Sistemas de protección externa ante descargas atmosféricas

Sistemas de protección externa contra el rayo acorde norma DIN V VDE V 0185:11-2002 y UNE 21185 - 1995

OBO: Pensado para profesionales

Unas soluciones perfectas para todos los ámbitos de la instala-ción eléctrica, unos productos pensados para los usuarios, con un montaje rápido. Eso es lo que cuenta para los profesionales. Y eso garantiza la marca OBO.

Por ello ofrecemos:• Un completo catálogo con más de

30.000 artículos• Procesos propios de desarrollo y

producción• Renovación y perfeccionamiento

continuo de productos• Calidad homologada de procesos

y materiales, certificada mediante numerosos sellos y marcas tanto nacionales como internacionales

• Garantía de 5 años en todos los productos de protección contra sobretensiones

• Activa presencia en comités nacio-nales e internacionales de norma-lización

• Calidad certificada por la norma DIN EN ISO 9001

• Línea de asistencia telefónica, para la resolución in situ de pro-blemas

OBO: Toda una garantía para su instalación

TBS2

3TBS

Rapidez, proximidad, el servicio OBO está allíOBO cuenta con un equipo humano experimentado y próximo a usted. Gracias a ello, consigue responder rápida y flexiblemente a las nece-sidades de cada cliente y mercado. OBO Bettermann se encuentra pre-sente en más de 50 países mediante una red de distribuidores mayoristas

en permanente contacto con el insta-lador eléctrico y la industria. Nuestra empresa lleva más de 90 años giran-do en torno a nuestros clientes.

Asistencia técnicaUn equipo de especialistas está a su entera disposición para asesorarle en todo tipo de cuestiones, desde la consulta de aspectos técnicos al

suministro de información de pro-ducto o de programas informáticos de ayuda en la planificación. Otros servicios, como la colaboración y especificación en grandes proyectos o la presencia en los principales lí-deres industriales, han convertido a OBO en uno de los principales fabri-cantes mundiales de sistemas para instalaciones eléctricas.

Rapidez y eficacia: logística OBOEn OBO, el concepto de calidad no se limita a los productos y sistemas sino que, además, se hace exten-sivo a los servicios. Así, hemos desarrollado soluciones especiales de envasado que, junto con nues-tra moderna organización logística, garantizan que sus pedidos lleguen sanos y salvos allí donde se nece-siten con total rapidez, seguridad y eficacia.

Conocimientos de primera manoSer líderes en conocimiento. Nues-tro objetivo consiste en ganarnos su confianza mediante investigaciones, estudios, normas y reglamentos que ayuden a potenciar y afianzar su po-sición profesional. Pero en la base de nuestros seminarios también desempeña un papel fundamental la aplicación práctica de dichos conocimientos a los problemas co-tidianos. Por ello, dichos seminarios

van siempre dirigidos a solucionar problemas reales.

Los grandes proyectos exigen grandes solucionesEn OBO somo especialistas en la planificación y el desarrollo de soluciones para la construcción de

instalaciones y grandes proyectos repartidos por todo el mundo. Desde el diseño de los planos a la prepa-ración de instrucciones detalladas de montaje. El servicio a nuestros clientes es siempre el punto central de referencia sobre el que giran to-das nuestras actividades.

SEMINARIOS OBO• Sistemas TBS de protección

contra sobretensiones transito-rias en instalaciones de sumi-nistro eléctrico

• Sistemas TBS de protección contra sobretensiones transito-rias en instalaciones de datos y telecomunicaciones.

Las tormentas siempre han sido un espectáculo fascinante de la naturaleza, pero al mismo tiempo, para el ser humano y su entorno representan un peligro que no hay que subestimar. Las diferencias de carga eléctrica entre las nubes o partes de las mismas y la tierra son las responsables de que se creen frentes tormentosos, sobre

todo en los meses estivales de julio y agosto. Los rayos que nosotros percibimos suelen estar formados por una corriente negativa que fluye de las nubes a la tierra. Si uno de estos rayos cae en un edificio, la corriente del rayo calienta tanto el punto de impacto como por ejem-plo la mampostería, lo cual supone un peligro importante de incendio.

Sólo en Alemania, los impactos de rayos causan daños por valor de varios centenares de millones de euros cada año. Las instalaciones de protección contra descargas atmosféricas, debidamente instala-das de acuerdo con las directrices técnicas y reglamentarias, ofre-cen una protección eficaz contra impactos directos de rayos.

