NORMA IRAM 2184-1-1 * ARGENTINA 1997 -09 IEC 1024-1-1

NORMAARGENTINA

2184-1-11997

Esta impresión tiene incorporada la Fe de erratas N°1:2003

Protección de estructuras contradescargas eléctricas atmosféricas

Parte 1: Principios generales

Sección 1 - Guía A: “Elección de los nivelesde protección para los sistemas deprotección contra el rayo (spcr)”

Protection of structures against lightning.Part 1: General principles. Section 1 - Guide A: Selection of protectionlevels for lightning protection systems.

* Corresponde a la revisión de la norma IRAM 2184:1964 e incluye lamodificación Nº 1 de junio de 2000.

IRAM 2184-1-1*Primera edición

1997-09

IEC 1024-1-1Edición 1993

Referencia Numérica:IRAM 2184-1-1:1997

IRAM 1997No está permitida la reproducción de ninguna de las partes de esta publicación por cual-quier medio, incluyendo fotocopiado y microfilmación, sin permiso escrito del IRAM.

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Prefacio

El Instituto Argentino de Normalización (IRAM) es una asociacióncivil sin fines de lucro cuyas finalidades específicas, en su carácterde Organismo Argentino de Normalización, son establecer normastécnicas, sin limitaciones en los ámbitos que abarquen, además depropender al conocimiento y la aplicación de la normalizacióncomo base de la calidad, promoviendo las actividades decertificación de productos y de sistemas de la calidad en lasempresas para brindar seguridad al consumidor.

IRAM es el representante de la Argentina en la InternationalOrganization for Standardization (ISO), en la ComisiónPanamericana de Normas Técnicas (COPANT) y en la AsociaciónMERCOSUR de Normalización (AMN).

Esta norma IRAM es el fruto del consenso técnico entre losdiversos sectores involucrados, los que a través de susrepresentantes han intervenido en los Organismos de Estudio deNormas correspondientes.

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Índice

0 NORMAS PARA CONSULTA ......................................................................................5

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................5

1 GENERALIDADES.......................................................................................................6

2 CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS................................................................7

3 PARÁMETROS DEL RAYO.........................................................................................9

4 ELECCIÓN DE LOS NIVELES DE PROTECCIÓN PARA SISTEMAS DEPROTECCIÓN CONTRA RAYOS (SPCR)....................................................................10

Anexo A (Normativo) ......................................................................................................18

Anexo B (Informativo IRAM)...........................................................................................22

Anexo C (IRAM Normativo)............................................................................................26

Anexo D (Informativo) ....................................................................................................28

Anexo E (IRAM Informativo)...........................................................................................29

Anexo F (Informativo).....................................................................................................32

Página

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Protección de estructuras contra descargas eléctricasatmosféricas

Parte 1: Principios generales

Sección 1 - Guía A: “Elección de los niveles de protección para lossistemas de protección contra el rayo (spcr)”

Nota IRAM: Esta norma IRAM es equivalente a la prime-ra edición de la norma de la Comisión ElectrotécnicaInternacional IEC 1024-1-1: 1993. "Protection of structuresagainst lightning. Part 1: General principles. Section 1:Guide A - Selection of protection levels for lightning pro-tection systems".

Por ello, sigue la misma estructura del documento inter-nacional, con excepción de algunos cambios de redaccióny de forma, considerados necesarios para mantener unaunidad de criterio con el conjunto de las normas IRAM, yde la referencia a otras normas IRAM equivalentes a lasnormas IEC citadas en el documento original y a los agre-gados que se detallan a continuación:

- en el apartado 3.2, una Nota IRAM aclaratoria dela unidad de medida de Ng y una llamada de citadel anexo B (Informativo IRAM);

- en el apartado 4.1, una Nota IRAM que mencionael anexo C (Normativo IRAM);

- el anexo B (Informativo IRAM) con los niveles ydensidades ceraúnicas continentales argentinas;

- el anexo C (Normativo IRAM) con un método paraestimar la frecuencia Nc (Ver 4.1).

0 NORMAS PARA CONSULTA

Los documentos normativos siguientes contie-nen disposiciones, las cuales, mediante su citaen el texto, se transforman en prescripcionesválidas para la presente norma IRAM. Las edi-ciones indicadas eran las vigentes en elmomento de su publicación. Todo documentoes susceptible de ser revisado y las partes querealicen acuerdos basados en esta norma sedeben esforzar para buscar la posibilidad deaplicar sus ediciones más recientes. Los orga-nismos internacionales de normalización y elIRAM, mantienen registros actualizados de susnormas.

IRAM 2184-1:1996 - Protección de las estructu-ras contra las descargas eléctricas atmosfé-ricas. Parte 1: Principios generales.(IEC 1024-1: 1990).

IRAM 2425 (por estudiar) - "Guía para la eva-luación de los riesgos de daños producidos porlas descargas atmosféricas" (Informe técnicode la IEC, CE 81). (IEC 1662: 1995-04).

