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NF C 17-102: 1995

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NF C 17-102

NORMA FRANCESA

JULIO 1995 Indice de clasificacin: C 17-102

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Proteccin contra el rayo

Proteccin de las estructuras y de las zonas abiertas contra l Rayo mediante pararrayos con dispositivo de cebado.

Norma francesa homologada por decisin del Director General del AFNOR el 5 de Junio 1995 para tomar efecto el 5 de Julio.

Correspondencias Ninguna correspondencia con un documento CEI O CENELEC.

Anlisis Este documento describe las principales disposiciones destinadas a asegurar la proteccin de los edificios contra los impactos de rayos directos por pararrayos con dispositivo de cebado. El principio de la proteccin de los edificios contra el rayo se basa en el modelo electrogeomtrico.

Descriptor Rayo, dispositivos de captura, conductores de descenso, conductores de tierra, tomas de tierra.

Modificaciones

Correcciones

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SUMARIO

PROLOGO

1 GENERALIDADES

1.1 Dominio de aplicacin

1.2 Referencias normativas

1.3 Definiciones

1.4 Fenmenos atmosfricos y sistemas de proteccin contra el rayo mediante pararrayos con dispositivo de cebado.

2 INSTALACION EXTERIOR DE PROTECCIN CONTRA LAS DESCARGAS

2.1 Disposiciones generales

2.2 Dispositivo de captura

2.3 Conductores de bajada

3 EQUIPOTENCIALIDAD DE LAS MASAS METALICAS E INSTALCION EXTERIOR DE PROTECCION CONTRA LAS DESCARGAS (IIPD).

3.1 Generalidades

3.2 Equipotencialidad de las masas metlicas exteriores

3.3 Equipotencialidad de las masas metlicas embebidas en las paredes

3.4 Equipotencialidad de las masas metlicas interiores instalacion interior de proteccin contra las descargas.

4 TOMAS DE TIERRA

4.1 Generalidades

4.2 Diferentes tipos de tomas de tierra

4.3 Disposiciones complementarias

4.4 Equipotencialidad de las tomas de tierra

4.5 Condiciones de proximidad

4.6 Materiales y dimensiones

5 PROTECCION CONTRA LA CORROSION

5.1 Generalidades

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5.2 Precauciones y medidas a tomar

6 ELEMENTOS ESPECIALES

6.1 Atenas

6.2 Tejados de paja

6.3 Chimeneas de fabricas

6.4 Areas de almacenamiento de productos inflamables o explosivos

6.5 Edificios religiosos

6.6 Estructuras de gran altitud

6.7 Zonas abiertas, reas deportivas

6.8 Arboles

7 INSPECCION, MANTENIMIENTO

7.1 Inspeccin inicial

7.2 Inspeccin peridica

7.3 Mantenimiento

ANEXOS

ANEXO A (Informativo): Modelos de proteccin

ANEXO B (Normativo) Gua de evaluacin del riesgo de impacto de rayo y eleccin del nivel de proteccin de una IEPR.

ANEXO C (Normativo) Test de evaluacin de un PDC

ANEXO D (Informativo) Parmetros caractersticos del rayo y sus efectos

ANEXO E (Informativo): Proteccin de las personas contra el riesgo de las descargas elctricas debidas al rayo.

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PROLOGO

La presente norma indica las medidas a seguir para disear, con los conocimientos y la tecnologa actuales, una proteccin efectiva de las estructuras (edificios, estructuras, zonas abiertas: zonas de almacenamiento, reas de ocio y deportivas) contra el rayo mediante pararrayos con dispositivo de cebado y da las directrices para la realizacin de dicha proteccin.

Una instalacin de proteccin contra el rayo concebida y realizada conforme a la presente norma no puede, como todo proceso en la que intervienen elementos naturales asegurar la proteccin absoluta de las estructuras, de las personas o de los objetos; no obstante, la aplicacin de esta norma reduce de forma significativa los riesgos de daos en las estructuras protegidas debidos a impactos de rayos.

La decisin de dotar a una estructura de un sistema de proteccin contra el rayo depende de los factores siguientes: la probabilidad de impacto de rayo en la estructura, su gravedad y que consecuencias serian aceptables. La eleccin tendr en cuenta los parmetros contenidos en la gua de evaluacin del riesgo (Anexo B de la presente norma). Esta gua indica adems el nivel de proteccin que conveniente elegir.

As pues, entre las estructuras que pueden necesitar de instalacin de un sistema de proteccin contra el rayo se pueden citar:

- Edificios Pblicos. - Inmuebles de gran altura y, en general, las construcciones elevadas (pilares, depsitos de agua, faros...). - Construcciones y depsitos que contienen materiales peligrosos (explosivos, inflamables; txicos...). - Edificios que contienen equipos documentos especialmente vulnerables o valiosos (por ejemplo,

instalaciones de telecomunicaciones, ordenadores, archivos museos, monumentos histricos...).

En todas las fases de la construccin de una estructura, desde su concepcin hasta la instalacin final, se tendr en cuenta lo siguiente:

- Los elementos que se utilicen en la realizacin de la instalacin deben ajustarse a esta normativa y deben ser consultados con los profesionales implicados: arquitectos, constructores, instaladores, usuarios...

- Aprovechar, siempre que sea posible, los elementos conductores de las estructuras a proteger como parte del sistema de proteccin contra el rayo.

Las disposiciones indicadas en la presente norma constituyen las condiciones mnimas que permitirn asegurar una proteccin estadsticamente eficaz.

La presente norma ha sido adoptada por el Comit de Direccin de UTE el 18 de enero de 1995.

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1 GENERALIDADES

1.1 Dominio de aplicacin y objetivos

1.1.1. Dominio de aplicacin

La presente norma trata la proteccin, mediante pararrayos con dispositivo de cebado, contra los impactos directos del rayo en estructuras corrientes (edificios de altura inferior a 60 m ) y zonas abiertas (reas de almacenamiento, reas de ocio...). As mismo contempla la proteccin contra los efectos del paso de la corriente del rayo por el sistema de proteccin.

NOTAS: 1. No trata de la proteccin de equipos ni instalaciones elctricas contra las sobretensiones, de

origen atmosfrico transmitidas por las redes. 2. Otras normas describen la proteccin contra el rayo por puntas sencillas, cables tendidos y

conductores mallados.

Ciertas administraciones, servicios pblicos o empresas exploradoras de instalaciones con riesgo pueden dotarse con reglamentaciones especificas.

1.1.2 Objetivo

La presente norma fija las reglas relativas a la concepcin, realizacin, revisin y mantenimiento de instalaciones realizadas con pararrayos con dispositivo de cebado. El objetivo principal de estas instalaciones es proteger con la mayor eficacia posible a personas y bienes materiales.

1.2 Normativas de referencia

Las normas que se citan a continuacin contienen disposiciones que a consecuencia de la referencia que en ellas se hace, son validas para esta norma.

En el momento de la publicacin de esta norma, las ediciones indicadas estaban en vigor. Toda norma esta sujeta a revisin y aquellos que toman parte en los acuerdos basados en estas normas estn invitados a estudiar la posibilidad de aplicar las ediciones ms recientes de los documentos indicados a continuacin:

NF C 15-100 (Mayo 1991) Instalaciones elctricas de baja tensin: Reglas NF C 17-100 (Febrero 1987) Proteccin contra el rayo instalaciones de pararrayos: Reglas NF C 90-121 (Octubre 1984) Antenas para la recepcin de la radiodifusin sonoro o visual en la gama de frecuencias comprendidas entre 30 Mhz y 1 GHz.

1.3 Definiciones

1.3.1 Rayo Descarga elctrica de origen atmosfrico entre una nube y la tierra, que puede comprender ms de un impulso de corriente (arcos en retorno).

1.3.2Descarga Impacto simple o mltiple de la descarga a tierra.

1.3.3Punto de impacto Punto en el que el rayo incide sobre la tierra, una estructura o una instalacin de proteccin contra el rayo.

1.3.4Zona protegida

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Volumen protegido por un pararrayos con dispositivo de cebado en el que es el punto de impacto del rayo.

1.3.5Densidad de impactacin Numero de impactos por Km2 (N/km2). Ver tabla en anexo B.

1.3.6. Densidad de arcos (Na) Numero de arcos en retorno por ao al km2. Un impacto como promedio esta constituido por varios arcos. Ver tabla en el anexo B.

1.3.7. Sistema de proteccin contra el rayo (SPR) Sistema completo capaz de proteger estructuras y zonas abiertas contra los efectos del rayo. Comprende una instalacin exterior, si es necesario, una instalacin interior de proteccin contra el rayo.

1.3.8 Instalacin exterior de proteccin contra las descargas elctricas atmosfricas (IEPD) Una instalacin exterior de proteccin contra las descargas est formada por uno o ms pararrayos con dispositivo de cebado, uno o ms conductores de bajada y una o ms tomas de tierras.

1.3.9 Instalacin interior de proteccin contra las descargas elctricas atmosfricas (IIPD) Una instalacin interior de proteccin contra las descargas atmosfricas comprende todos los dispositivos que reducen los efectos electromagnticos de la corriente de descarga atmosfrica en el interior del espacio a proteger.

1.3.10 Pararrayos con dispositivo de cebado (PDC) Pararrayos provisto de una punta y equipado con un sistema de cebado, cuya anticipacin se manifiesta al ser comparado con un pararrayos de punta simple en las mismas condiciones.

1.3.11 Proceso de cebado Fenmeno fsico comprendido entre la aparicin de los efluvios del efecto corona y la propagacin continua de un trazador ascendente.

1.3.12 Anticipacin (T) Ganancia media en el tiempo de emisin del trazador ascendente de un PDC en comparacin con el de un pararrayos de punta simple, obteniendo mediante ensayos. Se mide en microsegundos.

1.3.13 Componente natural Elemento conductor situado en el exterior, embebido en la pared o en el exterior de una estructura y que puede ser utilizado para reemplazar en todo o parte, una bajante, o complementar un IEPD.

1.3.14 Barra equipotencial Colector que permite conectar al sistema de proteccin contra el rayo los componentes naturales, las masas, las toma de tierra, los blindajes y conductores de proteccin de las lneas elctricas de telecomunicaciones y de otros cables.

1.3.15 Unin equipotencial Unin elctrica que pone al mismo potencial, o a potenciales similares, las masas y los elementos conductores.