El desafío: enormes daños provocados por cerca de 1,5 millones de descargas atmosféricas al año en Alemania.

La solución: la protección contra descargas atmosféri-cas de OBO (conformidad con las normas DIN / VDE y UNE)

max Iimp 200 000 A

Los sistemas de protección contra descargas atmosféricas tienen la misión de capturar todos los impactos de rayos en una instala-ción estructural. Deben interceptar la corriente del rayo en el punto de impacto, desviarla a tierra y una vez en el suelo, distribuirla. Al hacerlo, es importante prevenir los efectos térmicos, mecánicos y eléctricos que puedan causar daños en la instalación estructural o poner en peligro a las personas que se encuentran en el interior por tensiones de contacto o de paso. Los sistemas de protección contra descargas atmosféricas se dividen de la siguiente forma:

Protección exterior:1 Dispositivo de captura 2 Dispositivo de derivación 3 Dispositivo de puesta a tierra

Protección interior:4 Conexión equipotencial5 Distancia de separación

1

1

1

2

3

4

5

2

3

4 TBS

Índice

Impacto de rayo en el histórico Ayuntamiento de Worpswede. Daños estimados en 1,7 millones

Guía para la protección

contra descargas atmosféricas 6

Fundamentos de la protección externa contra

descargas atmosféricas: combinaciones de

material, comprobación y nivel de protección,

distancia de separación

Sistema de captación

Observaciones para

la planificación y ejecución 13

Componentes 19

Sistema de derivación

Observaciones para

la planificación y ejecución 30

Componentes 32

Sistema de puesta a tierra

Observaciones para

la planificación y ejecución 38

Componentes 40

Protección contra descargas

atmosféricas, conexión equipotencial y protección

contra sobretensiónes

Observaciones para

la planificación y ejecución 44

Componentes 45

1

TBS 5

6 TBS

Clases de protección contra des-cargas atmosféricas y clasifica-ciónAntes de empezar a planificar un sistema de protección contra descargas atmosféricas, el objeto que se desea proteger debe estar englobado dentro de una de las cuatro clases de protección contra descargas atmosféricas. En dicha clasificación, la máxima eficacia la tiene el nivel de protección I, con un 99 por ciento, mientras que el nivel de protección IV, con un 84 por ciento, tiene la eficacia más baja. Las necesidades que requiere la instalación de un sistema de pro-tección contra descargas atmos-

féricas (por ejemplo separación entre mallas, ángulo de protección, separación entre desviadores) son mayores para los sistemas de el nivel I que para los del nivel IV. El nivel de protección apropiada para cada caso se determina tras eva-luar el riesgo de daños de acuerdo con la norma DIN V VDE V 0185-2, siempre que no esté regula-da por las especificaciones regla-mentarias. En España la normativa vigente aplicable es la norma UNE 21185 del año 1985 “Protección de las estructuras contra el rayo. Principios generales (norma equi-valente a la CEI 1024-1:1990). Esta normativa se aplica para el diseño

e instalación de sistemas de protec-ción contra el rayo para estructuras de hasta 60m de altura y en ella se definen todos los componentes y sistemas de protección externa. En el capítulo 3 de esta norma tam-bién se comentan todos los enlaces internos equipotenciales necesarios para considerar el sistema integral como seguro.El código técnico de la edificación también hace mención en sus nor-mas SU de seguridad a la insta-lación de sistemas de protección contra el impacto del rayo y su contenido ayuda a conocer la nece-sidad o no de instalación de un pararrayos.

Sección 1 Fundamentos generales

Sección 2 Gestión de riesgos, evaluación del riesgo de daños para instalaciones estructurales

Sección 3 Protección de instalaciones estructurales y de personas

Sección 4Protección de sistemas eléctricos y electrónicos en sistemas estructurales

