1_1 Cuba Esfera Rodante

8/14/2019 1_1 Cuba Esfera Rodante

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COMIT TCNICO DE PARARRAYOS

PRESENTACIN DE LASNORMAS

IEC 61024-1IEC 61024-1-1

IEC 61024-1-2Dr. Armando A. Pascual Garca

Organismo: SEISA

E-Mail: [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]


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El objetivo de la presente exposicines informarle acerca de las normas

NC IEC 61024-1, NC IEC 61024-1-1y NC IEC 61024-1-2 , las que estn

ya aprobadas para su uso.


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La norma NC IEC 61024-1establece los principios

generales y definicionesfundamentales de la

proteccin contra el rayo.Tratando el proyecto,materiales, instalacin,

inspeccin y mantenimiento delos mismos.


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La norma NC IEC 61024-1-1permite la seleccin del nivelde proteccin para el sistema

de pararrayos.


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Mientras que la normaNC IEC 61024-1-2 es un

complemento de la primeradonde se recoge la experiencia

prctica para la proyeccin,construccin, mantenimiento y

chequeo de los sistemas deproteccin contra el rayo.


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Est en preparacin la normaIEC 62305 que sustituir estas,

mejorndolas yactualizndolas.


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Esta norma no cubre los sistemas de proteccincontra el rayo destinados a:

Ferrocarriles Sistemas de generacin, transmisin ydistribucin de energa elctrica exteriores a

una edificacin. Sistemas de telecomunicacin exteriores a unaedificacin.

Vehculos, navos, aeronaves e instalaciones enel mar. Edificaciones con peligro de incendio oexplosin.

Edificaciones comunes de ms de 60 m dealtura.

Alcance


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SISTEMA DE PROTECCINCONTRA EL RAYO

SISTEMA EXTERNO DE PROTECCIN CONTRA EL

RAYO

SISTEMA INTERNO DE PROTECCIN CONTRA EL

RAYO


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Ningn Sistema protege

totalmente contra la accin delrayo, sin embargo la aplicacin de

estas normas reducir de formasignificativa el riesgo de los daosproducidos por el rayo en la

edificacin protegida.


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Es esencial que haya consultas regularesentre los diseadores del Sistema deProteccin Contra el Rayo (SPCR), los

arquitectos, ingenieros y los constructores,durante la proyeccin y la construccin del

sistema de la edificacin a proteger.


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SISTEMA DE EXTERNOPROTECCIN CONTRA EL RAYO

Determinar si la estructura a proteger est dentro

del alcance de la norma.Determinar si necesita un SPCR.Determinar en caso de que necesite un SPCR queNivel de Proteccin es necesario.


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Clasificacin de las estructuras y

ejemplos Estructuras Comunes: Son aquellas utilizadas parafines con propsitos simples (comercios, empresas,

granjas, viv iendas, etc). Estructuras con daos considerables: Sonestructuras que el material del que estn hechas, su

contenido u ocupantes las hace altamentevulnerables a los efectos del rayo (Centrales deTelecomunicaciones, Plantas Elctricas, etc).

Estructuras con peligro para los alrededores(Refineras, Servicentros, etc).Estructuras con peligro para el medio ambiente(Planta Nucleares, P lantas Qumicas, etc).


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En la norma NC IEC 61024-1-1aparecen los trminos y definiciones

necesarios para a partir del clculode la frecuencia permitida de

impactos de rayos a una estructuray la frecuencia de impactos directos

de rayos esperada, determinar elnivel de proteccin necesario atener en cuenta.


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Nd es la frecuencia esperada de incidencia de descargaselctricas de acuerdo al mapa isocerunico.

Nc es la frecuencia de impacto esperada de acuerdo a lascaractersticas de la edificacin a proteger teniendo en

cuenta su forma, superficie, etc.Si Nd es menor o igual a Nc no se requiere sistema deproteccin externa contra el rayo.


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En caso de ser necesario utilizar un SPCR, se calcula elNivel de Proteccin necesario de acuerdo a la eficiencia

obtenida mediante la formula:

E= 1- Nc/Nd

E- Es la eficiencia del SPCRE, que deber ser igual o mayorya que en caso contrario tendrn que tomarse medidasadicionales.


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Correspondencia de la eficiencia delSPCR Externo de acuerdo al Nivel de

Proteccin

Nivel de

Proteccin.

Eficiencia

del SPCRI 0,98

II 0,95

III 0,9

IV 0,8


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Componentes del Sistema deProteccin Exterior Contra el rayo

Sistema Dispositivo Captador. Sistema de Bajantes.

Sistema de Toma de Tierra.


