencias:
1: Edificio con red mallada en el hormigón
2: Torre dentro del terreno de la planta
3: Equipo aislado
4: Canales de cables
Nota:
Esta disposición otorga una impedancia baja entre edificios y presenta significativas ventajas en materia de compatibilidad electromagnética. El tamaño de la malla y de los otros objetos puede ser del orden de 20 m x 20 m. Más allá de una
distancia de 30 m de los edificios puede ser agrandada a 40 m x 40 m.
Figura E.42 – Ejemplo de una malla de puesta a tierra en una planta industrial
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 129
La Figura E.42 muestra una malla de puesta a tierra, comprende los canales de cables entre las estructuras asociadas protegidas contra el rayo. Esto lleva consigo una baja impedancia entre los edificios
y mejora la resistencia al LEMP.
E.5.5
Componentes de fijación y conexión
No hay información complementaria.
E.5.6
Materiales y dimensiones
E.5.6.1
Proyecto mecánico
El proyectista del SPCR deberá consultar a las personas responsables de la estructura sobre los requisitos mecánicos relacionados con la ejecución de las instalaciones eléctricas.
Consideraciones estéticas son particularmente importantes, tanto como la elección de los materiales
para limitar el riesgo de corrosión.
Las dimensiones mínimas de los componentes de las diferentes partes de un sistema de protección
contra el rayo están dadas en las Tablas 3, 6, 7, 8 y 9.
Los materiales utilizados como componentes del sistema de protección contra el rayo están dados en la
Tabla 5.
Nota:
Otros componentes tales como barras o soportes elegidos conforme a la serie de normas EN 50164 pueden ser
considerados como adecuados.
Es recomendable que el proyectista y el instalador verifiquen los materiales utilizados de acuerdo con
sus objetivos. Esto se puede realizar a través de certificados de ensayos y de informes de los fabricantes, demostrando que los materiales han superado con éxito los ensayos.
Es recomendable que el proyectista y el instalador especifique los soportes de los conductores que
deban resistir los esfuerzos electrodinámicos de la corriente de descarga del rayo y que deban permitir
la dilatación y la contracción de los conductores debido a las variaciones de temperatura.
Es conveniente que las interconexiones entre las cubiertas de paneles metálicos sean compatibles con
el material de los paneles y presenten una superficie de contacto mínima de 50 mm2, aptas para resistir
los esfuerzos electrodinámicos de la corriente de descarga del rayo y la amenaza de corrosión del
ambiente.
Cuando sea preocupante una elevación de temperatura excesiva de la superficie adyacente a la cubierta en razón de su inflamabilidad o de su bajo punto de fusión, deberán especificarse secciones
mayores de los conductores u otro tipo de precauciones como por ejemplo el uso de uniones aislantes
o capas resistentes al fuego.
Es necesario que el proyectista identifique las zonas con riesgo de corrosión y especifique las medidas
apropiadas a tomar.
Los efectos de la corrosión sobre el sistema de protección contra el rayo pueden ser reducidos aumentando la dimensión de los materiales o utilizando componentes resistentes a la corrosión o por
otros métodos anticorrosivos.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
E.5.6.2
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 130
Elección de los materiales
E.5.6.2.1Materiales
Los materiales y sus condiciones de utilización son indicados en la Tabla 5.
Las dimensiones de los conductores captores, de bajada y de puesta a tierra en diferentes materiales
tales como cobre, aluminio y acero son dados en las Tablas 6 y 7.
El espesor mínimo de los revestimientos metálicos, las canalizaciones metálicas y contenedores, utilizados como componentes captores naturales están indicados en la Tabla 3 y las dimensiones mínimas
de los conductores de equipotencialización en las Tablas 8 y 9.
E.5.6.2.2Protección contra la corrosión
Es necesario que los sistemas de protección contra el rayo sean construidos con materiales resistentes
a la corrosión tales como el cobre, el aluminio, el acero inoxidable y el acero galvanizado. Es recomendable que los materiales de las barras captoras y los cables sean electroquímicamente compatibles con los materiales de conexión y montaje y que hayan sido elegidos de tal manera que la corrosión
no aparezca como reacción a una atmósfera corrosiva o húmeda.
Es necesario evitar las conexiones entre distintos materiales, con excepción de aquellos a proteger.
Es conveniente que los componentes construidos en cobre no sean instalados nunca encima de componentes construidos en aluminio o acero galvanizado salvo que estos últimos estén provistos de una
protección contra la corrosión.
Las partículas de polvo de cobre provenientes por ejemplo del desgaste de piezas de cobre pueden
acarrear una severa corrosión de las piezas galvanizadas aún si estas últimas no están en contacto
directo con el polvo de cobre.
Los conductores de aluminio no deberían estar fijados directamente a superficies calcáreas como el
hormigón o el revoque y nunca directamente enterrados.
E.5.6.2.2.1 Metales enterrados y en aire
La velocidad de corrosión de los metales depende del tipo de metal y de la naturaleza del entorno
ambiental. Los factores ambientales como la humedad, sales solubles, grado de aireación, temperatura
y movimiento de los electrolitos dan lugar a una condición muy compleja.
Además, las condiciones locales unidas a los contaminantes naturales o industriales pueden producir
grandes variaciones de comportamiento en distintos lugares. Para resolver los problemas de corrosión
particulares, es fuertemente recomendada la consulta a especialistas.
El efecto del contacto entre materiales distintos, ligado a fenómenos de electrólisis debidos al ambiente,
provoca un aumento de la corrosión del metal más anódico y una disminución de la corrosión del metal
más catódico.
La corrosión del metal más catódico no es necesariamente anulada. El electrolito para esta reacción
puede ser el agua en el terreno o la tierra húmeda o mismo una condensación retenida en las fisuras de
la estructura por encima del suelo.
Las redes de electrodos de puesta a tierra pueden estar sometidos a diferentes condiciones de suelo en
diferentes partes. Esto puede incrementar los problemas de corrosión y requiere especial atención.