La base de su eficacia: estado de las normasEn España la normativa aplicable actualmente se basa en la norma UNE 21 185 que engloba las dife-rentes técnicas que existen actual-mente basadas en puntas pasivas.El Código Técnico de la Edificación en su sección SU de seguridad de utilización comenta y aclara los procedimientos de verificación, los niveles de protección exigidos y las características de un sistema de pro-tección externo contra descargas atmosféricas.Desde noviembre de 2002, en Alemania se aplica el conjunto de

normas DIN V VDE V 0185, seccio-nes 1 a 4, para la protección general contra descargas atmosféricas. La tabla describe la estructuración del conjunto de normas 0185. Para plani-ficar y montar los sistemas de protec-ción contra descargas atmosféricas hay que prestar especial atención a la sección 3 (Protección de las instalaciones estructurales y de las personas), puesto que en ella se ofre-ce una descripción al usuario de las bases de la protección exterior contra descargas atmosféricas según las normas técnicas reconocidas. Dicha sección se divide en tres apartados:

• Medidas de protección• Protección contra descargas

atmosféricas para instalaciones estructurales especiales

• Comprobación y mantenimiento de sistemas de protección contra descargas atmosféricas y disposi-ción de los mismos.

• Conservación y supervisión de sistemas de protección contra descargas atmosféricas.

Fundamentos de la protección externa contra descargas atmosféricas:

Nivel de pro-tección contra

descargas atmosféricas

Valor mínimo de la corriente del rayo

Valor máximo de la corriente del rayo

Probabilidad de impacto con menor

valor

I 2,9 kA 200 kA 99 %

II 5,4 kA 150 kA 97 %

III 10,1 kA 100 kA 91 %

IV 15,7 kA 100 kA 84 %

División del conjunto de normas DIN V VDE V 0185

Parámetros de riesgo en función de las clases de protección contra des-cargas eléctricas

7TBS

MaterialAcero galvanizado

en caliente (FT)Aluminio

(Alu)Cobre(Cu)

Acero inoxidable (VA)

Acero galvanizado en caliente (FT) ++ O – OAluminio (Alu) O ++ – OCobre (Cu) – – ++ OAcero inoxidable (VA) O O O ++

Combinación de materiales: ++ recomendable, O aceptable, - no recomendable

Materias primas y materialPara la protección externa contra descargas atmosféricas se utili-zan principalmente los siguientes materiales: acero galvanizado en caliente, acero inoxidable, cobre, aluminio.

CorrosiónEl peligro de corrosión aparece sobre todo al hacer combinacio-nes de distintos materiales. Por ello no se pueden montar piezas de cobre sobre superficies gal-vanizadas o sobre piezas de alu-minio, ya que esto podría originar que partículas de cobre lleguen a la superficie galvanizada a través de la lluvia o de otros factores. Tal como se observa en el ejemplo que aparece a continuación, el compuesto de cobre colocado en la tubería de agua de acero se ha corroído y podría desprenderse. En caso de que sea necesario utilizar dos materiales distintos cuya combinación se desacon-seja, pueden usarse conectores bimetálicos. El ejemplo de abajo muestra la aplicación de conec-tores bimetálicos en una boca de

salida de agua de cobre, en la que se ha acoplado un conductor circular. En los puntos con mayor peligro de corrosión, como entra-das en hormigón o en el suelo, la instalación debe realizarse con una apropiada protección antico-rrosión. En los puntos de conexión en el suelo debe aplicarse el recu-brimiento adecuado. El aluminio no debe colocarse directamente (sin distancia de separación) enci-ma, dentro ni debajo del enlucido, mortero u hormigón, como tam-poco en el suelo. Las posibles consecuencias quedan reflejadas en la figura inferior derecha.En la tabla “combinaciones de material” se valoran las posibles combinaciones de material en lo que respecta a la corrosión por contacto con el aire.

Instalación defectuosa, conexión corroida por uso de materiales dife-rentes

Instalación defectuosa, conductor de aluminio en colocación abierta en pared

Instalación correcta con conectores bimetálicos tipo 262/ZM(aluminio / cobre)

Materias primas: Ejemplo de con-ductor circular de diametro de 8 mm y conector universal Vario modelo 249 en acero galvanizado (FT), acero (VA), cobre y aluminio.

8 TBS

Control de todos los informes y documentos, incluyendo la conformidad con las normas.

Comprobación del estado general de los dispositivos de captación y derivación, así como de todas las piezas de empalme (que no existan conexiones flojas) y de las resistencias de paso.

Comprobación del dispositivo de puesta a tierra y de las resistencias de tierra, incluyendo transiciones y conexiones.

Comprobación de la protección interior contra descargas atmosféricas, incluyendo los protectores de sobretensiones y los fusibles.