INTRODUCCIÓN

La parte 1, de esta norma IRAM 2184, titulada"Principios generales", establece las definicio-nes esenciales y los principios generales de laprotección contra descargas atmosféricas, co-mo así también brinda la información necesariaen relación con el diseño, la construcción y losmateriales para la instalación de sistemas deprotección interna y externa contra descargasatmosféricas en estructuras comunes. Asimis-mo, esta parte ofrece los requisitos básicospara efectuar un buen programa de manteni-miento e inspecciones.

La guía A contiene la información en relacióncon la asignación de niveles de protección paralas estructuras que han de ser protegidas. Pro-porciona pautas para la selección de sistemasde protección contra descargas atmosféricas yrepresenta la opinión en consenso de expertosde muchos países en lo concerniente a la mejorpráctica general basada en el estado actual dela tecnología.

No obstante lo antedicho, debe tenerse encuenta que, debido a los parámetros que inter-vienen, el tema resulta tan complejo que sólo

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un análisis exhaustivo de los riesgos podrábrindar la correcta evaluación del nivel de pro-tección requerido.

Cuando la selección de los niveles de protec-ción de estructuras se base en la evaluacióndel riesgo de daños debidos a descargas at-mosféricas, un Informe Técnico (la futuranorma 1024-1-2 de la IEC) podrá asistir a lasautoridades competentes.

La presente guía se debe utilizar conjunta-mente con la Parte 1, cuando se considerenaspectos específicos de la evaluación de laprotección, el diseño y la construcción de unsistema de protección contra el rayo (spcr).

1 GENERALIDADES

1.1 Alcance y objeto

La presente guía se aplica para la selección deniveles de protección en relación con los siste-mas de protección contra el rayo (spcr) quetrata la norma IRAM 2184-1.

Suministra información respecto de la clasifica-ción de estructuras de acuerdo con los efectosque resultan del impacto de un rayo y de losprocedimientos tendientes a la selección de unsistema de protección contra rayos que brindeun nivel de protección adecuado.

1.2 Términos y definiciones

A los fines de la presente guía, se aplican lasdefiniciones siguientes:

1.2.1 corriente del rayo (i): Corriente que flu-ye en el punto de impacto.

1.2.2 valor de cresta (l): Valor máximo de lacorriente del rayo.

1.2.3 pendiente promedio de la corriente delrayo (di/dt): Diferencia entre los valores de lacorriente del rayo al comienzo y al final de unintervalo de tiempo especificado [i(t2) - i(t1)]dividido por el intervalo de tiempo especificado[t2 - t1].

1.2.4 duración del rayo (T): Tiempo duranteel cual fluye la corriente del rayo en el punto deimpacto.

1.2.5 carga total (Qtotal): Integral de la co-rriente del rayo respecto del tiempo durantetoda la duración del rayo.

1.2.6 carga impulsional o del impulso(Qimpulso): Integral de la corriente del rayo res-pecto del tiempo correspondiente a la duracióndel impulso durante el rayo.

1.2.7 energía específica (W/R): Energía disi-pada por la corriente del rayo en unaresistencia de valor unitario. Es la integral delcuadrado de la corriente del rayo respecto deltiempo en toda la duración del rayo.

1.2.8 probabilidad de daño (p): Probabilidadde que un rayo pueda causar daños en unaestructura.

1.2.9 riesgo de daño: Probables pérdidasanuales promedio (en personas y en bienes)debidas a rayos en una estructura.

1.2.10 frecuencia de rayos directos en unaestructura (Nd): Número promedio anual espe-rado de rayos directos en una estructura.

1.2.11 frecuencia de daños por rayos direc-tos: Número promedio anual de rayos directosque pueden causar daños en una estructura.

1.2.12 frecuencia aceptada de rayos en unaestructura (Nc): Frecuencia máxima promedioanual tolerable de rayos que pueden causardaños en una estructura.

1.2.13 eficiencia de un spcr (E): Relaciónentre el número promedio anual de rayos di-rectos que no pueden causar daños en unaestructura y el número de impactos de rayos di-rectos en esa estructura.

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2 CLASIFICACIÓN DE LASESTRUCTURAS

Las estructuras pueden clasificarse de acuerdocon los efectos resultantes de los impactos derayos que pueden ponerlas en peligro, al con-tenido de éstas o a sus alrededores.

Los efectos directos de los rayos que puedenser peligrosos son: incendio, daños mecánicos,lesiones a personas y animales y daños a losequipos eléctricos y electrónicos. Los efectosde los rayos pueden generar pánico; ademásde provocar explosiones y emisiones de sus-tancias peligrosas tales como materialesradioactivos, agentes químicos, sustancias tó-xicas, contaminantes bioquímicos, bacterias yvirus.

Los efectos de los rayos pueden resultar parti-cularmente riesgosos en sistemas de compu-tación, sistemas de control, sistemas de regu-lación y suministros eléctricos y dar comoresultado la pérdida de servicios para el públi-co, pérdidas de datos, de producción ycomerciales. En todo tipo de estructuras hayinstalados equipos electrónicos sensibles quepueden requerir una protección especial.