1.3.16 Conductor de equipotencialidad Conductor que permite realizar una unin equipotencial.

1.3.17 Chispa peligrosa Arco elctrico provocado por una corriente de descarga en el interior del volumen a proteger.

1.3.18 Distancia de seguridad (S) Distancia mnima requerida para evitar la formacin de chispas peligrosas.

1.3.19 Armazones de acero interconectados.

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Componentes naturales en el interior de una estructura, que garantizan una continuidad elctrica inferior a 0.01 ohmios y pueden ser utilizados como conductores de bajada.

1.3.20 Conductor de bajada Parte de la instalacion exterior de proteccin contra el rayo destinada a conducir la corriente del rayo de un PDC a la toma de tierra.

1.3.21 Junta de control / Borne de corte (o borne de medida) Dispositivo de desconexin de la toma de tierra del resto de la instalacin.

1.3.22 Electrodo de tierra Elemento o conjunto de elementos de la toma de tierra que asegura un contacto elctrico directo con la tierra.

1.3.23 Toma de tierra Elemento conductor o conjunto de elementos conductores en contacto directo con la tierra que asegura una unin elctrica con esta.

1.3.24 Resistencia de la toma de tierra La resistencia de la toma de tierra es igual al cociente entre la elevacin del potencial, medido con respecto a una referencia que se considera infinitamente lejana, y la corriente que en ella se inyecta, R=U/l

1.3.25 Protector Dispositivo destinado a limitar las sobretensiones y a derivar las ondas de corriente. Contiene, al menos un componente no lineal.

1.3.26 Sobretensin (transitoria de origen atmosfrico) Sobretensin de corta duracin que no sobre pasa los milisegundos, oscilatoria o no, generalmente con una gran amortiguacin

1.3.27 Nivel de proteccin Clasificacin de una instalacin exterior contra el rayo que expresa su rango de prestaciones.

NOTA: No se debe confundir esta definicin con la empleada para los pararrayos.

1.3.28 Superficie de captura equivalente Aa Superficie de suelo plano sometido a un mismo nmero de impactos que la estructura considerada.

1.4 Fenmenos meteorolgicos y sistemas de proteccin contra la descarga mediante PDC

1.4.1 Los fenmenos meteorolgicos y la necesidad de proteccin contra la descarga

La necesidad de proteccin est determinada en funcin de la densidad de cada de rayos del entorno considerado. La probabilidad que una estructura sea alcanzada por un rayo a lo largo del ao es el producto de la densidad de impactacin a su superficie de captura.

La densidad de impactacin est dada por la formula Ng= Na/2,2 Na figura en la tabla situada en el Anexo B.

La necesidad de proteger una estructura y el nivel de proteccin a utilizar se da en el Anexo B.

NOTA: Otros imperativos (obligaciones reglamentarias o consideraciones personales) Puede llevar a decidir una proteccin al margen de todas las consideraciones estadsticas.

1.4.2. Parmetros caractersticos de la descarga y sus efectos

La descarga se caracteriza principalmente por los parmetros ligados a la formacin del arco elctrico entre la nube y la tierra, ya que estos esta ligados al paso de la corriente de descarga en el arco y en los conductores.

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Citaremos los siguientes parmetros:

- amplitud - tiempo de subida - tiempo de cola - velocidad de variacin de corriente (di/dt) - polaridad - carga - energa especifica - Numero de rayos por descarga.

Los tres primeros son independientes en trminos estadsticos. Por ejemplo se puede encontrar cualquier valor de la amplitud con cualquier valor de tiempo de cola (ver los datos mundiales en las tablas de Anexo D).

Como el fenmeno elctrico, el rayo puede tener las mismas consecuencias que cualquier otra corriente circulando por un conductor elctrico, por un mal conductor o por un aislante.

Los efectos de los parmetros caractersticos del rayo a los que se debe prestar atencin son los siguientes:

- efectos pticos - efectos acsticos - efectos electroquimicos - efectos trmicos - efectos electrodinamicos - radiacin electromagntica

Se debern considerar los efectos trmicos y electrodinamicos al dimensionar las diferentes partes que componen el sistema de proteccin contra la descarga. Las consecuencias de la radiacin electromagntica (excitaciones, inducciones...) se analizan en l articulo 3.

Los otros efectos no tienen una influencia notable en la concepcin de un sistema de proteccin contra el rayo. Todos los efectos mencionados se describen el Anexo D.

1.4.2 Composicin de un sistema de proteccin contra las descargas elctricas atmosfricas.

Un sistema de proteccin contra la descarga est formado por una instalacin exterior de proteccin contra la descarga (IEPD) y, si fuera necesario, por un sistema inferior de proteccin contra la descarga (IIPD) complementario.

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Figura 1.4.3.

La instalacin exterior se compone de los elementos siguientes unidos entre al (ver figura 1.4.3.)

(a) uno o ms PDC (b) uno o ms conductores de bajada (c) una junta de control por conductor de bajada (d) una toma de tierra pararrayo por conductor de bajada (e) dispositivo de interconexin desconectable (f) una o varias interconexiones entre las tomas de tierra (g) una o mas conexiones equipotenciales (h) una o mas conexiones equipotenciales atravez del framentador de mstil de antena

La instalacin interior se compone de:

(i) una o mas conexiones equipotenciales (j) una o mas barras equipotenciales

Los materiales de la instalacin elctrica son:

(k) toma de tierra del edificio (l) borne principal de tierra (m) uno o mas pararrayos

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2. INSTALACION EXTERIOR DE PROTECCIN CONTRA LA DESCARGA (IEPD)

2.1 Disposiciones generales

2.1.1 Concepcin

Se deber realizar un estudio previo para determinar el nivel de proteccin a emplear, el emplazamiento de el/los PDC, el trazado de la(s) bajantes, la localizacin y el tipo de la(s) tomas de tierra.

Desde el momento de la concepcin de un sistema de proteccin contra el rayo, se pueden tener en cuenta las armaduras arquitectnicas sabiendo que su eficacia puede diminuir sensiblemente.

2.1.2 Estudio previo

El estudio previo comprende dos partes:

a) Estudio del riesgo de cada de rayos y eleccin del nivel de proteccin con la ayuda del Anexo B. b) Emplazamiento de los diferentes elementos de la instalacin.

El conjunto de las informaciones formara un documento descriptivo que contenga:

- Las dimensiones de la estructura, - La posicin geogrfica relativa de la estructura: aislada, situada en la cima de la colina, en medio de otras

construcciones ms altas, de la misma altura o ms bajas, - La frecuencia de ocupacin de la estructura por personas con movilidad limitada o no, - El riesgo de pnico, - La dificultad de acceso, - La continuidad de servicio, - Del contenido de l a estructura: presencia de seres humanos, de animales, de materiales inflamables, de equipos

sensibles como ordenadores, equipos electrnicos de gran valor irremplazables, - La forma e inclinacin de los tejados, - La naturaleza del tejado, de los muros o de la estructura interna, - Las partes metlicas del tejado y los elementos metlicos exteriores importantes, como conducciones de gas

ventiladores, escaleras, antenas, depsitos de agua..., - Las caeras, canalones y bajantes pluviales, - Las parte salientes del edificio y la naturaleza de los materiales que las constituyen (metlicos o no conductores), - Los puntos ms vulnerables del edificio, - La disposicin de los conductos metlicos (agua, electricidad, gas...) del edificio, - Los obstculos cercanos que puedan influir en el trayecto de la descarga, por ejemplo: las lneas areas, las vallas

metlicas, los arboles, e.t.c., - La naturaleza del ambiente que puede ser particularmente corrosivo (ambiente salino, fabrica petroqumica.)

Cementeras...etc.).

Los puntos de la estructura considerados vulnerables son las partes salientes, en particular las torres y flechas chimeneas, canalones, tuberas, aristas y cumbreras, las masas metlicas (extractores de aire, y dispositivos de limpieza de fachada, barandillas...), cajas de escalera, locales tcnicos sobre el techo, en terraza.

2.2 Dispositivos de captura

2.2.1 Principios generales

Un pararrayos con dispositivo de cebado esta compuesto por una punta captora, un dispositivo de cebado y una varilla sobre la que se soporta el sistema de conexin del conductor de bajada.

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Para determinar la zona protegida por un pararrayos con dispositivo de cebado, se utiliza el modelo electrogeometico, tal como se describe en el Anexo A y el avance en el cebado, segn se define en 2.2.2.

El pararrayos con dispositivo de cebado se instalar preferentemente en la parte ms elevada de la estructura que los soporta. Ser en todo momento el punto ms elevado de la zona que protege.

2.2.2. Avance en el cebado

Un pararrayos con dispositivo de cebado se caracteriza por un avance en el cebado. Este se evidencia en el momento del test de evaluacin. Dichas pruebas comparan un pararrayos con dispositivo de cebado y una punta simple de la misma altura y en las mismas condiciones.

Este avance en el cebado se emplea para l calculo de los radios de proteccin, Se expresa:

T=Tpps-Tpdc donde:

Tpps es el instante de iniciacin promedio de un trazador ascendente en una punta simple.

Tpdc es el instante de iniciacin promedio de un trazador ascendente en un pararrayos con dispositivo de cebado.

2.2.2.1 Test de evaluacin para pararrayos con dispositivo de cebado.

Este procedimiento consiste en evaluar el avance en el cebado de un pararrayos con dispositivo de cebado. Se simulan en laboratorio de alta tensin las condiciones naturales, mediante la superposicin de un campo permanente, que representa el campo ambiente existente en el momento de una tormenta, y de un campo de impulsos, emulando la aproximacin del trazador descendente.

NOTA: El test de correlacin in situ est en curso de definicin.

2.2.3. Posicionamiento de l pararrayos con dispositivo de cebado

2.2.3.1. Zona protegida

La zona protegida est delimitada por la superficie de revolucin del propio eje del pararrayos con dispositivo de cebado y definida por los radios de proteccin correspondientes a diferentes alturas h consideradas (ver figura 2.2.3.1.).

Figura 2.2.3.1. Radios de proteccin

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hn es la altura de la punta del pararrayos con dispositivo de cebado con relacin al plano horizontal que pasa por el vrtice del elemento a proteger.

2.2.3.2 Radio de proteccin

El radio de proteccin de un pararrayos con dispositivo de cebado depende de su altura (h) en relacin con la superficie a proteger, de su avance en el cebado y del nivel de proteccin elegido. (Anexo A).

Rp = h(2D h) + L (2D+ L), para h 5 m (Formula 1)

Para h < 5 m se utiliza el mtodo grfico dado por las figuras 2.2.3.3, b y c.