Estado general del grado de corrosión.

Seguridad de las fijaciones de las líneas de la instalación de protección contra descargas atmosféricas.

Documentación de todas las modificaciones y ampliaciones de la instalación de protección contra descargas atmosféricas, así como de los cambios en la estructura física del edificio.

Clase ensayo Ensayado con Aplicación

3x Iimp 100 kA

(10/350)Instalaciones captadoras

3 x Iimp 50 kA

(10/350)

Varias derivaciones para repartos de intensidad de rayo (mínimo dos derivacio-nes)

Fundamentos de la protección contra descargas atmosféricas:Comprobación de instalaciones, componentes ensayados

Comprobación de instalaciones de protección contra descargas atmosféricasAdemás de la prueba de recep-ción, la eficacia funcional de las instalaciones de protección contra descargas atmosféricas debe ser objeto de comprobaciones perió-

dicas a fin de determinar posibles deficiencias y, en su caso, corre-girlas. La comprobación compren-de el control de la documentación técnica así como el examen y la medición del sistema de protección contra descargas atmosféricas. La siguiente tabla muestra los interva-

los de tiempo entre las comproba-ciones periódicas acorde DIN-VDE. La normativa UNE 21.185 en su apartado 4.2 define el manteni-miento e inspecciones a aplicar en este tipo de instalaciones

Nivel de protec-ción contra descargas

atmosféricas

Intervalo entre comprobaciones completas

Intervalo entre comprobaciones visuales de

la estructura física del edificio

I 2 Años 1 Año

II 4 Años 2 Años

III, IV 6 Años 3 Años

Medición de la resistencia de tierra Medición del estado de la protección interna con-tra sobretensiones de OBO modelo V20-C median-te el comprobador ISOLAB.

Intervalos de tiempo entre comprobaciones periódicas acorde DIN VDE

9TBS

Control de todos los informes y documentos, incluyendo la conformidad con las normas.

Comprobación del estado general de los dispositivos de captación y derivación, así como de todas las piezas de empalme (que no existan conexiones flojas) y de las resistencias de paso.

Comprobación del dispositivo de puesta a tierra y de las resistencias de tierra, incluyendo transiciones y conexiones.

Comprobación de la protección interior contra descargas atmosféricas, incluyendo los protectores de sobretensiones y los fusibles.

Estado general del grado de corrosión.

Seguridad de las fijaciones de las líneas de la instalación de protección contra descargas atmosféricas.

Documentación de todas las modificaciones y ampliaciones de la instalación de protección contra descargas atmosféricas, así como de los cambios en la estructura física del edificio.

Clase ensayo Ensayado con Aplicación

3x Iimp 100 kA

(10/350)Instalaciones captadoras

3 x Iimp 50 kA

(10/350)

Varias derivaciones para repartos de intensidad de rayo (mínimo dos derivacio-nes)

Conexiones(componentes ensayados para protección contra descargas atmosféricas)Los componentes de las instala-ciones de protección contra des-cargas atmosféricas han venido determinados por el conjunto de normas DIN 48801 a DIN 48852, las cuales sitúan las dimensiones de los componentes en primer plano. En agosto de 1999 entró en vigor la norma EN 50164-1 (DIN/VDE 0185 sección 201), que sienta las bases para la comprobación de los com-ponentes de conexión. Después de una fase de acondicionamiento de 10 días en total, se aplican a los componentes tres intensidades momentáneas con forma de onda (10/350 µs) (véase tabla de la izquierda).

Las comprobaciones y el manteni-miento deben realizarse según la norma y los fundamentos técnicos vigentes en cada país. Debe tener-se en cuenta que las comprobacio-nes también comprenden el control de la protección interior contra des-cargas atmosféricas (pág 44). Esto

incluye el control de la conexión equipotencial de protección contra descargas atmosféricas y de las protecciones contra sobretensio-nes puestas en circuito.

El informe o libro de comprobación sirve para documentar las compro-

baciones y el mantenimiento de sistemas de protección contra des-cargas atmosféricas. Dicho informe debe ser completado o redactado de nuevo en cada comprobación o mantenimiento.