Con el fin de reducir la corrosión de un SPCR, es necesario:
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
•
•
•
•
•
•
•
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 131
Evitar la utilización de metales no apropiados en ambientes agresivos.
Evitar el contacto entre distintos metales, los pares galvánicos o electroquímicas diferentes.
Utilizar secciones convenientes en conductores, bridas de equipotencialización, bornes conductores y soportes para asegurar una suficiente resistencia a la corrosión en las condiciones
de funcionamiento.
Proveer un relleno adecuado o material aislante en las uniones de conductores no soldadas, de
manera de excluir la humedad.
Proveer envolturas o revestimientos aislantes a los metales sensibles a vapores o líquidos corrosivos en el lugar de la instalación.
Considerar los efectos galvánicos de otras partes metálicas conectadas a tierra
Evitar toda corrosión natural catódica (por ejemplo cobre) y todo contacto entre el cobre y un
material anódico (por ejemplo el acero).
Para satisfacer las condiciones dadas más arriba, las siguientes precauciones son brindadas como
ejemplos particulares:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
El espesor mínimo o diámetro mínimo de un elemento conductor será de 1,5 mm para el acero,
el aluminio, el cobre o sus aleaciones y las aleaciones de hierro-cromo-níquel.
Si componentes construidos en dos metales diferentes se encuentran separados por una pequeña distancia o están en contacto, pudiendo provocar corrosión, y ese contacto no es eléctricamente necesario, es recomendable instalar un espaciador aislante.
Los conductores de acero no protegido deberían ser galvanizados por inmersión en caliente
con un espesor mínimo de 50 μm.
Los conductores de aluminio no deberían ser enterrados directamente o embutidos o fijados en
hormigón o revoque salvo que estén protegidos por una envoltura impermeable ajustada y
durable.
Las uniones aluminio-cobre deberán ser evitadas de ser posible. En caso contrario, las uniones
serán soldadas o realizadas utilizando una pieza intermediaria de aluminio-cobre.
Las envolturas y fijaciones de conductores de aluminio serán construidas en metales similares y
de sección adecuada para evitar su falla en condiciones ambientales adversas.
El cobre es adecuado para la mayoría de las aplicaciones de electrodos de puesta a tierra ,
excepto para condiciones ácidas, en presencia de oxígeno, de sulfatos o de amoníaco. Debería
recordarse que provoca daños galvánicos sobre materiales ferrosos conectados a él. Puede
requerirse la consulta a un especialista, sobre todo en el caso de protección catódica.
Los conductores captores en el techo y los conductores de bajada sometidos a gases agresivos
deberá preverse resistentes a la corrosión, por ejemplo utilizando acero de alta aleación
(>16,5% Cr, >2% Mo, 0,2% Ti, 0,12 a 0,22% N).
El acero inoxidable y las aleaciones de níquel pueden ser utilizadas por las mismas razones de
resistencia a la corrosión. Sin embargo, en condiciones anaeróbicas, como por ejemplo dentro
de la arcilla, se corroen a la misma velocidad que el hierro.
Las uniones entre el acero y el cobre o sus aleaciones, en el aire, si no son soldadas, deberán
ser estañadas o recubiertas de una capa durable resistente a la humedad.
El cobre y las aleaciones de cobre están sujetas a la corrosión bajo tensión mecánica en ambientes con vapores amoniacales y por lo tanto no deberían ser utilizadas para fijaciones o retenciones en esas condiciones.
En las proximidades del mar, todas las uniones entre conductores deberían ser soldadas o
efectivamente selladas.
Los electrodos de cobre o de acero inoxidable pueden ser conectados directamente a las barras de
refuerzo del hormigón armado.
Los electrodos de acero galvanizado enterrados deben conectarse a las barras de refuerzo del hormigón armado a través de vías de chispas capaces de conducir una parte sustancial de la corriente de
descarga del rayo (ver Tablas 8 y 9 para la dimensión de los conductores). Una conexión directa en-
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 132
terrada significaría un aumento del riesgo de corrosión. La vía de chispas utilizada debería cumplir con
los requisitos de la Cláusula 6.2.
Nota:
Las vías de chispas con nivel de protección Up de 2,5 kV y con un mínimo Iimp de 50 kA (10/350μs) son usualmente
apropiadas.
El acero galvanizado debería utilizarse como electrodo de puesta a tierra enterrado solamente cuando
las armaduras incorporadas al hormigón no estén conectadas directamente al electrodo enterrado.
Si cañerías metálicas enterradas son conectadas a la barra equipotencial principal y al sistema de
puesta a tierra, el material de las cañerías, si no fuera aislado, y el material de los conductores del
sistema de puesta a tierra debería ser el mismo. Las cañerías con una cubierta de pintura o asfalto son
tratadas como si no fueran aisladas. Cuando el uso de los mismos materiales no es posible, el sistema
de cañerías debe ser aislado de las estructuras equipotencializadas por medio de secciones aislantes.
Estas secciones aislantes deberían ser puenteadas eléctricamente por medio de vías de chispas. El
puenteo de secciones aislantes por medio de vías de chispas debería utilizarse también cuando estas
piezas son instaladas con el propósito de protección catódica.
Los conductores y cables con envoltura de plomo no deberían instalarse directamente en hormigón. La
envoltura de plomo deberá ser protegida contra la corrosión por medio de fajaduras o manguitos contraíbles anticorrosivos. Los conductores pueden ser protegidos por una cubierta de material sintético.
Es conveniente que los electrodos de acero que provienen del hormigón y del suelo hacia la superficie
sean protegidos contra la corrosión por una longitud de 0,3 m por envolturas anticorrosivas o manguitos
contraíbles. Para los conductores en cobre o acero inoxidable, esta precaución no es necesaria.
