La definición 3.42 de la NC-IEC 62305-1, expresa que “El sistema de protección contra el rayo, es el conjunto de elementos que se instalan de forma permanente en la zona a proteger con el objetivo de interceptar el rayo, conducirlo de forma segura hasta la toma de tierra, disipando su energía en ella, y evitar los efectos secundarios del rayo”.
El sistema de protección contra el rayo —sistema de protección contra las descargas atmosféricas (SPDA)—, comprende tanto las instalaciones exteriores –sistema externo– como las interiores –sistema interno–.
— El sistema externo debe ser capaz de interceptar las descargas de rayo, conducirlas de forma segura hasta el terreno y dispersar su energía en este. Su función principal es la de reducir los daños físicos y a los seres vivos debido a las descargas de rayo en las estructuras.
¿Qué elementos componen un sistema de protección externa contra el rayo?
- Elementos captadores (pararrayos con dispositivo de cebado o puntas Franklin y mallas).
- Conductores de bajada.
- Puesta a tierra.
— El sistema interno está integrado por el conjunto de medidas de protección —SMP— para reducir el riesgo de fallo permanente de los sistemas eléctricos.
Medidas básicas
Las medidas básicas de protección contra el impulso electromagnético tipo rayo —IEMR— incluyen:
• Puesta a tierra: Conduce y dispersa la corriente del rayo en el terreno.
• Unión equipotencial: minimiza las diferencias de potencial y puede reducir los campos magnéticos. Debe siempre asegurarse, en particular, mediante la unión de todos los servicios conductores directamente o mediante DPS de unión equipotencial en el punto de entrada a la estructura.
• Blindaje magnético espacial: Atenúa el campo magnético dentro de la LPZ, proveniente de las descargas de rayo directas o cercanas a la estructura y reduce las sobretensiones internas.
• Blindaje de las líneas internas: minimiza las sobretensiones internamente inducidas mediante el uso de cables blindados o ductos de cables.
• Trazado de las líneas internas: minimiza los lazos de inducción y reduce las sobretensiones internas.
NOTA: las tres medidas anteriores pueden usarse de manera separada o en combinación.
• Blindaje de las líneas externas que entran a la estructura: reduce las sobretensiones conducidas hacia los sistemas internos.
• Sistema de DPS coordinados: limita los efectos de las sobretensiones originadas externamente y creadas internamente.
• Interfaces de aislamiento: limitan los efectos de las sobretensiones conducidas en las líneas que entran a la LPZ.
Se debe por tanto cuidar que el cableado sea correcto, evitando lazos y apantallando los puntos en que no se cumplan las distancias de separación. El cálculo de riesgo simplificado asume algunos valores por defecto: no se tienen en cuenta por ejemplo los edificios adyacentes ni la eficacia de los apantallamientos internos. Un análisis más detallado se puede realizar usando la gestión de riesgos conforme a IEC 62305-2, tomando en cuenta todos los factores técnicos y económicos.
Protección con DPS coordinados.
La protección contra sobretensiones de los sistemas internos requiere de una aproximación sistemática que consiste en varios DPS coordinados tanto para las líneas eléctricas como de telecomunicaciones.
Las descargas de rayo en la estructura, cercana a la estructura, a un servicio conectado a la estructura y cercana a dicho servicio pueden provocar fallas o malfuncionamiento de los sistemas internos debido a la ruptura del aislamiento o a las sobretensiones que exceden el nivel de aislamiento en modo común de los equipos.
La selección e instalación de un sistema de DPS coordinados cumplirá con:
• IEC 61643-12 e IEC 60364-4-44 para los sistemas eléctricos
• IEC 61643-22 para los sistemas de telecomunicaciones.
Coordinación energética.
Para lograr un repartición aceptable del estrés entre dos DPS de acuerdo a la energía que soportan se necesita la coordinación. La coordinación incluye el cumplimiento de dos criterios básicos: el de energía y el de nivel de
tensión de protección. Para asegurarse de que dos DPS están bien coordinados es necesario satisfacer los siguientes requerimientos:
• Si para todos los valores de corriente de impulso de rayo entrante (entre 0 e Ipeak1) la parte de la energía disipada en el DPS2 es inferior a la parte disipada en el DPS1 y a su capacidad de soporte de energía (Emax2).
• El nivel de protección del DPS2 deberá ser igual o preferiblemente inferior al del DPS1, al estar conectado más cerca de los equipos a proteger.
La impedancia entre dos DPS, generalmente de tipo inductiva, puede ser física (un componente específico insertado en la línea para facilitar la compartición de la energía entre los dos DPS) o la aportada por la longitud de cable entre los dos DPS (se considera 1 µH/m). Otra información relacionada con la coordinación entre DPS se debe consultar en 6.2.6 y Anexo F de la IEC 61643-12: 2008.