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Existen tres mtodos para laubicacin de los Dispositivos de

Captacin:

ngulo de Proteccin Esfera Rodante

Mallado o Reticulado

Estos mtodos se pueden utilizar de forma combinada


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Espacio a proteger por el mtodo del

ngulo y por la esfera rodante.


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Colocacin del dispositivo captador en

funcin del nivel de proteccin

20 30 45 60

(0) (0) (0) (0)

I 20 25 * * * 5

II 30 35 25 * * 10

III 45 45 35 25 * 10

IV 60 55 45 35 25 20

* La esfera rodante y la malla se emplean slo en estos

casos.

Ancho

de la

malla (m)

Nivel de

proteccin

h (m)

R (m)


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Ejemplos de los mtodos de la Esfera

Rodante y del Mallado


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Espesor mnimo de las chapas

o de las canalizaciones metlicas en lossistemas de dispositivos captadores.

Nivel de

proteccin

Material Espesor t

(mm)Fe 4

Cu 5

Al 7

I a IV


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Sistema de Bajantes

Objetivo de esta componente es conducir ladescargas elctricas del elemento captador a latoma de tierra sin riesgo alguno.Los bajantes se debern instalar rectos yverticales para obtener el trayecto ms corto y elms directo posible a t ierra. Se evitar formarbucles y lazos.

Se exponen los casos en que se pueden ut ilizar loselementos naturales como bajantes.


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Separacin media de los bajantes en

funcin del nivel de proteccin

Nivel de

proteccin

Distancia media

(m)

I 10II 15

III 20

IV 25


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Dimensiones mnimas de los conductores deconexin por los que circula un gran parte dela corriente de descarga atmosfrica

Nivel deproteccin

Material Seccintransversal

(mm2)

Cu 16Al 25

Fe 50

I a IV


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Dimensiones mnimas de los conductores deconexin por los que circula una parteinsignificante de la corriente de descargaatmosfrica

Nivel de

proteccin

Material Seccin

transversal

(mm2)

Cu 6

Al 10

Fe 16

I a IV


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Ejemplo de bucle en un bajante


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Toma de Tierra

Para asegurar la dispersin de la corriente de descargaatmosfrica en la tierra sin provocar sobretensionespeligrosas, son ms importantes la disposicin y lasdimensiones de la toma de tierra que un valor

especfico de la resistencia del electrodo de t ierra.Sin embargo, en las normas se recomienda un valorbajo de la resistencia del electrodo de tierra,

especficamente se recomienda que ese valor seamenor a 10 ohms.


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Toma de Tierra

Se debern utilizar los tipos de electrodos de tierra

siguientes: Uno o varios conductores en anillo.

Electrodos verticales (o inclinados).

Conductores radiales.

El electrodo de tierra de la cimentacin.

E l Fi t l l it d


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En la Figura se muestra las longitudes

mnimas de los electrodos de tierracorrespondientes a los niveles deproteccin dados para diferentes

resistividades del terreno.


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Los electrodos de tierra hincadosprofundamente son eficaces cuando la

resistividad del terreno disminuye conla profundidad y si se encuentra unsubsuelo de baja resistividad a

profundidades superiores a aquellas alas que penetran habitualmente los

electrodos en forma de pica.


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Fijacin y uniones

Los sistemas captadores y los bajantes debernfijarse firmemente para que las fuerzaselectrodinmicas o esfuerzos mecnicos

accidentales (por ejemplo, vibraciones, etc.) nohagan que los conductores se rompan o sesuelten. Se recomienda tres fijaciones por

metro.


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Materiales

Los materiales empleados debern soportar,sin deterioro, los efectos electromagnticos delas corrientes de descarga atmosfrica y losesfuerzos accidentales.Se debern elegir los materiales y lasdimensiones en funcin de los riesgos decorrosin de la edificacin a proteger o del

SPCR.


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Dimensiones mnimas de los materiales delSPCR

Nivel de

proteccin

Material Dispositivo

captador

(mm2)

Bajantes

(mm2)

Toma de

tierra

(mm2)Cu 35 16 50

Al 70 25

Fe 50 50 80

I a IV


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Sistema interno de proteccin

contra el rayoConexin equipotencial

La equipotencialidad constituye un medio muy importantepara reducir el peligro de incendio y explosin y el peligro

contra la vida en el espacio a proteger.Se consigue la equipotencialidad uniendo el SPCR, laarmadura metlica de la edificacin, las instalacionesmetlicas, los elementos conductores accesibles y loscircuitos elctricos y de telecomunicaciones del espacio aproteger con ayuda de conductores de equipotencialidad o

de supresores de sobretensiones.