Es conveniente que los materiales utilizados para los bornes entre conductores enterrados presenten la
misma resistencia a la corrosión que los conductores enterrados. La conexión por abulonamiento no
está generalmente permitida excepto que los bornes sufran un tratamiento anticorrosivo antes de la
ejecución de la conexión. Una buena experiencia se ha hecho con las juntas comprimidas.
Las uniones soldadas serán protegidas contra la corrosión.
La experiencia práctica muestra que:
•
•
•
El aluminio no debe ser utilizado nunca como electrodo de puesta a tierra.
Los conductores de acero con envoltura de plomo no son apropiados como conductores de
puesta a tierra.
Los conductores de cobre con envoltura de plomo no deben ser utilizados embebidos en hormigón o en suelos con alto contenido de calcio.
E.5.6.2.2.2 Metales embebidos en hormigón
El embebido de acero o acero galvanizado en hormigón provoca la estabilización del potencial natural
del metal, debido al ambiente alcalino uniforme que lo rodea. Adicionalmente el hormigón presenta una
resistividad uniforme, relativamente elevada del orden de 200 Ω.m o más.
Por lo tanto, las barras de refuerzo en el hormigón son mucho más resistentes a la corrosión que si
estuvieran al aire, aún si se conectan externamente a materiales de electrodos más catódicos.
La utilización de las armaduras del hormigón como conductores de bajada no trae problemas de corrosión si los puntos de acceso al dispositivo captor son estancos, por ejemplo por aplicación de una
capa conveniente de resina epoxi.
Las planchuelas de acero galvanizado, como el anillo de cimientos, pueden ser incorporados al hormigón y pueden ser directamente conectados a las armaduras del hormigón. El cobre y el acero in-
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 133
oxidable pueden también ser admitidos y pueden ser conectados directamente a las armaduras del
hormigón.
Debido al potencial galvánico natural del acero en el hormigón, los electrodos adicionales fuera del
hormigón deben ser ejecutados en cobre o acero inoxidable.
En el fibrocemento armado, la utilización de electrodos de acero no está permitida debido a que durante
el proceso de construcción el electrodo de acero puede ser presionado, por ejemplo por las máquinas
utilizadas y tocar el suelo. En estos casos el acero enfrenta un serio riesgo de corrosión. El cobre y el
acero inoxidable son materiales adecuados para construir electrodos de tierra en fibrocemento.
E.6
E.6.1
Instalación interior de protección contra el rayo
Generalidades
Los requisitos para el proyecto de las instalaciones interiores de protección contra el rayo fueron brindados en la Cláusula 6.
El sistema externo de protección contra el rayo y su relación con las partes conductoras y las instalaciones dentro de la estructura determinarán, en general, la necesidad de un sistema interno de protección.
Es esencia una consulta y el acuerdo con todas las autoridades y las partes relacionadas con la equipotencialización l.
Es conveniente que el proyectista y el instalador del sistema de protección contra el rayo (SPCR),
presten atención al hecho que los requisitos indicados en la Cláusula E.6 son muy importantes para
alcanzar una adecuada protección contra el rayo. El comitente debería ser notificado consecuentemente.
La protección interna contra el rayo es la misma para todos los niveles de protección con excepción de
las distancias de separación.
Las medidas necesarias para la protección interna contra el rayo exceden las medidas de equipotencialización para las redes de frecuencia industrial, en razón del valor elevado de sus corrientes y del
tiempo de crecimiento de la corriente en el caso de un impacto de rayo.
Nota:
E.6.1.1
Si se prevé considerar a protección contra el LEMP, debe ser tomada en cuenta AEA 92305-4.
Distancia de separación
Se debe mantener una distancia de separación adecuada, determinada de acuerdo con la Cláusula
6.3, entre el SPCR externo y todas las partes conductoras unidas a la conexión equipotencial de la
estructura.
La distancia de separación puede ser evaluada por medio de la ecuación (4) mostrada en la Cláusula
6.3.
La longitud de referencia “l”, para el cálculo de la distancia de separación “s” (ver 6.3) debería ser la
distancia entre el punto de conexión a la barra equipotencial y el punto más cercano a lo largo del
conductor de bajada. Los conductores de techo y de bajada seguirán el camino más directo para
mantener baja la distancia de separación.
La longitud y la traza del conductor entre la barra equipotencial y el conductor de bajada por dentro del
edificio, tiene, generalmente, poca influencia en la distancia de separación, pero cuando la traza de este
conductor está cercana a un conductor de protección para el rayo, la necesaria distancia de separación
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 134
puede ser disminuida. Las Figuras E.43 y E.44 ilustran como la distancia crítica “l” usada para el cálculo
de la distancia de separación “s”, de acuerdo con 6.3, es medida en un SPCR.
d
d
1
1
l
l
2
2
Figura E.43a: Distancia de
separación calculada s<d
Figura E.43b: Distancia de
separación calculada s>d
Referencias:
1
Cañería metálica
2
Conexión equipotencial
d
Distancia entre un conductor de bajada y una instalación metálica en el interior del edificio
l
Longitud para el cálculo de la distancia de separación “s”.
s
Distancia de separación según 6.3.
Nota:
Cuando la distancia entre un conductor de bajada y las instalaciones internas no puede ser aumentada al valor de la
distancia de separación calculada, es conveniente que sea realizada una unión en el punto más alejado, ver la Figura E.43b.
Figura E.43 – Ejemplos de distancias de separación entre el SPCR y las instalaciones metálicas
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 135
7
d
1
2
1
l
1
4
3
5
5
6
Referencias:
1
2
3
4
5
6
7
d
l
Radiador metálico para calefacción
Pared de ladrillos o madera
Caldera
Barra equipotencial principal
Electrodo de puesta a tierra
Conexión a la toma de tierra o al conductor de bajada
Caso más desfavorable
Distancia real
longitud para la evaluación de la distancia de separación “s”.
Nota:
La estructura está construida en ladrillos aislantes.
