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5-Proteccion Contra Descargas Atmosfericas 2007
5-Proteccion Contra Descargas Atmosfericas 2007
5-Proteccion Contra Descargas Atmosfericas 2007
10 Instalaciones Electromecánicas/Eléctricas
Ing. Martín Diamanti 5-protección Contra Descargas Atmosféricas 2007
Debe tenerse en cuenta, que un sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas no
puede impedir la formación de rayos.
Además tal sistema no garantiza en forma absoluta la protección de la vida, bienes y estructura, pero si,
reducirá en forma significativa el riesgo de los daños producidos por el rayo.
El Sistema de Protección contra el Rayo (Spcr) es un sistema completo que permite proteger una
estructura contra los efectos del rayo; consta de un sistema externo y de un sistema interno de
protección contra el rayo.
NOTA: En casos particulares, un Spcr podrá estar formado solamente por un sistema externo o por un
sistema interno.
La Norma IRAM 2184-1-1996 trata en su alcance de líneas de pararrayos de edificio hasta 60 metros de
altura y en estructuras comunes.
Debe crearse un sistema completo de protección contra el rayo (spcr), que consta de un sistema
externo y otro interno.
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Todos los spcr deberán ajustarse a lo dispuesto en el diagrama de Flujo del Procedimiento de la elección
del spcr del inciso (A) siguiente:
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Los valores de Nc se estiman a través del análisis del riesgo de daños teniendo en cuenta los criterios
apropiados tales como:
4.1.2 Determinación de C:
Se deben aplicar los cuatro criterios enumerados anteriormente para evaluar los cuatro factores C2, C3, C4, y
C5 mediante las tablas 1, 2, 3 y 4, respectivamente.
TECHADO O TEJADO
Común 1 1 2,5
Inflamable 2 2,5 3
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No ocupada 0,5
Normalmente ocupada 1
Siendo:
C= C2 . C3 . C4 . C5
Podrá evaluarse la frecuencia anual promedio Nd de rayos directos en una estructura aplicando la fórmula
siguiente:
-6
Nd = C1 . Ng . Ac 10 [rayos directos / año]
Donde:
• C1 el es el coeficiente ambiental que rodea a la estructura considerada
• Ng es la densidad anual promedio de rayos de tierra, en rayos por kilómetro cuadrado y por año,
propia de la región donde está localizada la estructura. En caso de no estar disponible la densidad
de impactos a tierra de los rayos (Ng) se la podrá estimar empleando la relación siguiente:
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1,25 2
Ng = 0,04 . Td [rayos a tierra/ km x año]
Donde:
• Td es la cantidad de días de tormentas eléctricas por año obtenida a partir de mapas
isoceráunicos (ésta relación varía con los cambios de las condiciones climáticas).
La topografía del sitio y de los objetos situados dentro de la distancia 3H a la estructura incluyen sobre el
área colectora Ac de una manera significativa. Esta influencia se tiene en cuenta por el coeficiente ambiental
C1 .
Cuando el área colectora equivalente Ac de una estructura cubre completamente la de otra estructura, no se
tiene en cuenta esta última.
Cuando las áreas colectoras de varias estructuras se recubren o superponen, el área colectora común que
le corresponde, se considera como una sola área colectora.
EJEMPLOS DE CALCULO
a) Para un edificio rectangular, el área colectora equivalente es:
2
Ac = L . A + 6H (L + A) + 9 π H
b) Caso de un edificio que tiene una parte prominente
El área equivalente de la parte prominente engloba la totalidad (caso b1) o parte del área de la otra mas
baja (caso b2).
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2
b1) Ac = 9 π H
b2)
Ec = 1 – Nc/Nd
Es la relación entre el número promedio anual de rayos directos que pueden causar daños en una
estructura y el número de impactos de rayos directos en esa estructura.
Nivel de
Eficacia
Protección
I 95 al 98 %
II 90 al 95 %
III 80 al 90 %
IV Menor al 80 %
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Se deben colocar pararrayos en las partes más elevadas, por ejemplo en las cumbreras de los techos o en
caso de techos planos en los bordes del mismo, a una distancia no mayor de 50 cm de las esquinas, o
ángulos pronunciados.
El método del Angulo de Protección se usa para estructuras simples y pequeñas (no mayor de 20 mt). El
método de la Esfera Rodante es usado para estructuras complejas y más altas.
Un sistema de captor con varillas conductoras es preferible para un sistema de protección aislado y para
estructuras simples o dimensiones pequeñas. La altura de Captores no aislados de la estructura a
proteger deberá ser menor de 2 a 3 mts.
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Nivel de h (m)
protección 20 30 45 60
I 25º - - -
II 35º 25º - -
III 45º 35º 25º -
IV 55º 45º 35º 25º
Siendo h la altura desde la parte superior del captor hasta la superficie sobre la que se asienta la estructura
a proteger.
Fig. 1: Espacio de protección dentro del cono generado por un simple captor A.
