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PROTECCIONEXTERNA CONTRARAYOS( NORMA IEEE )
DIEGO ANDRÉS AMOROCHO SUAREZ
SISTEMAS DE TIERRAS
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INTRODUCCION
Muchos fenómenos naturales dan lugar aconsiderables daños económicos, materiales ypérdidas de vidas humanas, tal es el caso del rayo
Surge la necesidad de implementar sistemas deprotección contra los rayos y en consecuencia,adoptar las medidas de protección más adecuadaspara su buen funcionamiento.
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LA NECESIDAD DE PROTECCION
El costo de reemplazar el equipo dañado
El costo de los trabajos de reparación, especialmente parainstalaciones remotas
El costo de datos perdidos o destruidos
Las implicaciones financieras, tal como: ventas perdidas,pérdida de producción, clientes insatisfechos, etc.
Daños potenciales a la salud y la seguridad causados por la
inestabilidad de fábricas, después de la pérdida de controlLa necesidad de minimizar riesgos de incendios y choqueseléctricos peligrosos
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SISTEMAS DE PROTECCION CONTRA EL
RAYOUna correcta protección debe dotar a la estructura de
dos sistemas de protección
Protección externa contra impactos directos de rayos(pararrayos, tendido o jaula de Faraday)
Protección interna contra sobretensiones provocadas por lacaída del rayo (limitadores de tensión, TVSS, SPD, etc).
Apoyados en buen sistema de puesta a tierra
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CLASES DE PROTECCIONEl estándar IEEE 142-1991 define cinco niveles de
protección según los equipos y las estructuras a ser
Consideradas
1. Estructuras donde solo es necesaria la conexión a tierra (metálicas)2. Estructuras que requieren conductores de bajada
3. Estructuras que requieren la adición de terminales aéreos
4. Estructuras que requieren un gran tratamiento de protección (nometálicas)
5. Estructura de alto riesgo ante los rayos
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NIVELES DEPROTECCION1º Nivel de protección primaria, contra la caídadirecta del rayo. (externas)
2º Nivel
de protección secundaria,sobretensión producida por el impacto cercanode un rayo.
3º Nivel de protección terciaria, protección delos equipos contra acoplamientos inductivos.
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PROTECCIÓN EXTERNA CONTRA RAYOS
Debe atraer el rayo y canalizar las
corrientes hacia tierra.
Edificios o zonas abiertas con concurrencia depúblico
Depósitos de materias peligrosas
Edificios del patrimonio cultural
etc.
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COMPONENTES DEL SISTEMA DE
PROTECCIÓN EXTERNODispositivo captor
Las bajadas (conductores)
Sistema de puesta a tierra
La instalación integrada permite reducir costosy trabajos ligados a la protección.
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SISTEMA CAPTOR
Formado por una combinación de varillas conpuntas, conductores tendidos, mallas, ocomponentes naturales de la estructura
Para determinar el área protegida: método de laesfera rodante, con un cierto ángulo de
protección,
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METODO DE LA ESFERA RODANTE
La superficie pintada es aquella que puede seralcanzada por un rayo, las partes deestructura pintadas son aquellas donde debenestar los captores, las partes sin pintar sonáreas protegidas
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AREA PROTEGIDA CON CIERTO
ANGULO DE INCLINACION
Aplicables a captores de varilla vertical o cabletendido horizontal
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CAPTORES
Chapas metálicas
Elementos metálicos de construccióndel tejado (cerchas, armaduras)
Canalones, barandillas y decoraciones
Conductos, conductores, y depósitos
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LA BAJADASon utilizada para que se presenten varias
trayectorias en paralelo entre el punto de impactoy la tierra
La bajada de un mástil metálico no requiere
conductor de bajada
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LAS BAJADAS
Captor es de conductores horizontales: al menosuna bajada en cada extremo
Captor de una red de mallas: al menos una bajada
por cada estructura de apoyo.Deben estar alejadas de puertas y ventanas
Su trayecto debe ser el más corto posible a tierray se debe evitar la formación de bucles.
Son bajadas naturales instalaciones metálicas yarmaduras metálicas
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SISTEMA DE PUESTA A TIERRADeben drenar al suelo la corriente de descarga
atmosférica sin provocar sobretensionespeligrosas
La tierra de protección contra el rayo tambiénpuede ofrecer protección de instalacioneseléctricas de baja tensión e instalaciones decomunicaciones
La disposición de los sistemas a tiera pueden serelectrodos verticales (o radiales) en cada bajadacon un mínimo de dos electrodos de tierra, y delongitud mínima y resistencia menor de 10 ohms
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SISTEMAS DE PROTECCION EXTERNA
PUNTA FRANKLIN
TENDIDO
JAULA DE FARADAY
SISTEMA DE CEBADO
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PUNTA FRANKLIN
Su misión esprovocar laexcitaciónatmosférica porencima de
cualquier otropunto de laestructura aproteger, para
aumentar la
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PUNTA FRANKLININSTALACION
Una varilla captadora, junto con su mástil.