Rp: radio de proteccin

h: altura de la punta del pararrayos con dispositivo de cebado con relacin al plano horizontal que pasa por el vrtice del elemento a proteger.

D es: 20 m para el nivel de proteccin 1 45 m para el nivel de proteccin ll 60 m para el nivel de proteccin lll

L: L(m = V (m/ps). T(ps) donde:

T es el avance en el cebado resultado de los tets de evaluacin de los pararrayos con dispositivo de cebado (ver 2.2.2.1)

2.2.4. Eleccin y Posicionamiento del pararrayos con dispositivo de cebado

Para cada instalacin de un sistema de proteccin Rp necesario para la cobertura de la estructura, con la ayuda de la formula 1 o de las graficas 2.2.3.3, b c, para h>5m. Y con las graficas citadas para h

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D(m) distancia de cebado o radio de la esfera ficticia. L (m) avance en el cebado del pararrayos considerado h (m) distancia de altura entre la punta del pararrayos y el plano horizontal considerado Rp (m) radio de proteccin al nivel del plano horizontal considerado.

Figura 2.2.3.3. a)

RADIOS de proteccin de pararrayos con dispositivo de cebado Nivel de proteccin 1 (d=20m)

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D (m) distancia de cebado o radio de la esfera ficticia. AL (m) avance en el cebado del pararrayos considerado h (m) distancia de altura entre la punta del pararrayos y el plano horizontal considerado Rp (m) radio de proteccin al nivel del plano horizontal considerado

Figura 2.2.3.3.b)

Radio de proteccin de pararrayos con dispositivo de cebado Nivel de proteccin 2 (d=45 m)

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D (m) distancia de cebado o radio de la esfera ficticia. AL (m) avance en el cebado del pararrayos considerado h (m) distancia de altura entre la punta del pararrayos y el plano horizontal considerado Rp (m) radio de proteccin al nivel del plano horizontal considerado

Figura 2.2.3.3.c)

Radios de proteccin de pararrayos con dispositivo de cebado Nivel de proteccin 3 (D=60m)

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2.2.2.2 Materiales y dimensiones

La o las partes del pararrayos con dispositivo de cebado por las cuales que fluye la corriente del rayo sern de cobre, aleacin de cobre o acero inoxidable. La punta, al igual que el cuerpo de la punta, tendrn una seccin conductora superior a 120 mm2.

2.2.5 Montaje de obra

2.2.5.1. El pararrayos con dispositivo de cebado La punta de un pararrayos con un dispositivo de cebado debe estar situada al menos dos metros por encima de la zona que protege, incluyendo antenas, torre de enfriamiento, techos depsitos, etc. El conductor de bajada ser fijado al pararrayos con dispositivo de cebado por medio de un sistema de conexin que se encuentre en el mstil. Este estar constituido por un dispositivo mecnico de adaptacin que asegure un contacto elctrico permanente. Si la instalacin exterior comprende varios PDCs para una misma estructura, estos estarn interconectados por un conductor normalizado, salvo si este debe franquear un obstculo de los interconectados por un conductor normalizado, salvo si este debe franquear un obstculo de la estructura (cornisa, elevacin), de desnivel positivo o negativo superior a 1.50 m (ver figura 2.2.5.1.).

Figura 2.2.5.1. d< 1.50m: conectar los PDC d< 1.50m: no conectar los PDC

Aquellos PDCs que protejan zonas abiertas (campos de deporte, golf, piscinas, campings...) sern instalados sobre soportes especficos tales como postes de iluminacin, pilones o cualquier otra estructura cercana que permita al PDC cubrir la zona a proteger.

2.2.5.2. Mstiles autnomos Los PDCs pueden estar ubicados eventualmente sobre mstiles autnomos. En caso de sujecin mediante vientos conductores, stos estarn unidos, en los puntos de anclaje de base, a los conductores de bajada mediante conductores normalizados.

2.2.5.3. Puntos de ubicacin preferentes En el momento de la concepcin de un sistema de proteccin contra el rayo, se debe tener en cuenta los puntos de la arquitectura propicios para la ubicacin del PDC. Estos lugares son los puntos altos de la estructura, como: - casetas situadas en terrazas - cumbreras - Chimeneas metlicas o de albailera.

2.3 Conductores de bajada

2.3.1. Principios generales Los conductores de bajada estn destinados a conducir la corriente del rayo desde los dispositivos de captura hasta las tomas de tierra. Se situarn en el exterior de la estructura, a excepcin de los casos citados en 2.3.3.1.

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2.3.2. Numero de bajantes Cada PDC estar unido a tierra por al menos una bajante. Sern necesarias al menos dos bajantes en los casos siguientes:

- si la proteccin horizontal del conductor es superior a su proteccin vertical (ver figura 2.3.2.) - en el caso de realizacin de instalaciones sobre estructuras de altura superior a 28 m Las dos bajantes debern realizarse sobre dos fachadas distintas.

A< 28m y a>B: 1 bajante

A

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Los radios cobertura no sern inferiores a 20cm (ver figura 2.3.3.). Para la desviacin de los cables de bajada se utilizarn preferentemente los codos formados sobre los cantos.

El trazado de los conductores de bajada debe ser elegido de forma que evite la proximidad de conducciones elctricas y su cruce. En todo caso, cuando no se puede evitar el cruce, la conduccin debe ubicarse en el interior de un blindaje metlico que se prolongue 1m a cada parte del cruce. El blindaje deber unirse a la bajante.

Se ha de evitar el contorno de comisas o elevaciones. Se prevern lugares de paso lo ms directos que sea posible para los conductores. En cualquier caso, se admite una remota de un mximo de 40cm para franquear una elevacin con una pendiente menor o igual a 45 (ver figura 2.3.3.).

/=longitud del bucle, en metros d= anchura del bucle, en metros.

No hay peligro de ruptura de ningn dielctrico si se respecta la condicin d>//20

Figura 2.3.3. Formas de acotamiento de una bajante de pararrayos

Las fijaciones de los conductores de bajada deben ser 3 fijaciones por metro. Las fijaciones deben ser apropiadas para los soportes y ejecutadas de forma que no perjudiquen a la impermeabilidad del tejado. Deben permitir una posible dilatacin de los conductores.

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La unin de diferentes de conductores entre s se realiza por presin con la ayuda de piezas de la misma naturaleza, mediante remaches, empalme o soldadura. Se debe evitar en la medida de lo posible la apertura de los cables.

Los conductores de bajada deben estar protegidos contra eventuales choques mecnicos mediante un tubo de proteccin hasta una altura superior a 2m. A partir del suelo.

2.3.3.1 Trayectoria por interiores

Cuando es imposible realizar una bajante exterior, el cable de bajada podr ir dentro de un tubo corriente por toda la pared o solo en parte.

La utilizacin de fundas aislantes y no inflamable es posible siempre que stas tengan una seccin interior superior o igual a 2000 mm2. Las condiciones de proximidad de los captulos 2 y 3 se deben respetar en cualquier caso.

La eficacia de un sistema de bajantes puede verse disminuida en el caso de que la trayectoria sea interior. El maestro de obras debe ser consciente de esa reduccin de la eficacia de un sistema de proteccin contra la descarga, de las dificultades de realizar la verificacin y el mantenimiento as como los riesgos resultantes de la penetracin de sobretensiones en el interior de los edificios.

2.3.3.2 Revestimiento exterior

Cuando el exterior del edificio o estructura esta provisto de elementos metlicos o en el caso de un elemento fijo del revestimiento, el conductor de bajada puede fijarse detrs del revestimiento sobre el hormign o la estructura que lo soporta. En este caso, los elementos conductores del revestimiento y de la estructura que lo soporta deben estar unidos equipotencialmente a la bajante, en la parte superior y en la base.

2.3.4 Materiales y dimensiones

Los conductores de bajada podrn ser pletinas, cable trenzado o redondo. La seccin mnima ha de ser 50mm. y esta definida en la tabla 2.3.4

Tabla 2.3.4

Conductores de bajada Material Observaciones Dimensiones mnimas

Cobre electrolitico desnudo o estaado (1)

Recomendado por su buena conductividad elctrica y resistencia a la corrosin

Pletina 30 x 2 mm. Redondo D 8mm. Trenzado 30 x 3.5 mm.

Acero inoxidable 18/10, 304

Recomendado en ciertos Ambientes corrosivos

Pletina 30 x 2 mm. Redondo D 8 mm. (2)

Aluminio A 5/L Debe ser utilizado sobre Superficies de aluminio (barandillas, muros...)

Pletina 30 x 3 mm. Redondo o 10 mm. (2)

No se admite el uso de cables coaxiales aislados como bajadas de pararrayos. No se admite el empleo de fundas o revestimientos aislantes envolviendo los conductores de bajante, salvo el caso descrito en 5.2.

NOTAS: (1) Teniendo en cuenta sus propiedades fsicas, mecnicas y elctricas (conductividad, maleabilidad,

resistencia a la corrosin,...) se recomienda el cobre estaado. (2) Dado el carcter de impulso de la corriente del rayo, el conductor plano, al ofrecer con una seccin idntica

una mayor superficie exterior, es preferible al conductor redondo.

2.3.5 Junta de control / Borne de corte (o borne de medida)

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Cada conductor de bajada estar provisto de una junta de control que permita desconectar la toma de tierra a fin de efectuar la medida. Llevar etiquetado pararrayos y el smbolo.

Generalmente, las juntas de control se intercalan en las bajantes a dos metros por encima del suelo. Para las instalaciones sobre paredes metlicas o que no estn provistas de una bajante especifica, las juntas de control se intercalarn entre cada toma de tierra y el elemento metlico del edificio al que esta unida; estarn emplazadas en el interior de un registro de inspeccin sobre el que estar inscrito el smbolo.

2.3.6. Contador de impactos de rayo

Cuando est prevista la instalacin de un contador de impactos de rayo. ste debe estar instalado sobre el conductor de bajada ms directo, por encima de la junta de control y, en todos los casos, aproximadamente a dos metros por encima del suelo.

2.3.7 Componentes naturales

Entre los elementos conductores que componen la estructura, algunos pueden reemplazar en todo o en parte a una bajante o servir de complemento de est.

2.3.7.1 Componentes naturales que pueden reemplazar en todo o en parte a la bajante.

En general, los armazones de acero exteriores interconectados que existan (estructuras metlicas) pueden ser utilizados como bajantes, siempre que sean conductores y su impedancia sea menor o igual a 0.01

En este caso los PDC estarn unidos en la parte superior directamente a la estructura metlica y sta se unir en la parte inferior a las tomas de tierra. La utilizacin de una bajante natural debe satisfacer las condiciones de equipotencial del capitulo 3.