En la tabla 1 se dan ejemplos de cuatro clasifi-caciones de diferentes tipos de estructuras; sinembargo, en la Parte 1 de la presente Guía seconsideran las estructuras comunes solamente.

2.1 Estructuras comunes

Las estructuras comunes son aquéllas que seutilizan para propósitos generales, sean comer-ciales, industriales, rurales, institucionales oresidenciales. En la Parte 1 no se consideraránlas estructuras de más de 60 m de altura.

2.2 Estructuras especiales

A continuación, se dan las descripciones decuatro tipos de estructuras especiales:

2.2.1 Estructuras con peligros circunscrip-tos a ellas (peligro confinado).

Estructuras cuyos materiales de construcción,su contenido o sus ocupantes, hacen sola-mente que el volumen total de la estructura seavulnerable a los efectos peligrosos de los ra-yos.

2.2.2 Estructuras peligrosas para sus alre-dedores inmediatos

Estructuras cuyos contenidos pueden resultarpeligrosos para sus alrededores inmediatoscomo consecuencia de la caída de un rayo.

2.2.3 Estructuras peligrosas para ambientessociales y físicos

Estructuras que podrían causar emisiones bio-lógicas, químicas y radioactivas como conse-cuencia de la caída de un rayo.

2.2.4 Estructuras varias

- estructuras elevadas o altas (de más de60 m);

- carpas, solares para campamentos ycampos de deportes;

- instalaciones provisorias;

- estructuras en construcción.

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TABLA 1 - Ejemplos de clasificación de estructuras (ver notas)

Clasificación de las estructuras Tipo de estructura Efectos de los rayos

Estructuras comunes Vivienda unifamiliar Perforación de la aislación de las instalacioneseléctricas, incendio y daños materiales

Por lo general, los daños se limitan a los objetosexpuestos en el punto de impacto o en latrayectoria del rayo.

Granja Riesgo primario de incendio y tensiones del pasopeligrosas.

Riesgo secundario debido a pérdida de energíaeléctrica y peligro de vida del ganado debido a falladel control electrónico de los sistemas desuministro de alimentos y ventilación, etc.

TeatroEscuelaLocal de comprasÁrea de deportes

Es probable que puedan generar pánico los dañosa las instalaciones eléctricas (por ej.: iluminacióneléctrica)El desperfecto de las alarmas contra incendiosprovoca una demora en tomar medidas para lalucha contra incendios.

BancoCompañía de segurosCompañía comercial, etc.

Igual que en el caso anterior, más los problemaspor pérdidas de la comunicación, desperfectos enlas computadoras y pérdidas de datos.

HospitalGeriátricoPrisión

Igual que en el caso anterior, más los problemascon las personas en la sala de cuidados intensivosy dificultades para rescatar a quienes estáninmovilizados.

Industria Otros efectos que dependen de los contenidos delas fábricas, que van desde daños menores adaños inadmisibles y pérdidas de producción.

Museos y sitios arqueológicos Pérdida de herencias culturales irreemplazables.

Estructuras con daño confinado TelecomunicacionesCentrales eléctricasIndustrias con riesgo de incendios

Pérdidas inaceptables de servicios al público.

Peligros consiguientes en los alrededoresinmediatos provocados por incendio, etc.

Estructuras peligrosas para losalrededores

RefineríaEstación de servicioFábrica de pirotecniaFábrica de municiones

Consecuencias de incendio y explosión en laplanta y sus alrededores.

Estructuras peligrosas para el medioambiente

Planta químicaCentral nuclearLaboratorios y plantas bioquímicas

Incendio y mal funcionamiento de las instalacionescon consecuencias perjudiciales para el entornolocal y global.

Notas

1: Puede haber equipos electrónicos sensibles en todo tipo de estructuras, incluyendo las estructuras comunes,que podrían verse fácilmente dañados por sobretensiones debidas a rayos.

2: La pérdida del servicio es el producto del tiempo durante el cual un solo usuario no puede hacer uso delservicio, multiplicado por el número de usuarios afectados anualmente.

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3 PARÁMETROS DEL RAYO

Por lo general, los parámetros del rayo se obtie-nen a partir de mediciones tomadas desdeobjetos altos.

Los datos proporcionados en la presente guía serelacionan tanto con los rayos descendentescomo con los ascendentes.

Puede suponerse que la distribución estadísticade los parámetros registrados del rayo tienenuna distribución logarítmica normal. Sobre dichabase, puede calcularse la probabilidad de ocu-rrencia de cualquier valor de cada parámetro apartir de los valores proporcionados en el ane-xo A.

La relación de polaridad de los rayos depende dela naturaleza del territorio. En caso de no existirinformación local disponible, se deberá suponerpositiva en un 10 % y negativa en un 90 %.

Los valores indicados en la presente guía estánbasados en una proporción de positivas en un10 % y negativas en un 90 %

3.1 Parámetros de corriente del rayo empleadospara dimensionar los sistemas de proteccióncontra rayos (spcr).

Los efectos térmicos y mecánicos de los rayosguardan relación con el valor de cresta de la co-rriente (l), la carga total (Qtotal), la carga deimpulso (Qimpulso) y la energía específica (W/R).Los valores más altos de estos parámetros apa-recen en los rayos positivos.