Figura E.44 – Directivas para el cálculo de la distancia de separación “s” para el caso más
desfavorable de impacto de rayo a una distancia “l” del punto de referencia según 6.3
En las estructuras donde se utilizan como conductores de bajada los conductores naturales, por
ejemplo en estructuras de hormigón armado, las barras de la armadura, es conveniente que el punto de
referencia sea el punto de conexión del conductor natural de bajada.
Para las estructuras, cuyas superficies exteriores no contengan elementos conductores, tales como la
mampostería o la madera, es conveniente que la distancia total a lo largo de los conductores de protección contra el rayo “l” se tome entre el punto de impacto más desfavorable y el punto de conexión de
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 136
la equipotencialización interior al conductor de bajada y a la tierra y sea utilizada para calcular la distancia de separación “s” conforme a 6.3.
Si no fuera posible mantener la distancia de separación superior a la distancia de seguridad a lo largo
de todo el recorrido, será necesario ejecutar la equipotencialización del sistema de protección en el
punto más alejado del punto de referencia (ver Figura E.43b). Por lo tanto, los conductores eléctricos
deberían, o bien ser reubicados de acuerdo con los requisitos de la distancia de separación (ver 6.3) o
bien envueltos mediante un blindaje o armadura metálicos, unidos al SPCR en el punto más lejano al
punto de referencia.
Si la equipotencialización de las instalaciones interiores al SPCR es realizada en el punto de referencia
y en el punto más alejado, las condiciones de proximidad son satisfechas a todo lo largo del recorrido.
Los siguientes puntos son a menudo críticos y requieren una atención particular:
En el caso de grandes estructuras, la distancia de separación calculada entre el SPCR y los conductores e instalaciones metálicas internas es a menudo tan grande que no puede ser implementada. Esto
implica la necesidad de una equipotencialización suplementaria del SPCR a esas instalaciones metálicas. Consecuentemente una parte de la corriente de descarga del rayo fluirá a través de esas instalaciones metálicas hasta el sistema de puesta a tierra de la estructura.
La interferencia electromagnética debida a estas corrientes parciales debería ser tomada en cuenta
cuando se proyectan las instalaciones de la estructura y las zonas protegidas de las influencias electromagnéticas de los rayos, dentro de la estructura de acuerdo con AEA 92305-4.
Sin embargo la interferencia será significativamente menor que aquella causada por una chispa eléctrica en ese punto.
En el caso de los techos, la distancia de separación entre el sistema exterior de protección contra el
rayo y las instalaciones eléctricas es a menudo más corta que la distancia de seguridad “s”, conforme a
6.3. En estos casos, es conveniente instalar el SPCR o el conductor eléctrico en una diferente ubicación.
Es necesario acordar con la persona responsable de la instalación eléctrica para ejecutar un nuevo
trazado de los circuitos eléctricos que no están conformes con la distancia de separación con relación a
los conductores captores de la estructura.
Si una instalación eléctrica no puede ser modificada, es conveniente realizar la equipotencialización
con el SPCR exterior, según 6.3.
En ciertos edificios, no es posible mantener las distancias de separación. Las instalaciones interiores
pueden impedir al proyectista o al instalador manejar situaciones o hacer conexiones a ciertas partes
metálicas o instalaciones eléctricas. Esto debe ser comunicado al dueño del edificio.
E.6.2
E.6.2.1
Conductores de equipotencialización
Proyecto
En el caso de un SPCR exterior aislado, la equipotencialización se realizará solamente a nivel del suelo.
En el caso de estructuras industriales, las partes conductoras de la estructura y del techo pueden,
generalmente, ser utilizados como componentes naturales y pueden constituir una conexión equipotencial.
No solamente las partes conductoras de la estructura y los equipos situados en su interior deberían ser
conectados a la conexión equipotencial sino también los conductores de potencia y los equipos de
telecomunicaciones. Debe tenerse una precaución especial para el control de la tensión de paso en las
proximidades de electrodos de puesta a tierra situados en el interior de la estructura. Medidas ade-
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 137
cuadas serían la conexión de las armaduras del hormigón armado a la puesta a tierra o proveer una red
de equipotencialización en el sótano o fundación.
Para edificios de altura superior a los 30 m, es recomendable repetir la unión equipotencial a un nivel de
20 m por encima del suelo y cada 20 m por encima de cada unión equipotencial. Sin embargo en todas
las circunstancias la distancia de separación debería ser mantenida.
Esto significa que, en cada uno de estos niveles, por lo menos los conductores de bajada exteriores e
interiores y las partes metálicas interiores deberían ser interconectados. Los conductores activos deberían ser interconectados a través de descargadores.
E.6.2.1.1Conductores de equipotencialización
Los conductores de equipotencialización deberían ser hábiles para soportar la circulación de una parte
de la corriente de descarga del rayo.
Los conductores de equipotencialización que interconectan instalaciones metálicas internas en la estructura no conducen una parte significativa de la corriente de descarga del rayo. Sus dimensiones
mínimas se dan en la Tabla 9.
Los conductores de equipotencialización que interconectan partes conductoras exteriores en la estructura al sistema de protección SPCR, soportan habitualmente una parte importante de la corriente de
descarga del rayo.
E.6.2.1.2Descargadores
Los equipos descargadores deberían soportar la circulación de la parte presunta de la corriente de
descarga del rayo sin sufrir daño. Un equipo descargador debería poseer la habilidad de extinguir las
corrientes de seguimiento provenientes de la fuente de potencia si los descargadores están conectados
a conductores activos de potencia. La elección de los descargadores debe hacerse de acuerdo con 6.2.
Cuando ser requiera la protección de los equipos internos contra LEMP, los descargadores deben
también cumplir con AEA 92305-4.