NOTA: Los componentes naturales podrn ser modificados o suprimidos sin que su pertenencia al sistema de proteccin contra el rayo sea tenido en cuenta, por lo que es preferible proveer al sistema de conductores especficos.

2.3.7.2 Componentes naturales que pueden complementar a la (s) bajante(s)

Pueden ser utilizados como complemento del sistema de proteccin contra la descarga y unidos al mismo:

a) los armazones de acero interconectados, elctricamente continuos. - las estructuras metlicas interiores, los armazones de hormign y las estructuras metlicas embebidas en las paredes,

a condicin de que los bornes de conexin previstos para este efecto existan tanto en la parte superior como en la parte inferior (en tres puntos al menos en cada nivel).

- Las estructuras metlicas exteriores que no abarquen toda la altura del edificio

NOTA: Cuando se trate de hormign precomprimido, conviene evaluar el riesgo de efectos mecnicos debidos al paso de la corriente del rayo por el sistema de proteccin contra la descarga.

b) Las chapas metlicas que recubren el espacio a proteger, teniendo en cuenta que: - la continuidad elctrica entre las diferentes partes se debe realizar de forma perdurable; - stas no deben estar revestidas de material aislante.

NOTA: Una ligera capa de pintura protectora, 1mm de asfalto o 0.5mm de PCV se considera aislamiento.

c) las tuberas metlicas, si estn fabricadas en material de menos de 2mm de espesor.

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3 EQUIPOTNECIALIDAD DE LAS MASAS METLICAS E INSTALACIN INTERIOR DE PROTECCION CONTRA LAS DESCARGAS ELECRICAS ATMOSFERICAS.

3.1 Generalidades

Al pasar la corriente del rayo por el interior del conductor, aparecen las deferencias de potencial entre ste y las masas metlicas conectadas a tierra que se encuentren prximas. Se pueden formar entonces chispas peligrosas entre los dos extremos del bucle que se ha creado.

En funcin de la distancia que separa los dos extremos del bucle abierto (l o los conductores de bajada por una parte y la masa metlica conectada a tierra por otra), se realizar o no la conexin equipotencial. La distancia mnima en la que no existe riego de chispas peligrosas se denomina distancia de seguridad (ds) y depende del nivel de proteccin elegido, del numero de bajantes, del material que se encuentre entre los dos extremos del bucle y la distancia de la masa metlica considerada a la toma de tierra.

A menudo es difcil asegurar el aislamiento en el momento de instalar un sistema de proteccin contra la descarga (falta de informacin cuando se toma la decisin), o asegurarlo con el paso del tiempo (modificaciones en la estructura, obras ...) As pues es preferible realizar la conexin equipotencial

Sin embargo, en ciertos casos no se realizara la conexin equipotencial (conducto inflamable o explosivo...) Entonces se encaminarn el o los conductores de bajada a una distancia mayor que la distancia de seguridad ds (ver 3.2.1.c.).

3.1.1 Unin equipotencial

En la medida de lo posible, la unin equipotencial se realizar mediante conductores de equipotencialidad en el punto de mayor proximidad entre el conductor de bajada o el PDC por el que pasa la corriente del rayo y el elemento que se encuentra al mismo potencial situado sobre la estructura en sus paredes o en el interior de las mismas.

3.1.2. Distancia de seguridad

La distancia de seguridad es la distancia mnima para la que no hay formacin de chispas peligrosas entre un conductor de bajada por el que pasa la corriente del rayo y una masa conductora prxima unida a tierra (ver fig. 4.5).

Con relacin a las chispas peligrosas para que exista aislamiento se necesita que la distancia que separa el sistema de proteccin contra el rayo del elemento conductor considerado superior a ds.

K Distancia de seguridad: S(m)_________. l (m) (Frmula 3) Km.

donde:

- n depende del nmero de bajantes interconectados en la parte alta por PDC antes del punto de contacto considerado:

n=1 cuando hay una bajante n=0.6 cuando hay dos bajantes n=0.4 cuando hay tres o ms bajantes;

-K depende del nivel de proteccin escogido: K = 0.1 para el nivel 1 K = 0.075 para el nivel ll K = 0.05 para el nivel lll

-Km. depende del material entre los dos extremos del bucle: Km = 1 para el aire Km = 0.5 cuando est relleno de material (a excepcin de metal)

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- l: distancia vertical entre el punto en que se tiene en cuenta la proximidad de la toma de tierra de la masa metlica o la unin equipotencial ms prxima.

NOTAS (1) Cuando la masa conductora prxima no est elctricamente unidad a tierra, no se realizar unin

equipotencial. (2) En el caso de que el sistema de proteccin contra el rayo est conectado a estructuras de

hormign armado con armazones de acero interconectadas y a estructuras de carpintera metlica o con una proteccin equivalente, las condiciones de proximidad se respetan habitualmente.

3.2 Equipotencialidad de las masas metlicas exteriores

En la mayora de los casos, es posible una unin mediante conductores de equipotencialidad. En el caso de que no sea posible o no est autorizada por los servicios competentes, se deber realizar la unin mediante limitadores o descargadores.

3.2.1. Unin equipotencial mediante conductores de equipotencialidad.

Se realizara una unin equipotencial en los siguientes entornos:

a) Al nivel del suelo o en el subsuelo Las diferentes tomas de tierra de la estructura deben ser unidas entre ellas segn las disposiciones de los puntos 4.4 y 4.5.

b) La o las exigencias de proximidad no sean respetadas (d

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En el caso de instalaciones elctricas o de telecomunicacin, si los conductores estn apantallados o dispuestos en el anterior de un conductor metlico, habitualmente es suficiente con unir nicamente la pantalla o los conductores metlicos a tierra. En caso contrario, los conductores activos sern unidos al sistema de proteccin contra la descarga por medio de limitadores.

4 TOMAS DE TIERRA

4.1 Generalidades Se realizara una toma de tierra por cada conductor de bajada.

Dado el carcter de impulso de la corriente del rayo y para asegurar el camino ms fcil posible hacia tierra, minimizando siempre el riesgo de aparicin de sobretensiones peligrosas en el interior del volumen a proteger, es importante ocuparse de la forma de y dimensiones de la toma de tierra asi como su valor sobre la toma de tierra asi como de su valor de resistencia

Las tomas de tierra deben responder a los criterios siguientes:

- resistencia medida por los medios convencionales inferior y lo ms prximo posible a 10 ohmios. Se debe tomar este valor sobre la toma de tierra aislada de todo otro elemento de naturaleza conductora.

- valor de impedancia de onda o de inductancia, lo mas baja posible, para minimizar la fuerza contra electromotriz que viene a aadirse al potencial hmico en el momento de la descarga del rayo. A este efecto es conveniente evitar las tomas de tierra constituidas por un nico elemento de gran longitud, horizontal o vertical.

As, la utilizacin de un nico electrodo vertical, buscando gran profundidad en terrenos hmedos no es interesante si la resistividad de la superficie es particularmente elevada.

Sin embargo, es de sealar que tales tomas de tierra a profundidad presentan una impedencia de onda elevada cuando la profundidad es superior a 20m. Se debe entonces aumentar l numero de picas horizontales y verticales que deben estar siempre perfectamente unidas elctricamente entre s. De la misma forma, son preferibles los conductores de cobre o los de acero ya que para estos ltimos la seccin necesaria para obtener una conductividad equivalente hara impracticable su montaje en obra.

Las tomas de tierra se realizarn y dispondrn conforme a las indicaciones anteriores as como a aquellas de la seccin 544 de la norma NF C 15-100.

Salvo absoluta imposibilidad, las tomas de tierra debern en cualquier caso estar orientadas hacia el exterior de los edificios.

4.2 Diferentes tipos de tomas de tierra

Las dimensiones de las tomas de tierra dependen de la resistividad del suelo en el que son realizadas. La resistividad puede variar considerablemente segn la naturaleza de la tierra (arcilla, arena, roca...) .

Esta resistividad puede estimarse segn la tabla que sigue o medida por un mtodo apropiado con la ayuda de un medidor de tierra.

Cuando se conozca la resistividad, la longitud de un electrodo puede estimarse por las siguientes formulas simplificadas:

Electrodo horizontal lineal Electrodo vertical L=2p/R (formula 4) L = p/R (formula 5)

L: longitud del electrodo (m) p: resistividad del suelo (en m) R: resistencia a obtener ( 10 )

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Naturaleza del terreno Resistividad del terreno en ohms

Terreno pantanoso Limo Humus Turba hmeda

Arcilla plstica Margas y arcillas compactadas Margas del jursico

Arena arcilla Arena de silicio Suelo empedrado desnudo Suelo empedrado recubierto de csped

Caliza blanda Calizas compactadas Calizas agrietadas Esquistos Micacitas

Granitos y areniscas impuras Granitos y areniscas muy alterados

de 0 a 3 20 a 100 10 a 150 5 a 100

50 100 a 200 30 a 40

50 a 500 200 a 3000 1500 a 3000 300 a 500

100 a 300 1000 a 5000 500 a 100 50 a 300

800

1500 a 10000 100 a 600

Tabla 4.2

Las tomas de tierra estarn constituidas, como mnimo, para cada conductor de bajada:

a) Los conductores debern ser de la misma naturaleza y seccin que los conductores de bajada salvo para el aluminio, dispuestos en forma de pata de ganso de grandes dimensiones y al menos a 50 cm. de profundidad. Ejemplo: tres conductores de 7-8 m. De longitud, horizontalmente al menos a 50 cm. de profundidad.

b) o por la unin de muchas piquetas verticales de una longitud total mnima de 6m. -dispuestas en lnea o tringulo y espaciadas entre ellas por una distancia al menos igual a su longitud enterrada. -unidas entre ellas por un conductor, idntico o compatible en sus caractersticas a aqul utilizado en la bajada, enterrado de canto al menos 50 cm. De profundidad.

NOTA: La forma recomendada es el tringulo.