Los efectos perjudiciales provocados por la ten-sión inducida guardan relación con la pendientedel frente de corriente del rayo. A los propósitosdel diseño, en la presente guía, se emplean losvalores de pendiente promedio comprendidosentre el 30 % y el 90 % de la corriente de cresta.El valor más alto de este parámetro aparece enlos impactos negativos subsiguientes, que seproducen en casi todos los rayos negativos diri-gidos contra una estructura.

Suponiendo que el 10 % de los rayos son positi-vos y el 90 % son negativos, en la tabla 2 se dan

los valores de los parámetros del rayo relaciona-dos con los niveles de protección.

3.2 Densidad de rayos a tierra

Deberá determinarse a partir de mediciones, ladensidad de rayos a tierra expresada en térmi-nos de impactos a tierra por kilómetro cuadradoy por año.

En caso de no estar disponible la densidad deimpactos a tierra de los rayos (Ng), se la podráestimar empleando la relación siguiente:

año . km

tierra a rayos T . 0,04 = N 2

1,25dg

donde:

Td es la cantidad de días de tormentaseléctricas por año obtenida a partir demapas isoceráunicos*.

Nota: Esta relación varía con los cambios de las condi-ciones climáticas.

Nota IRAM: Se reescribió la unidad de medida de Ngde una manera lógica y físicamente significativa.

Tabla 2 - Relación de los parámetros decorriente de rayos con los niveles de

protección (ver punto 3.1)

Niveles de ProtecciónParámetro del rayo

I II III-IV

Valor de la corriente decresta I [kA] 200 150 100

Carga total Qtotal [C] 300 225 150

Carga del impulso Qimpulso [C] 100 75 50

Energía específica W/R [kJ/Ω] 10 000 5 600 2 500

Pendiente promedio di/dt30/90% [kA/µs] 200 150 100

* Ver el anexo B (informativo IRAM).

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4 ELECCIÓN DE LOS NIVELES DEPROTECCIÓN PARA SISTEMAS DEPROTECCIÓN CONTRA RAYOS (SPCR)

El propósito de elegir un nivel de protección esreducir el riesgo de daños por rayos directos enuna estructura o en un volumen a proteger, pordebajo del nivel máximo tolerable.

Para cada estructura puede evaluarse el riesgode daños teniendo en cuenta: la frecuencia anualde rayos directos en la estructura (Nd), la proba-bilidad con la cual el rayo causa daños, y lacantidad posible de pérdidas promedio que pu-dieren tener lugar como consecuencia de lacaída del rayo en la estructura.

Nota: Hay casos en que hay que considerar los im-pactos indirectos para evaluar el riesgo.

El daño depende de varios parámetros, entre loscuales pueden mencionarse: el uso y el conteni-do (vidas humanas y bienes) del volumen objetode protección, los materiales de construcción ylas medidas adoptadas para reducir los efectosresultantes de los rayos.

La estructura está clasificada de acuerdo con losefectos resultantes de los rayos, según lo indica-do en el capítulo 2.

Una vez elegido el nivel máximo tolerable deriesgo de daños a la estructura, podrá evaluarseel valor máximo aceptado Nc de la frecuenciaanual de rayos que pueden causar daños en laestructura.

Por lo tanto, la elección del nivel de protecciónadecuado de los spcr a instalarse podrá estarbasada en la frecuencia esperada Nd de rayosdirectos en la estructura a proteger y en la fre-cuencia anual aceptada Nc de los rayos.

4.1 Frecuencia aceptada de rayos en una es-tructura (Nc)

La adopción de los valores de Nc corresponderáa las autoridades competentes, en caso de quehubiere riesgos de pérdidas de vidas humanas,culturales o sociales.

El propietario de la estructura o el diseñador delspcr podrá establecer los valores de Nc' cuandolas pérdidas tengan que ver solamente con losbienes o la propiedad privada.

Podrán estimarse los valores de Nc a través delanálisis del riesgo de daños, teniendo en cuentalos criterios correspondientes, como por ejemplo:

- el tipo de construcción;

- la presencia de sustancias inflamables yexplosivas;

- las medidas adoptadas para reducir losefectos consiguientes de los rayos;

- la cantidad de personas relacionadas conel daño;

- el tipo y la importancia del servicio públicode que se trate;

- el valor de los bienes que han sufrido da-ños;

- otros criterios (ver la tabla 1).

Nota: En las reglamentaciones locales se podrán impo-ner valores de Nc, en casos particulares.

Nota IRAM: En el anexo C (IRAM Normativo) se in-dica un método rápido y sencillo para estimar lafrecuencia Nc. En la futura norma IRAM 2425(IEC 1662:1995) se establecen otros métodos deevaluación de riesgos más detallados.

