Diseño para Protección de Estructuras Contra Tormentas Eléctricas

  

 

 

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Introducción

La protección contra tormentas eléctricas se enfoca principalmente en reducir el riesgo por daño que pueden provocar los rayos, o más técnicamente, descargas eléctricas atmosféricas.

La normatividad nacional e internacional advierte que un buen diseño de un sistema de protección contra tormentas eléctricas (SPTE), no garantiza la protección absoluta de las estructuras, personas u objetos, sin embargo, la aplicación de la normatividad reduce de manera significativa el riesgo de daño.

En la etapa de diseño de una nueva estructura se debería diseñar el SPTE. De esta manera, el diseño y la construcción de una instalación integrada se facilitan y se mejoran los aspectos estéticos y la efectividad del SPTE se incrementa a un costo y esfuerzo mínimos.

El conocimiento que se tiene hasta el momento sobre la física de la descarga eléctrica atmosférica a tierra, establece que un SPTE no tiene la capacidad de influir o evitar los procesos de formación del rayo o descarga eléctrica a tierra.

La normatividad nacional considera en el diseño integral de un SPTE, lo siguiente:

  • Un sistema externo de protección contra tormentas eléctricas (SEPTE), compuesto de elementos para interceptar, conducir y disipar la corriente de rayo (terminales aéreas, conductores de bajada y sistema de puesta a tierra).
  • Un sistema interno de protección contra tormentas eléctricas (SIPTE) que se basa en uniones equipotenciales, blindaje electromagnético, puesta a tierra y protección contra transitorios.

 

  • Método de la esfera rodante

 

El método que se utiliza para determinar la cantidad de terminales aéreas en el SEPTE es el de la esfera rodante y consiste en rodar una esfera imaginaria sobre tierra, alrededor y por encima de la instalación que se quiere proteger, o cualquier otro objeto en contacto con la tierra, capaz de actuar como un punto de intercepción de la corriente de rayo. La esfera imaginaria debe rodarse (desde el nivel de tierra) hacia la estructura que se quiere proteger e instalar una terminal aérea en el primer punto de contacto con la estructura, figura 1.

Figura 1. Aplicación del método de la esfera rodante para definir la altura y posición de las terminales aéreas de intercepción de rayo.

El sistema interno de protección contra tormentas eléctricas (SIPTE) está formado por lo siguiente:

  • Unión equipotencial.
  • Puesta a tierra para el interior del edificio o estructura.
  • Supresor de sobretensiones transitorias (SSTT).

 

En donde:

1.         Terminal aérea,

2.         Terminal aérea horizontal,

3.         Conductor de bajada,

4.         Conductor de anillo de equipotencialización,

5.         SPT y

6.         Conexión de terminales áreas y conductores de bajada a nivel de techo.

NOTA – Se indica una sola terminal aérea vertical por motivos de claridad en el dibujo.

Figura 2. Arreglo físico representativo de la conexión entre terminales aéreas, conductores de bajada y un arreglo cerrado del sistema de puesta a tierra en un edificio con diferentes alturas en el techo y para un sistema no aislado de protección.

Beneficios

  • Se reduce el riesgo de daño a las personas y bienes dentro de las instalaciones en el evento de que un rayo golpee la estructura.
  • Se evita que en una planta de producción, el rayo pueda dañar los equipos electrónicos delicados de su interior.
  • Se evita el daño de los sistemas de control de los procesos a través de PLC´s, u otros dispositivos electrónicos sensibles.
  • Se evita que los sistemas de comunicación se dañen.

 

Normatividad

[1]        NMX-J-549-ANCE, Sistema de protección contra tormentas eléctricas – especificaciones, materiales y métodos de medición.

[2]        IEC 62305-1 – 2006, Protection against lightning – Part 1: General principles.

[3]        IEC 62305-2 – 2006, Protection against lightning – Part 2: Risk management.

[4]        IEC 62305-3 – 2006, Protection against lightning – Part 3: Physical damage to structures and life Hazard.

[5]        IEC 62305-4 – 2006, Protection against lightning – Part 4: Electrical and electronic systems within Structures.

[6]        IEC 62305-5, Protection against lightning – Part 5: Services (Por publicarse).

[7]        NFPA 780-2008, Standard for the Installation of Lightning Protection Systems.

Copyright © 2000 Informática e Ingeniería Integral S.A. de C.V. (ininin)

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