Junta de control xx Conexin desconectable

D: Conductores de bajada del pararrayos B: Bucle en el fondo de la excavacin del edificio P: Toma de tierra de las instalaciones del pararrayos

Figura 4.2 Esquemas de tipos de tomas de tierra

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4.3 Disposiciones complementarias

Cuando la resistividad elevada del terreno no permita obtener, con las disposiciones habituales arriba indicadas, una toma de tierra inferior a 10 ohmios, se pueden utilizar las disposiciones siguientes:

- poner alrededor de los conductores de tierra un material natural de menor resistividad, - aadir piquetas de tierra en forma de pata de ganso o con piquetas ya colocadas, - multiplicar el nmero de las tomas de tierra unindolas entre s, - aplicar un tratamiento que permita una disminucin de la impedencia y posea un alto poder de disipacin, - si tras la aplicacin de las disposiciones enunciadas no se consigue disponer de una resistencia menor de 10 ohmios, se considerar que la toma de tierra asegura un paso aceptable de la corriente del rayo siempre que est constituida por un mnimo de 100 m. De electrodo enterrado, sabiendo que la longitud de cada elemento vertical u horizontal no pasa de 20 m

4.4 Equipotencialidad de las tomas de tierra

Cuando el edificio o el volumen a proteger disponga de una toma de tierra en el fondo de la excavacin para las masas de las instalaciones de pararrayos se unirn a ellas mediante un conductor normalizado (ver tabla 2.3.4) (figura 4.5).

Para las instalaciones nuevas, esta disposicin debe ser tenida en cuenta desde el estudio inicial, y realizar la interconexin con el circuito de tierra en el fondo de la excavacin directamente al pie de cada bajada mediante un dispositivo que permita la desconexin, emplazado en un registro de inspeccin que lleve el smbolo.

Para las instalaciones y registros ya existentes, se debern realizar las interconexiones preferentemente sobre las partes enterradas, y deber existir la posibilidad de una desconexin para controles posteriores.

En el caso de una interconexin en el interior de un edificio, la trayectoria del conductor de unin se debe realizar de forma que evite una eventual induccin sobre los cables y materiales situados en las inmediaciones.

Cuando otras estructuras separadas se incluyen dentro del volumen a proteger, la torna de tierra del PDC se interconectar a la red de la tierra equipotencial enterrada que une las diferentes estructuras.

4.5 Condiciones de proximidad

Los elementos constitutivos de las tomas de tierra de los pararrayos deben distar al menos 2m. De toda canalizacin metlica o elctrica enterrada. Estas distancias mnimas se indican en la tabla 4.5 siguientes:

Distancias mnimas (m) Canalizaciones enterradas Resistividad del terreno

500 m Resistividad del terreno

500 . M Canalizacin elctrica MAT 0.5 0.5

Canalizacin elctrica BT sin toma de tierra

2 5

Toma de tierra 10 20 Red de distribucin BT

Conductores metlicos de gas 2 5 TABLA 4.5

Estas distancias slo son aplicables en el caso de canalizaciones que no estn elctricamente conectadas a la unin equipotencial principal del edificio.

NOTA: en el caso de canalizaciones no metlicas no hay que respetar una distancia mnima.

4.6 Materiales y dimensiones

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Los materiales y dimensiones mnimas de electrodos de tierra se dan en la tabla siguiente.

Tabla 4.6 Electrodos de tierra

Material Recomendaciones Dimensiones mnimas Cobre electroltico desnudo o estaado (1)

Recomendado por su buena Conductividad elctrica y su Resistencia a la corrosin.

Platina 30 x 2 mm. Redondo o 8 mm. Rejilla en hilo de seccin min. 10 mm. Piqueta plana o 15 mm. L=1m Piqueta tubular o 2 ext. L =1m

Acero cobrizado (250 u) Piqueta o 15 mm L =1m Acero inoxidable (250 u) 18/10-304

Recomendado en ciertos Ambientes corrosivos.

Pletina 30 x 2 mm Redondo o 10 mm Piqueta o 15 mm

Acero galvanizado en caliente Reservado para instalaciones Provisionales y de corta vida, Debido a su mala resistencia a La corrosin.

Pletina 30 x 3.5 mm Redondo o 10 mm Piqueta o 19 mm, L =1m

(1) Teniendo en cuenta las propiedades fsicas, mecnicas y elctricas (conductividad, maleabilidad, resistencia a la corrosin, etc...), el cobre estaado tambin es recomendable.

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5 PROTECCION CONTRA LA CORROSION 5.1 Generalidades La corrosin de los metales depende del tipo de metal utilizado y de la naturaleza del ambiente. Los factores como el moho, las sales solubles (electrolitos), grado de aireacin, temperatura y evolucin de la electrlisis constituyen las condiciones mas completas.

El efecto de contacto entre materiales diferentes unido a los fenmenos de electrolisis debido al entorno, provocan un aumento de la corrosin del metal ms anodico o activo y una disminucin de la corrosin del metal ms catdico o inerte. La corrosin del metal ms catdico debe ser impedida. El electrilito de esta reaccin puede ser un suelo humeo, o una condensacin retenida en las fisuras.

5.2 Precauciones y medidas a tomar A fin de reducir la corrosin, es necesario: - evitar el uso de metales no apropiados dentro de un ambiente agresivo: - Evitar los contactos entre metales distintos: los pares galvnicos diferentes; - utilizar la seccin adecuada de los conductores y fijaciones resistentes a la corrosin; - prever en los casos crticos los revestimientos protectores segn las influencias externas.

Para satisfacer las condiciones de aluminio no deben estar directamente enterrados o encerrados dentro del hormign, salvo si estn enfundados de forma perdurable y adecuada - los conductores de aluminio no deben estar directamente enterrados o encerrados dentro del hormign, salvo si estn

enfundados de forma perdurable y adecuada. - Las uniones cobre/aluminio deben, si es posible, ser evitadas. En caso contrario, las uniones se realizaran mediante la

conexin bimetal apropiada. - Generalmente el cobre es apropiado para la toma de tierra, salvo en ciertas condiciones cidas en presencia de

oxigeno o de sulfatos. - Los conductores de bajada en cobre necesitan un revestimiento de plomo o PVC si estn sometidos a humos de

naturaliza sulfrica o amoniacal,.

NOTA: Se admite el empleo de un material aislante de espesor inferior o igual a 0.5 mm. -

- Las fijaciones de los conductores se harn en material sinttico apropiado en el caso de ambiente corrosivo.

6. DISPOSICIONES PARTICULARES

6.1 Atenas La existencia de una antena sobre el tejado de un edificio aumenta los riegos de impacto de rayo y se convierte en el primer elemento susceptible de recibir la descarga del rayo.

Cuando se trata de una antena receptora de radiodifusin. Individual o colectiva, conforme a la norma (1) el mstil que soporta la antena debe estar unido por medio de un limitador o de un descargador a los conductores de bajada de la instalacin mediante un conductor normalizado excepto s la antena esta fuera de la zona protegida o sobre otro tejado.

Se puede utilizar un mstil comn en las condiciones siguientes:

- el mstil comn est constituido por los tubos de sujecin lo suficientemente resistentes como para no necesitar vientos,

- los PDC estn fijados en la punta del mstil, - la punta de PDC sobrepasa al menos en dos metros la antena ms prxima. - La fijacin del conductor de bajada est efectuada por medio de una abrazadera de unin fijada directamente sobre la

punta.

_________________________________________________________________________________________________

Material electrnico y de telecomunicaciones- Antenas individuales o colectivas de radiodifusin sonora o visual; reglas(Norma NF C 90-120-octubre 1983, editada por la Unin Tcnica de la Electricidad).

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- la trayectoria del cable coaxial de la antena se realiza por el interior del mstil de la antena. - En el caso de una torreta, es preferible pasar el cable coaxial por el interior de un tubo metlico.

6.2 Tejados de paja La proteccin mediante un PDC instalado en la chimenea es la opcin en tales casos. El conductor de bajada ser un conductor redondo de cobre recocido de 8mm de dimetro; recorre el tejado sobre soportes aislantes, separados entre s de 20 a 25 cm, bajando sobe las rampas de paja.

6.3 Chimeneas de fabricas Por su gran altura y la ionizacin del aire que producen los humos y los gases calientes, las chimeneas de las fabricas son los puntos de impacto preferentes de la descarga.

La parte alta de la chimenea debe estar provista de un PDC, preferentemente de material adaptable a un ambiente corrosivo, a la temperatura de los desechos y posesionado del lado del viento dominante.

Para las chimeneas de altura igual o superior a 40m se dispondrn al menos dos bajantes de forma simtrica una de ellas expuesta del lado de los vientos dominantes. Estas bajantes se unirn entre s en la parte alta y en la base s de la chimenea mediante un anillado. Cada bajante estar provista de una toma de tierra.

Los elementos metlicos externos e internos se unirn al conductor de bajada el punto ms prximo en las mismas condiciones que las indicadas en capitulo 3.

6.4 Areas de almacenamiento de productos inflamables o explosivos Conforme a los reglamentos en vigor los depsitos que contengan lquidos inflamables deben estar conectados a tierra, pero solo con esta puesta a tierra no es suficiente para constituir una proteccin contra las descargas atmosfricas. Por lo tanto es necesario un estudio complementario en profundidad.

Los pararrayos con dispositivo de cebado se sitan sobre mstiles, postes, pilares o cualquier estructura exterior al permetro de seguridad, de forma que domine las instalaciones a proteger. Su instalacin debe tener en cuenta los radios de proteccin conforme a la presente norma.

La ubicacin de las tomas de tierra se har en la zona opuesta a las instalaciones de almacenamiento. Las tomas de tierra de los PDC y de las instalaciones a proteger deben ser equipotenciales.

NOTA: El Decreto Ministerial del 28 de enero de 1993 concerniente a la proteccin contra la descarga de ciertas instalaciones, establece como obligatorio la colocacin de un contador de descargas.

6.5 Edificios religiosos

Los campanarios, torres y minaretes, son los puntos de impacto preferentes de la descarga debido a su prominencia.

La o las principales prominencias sern provistas de PDCs unidos al suelo por una bajante directa realizada a lo largo de la torre principal.

Se prev la realizacin de una segunda bajante recorriendo en horizontal el tejado de la nave, siempre que al menos una de estas condiciones se cumpla:

- la altura total del campanario sea superior a 40m. - Por su longitud la nave salga de la zona de proteccin de PDC.

En este caso, la segunda bajante comenzara en la cima de la torre principal.

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En el caso de una iglesia con dos bajantes, si hay una cruz o una estatua no metlica en la extremidad de la nave, esta ser provista de una punta de captura (ver ejemplos figura 6.5)

Las dos tomas de tierra del pararrayos as como la tierra elctrica se unirn entre s preferentemente mediante un conductor de tierra.

Algunos edificios religiosos tienen campanas elctricas. Su alimentacin elctrica se proteger contra las sobretensiones con la ayuda de un limitador conforme al articulo 3.