4.2 Frecuencia esperada de rayos directosen una estructura (Nd)

Podrá evaluarse la frecuencia anual promedioNd de rayos directos en una estructura, aplican-do la fórmula siguiente:

añodirectos rayos

10 A . N = N 6-egd

donde:

Ng es la densidad anual promedio derayos a tierra, en rayos por kilómetrocuadrado y por año, propia de la re-gión donde está localizada laestructura (ver 3.2);

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Ae es el área colectora equivalente deuna estructura (m2).

Se entiende por área colectora equivalente de laestructura a un área de superficie del suelo conla misma frecuencia anual de rayos directos quela estructura.

En el caso de las estructuras aisladas, el áreacolectora equivalente Ae es el área encerrada poruna línea límite b1 obtenida a partir de la inter-sección entre la superficie del suelo y una línearecta con una inclinación de 1:3 que va de laspartes superiores de la estructura ( y la toca allí)y gira alrededor de ella (ver la figura 1 según setrate de un suelo llano y las figuras 2A y 2B en elcaso de un suelo montañoso).

En el caso de una topografía compleja (ver lasfiguras 2C y 2D), la construcción geométricapuede simplificarse teniendo en cuenta algunaspartes características del perímetro y reempla-zándolas con líneas rectas o seccionescirculares. Los objetos circundantes ejercen unainfluencia significativa en el área equivalente, sisus distancias medidas desde la estructura sonmenores que 3 (h + hs), donde h es la altura dela estructura en consideración; mientras que hs,es la altura del objeto circundante.

En este caso, se superponen las áreas equiva-lentes de la estructura y del objeto cercano (verfig. 3). Por ello se debe reducir el área equiva-lente Ae hasta una distancia Xs, según la fórmulasiguiente:

2h) - h( 3 + d

= X ss

donde: d es la distancia horizontal entre la es-tructura y el objeto (ver figura 3).

Sólo se tendrán en cuenta los objetos de durabi-lidad permanente y de resistencia adecuadacontra los esfuerzos de rayos.

En todos los casos, se supondrá un valor mínimodel área colectora equivalente igual a la proyec-ción horizontal de la estructura en sí.

Nota: Según IEC existen otros métodos más elabora-dos que pueden utilizarse para obtener otrasevaluaciones del área colectora equivalente.

Nota IRAM: En el Anexo E (IRAM Informativo) sedesarrolla el método de la norma francesa NFC 17-100 (1997:12) que se corresponde con la pre-norma europea ENV 61024-1(1995:01).

4.3 Procedimiento para la elección de unspcr

Para cada estructura considerada, el diseñadorencargado del proyecto de un spcr, decidirá sise necesita esta protección. En caso afirmativo,deberá elegir un nivel de protección adecuado.

El primer paso en el procedimiento de elecciónde un spcr, requiere de una evaluación ade-cuada de la estructura en consideración deacuerdo con sus características. Se determina-rán las dimensiones, la localización de laestructura, la actividad ceraúnica (densidadanual de rayos) en la región considerada, comoasí también la clasificación de la estructura.Estos datos proporcionan los antecedentes pa-ra efectuar las estimaciones siguientes:

- la frecuencia anual promedio de rayos Nd

como producto de la densidad anual derayos Ng y del área colectora equivalenteAe de la estructura (ver punto 4.2);

- la frecuencia anual promedio de rayos Nc

aceptada para la estructura considerada(ver punto 4.1).

Se comparará el valor de la frecuencia acepta-da de rayos (Nc) con el valor real de lafrecuencia de rayos directos en la estructura(Nd).

Dicha comparación permitirá tomar una deci-sión respecto de si es necesario instalar unspcr y, en caso afirmativo, la elección del nivelde protección conveniente para el spcr.

Si Nd ≤ Nc' no será necesario un spcr.

Si Nd > Nc' se deberá prever un spcr de efi-ciencia Ec ≥ 1 - Nc / Nd y seleccionar el nivel deprotección adecuado de acuerdo con la tabla 3.

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El diseño del spcr satisfará los requisitos exigi-dos por la norma según el nivel de protecciónadecuado.

En caso de instalarse un spcr de eficienciaE < Ec, se deberán prever medidas de protec-ción adicionales, como por ejemplo:

- medidas que limiten las tensiones decontacto y las tensiones del paso;

- medidas que limiten la propagación delfuego;

- medidas para reducir los efectos de lassobretensiones inducidas por rayos enequipos sensibles.

En el diagrama de flujo de la figura 4 se explicamás detalladamente el procedimiento de elec-ción de un spcr.

En la figura 5 se muestran los valores críticosde la eficiencia E en el spcr, en función de la

frecuencia de rayos directos en la estructura(Nd) y la frecuencia aceptada de rayos (Nc)

Tabla 3 – Relación entre niveles deprotección y eficiencia

Niveles de protección Eficiencia E del spcr

I + Medidas comple-mentarias (∗)

E > 0,98

I 0,95 < E ≤ 0,98

II 0,90 < E ≤ 0,95

III 0,80 < E ≤ 0,90

IV 0 < E ≤ 0,80

(∗) Ver el capítulo 3 de la norma IRAM 2184-1 (1996)

Nota IRAM: Esta tabla está adaptada de la tabla 1de la norma NF C 17-100 (1997: 12).