E.6.2.2
Equipotencialización de las partes conductoras interiores
Es necesario prever e instalar una conexión equipotencial entre las partes conductoras interiores, las
partes conductoras exteriores, los sistemas eléctricos de potencia y de comunicaciones (por ejemplo
sistemas de tratamiento de datos, seguridad, alarmas) por medio de conexiones cortas y cuando fuera
necesario utilizando descargadores.
Nota:
Se recomienda la conformidad con AEA 90364 para la equipotencialización.
Las canalizaciones metálicas tales como las utilizadas para el suministro y la conducción de agua, gas,
calefacción, aire, rieles de ascensores, soportes de grúas, etc. deben ser interconectadas y unidas al
SPCR a nivel del suelo.
Pueden aparecer chispas en partes metálicas no pertenecientes a la estructura si estas partes están
ubicadas próximas a conductores de bajada del SPCR. Cuando esto se considere peligroso, deberían
tomarse medidas de equipotencialización conforme a 6.2 para evitar las chispas.
Una disposición de barra de equipotencialización se muestra en la Figura E.45.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 138
8
1
7
12221
2
9
3
11
M
10
4
5
M
6
Referencias:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
M
Alimentación de energía
Medidor de energía
Caja de toma
Red de potencia
Gas
Agua
Calefacción central
Equipos eléctricos y electrónicos
Pantalla del cable de antena
Barra equipotencial principal
Descargador
Medidor
Figura E.45 – Ejemplo de equipotencialización
Es conveniente que las barras de equipotencialización estén situadas de forma tal que las conexiones a
los electrodos o a los conductores de circunvalación sean cortas.
La barra equipotencial principal debe ser preferiblemente instalada en el lado interno de una pared que
da al exterior, cerca del nivel del piso, cerca de la caja de toma primaria y cercanamente conectada al
sistema de puesta a tierra que comprende el conductor de circunvalación, el electrodo de cimientos, el
electrodo natural como por ejemplo las barras de refuerzo del hormigón armado, cuando fuera aplicable.
En edificios extensos, varias barras de equipotencialización pueden ser utilizadas siempre que estén
interconectadas. Las conexiones muy largas pueden dar lugar a formar grandes espiras conduciendo a
la aparición de grandes tensiones y corrientes inducidas. Para minimizar estos efectos, debería ser
prevista una interconexión mallada de estas barras, de la estructura y de la toma de tierra conforme a
AEA 92305-4.
En las estructuras de hormigón armado conformes a 4.3, las armaduras pueden ser utilizadas para la
equipotencialización. En estos casos, se recomienda incorporar en las paredes una red mallada com-
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 139
plementaria de bornes terminales soldados o abulonados, descritos en E.4.3 y conectarlos a las barras
equipotenciales por medio de conductores soldados.
Las secciones mínimas para los conductores de equipotencialización o para los conectores y bornes
están dados en las Tablas 8 y 9. Todas las partes conductoras de tamaño significativo, tales como rieles
de ascensores, grúas, pisos metálicos, cañerías y servicios eléctricos, deberían ser interconectados a
la barra de equipotencialización más próxima por medio de un conductor de equipotencialización corto,
al nivel del piso y en otros niveles, si la distancia de separación conforme a 6.3 no puede ser mantenida.
Las barras de equipotencialización y otras partes del circuito equipotencial deberían resistir la circulación de la corriente presunta de descarga del rayo.
En estructuras con paredes reforzadas, solamente una fracción menor de la corriente de descarga del
rayo circulará por estos conductores.
Las Figuras E.46, E.47 y E.48 ilustran las disposiciones de equipotencialización en las estructuras con
múltiples puntos de entrada de servicios desde el exterior.
2
3
8
1
9
5
4
7
6
Referencias:
1
Parte conductora exterior, por ejemplo cañería metálica de la red de agua
2
Alimentación de potencia o de comunicaciones
3
Armadura de acero de la pared exterior o de la fundación
4
Anillo de puesta a tierra o conductor de circunvalación
5
Hacia un electrodo de tierra adicional
6
Unión especial de equipotencialización
7
Pared de hormigón armado, ver referencia 3
8
Descargador
9
Barra equipotencial
Nota:
Las armaduras de acero de la fundación son utilizadas como electrodos naturales de puesta a tierra.
Figura E.46 – Ejemplo de una disposición de equipotencialización de una estructura con
varias entradas de elementos conductores desde el exterior utilizando tomas de tierra en
anillo para la interconexión de las barras equipotenciales
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
2
3
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 140
4
1
5
10
8
7
9
6
Referencias:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Armadura de acero de la pared exterior en hormigón armado y de la fundación
Otro electrodo de puesta a tierra
Unión equipotencial
Conductor de circunvalación interno
Hacia parte conductora externa, por ejemplo, cañería de agua
Electrodo de puesta a tierra en anillo, disposición del tipo B
Descargador
Barra equipotencial
Alimentación de potencia o de comunicaciones
Hacia electrodo de puesta a tierra complementario, disposición del tipo A
Figura E.47 – Ejemplo de equipotencialización en el caso de varias entradas de partes
conductoras externas y de una alimentación de potencia o de comunicaciones utilizando un
anillo interior para la interconexión de las barras de equipotencialización
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 141
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
1
2
3
6
8
7
4
3
5
Referencias:
1
2
3
4
5
6
7
8
Alimentación de potencia o de comunicaciones
Conductor de circunvalación externo (por encima del suelo)
Parte conductora exterior
Unión con conductor de bajada
Armadura de acero de la pared de hormigón armado
Conexión a un elemento de acero de la construcción
Barra equipotencial
Descargador
Figura E.48 – Ejemplo de equipotencialización de una estructura con múltiples puntos de
entrada de elementos conductores exteriores a la estructura por encima del nivel del suelo
E.6.2.3
Equipotencialización contra el rayo de las partes conductoras exteriores
Sin información complementaria.
E.6.2.4 Equipotencialización contra el rayo de las redes de potencia y de comunicaciones en
la estructura a proteger
Los detalles para la equipotencialización contra el rayo de los sistemas internos se brindan en AEA
92305-4.