H< 40 M H > 40 m Figura 6.5 Edificios religiosos

6.6. Estructuras ubicadas en puntos elevados

Los restaurantes situados en puntos elevados, los refugios estaciones de telefricos estn particularmente expuestos a la cada de rayos. El PDC se puede instalar conforme a las disposiciones de esta norma, la realizacin de las uniones equipotenciales y de las tomas de tierra debe ser especialmente cuidadosa.

6.6 Zonas abiertas, reas de ocio o deportivas

Terrenos de deporte, campings, caravanings, piscinas hipdromos, circuitos automovilsticos, parques de atracciones,... Los PDCs se instalarn sobre los mstiles de las banderas, los postes de alumbrado, los pilares o todo otra estructura existente. Su numero y su instalacin depende de la naturaleza e importancia de las superficies a proteger y cumplir con las disposiciones de esta norma.

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6.8. Arboles

Ciertos rboles aislados constituyen potenciales puntos de impacto preferentes del rayo, debido a su altura y a su forma.

En aquellos lugares en los que exista un riesgo para la seguridad del entorno (por ejemplo proximidad de un edificio) o cuando el rbol sea de inters esttico o histrico, se puede proteger al rbol de forma efectiva instalando un PDC en el punto ms elevado del mismo conforme a las disposiciones de la presente norma.

Para un montaje en obra de la bajante ms sencillo, no entorpecer el crecimiento del rbol y daarlo lo menos posible, a lo largo del tronco del rbol.

7. VERIFICACION Y MANTENIMIENTO

El mantenimiento de un sistema de proteccin contra la descarga es indispensable. En efecto, ciertos componentes pueden perder su eficacia con el transcurso del tiempo, debido a la corrosin, inclemencias atmosfricas, golpes mecnicos y los impactos del rayo. Las caractersticas mecnicas y elctricas de un sistema de proteccin contra la descarga deben ser mantenidas durante toda su vida, con el fin de satisfacer las prescripciones de la norma.

7.1 Verificacin inicial

Desde la realizacin de la instalacin de un PDC, sta debe ser objeto de verificaciones destinadas a asegurar que estn correctamente realizada conforme a las presente reglas.

Esta verificacin se basa en los siguientes puntos: - asegurar que la PDC est al menos 2 metros por encima de cualquier elemento de la zona a proteger; - naturaleza y seccin de los materiales utilizados para los conductores de bajada; - trayectoria, emplazamiento y continuidad elctrica de los conductores de bajada; - fijacin mecnica de los diferentes elementos de la instalacin; - respetar las distancias de seguridad y/o presencia de las uniones equipotenciales; - resistencia de las tomas de tierra; - interconexin de las tomas de tierra.

Estas verificaciones se efectuaran mediante un examen visual siguiendo las condiciones indicadas en el apartado 6 de la norma NF C 15-100.

En cualquier caso, cuando la totalidad o parte de un conductor no sea visible, es aconsejable realizar una medida de su continuidad elctrica. Esta verificacin deber ser conforme al apartado 6 de la norma NF C 15-100.

7.2 Verificacin peridica

La periodicidad viene recomendada por el nivel de proteccin. Se recomiendan las periodicidades siguientes: Periodicidad Normal Periodicidad Especial NIVEL I 2 AOS 1 AO NIVEL II 3 AOS 2 AOS NIVEL III 3 AOS 2 AOS

NOTA: En el caso de atmsfera corrosiva, es aconsejable aplicar la periodicidad especial.

Adems, un sistema de proteccin contra la descarga deber ser verificado cuando se produzca cualquier modificacin o reparacin de la estructura protegida, o tras cualquier impacto del rayo registrado sobre la estructura.

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NF C 17-102:1995 NOTA: Tal registro puede hacerse mediante un contador de impactos de rayo instalado en una de las bajantes.

7.2.1. Procedimiento de verificacin

Se debe realizar una inspeccin visual para asegurar que: - Ninguna extensin o modificacin sobre la estructura protegida domina sobre la instalacin de las disposiciones

complementarias de proteccin. - La continuidad elctrica de los conductores sea buena; - La fijacin de los diferentes componentes y protecciones mecnicas estn en buen estado; - Ninguna parte est afectada por la corrosin; - Las distancias de seguridad sean respetadas y las uniones equipotenciales sean suficientes y ests en buen estado

Se deben realizar medidas para verificar:

- la continuidad elctrica de los conductores no visibles, - La resistencia de las tomas de tierra (se debe analizar toda evolucin).

7.2.2. Informe de verificacin

Cada verificacin peridica debe ser objeto de un informe detallado que recoja el conjunto de las constataciones e indique las medidas correctivas a tomar.

7.3 Mantenimiento

Cuando una verificacin peridica muestre que existen fallos en el sistema de proteccin contra la descarga, es conveniente realizar la reparacin con el menor retraso a fin de mantener la eficacia ptima del sistema.

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ANEXO A

(Normativo)

MODELO DE PROTECCIN

A.1 DESCRIPCIN DE LA FASE DE APROXIMACIN

A.1.1 Determinacin del punto de impacto

La formacin o llegada de una nube de tormenta provoca la creacin de un campo elctrico (ambiente) entre la nube y el suelo. Este campo elctrico puede superar en el suelo los 5 kV/m. Iniciando as la creacin de descargas corona a partir de las irregularidades del suelo o de las masas metlicas.

El rayo comienza por la formacin en el seno de la nube tormentosa de un trazador descendente que se propaga a impulsos hacia el suelo. El trazador descendente transporte las cargas elctricas, provocando el incremento del campo en el suelo.

Un trazador ascendente se desarrolla a partir de una estructura o de un objeto conectado a tierra. Se propaga hasta que encuentra el trazador descendente y la corriente del rayo fluye por el canal as creado. Otros trazadores ascendentes pueden ser emitidos desde diferentes estructuras sobre el suelo. El primero entre ellos que encuentra el trazador descendente determina el punto de impacto de la descarga (figura A1)

Figura A 1

NOTA: Esta descripcin es valida solo en le caso de rayo descendente negativo, nico caso en que se aplica el modelo electrogeometrico. Este tipo de rayo es, con diferencia, l mas frecuente.

A 1.2 Velocidad de propagacin de los trazadores

Recientes experimentos realizados, provenientes de la naturaleza, muestran que las velocidades medias de los trazadores ascendente y descendente son comparables durante la fase de aproximacin. La relacin de las velocidades va/vd es aproximadamente 1 (entre 0.9 y 1.1).

Supondremos aqu que v=va=vd=1m/ps (valor medio medido de las velocidades de los trazadores) donde:

Va.velocidad del trazador ascendente Vd velocidad del trazador descendente V velocidad comn.

A 2 VENTAJA EN LA PROTECCIN CON UN PDC

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A 2.1 Ganancia en tiempo de cebado

Un PDC est diseado para reducir el tiempo medio estadstico asociado al cebado del trazador ascendente. Un PDC presenta una ganancia en tiempo de cebado respecto a una punta simple emplazada en las mismas condicionales. Esta ganancia se evala en laboratorios de alta tensin siguiendo las recomendaciones del prrafo 2.2.2.1 y del Anexo C de la presente norma.

A 2.2 Ganancia en longitud del trazador ascendente

La ganancia en longitud del trazador ascendente L viene definida por L(m) =v (m/ps) T(ps)

La zona protegida se determina a partir del modelo de proteccin descrito a continuacin, sobre las bases del modelo electrogemetrico.

A 3 MODELO DE PROTECCION

A3.1 Radio de proteccin de una punta simple

En el caso de una punta simple, segn el modelo electrogeomtrico, el punto de impacto de la descarga viene determinado por el objeto sobre el suelo que primero se encuentre a la distancia S del trazador descendente, incluso si este objeto es el propio suelo o llano. La distancia D entre el punto de encuentro de los trazadores descendente y ascendente se denomina distancia de cebado es tambin la longitud de desarrollo del trazador ascendente.

Por lo tanto sucede como si el extremo del trazador descendente estuviese rodeado de una esfera ficticia, de radio D, centrada sobre el extremo, y como si esta esfera acompaase rgidamente el extremo del trazador descendente

En el caso de una punta simple de altura h con respecto a la superficie de referencia (techo del edificio, suelo...) existe tres posibilidades (ver figura A2):

Figura A 2 Mtodo de la esfera ficticia

- si la esfera entra en contacto nicamente con la punta vertical (A) esta constituira el punto de impacto de la descarga.

- Si la esfera entra en contacto con la superficie de referencia sin tocar la punta, el rayo tocara nicamente el suelo en S.

- Si la esfera entre el contacto con la punta simple y la superficie de referencia simultneamente, hay dos puntos de impacto posibles A y C pero el impacto jamas podr producirse dentro de la zona sombreada (ver figura A3).

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Figura A 3

La distancia de cebado d viene generalmente dada por la siguiente ecuacin:

D(m) = 10.l 2/3 donde

1: pico de corriente del primer arco de retorno.

A 3.2. Radio de proteccin de un PDC

En el caso de un PDC, existe una ganancia en el de cebado T= v. T, y los puntos de impactos posibles so a y C (figura A 4) con un radio de proteccin Rp tal que:

Donde,

D: distancia de cebado L : ganancia en longitud de trazador ascendente definido por L =v. T. H: altura de la punta del PDC por encima de la superficie a proteger. Rp: radio de proteccin del PDC T : ganancia en tiempo de cebado del trazador ascendente continuo.

Figura A 4

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ANEXO B

(NORMATIVO)

GUIA DE EVALUACIN DEL RIESGO DE IMPACTO DE RAYO Y SELECCIN DEL NIVEL DE PROTECCIN PARA UNA INSTALACION

EXTERIOR DE PROTECCIN CONTRA LA DESCARGA

B1 GENERALIDADES

La gua de evaluacin de riesgo de impacto est destinada a ayudar al responsable del estudio en el anlisis de los diferentes criterios que permitirn evaluar el riesgo de daos debidos a la descarga, determinar la mejor proteccin y el nivel de proteccin requerido. Unicamente se tratan aqu los daos causados por el impacto directo del rayo sobre la estructura a proteger y el paso de la corriente del rayo por el sistema de proteccin contra descarga.

En la mayora de los casos, la necesidad de proteccin es evidente. Citaremos, por ejemplo, el caso de: - agrupaciones numerosas de personas, - necesidad de continuidad de los servicios pblicos, - zonas de gran densidad de impactos de rayo, - edificios muy altos o aislados, - edificios que contengan materiales explosivos o inflamables, o patrimonio cultural irremplazable,

Ciertos ejemplos de efectos causados por un rayo para diferentes tipos de estructuras comunes se relacionan en la tabla B1 a modo de informacin.