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15

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P

P

P

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h sh

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X3

d

Xs2

Xs3

d1 d2d3

3h

3h

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Inicio

Datos de entrada

- Dimensiones y posición de la estructura

- Densidad rayos a tierra (Ng)

- Tipo de estructura

Estimar el área equivalente Ae y calcular la frecuencia de los rayos directosen la estructura (ver 4.2).Nd = Ng x Ae x 10-6

Establecer la frecuencia aceptada de rayos Nc según el tipo de estructura(ver 4.1)

Calcular

NN - 1 = E

d

cc

Prever un spcr deeficiencia

E ≥ Ec

Proteccióninnecesaria

Establecer el nivel deprotección adecuado alvalor E y lasdimensiones del spcr deacuerdo con ese nivel

Establecer el nivel deprotección adecuado al valorE y a las dimensiones delspcr de acuerdo con esenivel. Diseñar otras medidasde proteccióncomplementarias

Figura 4 - Diagrama de flujo del procedimiento de elección de un spcr

¿Es Nd ≤ Nc?Si

No¿Es E ≥ Ec ?

No

Si

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Fig

ura

5 -

Val

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Anexo A(Normativo)

Valores básicos de parámetros de corriente de rayosDistribución de las frecuencias acumuladas

Corriente de cresta (kA) (mínimo: 2kA)

Rayos Frecuencia acumulada

98 % 95 % 80 % 50 % 5 %

Primeros impulsos negativos 4 20 90

Subsiguientes impulsos negativos 4,6 12 30

Rayos positivos 4,6 35 250

Carga total (C)


95 % 50 % 5 %

Primeros impulsos negativos 1,1 5,2 24

Subsiguientes impulsos negativos 0,2 1,4 11

Rayos negativos 1,3 7,5 40

Rayos positivos 20 80 350

Carga de impulso (C)


95 % 50 % 5 %

Primeros impulsos negativos 1,1 4,5 20

Subsiguientes impulsos negativos 0,22 0,95 4


Energía especifica (J/ΩΩ)


95 % 50 % 5 %

Primeros impulsos negativos 6,0 x 103 5,5 x 104 5,5 x 105

Subsiguientes impulsos negativos 5,5 x 102 6,0 x 103 5,2 x 104

Rayos positivos 2,5 x 104 6,5 x 105 1,5 x 107

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Pendiente promedio de la corriente (kA/µµs)

Primeros impulsos negativos Frecuencia acumulada

95 % 50 % 5 %

Promedio máximo de la pendiente 9,1 24 65

Pendiente promedio entre:

El 30 % y el 90 % de la corriente de cresta 2,6 7,2 20

El 10 % y el 90 % de la corriente de cresta 1,7 5 14

Subsiguientes impulsos negativos Frecuencia acumulada

95 % 50 % 5 %

Promedio máximo de la pendiente 10 40 162

Pendiente promedio entre:



Rayos positivos Frecuencia acumulada

95 % 50 % 5 %

Promedio máximo de la pendiente 0,2 2,4 32

Duración del frente (µµs)

Primeros impulsos negativos Frecuencia acumulada

95 % 50 % 5 %

Tiempo total de crecimiento 18 5,5 18

Tiempo promedio entre:



Subsiguientes impulsos negativos Frecuencia acumulada

95 % 50 % 5 %

Tiempo total de crecimiento 0,2 1,1 4,5

Tiempo promedio entre:

El 30 % y el 90 % de la corriente de cresta 0,1 0,6 3,0

El 10 % y el 90 % de la corriente de cresta 0,2 0,8 3,5

(Sigue en la página 23)

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(Viene de la página 22)

Rayos positivos Frecuencia acumulada

95 % 50 % 5 %

Tiempo total de crecimiento 3,5 22 200

Duración del rayo simple (µµs)


95 % 50 % 5 %

Primeros impulsos 30 75 200

Subsiguientes impulsos negativos 6,5 32 140


Duración total del rayo (µµs)


95 % 50 % 5 %

Todos los rayos negativos 0,15 13 1100

Subsiguientes impactos negativos 31 180 900


Intervalos de tiempo entre rayos simples (ms)

Rayo simple Frecuencia acumulativa

95 % 50 % 5 %

Múltiples rayos negativos simples 7 33 150

En la Figura A.1 se indica la distribución de la frecuencia acumulada de parámetros de rayos.

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Figura A1 – Diagrama de las frecuencias acumuladas

En la tabla siguiente se indican, dentro de un círculo, los números de las curvas de los parámetros delrango de la figura de arriba.