Clases de comprobación de componentes de conexión.* BET: Blitschutz und Elektromagnetische Verträglichkeit Technologiezentrum (Centro tecnológico de protección contra descargas atmosféricas y compatibilidad electromagnética)

Situación Solución

Construcciones metálicas como rejas, ventanas, puertas, tubos (que no contengan elementos combustibles ni inflamables) o elementos de fachada, sin continuación eléctrica en el edifi-cio.

Conectar los elementos metálicos a la instalación de protección contra descargas atmosféricas.

Aparatos de aire acondicionado, instalaciones fotovoltaicas, sensores / activadores eléctricos o tubos de ventilación metálicos, con continuación eléctrica en el edificio.

Aislar a la distancia de separación(véase ejemplos en esta doble página)

Instalación defectuosa, no cumple con la distancia de separación s. La iluminación debe situarse bajo la zona de captura de la punta captadora.

Distancia correcta de separación s entre el dispositivo de derivación y la cámara de vigilancia.

Todos los elementos metálicos de un edificio, aparatos eléctricos y sus líneas de alimentación deben integrarse en la protección con-tra descargas atmosféricas. Esta medida es necesaria para evitar la peligrosa formación de chispas entre el dispositivo de captación y derivación por un lado y los ele-mentos metálicos del edificio y los aparatos eléctricos por otro.

Distancia de separaciónSi la distancia entre los conduc-tores atravesados por la corriente del rayo y los elementos metáli-

cos del edificio es suficientemente grande, el riesgo de formación de chispas debido a arcos voltaí-cos queda prácticamente exclui-do. Esta distancia se denomina distancia de separación (s). En la pág. 11 se muestra cómo se calcula esta distancia de separa-ción.

Elementos con conexión directa a la instalación de protección contra descargas atmosféricasEn edificios con paredes y techos reforzados de conexión continua o con fachadas y tejados metálicos

de conexión continúa no es nece-sario mantener tal distancia de separación. Los elementos metá-licos sin continuación conductora en el edificio a proteger y cuyas distancias hasta las líneas de pro-tección exterior contra descargas atmosféricas son inferiores a un metro, deben conectarse directa-mente a la instalación de protec-ción contra descargas atmosféri-cas. Entre ellas se encuentran por ejemplo rejas, puertas, tubos (que no contengan elementos combus-tibles ni inflamables) o elementos de fachada metálicos, entre otros.

Fundamentos de la protección exterior contra descargas atmosféricas: Distancia de separación

s

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11TBS

Cálculo de la distancia de separación(apartado 3.2 UNE 21.185)El cálculo se realiza mediante la siguiente fórmula:

1er Paso: Determine el valor del coeficiente kiki depende del nivel de protección elegida para su sistema de protección contra descargas atmosféri-cas.

Nivel de protección ki (tabla 8 UNE 21.185)

I 0,1

II 0,075

III, IV 0,05

2º Paso: Determine el coeficiente kckc depende de la corriente de rayo que pasa por los derivadores.

Número de derivadores

Valores aproximados

de kc

Valoresdetallados a(los datos exactos los

encontrará en DIN V VDE 0185 sección 3 y UNE 21.185

fig. 3, 4 y 5)

1 1 1

2 0,66 1 ... 0,5

4 o más 0,44 0,5 ... 1/n

3er Paso: Determine el valor del coeficiente kmkm depende del material de aislamiento eléctrico

Material km (tabla 9 UNE 21.185)

Aire 1

Hormigón, ladrillo 0,5

4º Paso: Determine el valor LL es la longitud del pararrayos desde el punto que se tiene en cuenta el estudio de proximidad, hasta el punto equipotencial más proximo.(Ver fig. 1)

Ejemplo Edificio con más de 4 derivadores Nivel de protección III Distancia máxima L = 10 m ki = 0,05 m km = aire = 1

Distancia de separación = 0,5 m

s = ki L(m)kc

km

Distancia correcta de separación s entre el dispositivo de captación y la antena parabólica

Distancia correcta de separación s entre el dispositivo de captación y la chimenea metálica

s

s

12 TBS

1 Radiador metálico2 Pared de ladrillo3 Calentador4 Barra equipotencial5 Sistema de puesta a tierra6 Conexión del sistema de puesta a tierra con el derivadors Distancia de separaciónL Longitud L1 por el cálculo de s

Figura 1: Componentes para el cálculo de la distancia de separación s en el peor de los casos según la “L” se marca el dibujo acorde norma CEI 62305-3

Figura 1

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