Tabla B 1 Tipo de estructura

Efecto del rayo

Casa particular Perforacin de las instalaciones elctricas, incendio y daos materiales que se limitan Normalmente a los objetos prximos al punto de impacto o de paso de la descarga.

Casa de campo Riesgos de incendio y de chispas peligrosas. Riesgo de corte de corriente: muerta del ganado debido a la prdida de control de la ventilacin y de la distribucin de los alimentos.

Teatros escuelas, Grandes superficies, reas deportivas.

Riesgo de pnico y de fallo de las alarmas de incendio, causando retraso en la lucha contra el fuego.

Bancos, compaas de seguros, sociedades comerciales

Como los anteriores, ms problemas con pacientes en cuidados intensivos y dificultad de auxilio a las personas impedidas.

Industrias Efectos adicionales dependiendo del contenido de las fabricas, desde daos menores hasta inaceptables y la perdida de produccin.

Museos y emplazamientos arqueolgicos

Prdidas irremplazables de patrimonio cultural.

NOTA: Los equipos electrnicos sensibles pueden estar instalados dentro de cualquier tipo de estructura que puede ser fcilmente daada por las sobretensiones debidas a la descarga.

..

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No se pueden dar reglas para tales casos, pero se puede realizar una evaluacin del riesgo, teniendo en cuenta el peligro de impactos de rayo y los factores siguientes:

1. Entorno del edificio, 2. Naturaleza de la estructura del edificio, 3. Valor de su contenido, 4. Ocupacin humana y riesgo de pnico,

5. Consecuencias que tendran sobre el entorno los daos al edificio.

La situacin del edificio dentro de su entorno y su altura sern considerada para el clculo del riesgo de exposicin.

En ciertos casos, algunos criterios especficos a una estructura no se pueden evaluar y pueden prevalecer sobre toda otra consideracin. Entonces se pueden aplicar medidas de proteccin ms severas que las que resultan de aplicar esta gua.

La seleccin de un nivel de proteccin adecuado para la colocacin de una IEPR en un lugar se basa en la frecuencia de impactos de rayo Na previstas sobre la estructura o la zona a proteger y en la frecuencia anual aceptable de rayos Na.

B 2 DETERMINACION DE Na y No

B 2.1 Densidad de impactos de rayo sobre el terreno Ng

La densidad de impactos de rayo sobre el suelo, expresado en nmeros de rayos por km se determina por:

- La carta de densidad Na en la figura B4. En este caso Ng = Na/2.2 -

- la consulta de una red de localizacin = Ng con Ng max. = 2.Ng 1.25 - la utilizacin del nivel ser nico local Nk: Ngmax = 0.04 Nk = Nk/10

El valor Ng max. Toma en cuenta la cantidad de impactos mxima y la precisin de deteccin. Nk 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ngmax. 0.3 0.7 1.2 1.7 2.2 2.8 3.4 4.0 4.7

B 2.2 Frecuencia esperada de impactos directos de rayos (Nd) sobre una estructura

La frecuencia anual media Nd de impactos directos sobre una estructura se evala a partir de la expresin: -6 Nd = Ng . Ae . C1 . 10 / ao, Donde

Ng: densidad anual media de impactos de rayo en la regin donde est situada la estructura (nmero de impactos/ao/km). Ae: superficie de captura equivalente de la estructura aislada (m ). C1: coeficiente relacionado con el entorno.

La superficie de captura equivalente se define como la superficie sobre el suelo que tiene la misma probabilidad anual de recibir el impacto directo de un rayo que la estructura.

Para las superficies aisladas, la superficie de captura equivalente Ae es la superficie comprendida entre las lneas obtenidas por la interseccin entre la superficie del suelo y la lnea de pendiente 1.3 que pasa por el punto ms alto de la estructura y d la vuelta a sta (ver figura B 3).

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Para una estructura rectangular de longitud L, anchura W y altura H, la superficie de captura es igual a : Ae = LW + 9 H . La topografa del lugar y los objetos situados en el interior de una distancia 3H a la estructura influyen de forma significativa en su superficie de captura. Este factor se tiene en cuenta a travs de I coeficiente C1 (tabla B 2).

Tabla B 2 Determinacin del coeficiente C1 Situacin relativa de la estructura C1

Estructura situada en un espacio donde hay otras estructuras o rboles de la misma altura o mas alto

0.5

Estructura rodeada de estructura ms bajas 0.75 Estructura aislada 1 Estructura aislada situada sobre una colina o promontorio 2

- Cuando la superficie de captura equivalente de una estructura cubre completamente otra estructura, sta ltima no se tendr en cuenta. - Cuando se cubre la superficie de captura de varias estructuras, la superficie de captura comn correspondiente se considera como una nica superficie de captura

NOTA: Se pueden utilizar otros mtodos ms sofisticados para una evaluacin ms precisa de la superficie de captura equivalente.

Figuras B 3 Ejemplos de clculo

1) La superficie de captura para un edificio rectangular es:

Ae = L x W + 6H (L + W) + 9 H

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2) En el caso de un edificio en que hay una parte prominente. La superficie equivalente de la parte prominente engloba total o parcialmente esta parte ms la base:

2.1 Ae = 9 H

B 2.3. Frecuencia aceptada de rayos (Nc) sobre una estructura

B 2.3.1. Generalidades

Los valores de Nc se estiman a travs del anlisis de los riegos de daos teniendo en cuenta los factores apropiados, tales como:

- el tipo de construccin. - El contenido de la estructura - La ocupacin de la estructura - Las consecuencias del impacto.

B 2.3.2. Determinacin de Nc

Segn lo dicho anteriormente, cuatro factores determinados dados por los coeficientes C2. C3, C4 y C5 deben ser evaluados con la ayuda de las tablas B5 a B8, la estructura.

Llamamos C=C2,C3, C4, C5

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NF C 17-102: 1995 5,510 Nc se expresa como Nc = C

Tabla B 5 C2 coeficiente de estructura Tejado Metal Comn Inflamable Estructura Metal 0.5 1 2 Comn 1 1 2.5 Inflamable 2 2.5 3

Tabla B 6 C3 contenido de la estructura

Sin valor o no inflamable 0,5 Valor comn o normalmente inflamable 1 Gran valor o particularmente inflamable 2 Valor excepcional, irremplazable o muy inflamable, explosivo 3

Tabla B 7 C4 ocupacin de la estructura

No ocupada 0.5 No ocupada normalmente 1 De difcil evaluacin o riesgo de pnico 3

Tabla B 8 C5 consecuencias sobre el entorno

Sin necesidad de continuidad en el servicio y ninguna consecuencia sobre el entorno

1

Necesidad de continuidad en el servicio y ninguna consecuencia sobre el entorno

2

Consecuencias para el entorno 5

NOTA: Algunas reglamentaciones especificas podran imponer otros valores de Nc, en ciertos casos particulares

B 3 METODO DE SELECCIN DEL NIVEL DE PROTECCION

El valor de la frecuencia establecida de rayos Nc ser comparable con el valor de la frecuencia esperada de rayos sobre la estructura Nd.

Esta comparacin permite decidir si es necesario un sistema de proteccin contra el rayo y, si lo es, que nivel de proteccin:

- Si Nd < Nc, el sistema de proteccin no es necesario; - Si Nd > Nc, se debe instalar un sistema de proteccin contra descarga de eficacia E > 1 Nc/Nd y el nivel de proteccin correspondiente se seleccionar segn la tabla B 10.

La concepcin de un sistema de proteccin contra la descarga deber respetar las especificaciones dadas en la norma para los niveles de proteccin seleccionados.

Si se instala un sistema de proteccin contra el rayo de eficacia E` menor que la E calculada, las medidas complementarias sern efectuadas en la obra. Las medidas adicionales de proteccin son, por ejemplo:

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NF C 17-102: 1995 - las medidas que limitan la tensin de paso o de contacto, - las medidas que limitan la propagacin del fuego, - las medidas que pueden reducir los efectos de las sobretensiones inducidas por la descarga sobre los equipos sensibles.

En el diagrama lgico de la figura B 9 se da un mtodo prctico para escoger el nivel de proteccin.

La tabla B 10 adjunto al diagrama B 9 se da un mtodo practico para escoger el nivel de proteccin.

La tabla B 10 adjunta al diagrama B 9 da los valores crticos de la eficacia Ec correspondiente a los limites entre los diferentes niveles de proteccin y los niveles de proteccin correspondientes a las eficacias calculadas E.

Tabla B.9 Determinacin de la necesidad y el nivel de proteccin Entrada de datos formulas

Clculos Resultados

Superficie de captura equivalente: Ae = LW + 6H (L+W) + 9 H (en el caso de un volumen paralelepdico)

L = I = H = H =

Ae =

Frecuencia establecida de impactos directos sobre una estructura Nd=Ngmax. Ae C1.10

Ng = Ae = C1 =

Nd =

Frecuencia establecida de impactos sobre una estructura; 5 10 Nc = C = C2.C3.C4.C5 C

C2 = C3 = C4 = C5 = C

Nc =

- Si Nd < Nc : PROTECCION POCIONAL - Si Nd > Nc : PROTECCION NECESARIA

- Determinar el nivel de proteccin requerido calculando la eficiencia E = 1 Nc/Nd - Instalar una IEPR de nivel de proteccin correspondiente a la calculada (ver tabla B 10)

Tabla B 10 E

Eficiencia calculada Nivel de proteccin

correspondiente I (kA)

Corriente de Cresta mxima

D(m) Distancia de

cebado E > 0,98 Nivel l + medidas

complement. - -

0,95 < E < 0,98 Nivel l 2,8 20 0,80 < E < 0,95 Nivel ll 9,5 45

0 < E < 0,80 Nivel lll 14,7 60

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Para conocer la densidad de impactos de rayo sobre uno de los 36000 municipios de Francia: 3617 METEORAGE.

Figura B4 Carta general de densidad de arcos (Na) en Francia

Esta carta se basa en datos estadsticos procedentes de medidas registradas desde 1987 por la red nacional de supervisin de las tormentas.

ANEXO C

(Normativo)

TEST DE EVALUACION DE UN PDC

C.1 CONDICIONES EXPERIMENTALES

Se evala la eficacia de un PDC comparando, en un laboratorio de alta tensin, los tiempos de cebado del trazador ascendente con el que emite un PR.