Fig. 2: Espacio protegido generado por un conductor horizontal de acuerdo al ángulo de protección que
cumple con la tabla.
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1 Captor de asta
2 Volumen a proteger
3 Plano de referencia
4 Intersección de los dos conos de protección.
5 Separación de seguridad de acuerdo a IEC
α Angulo de protección
Fig. 3b: Vista superior del caso anterior. Proyección del volumen en el plano del piso. Sistema de protección
externo usando (2) dos captores verticales de acuerdo al ángulo α de protección.
Fig. 4: El ángulo α es diferente para distintas alturas del captor hasta la superficie a ser protegida.
NOTA: El ángulo de protección α1 corresponde a la altura del captor h1, sobre la superficie del techo. El
ángulo de protección α2 corresponde a la altura sobre el suelo, h2 = h1 + H.
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1 Mástil de captor.
2 Estructura a proteger.
3 Plano de referencia.
4 Area de protección sobre el suelo.
L Longitud para hallar la distancia de seguridad.
α Angulo de protección.
s Distancia de separación de acuerdo a >= d = Ki . Kc . L (m)
NOTA: El mástil se instalará tal que la estructura completa esté dentro del captor de protección.
Fig. 6: Ejemplo del diseño de un Sistema de Protección no aislado sobre una estructura de techo usando el
criterio del ángulo α
Plano Referencia
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Angulo de protección = α
La parte superior del captor no será más alto que el valor dado en Tabla 1,
sumado el suelo como referencia.
Fig. 7: Ejemplo del diseño de un Sistema de Protección no aislado con captor tipo asta de
acuerdo al método del ángulo de protección α
Plano Referencia
Angulo de protección = α
La estructura completa (a y b) deberá ser interna al cono de protección que produce el captor.
Aplicando este método, el posicionamiento de un captor es correcto sí, ningún punto del espacio a ser
protegido está en contacto con la esfera de radio R(m), cuando esta rueda hacia la tierra alrededor y sobre
la parte superior de la estructura en todas las direcciones posibles. Por lo tanto la esfera tocará
solamente la tierra y/o el sistema captor.
Los conductores captores del Rayo serán colocados en todos los puntos ó segmentos de la estructura a
proteger en contacto con la esfera ficticia.
Los conductores del sistema aéreo están instalados sobre todos los puntos y segmentos, los cuales están
en contacto con la esfera rodando y cumpliendo con el nivel de protección de la Tabla.
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Fig. 1: Estructura general de elementos captores (1, 2 y 3). Diseño de un sistema de captor de acuerdo al
método de la esfera ficticia.
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Fig. 2
1 La zona sombreada que está expuesta a los rayos es la que necesita protección de acuerdo a
Tabla.
2 Mástil sobre la estructura.
R Radio de la esfera según Tabla.
Las figuras 3, 4, 5 y 6 ejemplifican casos de la tabla.
La Fig. 3 muestra un edificio de 45 mts. de altura, en donde al hacer rodar la esfera de R = 20 m hasta
tierra, nos pone en contacto con la misma la zona marcada en trazo grueso, que debe por lo tanto ser
cubierta con captores, conductores y bajadas a tierra. Con la esfera logramos el nivel I de protección.
Quedan 25 mts a proteger con captores, dando un nivel de protección I.
La Fig. 4 muestra el mismo edificio en donde le hacemos rodar la esfera de R = 30 m hasta tierra y nos
pone en contacto una zona menor, que debe ser cubierta con captores conductores y bajadas a tierra. Con
la esfera logramos el nivel II de protección. Quedan 15 mts a proteger con captores, dando un nivel de
protección II.
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La Fig. 5 muestra un edificio de 60 m de altura en donde al hacer rodar la esfera de R = 20 m hasta la tierra
y nos pone en contacto una zona de 40 m que debe ser cubierta con captores conductores y bajadas a
tierra. Con la esfera logramos un nivel I de protección. Quedan 40 mts a proteger con captores, dando un
nivel de protección III.
Si protegiéramos con una esfera de R = 30 m y la hacemos rodar hacia la tierra, la zona protegida abarca
30 m de altura del edificio, el resto debe cubrirse con captores conductores a tierra, pero el nivel de
protección alcanzado será el II.
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La Fig. 6
Nos referiremos al sistema interno de protección estableciendo los conceptos básicos siguientes:
4.2.1 - Equipotencialidad
Permite reducir las diferencias de potencial producidas por la corriente de la descarga atmosférica y
constituye un medio muy importante para reducir el riesgo de incendio y de explosión y los riesgos de
muerte por choque eléctrico.
Si no se instala una protección externa contra el rayo se dispondrá de uniones equipotenciales entre los
puntos antes mencionados, pero igualmente se necesitará una protección contra los efectos del rayo a
través de limitadores de sobretensión en las acometidas.
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Nivel de Sección
Material 2
protección transversal (mm )
Cu 16
Al 25
Todos
Fe 50
Acero-Cobre 16
Fuente:
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