Parámetro Escala deabscisas

Primerrayo

simplenegativo

Rayos simplesnegativos

subsiguientes

Rayosimple

Rayonegativo

Rayopositivo

I kA 1 2 3

Qtotal C 4 5

Qimpulso C 6 7 8

W/R kJ/Ω 9 10 11

di/dtmáx kA/µs 12 13 14

di/dt30/90 % kA/µs 15

Figura A.1 - Distribución de la frecuencia acumulativa de los parámetros del rayo

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Anexo B(Informativo IRAM)

Niveles y densidades ceraúnicas continentales de la República Argentina

B.1) Definiciones

B.1.1) Tormenta eléctrica: Tempestad que se caracteriza por la presencia audible de truenos y/o visiblede relámpagos (rayos entre nubes), rayos a tierra, centellas (rayos globulares) y otros fenómenoseléctricos atmosféricos (por ejemplo, el "fuego" de San Telmo).

B.1.2) Nivel ceraúnico: Es el número promedio anual de días con tormentas eléctricas (Td [días/año])("thunderstorm days per year or annum") de un lugar geográfico de la superficie terrestre (o delmar) (por ejemplo: una estación meteorológica).

Nota: Los niveles "mensuales" necesitan consideraciones técnicas especiales que están fuerade este contexto.

B.1.3) Curvas de niveles isoceraúnicos: Curvas que unen puntos de igual nivel ceraúnico de unacierta zona geográfica, durante un período climatológico determinado (por ejemplo: diez años,según el SMN (Servicio Meteorológico Nacional).

B.1.4) Densidad ceraúnica: Es el número promedio anual de rayos a tierra (o impactos de rayos)"caídos" en el área de 1 km2 de un cierto lugar geográfico (por ejemplo: una estación

meteorológica). Se indica con el símbolo:

año . km

tierra a rayos Ng

2 (del inglés: "number of flashes to

ground (earth) per square kilometre per year (or annum)"). Se estudia generalmente durante unperíodo climatológico determinado (por ejemplo: un decenio).

B.2) Actividad ceraúnica (eléctrica atmosférica) en la República Argentina

A continuación se enumeran en un cuadro los mapas de las figuras B1, B2 y B3 que formanparte de este ANEXO con algunas observaciones que permitirán aclarar su significado y su usopráctico.

Mapa de la figura Contenido Observaciones

B1 Estaciones metereológicas continentaleshorarias argentinas (1971/80).

Estas estaciones registran los nivelesceraúnicos Td (ver B.1.2). Se puedenobtener informaciones actualizadas enellas, a través del SMN-FAA.

B2 Curvas de niveles ceraúnicos Td argentinosdel período decenal 1971/80 (climatológico)oficial del SMN.

Se pueden utilizar para estimar la actividadceraúnica actual, a falta de mejores datosy generalmente con carácter de mínimos.

B3 Densidades ceraúnicas Ng estimadas para elperíodo climatológico 1971/80 en la Argentina.

Se pueden utilizar para estimar Ng. Seindica en cada zona entre curvasisoceraúnicas una gama de valoresmedianos probables de Ng que representala dispersión estadística.

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Anexo C(IRAM Normativo)

Frecuencia aceptada de rayos sobre una estructura (Nc)

Método para estimar la frecuencia Nc (según las normas francesa NF C 17-100(1997: 12) y europea ENV 61024-1 (1995).

C-1) Generalidades

Los valores de Nc se estiman a través del análisis del riesgo de daños teniendo en cuenta loscriterios apropiados tales como:

− el tipo de construcción de la estructura− el contenido de la estructura− la ocupación de la estructura− las consecuencias sobre el entorno

C-2) Determinación de Nc

Se deben aplicar los cuatro criterios enumerados en C-1) para evaluar los cuatro factores C2,C3, C4 y C5 mediante las tablas C-1, C-2, C-3 y C-4, respectivamente.

Siendo C = C2. C3. C4. C5, la frecuencia Nc se calcula con la fórmula siguiente:

=

año

rayos

CNc

10 . 5,5

3-

Tabla C-1 - Coeficiente C2 de evaluación del tipo de construcción de la estructura

Techado o tejado

Metálica Común Inflamable

Metálica 0,5 1 2

Común 1 1 2,5Estructura

Inflamable 2 2,5 3

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Tabla C-2 - Coeficiente C3 de evaluación del contenido de la estructura

Contenido de la estructura Coeficiente C3

Sin valor o no inflamable 0,5

De valor común o normalmente inflamable 1

De gran valor o particularmente inflamable 2

De valor excepcional, irremplazable o muy inflamable, explosivo 3

Tabla C-3 - Coeficientes C4 de evaluación de la ocupación de la estructura

Ocupación de la estructura Coeficiente C4

No ocupada 0,5

Normalmente ocupada 1

De evacuación difícil o con riesgo de pánico 3

Tabla C-4 - Coeficientes C5 de evaluación de las consecuencias de un impactode rayo sobre el entorno

Consecuencias de un impacto de rayo Coeficiente C5

Sin necesidad de continuidad en el servicio y con alguna consecuen-cia sobre el entorno 1

Con necesidad de continuidad en el servicio y con algunas conse-cuencias para el entorno 5

Con varias consecuencias para el entorno 10

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Anexo D(Informativo)

BIBLIOGRAFÍA

En el estudio de esta norma se han tenido en cuenta los antecedentes siguientes:

IEC - INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSIONInternational Standard IEC 1024-1-1: 1993 - Protection of Structures against lightning. Part 1:General principles. Section 1: Guide A - Selection of protection levels for lightning protectionsystems.

