Sistema Externo de Protección contra el Rayo

Sistemas externos de protección contra rayos

Dispositivo Captor

La probabilidad de que un rayo penetre en el espacio a proteger se reduce considerablemente con la presencia de un dispositivo captor bien diseñado.


Se pueden formar por cualquier combinación:

  1. Varillas con puntas captoras.
  2. Conductores horizontales tendidos, captores.
  3. Mallas de conductores captores.

Colocación del Captor

Para el diseño de este se debe tomar el método del:

  1. Angulo de Protección
  2. Esfera Rodante o ficticia. Como principales

Las consideraciones a tomar son:

El método del Angulo de Protección se usa para estructuras simples y pequeñas (no mayor de 20mt) El método de la Esfera Rodante es usado para estructuras complejas y más altas.

Método de Protección en base al ángulo

Los captores tales como; varillas, mástiles o alambres deberán ser posicionados tal que todas las partes de la estructura a ser protegidas estarán interior a la envoltura superficial generada por la proyección de los puntos de los captores al plano de referencia (tierra) en un ángulo a respecto a la vertical en todas las direcciones ver figuras 1, 2, 3a ,3b ,4.

El ángulo Ω debe cumplir con Tabla Nº1

Siendo H la altura desde la parte superior del captor hasta la superficie sobre la que se asienta la estructura a proteger.

El ángulo a es diferente para distintas alturas del captor hasta la superficie a ser protegida (Fig. 4).

Las Figs. 3 y 5 son para sistemas de protección aislados y las Figs.6 y 7 son para sistemas de protección no aislados.

Es posible decir que:
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.

Diseño de Bajada de Conductores

La elección del Nº y posición de los conductores de bajada deberá ser tomada en cuenta por el hecho, que si la corriente del rayo es distribuida en varios conductores a tierra, el riesgo de la descarga lateral y, los efectos electromagnéticos interiores en la estructura son reducidos.
Los conductores de bajada deberán ser de manera uniforme ubicados a lo largo del perímetro de la estructura a proteger. Una mejora en la distribución de corriente se logra por anillos de interconexión entre las distintas bajadas.

Es deseable que las bajadas sean ubicadas tan lejos como sea posible de los circuitos internos y partes metálicas para evitar la necesidad de uniones equipotenciales con el sistema de protección.

Se debe aplicar:

  1. Conductores de bajada lo mas corto posibles.
  2. La distancia promedio entre ellas se aprecia en tabla 3.
  3. En las estructuras con aleros la distancia de seguridad deberá ser S > 2,5 + d. (mt.) para evitar la descarga a la persona.

Distancia entre conductores de bajada de acuerdo al nivel de Protección

Nivel de ProtecciónDistancia (m)
I10
II15
III20
IV25
  • A Cabeza del captor
  • B Plano de referencia
  • OC Radio del área protegida
  • ht Altura del captor arriba del plano de referencia
  • Angulo de protección que cumple con la tabla 1.

Figura 1: Espacio de protección dentro del cono generado por un simple captor A.

Figura 2: Espacio protegido generado por un conductor horizontal de acuerdo al ángulo de protección que cumple con la tabla 1.

  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 Angulo de protección

Figura 3a: Corte del volumen de protección en un plano vertical al paso.

Figura 3b: Proyección del volumen en el plano del piso. Sistema de protección externo usando (2) dos captores verticales de acuerdo al ángulode protección.

  • h1 es la altura física del captor aéreo

NOTA: El ángulo de protección 1 corresponde a la altura del captor h1, sobre la superficie del techo.
El ángulo de protección 2 corresponde a la altura sobre el suelo, h2=h1 + H

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.
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.

Figura 5: Sistema de protección aislado usando un mástil como captor.

Plano Referencia

Angulo de protección = La parte superior del captor no será más alto que el valor dado en Tabla 1, sumado el suelo como referencia.

Figura 6: Ejemplo del diseño de un Sistema de Protección no aislado sobre una estructura de techo usando el criterio del ángulo

Plano Referencia

Angulo de protección = La estructura completa (a y b) deberá ser interna al cono de protección que produce el captor.

Figura 7: Ejemplo del diseño de un Sistema de Protección no aislado con captor tipo asta de acuerdo al método del ángulo de protección)