E.6.2.5 Equipotencialización contra el rayo de los servicios provenientes del exterior de la
estructura
Las partes conductoras exteriores y las alimentaciones de potencia y comunicaciones deberían
ingresar a la estructura preferentemente cerca del nivel del suelo y en una ubicación única.
Es conveniente que la unión al sistema de puesta a tierra ser realice también lo más próximo posible al
punto de ingreso de los servicios exteriores al edificio. En el caso de una red de BT, esto es inmedia-
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 142
tamente aguas abajo de la caja de toma primaria (sujeto a la aprobación de la compañía distribuidora de
electricidad).
Es conveniente que la barra de equipotencialización en este punto común esté unida por conductores
cortos a la toma de tierra.
Si los servicios provenientes del exterior que ingresan al inmueble son cables apantallados, las pantallas deben estar conectadas a la barra de puesta a tierra. La sobretensión en los conductores activos
dependerá del valor de la corriente parcial de descarga del rayo en la pantalla (ver Anexo B) y de la
sección de la pantalla. En el Anexo E de AEA 92305-1 se da un método de estimación de esta corriente.
Si las sobretensiones previstas sobrepasan las especificaciones de la línea y los equipos conectados,
será necesario instalar descargadores.
Si los servicios provenientes del exterior que ingresan al inmueble son cables no apantallados, la corriente de descarga del rayo circulará por los conductores activos. En estos casos los descargadores
con circulación de corriente elevada deben ser instalados en el punto de entrada, los conductores PE y
PEN pueden ser conectados directamente a la barra de puesta a tierra.
Si por diversas razones, las partes conductoras exteriores y las alimentaciones de potencia y de comunicaciones ingresan al inmueble en puntos diferentes, es conveniente que varias barras de equipotencialización sean instaladas lo más próximas posible a la toma de tierra, por ejemplo: a una puesta
a tierra en anillo, a las barras de la armadura y al electrodo de cimientos de la estructura, si fuera posible.
Cuando una disposición del tipo A sea utilizada como parte de un SPCR, las barras de equipotencialización deberían ser conectadas a electrodos individuales y, adicionalmente deberían estar interconectadas por un conductor de circunvalación interno o un conductor interno formando un anillo parcial.
Para ingresos de servicios desde el exterior por encima de la superficie del suelo, las barras de equipotencialización deberían ser conectadas a un conductor de circunvalación que recorra la parte interna
o externa de la pared exterior unido a los conductores de bajada del SPCR y al refuerzo metálico de la
estructura si fuera aplicable.
El conductor de circunvalación debería ser conectado al refuerzo de acero y otros elementos metálicos
de la estructura, a intervalos regulares de la distancia entre conductores de bajada, como fue establecido en la Tabla 4.
En edificios proyectados para centros de tratamiento de datos, comunicaciones y otras estructuras que
requieran un bajo nivel de LEMP por efectos inductivos, el conductor de circunvalación debería ser
conectado a las barras de refuerzo, típicamente, cada 5 m.
Para la equipotencialización de los servicios que ingresan desde el exterior en los inmuebles en hormigón armado que contienen importantes instalaciones de comunicaciones o tratamiento de datos y
para las estructuras con severas restricciones de compatibilidad electromagnética (CEM), es conveniente utilizar un “plano de tierra” conectado en varios puntos a las armaduras y otros elementos
metálicos.
E.6.3
Aislación eléctrica de un SPCR exterior
Debe mantenerse una adecuada distancia de separación conforme a 6.3 entre el SPCR externo y toda
parte metálica conductora conectada a la unión equipotencial de la estructura.
Para más detalles, ver E.6.1.1. Para las estructuras bajas se dan ejemplos y cálculos del kc de 6.3 en la
Figura E.2.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
E.6.4
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 143
Protección contra los efectos de las corrientes inducidas en los sistemas internos
Las corrientes en los conductores de un SPCR externo pueden inducir sobretensiones excesivas en las
espiras de las instalaciones internas por efecto de inducción electromagnética. Las sobretensiones
pueden ocasionar fallas en los sistemas internos.
Considerando que prácticamente todos los inmuebles contienen equipamiento electrónico, los efectos
del campo electromagnético de los conductores de bajada internos y externos debería ser tenido en
cuenta en el proyecto del sistema de protección contra el rayo.
Las medidas de protección contra las sobretensiones se dan en AEA 92305-4.
E.7
Inspección y mantenimiento de los sistemas de protección contra el rayo (SPCR)
E.7.1
Objeto de las inspecciones
La inspección de un SPCR debería ser conducida por un especialista en protecciones contra el rayo de
acuerdo con las recomendaciones de la cláusula E.7.
El inspector debería ser provisto de la memoria de proyecto del SPCR conteniendo la documentación
necesaria del SPCR como por ejemplo: los criterios de proyecto, descripción del proyecto y planos
técnicos. El inspector del SPCR debería ser provisto también con los informes previos de inspección y
mantenimiento.
Todos los SPCR deberían ser inspeccionados en las siguientes ocasiones:
•
•
•
Durante la instalación del SPCR, especialmente durante la instalación de componentes que
quedarán encerrados en la estructura y devendrán inaccesibles.
Luego de la finalización de la instalación del SPCR.
En períodos regulares de acuerdo con la Tabla E.2.
Tabla E.2 – Períodos máximos entre inspecciones de un SPCR
Nivel de protección
Inspección visual
Inspección completa
Inspección completa
de los sistema críticos
[años]
I y II
1
2
1
III y IV
2
4
1
Nota: Para las estructuras con riesgo de explosión, una inspección completa es sugerida cada 6 meses. Es conveniente
efectuar los ensayos una vez por año.
Una excepción aceptable al ensayo anual puede ser un ciclo de 14 a 15 meses cuando se considera ventajoso efectuar las
mediciones de puesta a tierra en distintas estaciones del año.