J. C. Arcioni, R. Velo, E. Petruzzelli: "La actividad eléctrica atmosférica en la Argentina y su relacióncon la densidad de rayos a tierra". 7a C.E.D.E. - (A.E.A). Buenos Aires, 1990.

Norme Française NF C 17-100 (1997: 12):

Protection des structures contre la foudre.Installation de paratonnerres.

Nota: Esta norma francesa homologada corresponde a la prenorma europea ENV 61024-1 (1995: 01) [IEC 1024-1:1990 modificada] del CENELEC (Comité Européen de Normalization Electrotechnique).

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Anexo E(IRAM Informativo)

Frecuencia esperada de rayos directos en una estructura (Nd)

Método de estimación según NF C 17-100 (1997: 12) y ENV 61024-1 (1995: 1).

Podrá evaluarse la frecuencia anual promedio Nd de rayos directos en una estructura, aplicando lafórmula siguiente:

=

añodirectos rayos

10 A. N . C N 6- eg1d (E-1)

donde:

C1 es el coeficiente ambiental que rodea a la estructura considerada

Ng es la densidad anual promedio de rayos a tierra, en rayos por kilómetro cuadrado y poraño, propia de la región donde está localizada la estructura (ver 3.2);

Ae es el área colectora equivalente de la estructura sola (m2).

Se entiende por área colectora equivalente de la estructura a un áreade superficie del suelo con la misma frecuencia anual de rayos directosque la estructura.

En el caso de las estructuras aisladas, el área colectora equivalente Ae es el área encerrada por unalínea límite obtenida a partir de la intersección entre la superficie del suelo y una línea recta con unainclinación de 1:3 que va de las partes superiores de la estructura (y la toca allí) y gira alrededor deella.

En la fig. E-1-a) se puede apreciar que, para una estructura de largo L, de ancho A y de altura H, elárea colectora equivalente está dada por la fórmula (E-2) siguiente:

2H 9 A) (L H 6 A . L Ae π+++= (E-2)

La topografía del sitio y de los objetos situados dentro de la distancia 3H a la estructura, influyen sobre elárea colectora Ae de una manera significativa. Esta influencia se tiene en cuenta mediante el coeficienteambiental C1 (ver Tabla E-1).

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Tabla E-1 - Determinación del coeficiente ambiental C1

Situación relativa de la estructura de altura H Coeficiente C1

Estructura situada en un espacio donde hay otras estructuras o ár-boles de la misma o mayor altura que la de la estructuraconsiderada (H)

0,25

Estructura rodeada de otras estructuras más pequeñas (alturas < H) 0,5

Estructura aislada: no hay otras estructuras a distancias menoresque 3H 1

Estructura aislada en la cumbre de una colina o sobre un promonto-rio 2

Cuando el área colectora equivalente Ae de una estructura, cubre completamente a la de otra es-tructura, no se tiene en cuenta a esta última.

Cuando las áreas colectoras de varias estructuras se recubren o superponen, el área colectora co-mún que les corresponde, se considera como una sola área colectora.

Figuras E-1 - Ejemplos de cálculo

a) Para un edificio rectangular, el área colectora equivalente es:

2H 9 A) (L H 6 A . L Ae π+++=

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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 laotra parte más baja (caso b2).

b.1) 2e H 9 A π=

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Anexo F(Informativo)

El estudio de esta norma estuvo a cargo de los organismos respectivos, integrados de la formasiguiente:

Subcomité de Sistemas de protección contra descargas atmosféricas

Integrante Representó a:

Sr. Guillermo BIASI FACB S.A.Sr. Guillermo J. CACABELOS EUCA S.R.L.Sr. Eduardo R. CÓRDOBA EUCA S.R.L.Ing. Jorge F. GIMENEZ CITEFAIng. Hipólito GÓMEZ INVITADO ESPECIALISTAIng. Ricardo O. GRUNAUER INSTELECIng. Carlos A. LIGUORI FACB S.A.Ing. Fabián PIN TELEFÓNICA DE ARGENTINA S.A.Ing. Ángel A. REYNA J. R. ZABALA Y ASOC.Sra. Gloria SANCHEZ ARAGÓN PRODATA S.A.Sr. Luis M. VARELA PRODATA S.A.Sr. Juan R. ZABALA ACYEDE S.A.Ing. Juan C. ARCIONI IRAM

Comité General de Normas (C.G.N.)

Ing. Juan C. ARCIONIIng. Severiano ITUARTEIng. Samuel MARDYKSIng. Ramón MARTÍNEZIng. Norberto O’ NEILLIng. Rodolfo BARBOSA

IRAM 2184-1-1:1997

IRAM 2184-1-1:1997

ICS 91.120.40* CNA 5920

* Corresponde a la Clasificación Nacional de Abastecimiento asignada por el Servicio Nacional de Catalogación del Ministerio de Defensa.

NORMA IRAM 2184-1-1 * ARGENTINA 1997 -09 IEC 1024-1-1

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