Para ello, se ensayaran uno despus del otro bajo las mismas normas condiciones elctricas y geomtricas, simulando los ensayos de laboratorio las condiciones naturales de iniciacin de la descarga de captacin (trazador positivo ascendente )

C 1. 1. Simulacin del campo a nivel del suelo

El campo natural a nivel del suelo previo a la descarga. Tiene consecuencias sobre las condiciones de formacin del efecto corona y las cargas especiales preexistentes. Por ello es necesario similar: su valor estar comprendido entre 10kV/m y 25 kv./m.

C 1.2 Simulacin del campo impulsional

Para respetar el fenmeno natural de la forma mas parecida posible, se simula el crecimiento del campo al nivel del suelo mediante una onda de trabajo de tiempo de subida comprendido entre 100 ps y 1000 ps. Dentro de la zona de iniciacin del trazador ascendente la pendiente de onda debe estar comprendida entre 5.108 y 2.109 V/m/s.

C 2 MONTAJE EXPERIMENTAL

C 2.1 Posicionamiento de los pararrayos a comparar

La distancia entre el plato superior y punta debe ser suficiente para que la propagacin de la descarga ascendente se efecte en espacio libre, y en todo caso, superior a 1m (d> 1 m). Es necesario garantizar que los dos objetos comparados estn bajo condiciones elctricas idnticas e independientes de su emplazamiento. Se prueban uno despus del otro, colocados en el centro del plato interior y a la misma altura.

C 2.2. Dimensionamiento del montaje experimental

La distancia suelo/plato (H) superior debe ser superior a 2m. La relacin h/H altura de la punta/altura del plato sobre el suelo debe estar comprendida entre 0.25 y 0.5 el plato superior tendr como dimensin horizontal mnima la distancia suelo/plato superior.

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C3 MAGNITUDES A CONTROLAR MEDIDAS A EFECTUAR NF C 17-102: 1995

C 3.1 Parmetros elctricos

- Forma y amplitud de las tensiones aplicadas (calibrando del campo ambiental, onda de tensin impulsional, corriente asociada, ....)

- Ajuste de la polarizacin continua. - Ajuste del cebado sobre el aparato de referencia (pararrayos de punta simple): la probabilidad de cebado es igual a 1.

C 3.2 Condiciones geomtricos

La distancia D ser la misma estrictamente en cada configuracin; se debe verificar antes de cada configuracin.

C.3.3. Parmetros climticos

Es necesario anotar las condiciones climticas al principio y al final de los ensayos para cada configuracin (presin, temperatura, humedad absoluta).

C 3.4. Numero de impactos por configuracin

Es necesario hacer para cada configuracin un numero de impactos estadsticamente suficiente: Por ejemplo, una centena por cada configuracin.

C 3.5 Instante de cebado

El criterio escogido para evaluar la eficacia de un PDC es su capacidad para iniciar el cebado de un trazador ascendente antes que un PR situado en las mismas condiciones. Se mide el valor T para cada impulso que impacte sobre el PR y sobre el PDC (instante de cebado de un trazador ascendente).

C4 EFICACIA DEL PDC

C.4.1 Evaluacin experimental de los instantes medios de cebado

A partir de las medidas de tiempo de cebado de los trazadores ascendentes para un pararrayos de punta simple y para un PDC, se calculan los tiempos medios de cebado y a partir de los impulsos que han impactado, respecto a los parmetros de la curva experimental escogida.

C 4.2 Forma de onda de referencia

La onda de referencia se define por un tiempo de subida TM igual a 650 ps y de pendiente por el croquis adjunto.

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Forma de onda de referencia Figura C 2

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C. 4 .3 Determinacin del avance en el cebado del PDC

Sobre esta forma de onda de referencia, en la que se ha fijado el valor del campo EM igual al valor de campo mximo experimental Emexp se yuxtapone la curva experimental.

Por ultimo se trasladan los TPDC y TPR al punto medio de la curva experimental de los campos E. Se deducen de estos campos E en el medio de la forma de onda de referencia los instantes medios de cebado. Referidos a la curva de referencia y >TPDC>, que sirven para l calculo del tiempo de avance en el cebado T(ps)= Y

TPDC TPR Onda de referencia Onda experimental

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Figura C3

NOTA: El mtodo que aqu se describe permite determinar un valor de T en laboratorio. Utilizando los campos de iniciacin del trazador ascendente que es funcin nicamente de la altura h del pararrayos, se puede determinar un valor T Independiente de d. El modelo del campo umbral de iniciacin de lder continuo, desarrollado por Rizk y Berger, permite esta transportacin.

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ANEXO D

(Informativo)

PARMETROS CARACTERSTICOS DEL RAYO Y SUS EFECTOS

D 1 Formas de las componentes impulsionales (descargas) de un rayo

La figura D 1 presenta algunas formas de onda de corrientes del rayo. Esta corrientes han sido registradas en la estacin de estudio de tormentas del monte San Salvatore, en Suiza. Las tablas D3 a D15 presentan la distribucin de las frecuencias acumuladas de las caractersticas de las descargas.

Tiempo (ps)

Tiempo (ps)

Tiempo (ps)

-Corrientes de descarga negativa y positiva obtenidas en el monte San Salvarote de Lugano (Suiza)

Figura D1- Distribucin de las frecuencias acumuladas De las caractersticas de la descarga.

D 1.2 Distribucin de los diferentes parmetros del rayo

Los parmetros utilizados para describir el impulso de los rayos (o los impulsos en el caso de impactos de descarga negativa mltiple) son numerosos. Se pueden citar en particular amplitud de la corriente, tiempo de subida, tiempo de cola, carga y energa especifica.

Estos parmetros hacen referencia a las formas de los impactos de rayo reales tal como han sido medidos para establecer las estadsticas de distribucin. Se puede en una primera aproximacin, considerar que la amplitud, el tiempo de cola y el tiempo de subida estn definidos como en el laboratorio. La carga como tal corresponde a integral (idt) y la energa especifica a INTEGRAL (z) La utilidad de estos parmetros ser estudiada ms adelante.

La brusquedad de la subida (la pendiente ms grande de la corriente expresada en Ka/ps) tambin algunas veces un dato interesante para caracterizar un impulso aunque estn ligados a ella otros parmetros ya definidos: tiempo de subida y amplitud.

El impacto de rayo total, que comprende l o los impulsos y la corriente persistente que circula entre dos impulsos, viene caracterizado esencialmente por su duracin total.

D 2 EFECTOS TERMICOS DE LOS PARMETROS DE LA DESCARGA

Los diferentes parmetros evocados anteriormente no conducen a los mismos efectos ni a las mismas formas de fallo, en general, de los diferentes materiales.

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La amplitud de corriente se utiliza ara tratar los problemas de sobretensiones y los problemas de choques mecnicos generados por los impactos del rayo.

El tiempo de subida solamente sirve para tratar el problema de las sobretensiones.

El tiempo de cola esta ligado a los efectos mecanicos en este sentido sirve para determinar la duracin de aplicacin de la fuerza electromagntica. Este tiempo de cola es principalmente representativo de la energa de un rayo conjuntamente con la amplitud. Para representar esta energa, el binomio amplitud/tiempo de cola se puede reemplazar por.

- La energa especifica INTEGRAL P1zdt (amplitud y tiempo de cola), para el Dimensionamiento de los componentes del pararrayos (conectores, conductores...).

- La carga INTEGRAL idt (amplitud y tiempo de cola), para caracterizar los proyectores de sobretensiones ligados los sistemas de proteccin (PDC+ tomas de tierra) o la fusin de una meta en el punto de impacto del rayo.

D 2.1 Efectos trmicos ligados a la cantidad de carga Q

Acerca de las instalaciones de proteccin contra el rayo, se observan estos efectos sobre todo cobre los puntos agudos, donde se puede producir una fusin del extremo de algunos milmetros como mximo. Aun tratndose de superficies planas (chapas), se constatan los trazos de fusin que pueden llegar hasta abrir una brecha completa.

Un impacto de rayo de excepcional (300 C) es capaz desde chapas de hasta 2 a 3 mm de espesor.

Por este motivo, para que una pared metlica se utilice o pueda servir de captador de rayos deber tener un espesor mnimo que varia segn el tipo de metal (por ejemplo 4mm para el hierro, 5mm para el cobre).

Las descargas de poca intensidad pero de larga duracin provoca fcilmente la aparicin de fuego. Como generalmente las descargas impulsionales del rayo vienen acompaadas de una corriente persistente, rara vez los impactos de rayo tienen una temperatura baja. La madera seca puede incluso incendiarse con este tipo de descargas con largas corrientes persistentes.

Los malos contactos son puntos particularmente peligrosos en la trayectoria de la corriente del rayo. Las resistencias de contacto de alguna milsimas de ohmio provocan un desprendimiento de calor los suficientemente grande como para que se puedan derretir cantidades de metal apreciables y saltar como chispas. Si un material fcilmente inflamable se encuentra prximo a uno de estos puntos de contacto defectuoso, se pueden producir fuegos indirectamente. Este tipo de chispas es especialmente peligroso en establecimientos expuestos a explosiones y en fabricas de explosivos.

D 2.2. Efectos trmicos ligados a la integral de corriente INTEGRAL zdt

Cuando la corriente del rayo ha penetrado en un conductor metlico en el que se puede propagar, se desprende calor debido a la ley de joule donde interviene el cuadrado de la intensidad l, el tiempo t de paso de corriente y la resistencia ohmica R.

Por lo tanto, los efectos trmicos importantes aparecen sobre todo en los puntos de resistencia alta.

Sin embargo, no se toma como valor de la resistencia de un conductor mas que la medida en que la corriente continua. Con las breves ondas de choque que suponen las corrientes del rayo aparece, como en alta frecuencia, el efecto pelicular, es decir, la corriente se encuentra confinada dentro de una capa delgada de algunas dcimas de milmetro de espesor en la superficie del conductor medido para la corriente continua, que corresponde a la seccin total.

En conductores de seccin suficiente, no aparecen mas consecuencias visibles que un recalentamiento, aun con el efecto pelicular. Los calentamientos que llegan hasta la temperatura de fusin solo se producen en conductores de seccin muy pequea o de resistividad muy alta. Se observan a menudo efectos de fusin por ejemplo sobre los cables de antenas y los

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alambres. Por l contrario, raramente se observan sobre los cables ms gruesos, de algunos milmetros de dimetro (por ejemplo los alambre de espino de hierro). Jamas se ha constatado un caso de fusin en las bajantes de los pararrayos que presentan las seccione