Los intervalos entre inspecciones dados en la Tabla E.2 se aplican en los casos donde no existe texto
reglamentario en la jurisdicción.
Nota:
Si las autoridades nacionales o instituciones reglamentan ensayos regulares del sistema eléctrico del inmueble, es
recomendable ensayar el sistema de protección contra el rayo con respecto al funcionamiento de las medidas de protección
internas contra el rayo incluyendo la conexión equipotencial con los sistemas eléctricos al mismo tiempo. Las instalaciones
existentes deberían ser clasificadas dentro de alguna de los niveles de protección y los ciclos de inspección y mantenimiento
deberían respetar las reglamentaciones locales como las recomendaciones del constructor, reglamentos técnicos, instrucciones, seguridad industrial y leyes de seguridad en el trabajo.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 144
Es recomendable inspeccionar el sistema de protección visualmente por lo menos una vez por año. En
las zonas de condiciones climáticas extremas, es aconsejable inspeccionar el sistema más a menudo
que los períodos indicados en la Tabla E.2. Cuando el SPCR forma parte del programa de mantenimiento planificado por el cliente, o si es un requisito de la compañía aseguradora del inmueble, podría
requerirse una inspección completa anual del SPCR.
El intervalo entre dos inspecciones está determinado por los siguientes factores:
•
•
•
•
•
•
Clasificación de la estructura o de la zona protegida, particularmente por los efectos posteriores
a los impactos.
Tipo de SPCR
Ambiente local, por ejemplo: un ambiente corrosivo debería tener intervalos más cortos entre
inspecciones.
Los materiales de los componentes del SPCR.
El tipo de superficie a la cual los componentes del SPCR están fijados.
La condición del suelo y las velocidades de corrosión asociadas.
Adicionalmente a lo dicho arriba, un SPCR debería ser inspeccionado cuando cualquier alteración
significativa o reparación haya sido encarada en la estructura protegida y a continuación de cualquier
descarga de rayo conocida sobre el SPCR.
Una inspección total, incluyendo ensayos debería ser realizada cada dos a cuatro años. Los sistemas
en condiciones ambientales críticas, por ejemplo las partes sometidas a esfuerzos mecánicos como
son las fijaciones flexibles en zonas ventosas, descargadores en cañerías metálicas, puestas a tierra
exteriores deberían ser sometidas a una inspección anual.
En la mayoría de las regiones, y más particularmente en aquellas sometidas a gradientes de temperatura elevados y a la lluvia, es conveniente tener en cuenta la variación del valor de la resistencia de
puesta a tierra midiendo la resistividad del suelo a diferentes profundidades y en distintas estaciones del
año.
Una mejora en el sistema de puesta a tierra debería ser prevista cuando las mediciones de resistencia
de puesta a tierra muestran mayores cambios en la resistencia que aquellas anticipadas en el proyecto,
especialmente cuando la resistencia aumente sostenidamente entre inspecciones.
E.7.2
Orden de ejecución de las inspecciones
E.7.2.1
Procedimiento de inspección
El propósito de la inspección es el de asegurar que el sistema de protección contra el rayo esté conforme al presente documento.
La inspección incluye la verificación de la documentación técnica, inspección visual, ensayos y registro
en un informe de la inspección.
E.7.2.2
Verificación de la documentación técnica
La documentación técnica debería ser verificada para asegurar que esté completa, conforme al presente documento y de acuerdo con lo realmente ejecutado en obra.
E.7.2.3
Inspecciones visuales
Es conveniente efectuar las inspecciones visuales para asegurar que:
•
•
El proyecto esté conforme al presente documento.
El SPCR esté en buen estado.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
E.7.2.4
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 145
Que no haya conexiones sueltas o roturas accidentales en los conductores que forman el SPCR
y en sus uniones.
Que no haya partes del sistema debilitadas por la corrosión, especialmente a nivel del suelo.
Que las conexiones visibles de puesta a tierra estén intactas (operacionales).
Que todos los conductores visibles y los componentes del sistema estén sujetos y protegidos
contra los esfuerzos mecánicos y en el lugar adecuado.
Que no haya habido agregados o modificaciones a la estructura protegida que requiera una
protección adicional.
Que no haya habido indicación de daño del SPCR, de los descargadores o de los fusibles que
protegen a los descargadores.
Que una correcta conexión de equipotencialización haya sido establecida para cualquier nuevo
servicio interior a la estructura desde la última inspección y que hayan sido efectuadas pruebas
de continuidad de esos nuevos agregados.
Que los conductores y las conexiones de equipotencialización en el interior de la estructura
estén en su lugar e intactas.
Que las distancias de separación sean mantenidas.
Que los conductores de equipotencialización, uniones, dispositivos de blindaje, trazas de cables
y descargadores hayan sido verificados y probados.
Ensayos
La inspección completa y los ensayos de los SPCR comprenden las inspecciones visuales y deberían
ser completadas por las siguientes acciones:
Ensayos de continuidad, especialmente de aquellas partes del SPCR que no son visibles para inspección durante la inspección inicial y consecuentemente no son visibles en inspecciones ulteriores.
Los valores de resistencia de puesta a tierra. Es conveniente efectuar las mediciones de resistencia de
puesta a tierra, aisladas o en conjunto y registrar los valores en un informe de inspección del SPCR.
Nota:
Una medición de la resistencia de puesta a tierra por alta frecuencia es posible durante la ejecución así como durante
el mantenimiento del sistema de puesta a tierra con el fin de verificar la coherencia entre el sistema de puesta a tierra ejecutado
y el necesario.
a) La resistencia de cada electrodo de tierra y si es posible, la resistencia de la puesta a tierra en
conjunto.
Es conveniente medir cada electrodo a partir de la unión de prueba en la posición abierta (medición aislada).