Uno o dos bajantes.
Un desconectador por bajante para la comprobación de laresistencia de la estructura.
Un elemento protector contra golpes en los dos últimosmetros del bajante conductor.
Una toma de tierra por bajante.
Unión equipotencial de las tomas de tierra y circuitogeneral de tierras.
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TENDIDO
Formada por uno
o múltiplesconductoresaéreos situadossobre la estructuraa protege. El áreaprotegida vendrádada por el áreaformada por elconjunto de
conductores
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JAULA DE FARADAY
Consiste en larecepción del rayo a
través de unconjunto de puntascaptadoras unidasentre sí por cable
conductor, formandouna malla, yderivarla a tierramediante una red debajantesconductores.
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CEBADOEmiten descargaseléctricas depolaridad inversa
al rayo,consiguiendoatraerlo y elevarel punto deimpacto porencima de laestructura aproteger, por loque crea mayor
radio de cobertura
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CEBADO : PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO• El rayo se acerca al suelo y se crea unadescarga sobre cualquier estructuraelevada
•
El dispositivo de cebado del pararrayosemite unos efluvios eléctricos para crearun camino de descarga, asegurando así una mayor eficacia para la captura delrayo.
• Gracias al dispositivo de cebado, emiteuna señal de alta tensión en amplitud yfrecuencia determinada y controlada.
•
Asegura su eficacia mediante la rápidaformación de un trazador ascendente ue
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CEBADO : PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO
El pararrayos toma la energía necesaria para lageneración de los impulsos de alta tensión delcampo ambiente que existe en el momento de la
tormenta, en cuanto el campo ambiente supera
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NORMAS DE APLICACIÓN
El concepto actualmente utilizado en la protecciónde edificios y estructuras contra tormentaseléctricas y recomendado en normas
internacionales lo constituye el método de laEsfera rodante
Los objetivos de los estudios realizados en lafísica de la descarga es precisamente obtener losparámetros más significativos del rayo y laevaluación de su impacto en la protección contratormentas eléctricas.
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NORMAS DE APLICACIÓNA nivel internacional, estas recomendacionesestán concentradas en la norma de laInternational Electrotechnical Commission (IEC)
En Estados Unidos, se tienen las normas NationalFire Protection Association NFPA-780, laUnderwriters Laboratories UL 96-A y la AmericanPetroleum Institute API-2003
Todas las normas, en mayor o menor grado,aceptan que no existe una protecciónabsoluta contra el efecto de las tormentaseléctricas
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NORMAS IEEE
Los estándares de la IEEE que hablansobre la protección contra rayos son losestándares 1100 -1999, 142 -1991 yC62.41-2002
La norma 142-1991 es la que hace masreferencia a protecciones externas
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NORMA IEEE 142-1991La protección directa contra rayos consiste en terminales de aire oelementos desviadores que se colocan en la parte superior de laestructura que se quiere proteger y conectados a conductores debajada adecuados, hasta unos electrodos de aterrizaje.
El principio fundamental es que los conductores de bajada no debentener partes con resistencia o reactancia elevadas y deben ofrecer laimpedancia más baja posible a tierra.
Los terminales de aire que se agregan a las estructuras son barrassólidas puntiagudas o tubos de, por lo menos, 10 pulgadas (0.25 m)
de longitud hasta unos 20 pies (6.1 m).
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NORMA IEEE 142-1991El estándar 142-1991 se refiere al sistema de protección de puntade Franklin, y específica que las terminales aéreas deben estarpor lo menos 25 cm - las más pequeñas miden 30 cm - sobre laestructura y, cuando esta altura mínima se emplea, la distanciaentre ellas debe ser como máximo de 6 m. Por lo menos debe
haber dos trayectorias a tierra por cada terminal aérea paraasegurarnos de una buena conexión. Y, los conductores de bajadaque son huecos, y de por lo menos de calibre 2 AWG en cobre (De28, 29, 32 y 120 hilos) deben estar cuando más a 30 m deseparados entre sí.
El estándar 142 se refiere a la norma NFPA-780 que establece el
sistema de electrodos para la protección contra descargasatmosféricas depende de las condiciones del suelo.
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GRACIAS
POR SU
CORDIALATENCIÓN
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