“Protección contra las descargas
atmosféricas y sobretensiones"
Marco Legal Argentino
• La Ley Nacional de Higiene y Seguridad en el Trabajo, Nº 19 587, en su
Decreto Reglamentario 351/79 exige que se aplique la Reglamentación
de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles de la Asociación Electrotecnia
Argentina (AEA)
• DECRETO 911/96 REGLAMENTO PARA LA INDUSTRIA DE LA
CONSTRUCCIÓN
• Leyes de referencia: 22250 y 24557
• RESOLUCIÓN 592/2004 DEL MINISTERIO DE ECONOMÍA.
• REGLAMENTACIÓN PARA LA EJECUCIÓN DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS
EN INMUEBLES AEA 90364
• IEC 62305-1 ed.1.Protection against lightning. Part 1:General Principles
• IEC 62305-2 ed.1.Protection against lightning. Part 2: Risk Management
• IEC 62305-3 ed.1.Protection against lightning. Part 3: Physical damage to
structures and life hazard.
• IEC 62305-4 ed.1. Protection against lightning. Part 4: Electric and
Electronic systems within structures.
Sobretensiones
Fuentes de interferencia en instalaciones eléctricas y electrónicas :
1 Descarga de rayos directas o indirectas
2 Proceso de conmutaron en líneas de suministro eléctrico.
3 Perturbaciones de red en líneas de suministro eléctrico.
4
Descargas electrostáticas.
5
Radio-Emisores de baja y alta frecuencia.
6
Explosiones nucleares.
Sobretensiones
Pautas de protección
Estas ondas se producen en µsegundos y se pueden inducir
entre Fases, Entre Fases y Neutro, Entre Fases, Neutro y Tierra
El tipo de protección depende de la condición de conexión del
neutro de un sistema trifásico, que mas adelante veremos.
Los edificios antiguos o nuevos e industrias con contenido de
equipamiento electrónico se deberían proteger contra sobre
tensiones atmosféricos según nivel I, II, III, IV que corresponda
de acuerdo a cálculo tanto como Protección Externa o como
Interna.
Si la instalación eléctrica se protege con dispositivos de
protección interna, de nivel I la protección contra maniobras o
sobre tensiones estará también protegida
Causas de las Sobretensiones
Descargas de rayos
Descarga Directa-Distribución
Distribución de las corrientes
de corrientes
Fig. 19
Sobretensiones en Baja Tensión
Protección en instalaciones de baja tensión
Fig. 16
Efecto de las tensiones inducidas
Tensión inducida
Reducción del campo magnético
Niveles de protección
Se determina con la siguiente fórmula:
Nd - Nc
η = -----------Nd
Nd = Nº de rayos directos por año, sobre la estructura a proteger
Nc = Nº de rayos directos admitidos por año, sobre la estructura
Nd depende de Td, número de días de tormentas eléctricas por año, de la
atura de los objetos que rodean la estructura y del área equivalente Ae
Nc depende del material que está construida la estructura, de si está
habitada, de la necesidad de continuidad de servicio, de la
inflamabilidad de sus contenido
Si η = 0,98 1er Nivel de Protección; Si η= 0,95 2do Nivel
Si η = 0,90 3er Nivel y si η = 0,80 4to Nivel
Sobretensiones Atmosféricas
Sobretensiones de Maniobra
Transitorios
Sobretensión al desconectarse un transformador
Ing. Juan Carlos Pedersoli
Peligro por impactos de rayos
Número de impactos por año
50 días de tormentas/año =
NUMERO DE IMPACTOS
5 rayos /año km2
ANUALES, PROMEDIO
SOBRE
EQUIPOS
Una descarga
de rayo
comprende un rayo principal
de retorno
y 3CTRONICOS
ó 4 sucesivos (en promedio).