Si el valor de la resistencia global de puesta a tierra excede de los 10 Ω, debe ser efectuado un
control para verificar que los electrodos de puesta a tierra estén conformes a la Figura 2.
Si el valor de la resistencia de puesta a tierra se ha acrecentado sensiblemente, deben efectuarse investigaciones para determinar las razones y tomar las medidas necesarias.
Para los electrodos de puesta a tierra en zonas rocosas, deberían seguirse los requisitos de la
Cláusula E.5.4.3.5. El requisito de los 10 Ω no es aplicable en este caso.
b) Los resultados de las verificaciones visuales de todos los conductores, uniones y conexiones o
los resultados de la medición de su continuidad eléctrica.
Si el sistema de puesta a tierra no cumple con estas exigencias o si la verificación no es posible a causa
de una falta de información, el sistema de puesta a tierra debería ser mejorado instalando electrodos de
puesta a tierra extra o un nuevo sistema de puesta a tierra.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
E.7.2.5
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 146
Documentación de la inspección
Guías de inspección deberían ser preparadas para facilitar las inspecciones. Ellas deberían contener
suficiente información para guiar al inspector a través del proceso de inspección de forma que todas las
áreas de importancia estén documentadas como por ejemplo: el método de instalación del SPCR, el
tipo y condición de los componentes, los métodos de ensayo y la forma apropiada de registro de los
datos obtenidos.
El inspector debería completar un informe de inspección del SPCR, que debería guardarse junto a la
memoria del proyecto y a informes de inspecciones previas e informes de mantenimiento.
El inspector debería contener, como mínimo la siguiente información:
•
•
•
•
•
•
•
E.7.3
Condición general de los dispositivos captores.
Nivel general de corrosión y estado de la protección contra la corrosión.
La seguridad de los sostenes de los conductores y de los componentes del SPCR
Las mediciones de la resistencia de puesta a tierra.
Cualquier desviación de los requisitos del presente documento.
La documentación de todo cambio o agregado en el SPCR y cualquier cambio en la estructura.
Adicionalmente los planos de construcción y las memorias de proyecto deberían ser actualizadas.
Los resultados de los ensayos efectuados.
Mantenimiento
El SPCR debería ser mantenido regularmente para asegurar que no se deteriora y continua cumpliendo
con los requisitos para los que fue originalmente proyectado. El proyecto del SPCR debería determinar
la necesidad de mantenimiento y el ciclo de inspecciones según la Tabla E.2.
El programa de mantenimiento del SPCR debería asegurar la puesta a punto del SPCR con respecto a
la última edición del presente documento.
E.7.3.1
Observaciones generales
Los componentes del SPCR tienden a perder su eficacia a lo largo de los años debido a la corrosión,
daños debido a las inclemencias del tiempo, daños mecánicos y daños debidos a los impactos de
rayos.
Los programas de inspección y mantenimiento deberían ser especificados por alguna autoridad, el
proyectista del SPCR o el instalador del mismo, conjuntamente con el dueño de la estructura o su
representante designado.
Para llevar a cabo los trabajos de mantenimiento y efectuar las inspecciones sobre un SPCR los dos
programas, inspección y mantenimiento deben ser coordinados.
El mantenimiento de un SPCR es importante aún si el proyectista ha tomado especiales precauciones
para proveer protección contra la corrosión y ha dimensionado los componentes del SPCR de acuerdo
con su particular exposición al daño por las descargas del rayo y las inclemencias climáticas adicionalmente a los requerimientos del presente documento.
Las características mecánicas y eléctricas del SPCR deberían mantenerse durante toda la vida útil del
mismo para conformar los requerimientos de proyecto de este documento.
Puede ser necesario modificar el SPCR si se producen modificaciones en el edificio o en su equipamiento o si el propósito (uso) para el que el edificio fue construido sufre alteraciones.
ASOCIACIÓN
ELECTROTÉCNICA
ARGENTINA
PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS
Daños a las estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-3 © Edición 2007
Página 147
Si una inspección demuestra que es necesario efectuar reparaciones en el SPCR, estas reparaciones
deberán ser ejecutadas sin demora y no ser pospuestas hasta el próximo ciclo de mantenimiento programado.
E.7.3.2
Procedimiento del mantenimiento
Para todos los SPCR deberían establecerse programas de mantenimiento periódico:
La frecuencia de los procedimientos de mantenimiento dependerá de lo siguiente:
•
•
•
Degradación debida a las condiciones climáticas y del medio ambiente.
Exposición al daño por descargas de rayo.
Nivel de protección asignado a la estructura.
Es recomendable establecer los procedimientos de mantenimiento para cada sistema de protección
contra el rayo y que ellos pasen a formar parte del programa general de mantenimiento de la estructura
protegida.
Es conveniente que un programa de mantenimiento contemple una lista de verificaciones de manera
que el mantenimiento sea regularmente seguido y comparado con las verificaciones anteriores.
Un programa de mantenimiento debería incluir las siguientes informaciones:
•
•
•
•
•
•
E.7.3.3
Verificación de todos los conductores y componentes del SPCR.
Verificación de la continuidad eléctrica de la instalación.
Medición de la resistencia de puesta a tierra del sistema de puesta a tierra.
Verificación de los descargadores.
Ajuste de los soportes de componentes y conductores.
Verificación de la eficacia del sistema después de modificaciones o agregados a la estructura y
a las instalaciones.
Documentación del mantenimiento
Es conveniente que los registros completos sean efectuados durante los procedimientos de mantenimiento y que incluyan las acciones correctivas tomadas o a tomar.
Los registros de los procedimientos de mantenimiento deberían proveer medios de evaluar los componentes del SPCR y de su instalación.
Los registros de mantenimiento del SPCR deberían servir como base para rever los procedimientos de
mantenimiento tanto como para actualizar los programas de mantenimiento. Los registros de mantenimiento deberían archivarse junto con el proyecto del SPCR y los informes de las inspecciones periódicas.