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Cuando se instala un SPCR, la estructura metlica externa

al espacio a proteger se puede ver afectada. Esto sedeber tener en cuenta durante el diseo de dicho sistema;puede ser necesaria, igualmente, una conexinequipotencial para la estructura metlica exterior.La conexin equipotencial constituye la proteccin msimportante contra el peligro para la vida en el espacio aproteger.

Conexin equipotencial para


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Conexin equipotencial para

instalaciones metlicasSe deber asegurar una conexin equipotencial como

mnimo en los puntos siguientes: En el stano o cerca del nivel del suelo. Los conductoresde la conexin equipotencial se conectarn a una barra de

conexin equipotencial, realizada y montada de tal formaque sea fcil el acceso con fines de inspeccin. La barra deconexin equipotencial se conectar a la toma de tierra.

Para edificaciones grandes se podrn montar varias barrasde conexin equipotencial, interconectndolas.


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Por encima del suelo, con separaciones verticales de 20 mcomo mximo para estructuras de ms de 20 m de altura.Las barras de conexin equipotencial se conectarn a losconductores en anillo horizontales que unen a los bajantes

All donde no se respetan las exigencias de proximidaden el caso de:

- Edificaciones de hormign armado con armaduras de acerointerconectadas- Edificaciones con armadura de acero- Estructuras con comportamiento equivalente a una pantalla.

Si las canalizaciones de gas o de agua contienen insertadoselementos aislados, sern interconectados mediante

supresores de sobretensiones.


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En el caso de un SPCR aislado,se realizar nicamente unaconexin equipotencial a

nivel del suelo.


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Conexin equipotencial de


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Conexin equipotencial de

las instalaciones elctricasy de telecomunicaciones en

los casos comunesSe realizar una conexin equipotencial de las instalaciones

elctricas y de telecomunicaciones. Esta conexinequipotencial se realizar tan cerca como sea posible delpunto de entrada a la edificacin.

Si los conductores estn apantallados o estn dentro de unconducto metlico, basta con unir estos blindajes con lacondicin de que la resistencia elctrica que resulte noproduzca cadas de tensin peligrosas para el cable o paralos equipos conectados a l.

ds ds


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Proximidad de instalaciones al SPCR

Para evitar chispas peligrosas cuando no se puede realizaruna conexin equipotencial, se aumentar la distancia sentre el SPCR y las instalaciones metlicas, los elementosconductores extraos y las lneas, respecto a la distancia deseguridad d.

ds


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ds

(m)m

cl

k

kkd

i=

donde:Ki- depende del nivel de proteccin elegido para el SPCR

Kc- depende de la configuracin dimensional (kc= 1, 0,66 y0,44)

Km- depende del material separadorl(m)-es la proximidad a lo largo del bajante, desde el puntoen que se tiene en cuenta la proximidad, hasta el punto deproximidad equipotencial ms prximo.


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Proximidad de las instalaciones al SPCR.Valores del coeficiente ki

Nivel de

proteccin

ki

I 0,1

II 0,075

III y IV 0,05


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Proximidad de las instalaciones al SPCR.Valores del coeficiente km

Material km

Aire 1

Slido 0,5


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Proximidad de instalaciones al SPCR. Valordel coeficiente kc en una configuracinunidimensional

Obj t d l i i


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Objeto de las inspecciones

Las inspecciones tienen como objetivo asegurar que:

a) El sistema de proteccin contra el rayo est deacuerdo con el diseo.b) Todos los componentes del sistema de proteccin

contra el rayo estn en buen estado y sean capacesde realizar las funciones para las que estndestinados, y que no hay corrosin.

c) Todos los servicios y construcciones aadidasltimamente se incorporan en el espacio protegidomediante una unin al sistema de proteccin contrael rayo o por extensiones de ste.

Orden de las inspecciones


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Orden de las inspecciones

Las inspecciones se efectuarn de la forma siguiente:

Inspecciones durante la construccin de la edificacin,destinadas a controlar los electrodos empotrados. Una inspeccin despus de la instalacin del sistema deproteccin contra el rayo.

Inspecciones peridicas a intervalos determinados enfuncin de la naturaleza del espacio a proteger y de losproblemas de corrosin.

Inspecciones suplementarias, despus de todamodificacin o reparacin, o si se sabe que la edificacin hasufrido la descarga de un rayo.


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Mantenimiento

Las inspecciones peridicas son una de las condicionesfundamentales para un mantenimiento fiable del sistema

de proteccin contra el rayo. Todos los defectosobservados debern ser reparados inmediatamente.

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