ELE
2 km
Radio de siniestro
por impacto de rayo
S156
2
Cantidad de eventos que los equipos electrónicos se
ven sometidos a sobretensiones en un año
2-3 Impactos por km2
4 rayos
x 12,56
~ 25 por
- 38descarga
Impactos
/ año km2 x 5
( 2 km x 2 kmkm2
x 3,14159
= ~ 12,56
km²
) /año o
descaregas/año
equivalen
a
rayos
km² de
x quemar
2 Imp / equipos
km² = 25
Impactoso /disminuir
año
25112,56
veces/año
o averiarlos
su vida
útilkm² x 3 Imp / km² = 38 Impactos / año
12,56
251
1562.ppt / 28.01.98 /
OB
Descarga de un rayo en una jaula de Faraday con
entrada de conductor lejano (agujero de Faraday)
î = 100 kA
Jaula de Faraday
“Agujero de Faraday”
Conductor lejano
U = 100 kV
RE = 1 
Distribución de la corriente de rayo
Al caer un rayo, el
50% se deriva a tierra
y el otro 50% se
divide en todas las
redes que ingresan a
la vivienda
100%
Sistema de
protección
externa contra el
rayo
Sistema de telecomunicaciones
50%
Sistema de energía
Tuberías metálicas
EBB
50%
Sistema de puesta a tierra
Acoplamiento Galvánico. Caída de tensión por descarga
de rayo
Clase
Amplitud kA
I
200
II
150
III - IV
100
Normas
62305
i
î
IEC
t
Forma de onda 10 / 350 µs
ûE = î · Rst
PAS
Rst
Rst
Ejemplo:
ûE = 100 kA · 1  = 100 kV
Onda de corrientes 10/350, 8/80 y 8/20
Ondas de corrientes 10/350, 8/80 y 8/20
i (kA)
1
100 kA
80 kA
2
3
Forma de onda 10/350
8/80
8/20
I (cresta) kA
100
100
5
Q As
50
10
0,1
2,5 ·106
5 ·105
4 ·103
800 µs
1000 µs
W/R J/
60 kA
1
50 kA
40 kA
2
20 kA
3
80 µs200 µs
350 µs
600 µs
t
(µs)
Tomas de tierra separadas
Toma de tierra equipotenciadas
I
I
Tablero
TC
CPD
RI
x
I
Bornera
Cable aislado
Categorías de sobretensión según IEC 60664-1 y
61643-1
Tenuta all´impulso = tensión resistida en la
onda de tensión 1,2/50 μs
LEMP
Instalación
captora
LPZ 0 A
LPZ 0 B
M
ü
LPZ 1
Pantalla del local
Armadura
de acero
LPZ 2
Ventilación
LEMP
Pantalla del aparato
LPZ 3
ü
LPZ 0 B
ü
ü
LEMP
“Esfera rodante
Radio 20 m
ü
Cámara
ü
Lámpara
Entresuelo
ü
Enchufe
Barra-anillo de
LPZ 0 B
compensación de
potencial
SEMP
Red de
energía
Toma de
tierra
S659/3
de
cimientos
ü
Red de energía
ü
LPZ 1
Compensación de potencial
para protección contra rayo
Descargador de corriente
de rayo
Red de
comunicaciones
ü
Compensación de potencial
local
Descargador de
sobretensiones
Términos y definiciones zonas de protección
•
LPZ 0A: Zona en la que los objetos, están expuestos a la descarga directa
de rayo y por lo tanto tienen que poder conducir toda la corriente de rayo.
En esta zona aparece el campo electromagnético no atenuado.
•
LPZ 0B: Zona en la que los objetos no están expuestos a la descarga
directa de rayo. El campo electromagnético no está atenuado.
•
LPZ 1: Zona en la que los objetos no están expuestos a descarga directa
de rayo y las corrientes de rayo son muy reducidas en comparación con la
zona 0A. En esta zona y sobre la base de las medidas de blindaje
adoptadas puede estar atenuado el campo electromagnético.
•
LPZ 2, LPZ 3, etc. :Si se hace necesaria una posterior reducción de las
corrientes conducidas por los cables y/o del campo electromagnético,
habrá que establecer zonas de protección consecutivas.
Zonas de Protección contra Rayos
Red tridimensional de potencial del Edificio
Sistema de Equipotencialidad
Barra equipotencial
PAS
LPZ 1
Protección externa
LPZ 0
EVU
Agua
Z
Gas
Tuberia con protección catódica
Red de tierra
Calefacción
Anillo de compensación en cada Piso
Unión del anillo Circular
Apantallamiento de cables expuestos
Torre Digital Avellaneda
Altura de edificios en el mundo
El Impacto sobre el Empire State recibe unos 25 por año
Tormentas Eléctricas al año
Tensión de Paso
Tensión de paso
Tensión de contacto
Tensión de contacto originada al tocar una bajada de
pararrayos
Distancia de seguridad y cable aislado para bajada
Protección contra tensiones de paso en escuelas de
Alemania
Protección exterior de Columnas de Alumbrado
Piso Ductos y Sistemas de Computación
Bandejas Porta Cables
Protección SPD en 380 VCA
Protección SPD en 380 VCA
Protección SPD en 380 VCA
Protección en Bajas Tensiones Módulos
de Descargadores
FIN