Sistema Interno de Protección contra el Rayo

Sistema Interno de Protección contra el Rayo
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A) Conexión Equipotencial

Concepto Generales

La equipotencialidad constituye un medio muy importante para reducir el riesgo de incendio, de explosión y los riesgos de muerte por el choque eléctrico producido en el espacio a proteger.
Se obtiene la equipotencialidad conectando el Sistema Externo de Protección contra el Rayo con:

  • La estructura metálica del edificio.
  • Las instalaciones metálicas.
  • Los elementos conductores externos.
  • Las instalaciones eléctricas y de Telecomunicación.
  • Cañería de agua. Por medio de conductores eléctricos o limitadores de sobretensión.

Si no se instala una protección externa contra el rayo se dispondrá de uniones equipotenciales entre los puntos antes mencionados Protección de la Instalación de una Antena (Manual de Seguridad Eléctrica 2° Edición 10/97), pero igualmente se necesitará una protección contra los efectos del rayo a través de limitadores de sobretensión en las acometidas.

I) Conexión Equipotencial para Instalaciones o Equipamientos Metálicos.

Se realiza en los casos siguientes:

A) En el subsuelo o cerca del nivel del suelo:
ver dibujo pág. 59 – 2da. Edición del Manual de Seguridad Eléctrica.

La barra de compensación de Potencial debe conectarse al sistema de tierra. Para estructuras grandes se podrán montar varias barras de compensación interconectadas entre si.

B) Donde la distancia (s) de una parte metálica hasta el conductor de bajada de protección a tierra, sea inferior a (d) distancia de Seguridad.

d = ki . . L (m)

ki: Depende de Sistema de Protección elegido

Nivel de ProtecciónKi
I0,10
II0,075
III y IV0,050

kc: Depende de la geometría de las partes metálicas estructurales, que posibilitan, la descarga del Rayo a tierra, no solo a través del equipamiento metálico, sino también de otros caminos de la estructura conductora a tierra.

Estos valores han sido calculados para distancias de los conductores de bajada entre sí de 20m en: Fig. 3, 4, 5.

Fig. 3: Proximidad de instalaciones al spcr. Valor del coeficiente kc en una configuración unidimensional.

Fig. 4:Proximidad de instalaciones al spcr. Valor del coeficiente kc en una configuración bidimensional.

Fig. 5: Proximidad de instalaciones al spcr. Valor del coeficiente kc en una configuración tridimensional.

km – Depende del material separador.

Materialkm
Aire1
Sólido0,50

L(m) – Longitud de la bajada desde el punto en que se considera la proximidad y riesgo de descarga, hasta el punto de conexión equipotencial más próximo a tierra.

II) Conexión Equipotencial de masas (Elementos conductores externos)

Se realizará la conexión equipotencial de las masas, tan cerca como sea posible del punto de penetración en la estructura a proteger. Hay que esperar que la mayor parte de la corriente de descarga atmosférica pase por las conexiones equipotenciales.

III) Conexión Equipotencial de las Instalaciones Eléctricas y de Telecomunicación.

Se realizará una conexión equipotencial de las Instalaciones mencionadas tan cerca como sea posible del punto de penetración de la estructura.

Si los conductores están apantalladas (Blindados) o están dentro de un conducto metálico, basta unir estos blindajes, con la condición, que dicha unión sea de muy baja resistencia, tal que no ocasione caídas de tensión peligrosas para el cable o para el equipamiento.

Materiales para uniones equipotenciales donde puede circular una parte esencial de la descarga atmosférica.

Nivel de ProtecciónMaterialSección Transversal (mm2)
I al IVCobre
Aluminio
Hierro
Acero-Cobre
16
25
50
16

IV) Si las canalizaciones de gas ó de agua contienen incluidas uniones aisladas, estas deberán puentarse con limitadores de sobretensión.

B) Distancia de Seguridad

Una adecuada distancia de separación (s) que supere a la determinada por la Fórmula:

d (distancia) de seguridad =KiKc
______Km 

L(m)

deberá ser mantenida entre el Sistema de protección contra el Rayo (Spcr) y todas las partes conductivas conectadas por las uniones equipotenciales y al sistema de protección de tierra.

En el caso de estructuras industriales, las partes conductivas de la estructura y los techos pueden usarse generalmente como una pantalla electromagnética y como conductores de bajada natural por medio de uniones equipotenciales.

En aquellas otras estructuras externas que no cuentan con elementos conductivos, tales como la madera o similar, deberá tomarse la distancia L(m) de recorrido del rayo desde el punto más factible que caiga, hasta la unión equipotencial más cercana conectada al sistema de tierra, a través de los conductores de bajada.

S= Distancia de separación
L= Longitud para evaluar la distancia de seguridad d.

Fig. 6: Distancia de separación entre el sistema de protección y las instalaciones metálica internas

Protección equipotencial cuando S < d.

Donde no es posible mantener la distancia (s) mayor que la distancia de seguridad (d) a lo largo del recorrido del rayo a tierra, un puente de la instalación al Sistema de Spcr debe ser realizado.

  • 1) Conducto o soporte metálico en el techo.
  • 2) Conductor de unión equipotencial.
  • 3) Refuerzo de acero en pared de concreto.
  • 4) Parte metálica interna de la estructura.
  • L) Longitud para evaluar la distancia de seguridad (d).
  • S) Distancia de separación S >= d
  • d) Distancia de seguridad

Fig. 7: El refuerzo de acero de la estructura es usado como conexión equipotencial.

Conductores (metálicos) sobre techo y las conexiones a los captores pueden ser fijados al techo usando espaciadores y soportes conductivos o no conductivos. Los conductores pueden estar posicionados sobre la superficie de la pared si la misma esta hecha de material no combustible.

Las Figs. 8, 9 10, 11 muestran ejemplos al respecto.

Fig. 8: Construcción de un captor aéreo horizontal 1 sobre la cumbrera de un techo a dos aguas y el conductor de bajada del techo.

Fig. 9: Construcción de un captor vertical 1 para protección de una chimenea usando el método del ángulo (a) de protección.

Fig. 10: Construcción de un conductor de bajada con conexión a la canaleta.

Fig. 11: Construcción del punto de encuentro (prueba) en un conductor de bajada y unión al tubo de escurrimiento de agua.