Pararrayos PDC: ¿qué requisitos han de cumplir?

Los pararrayos, ya sean pasivos como las puntas Franklin o activos como los de dispositivo de cebado (PDC), forman parte de las medidas permanentes de protección contra el rayo, junto con los protectores contra sobretensiones¹. Se instalan de manera fija en estructuras y equipos a los que se desea proteger de los efectos destructivos del rayo. Tanto las puntas Franklin como los PDC deben cumplir con la normativa específica, para asegurar su correcta instalación y funcionamiento.

El rayo es una descarga electrostática atmosférica que tiene su origen en la acumulación de carga eléctrica en las nubes. Cuando la carga supera un umbral de campo eléctrico pueden producirse descargas eléctricas cuando el trazador o líder descendente sale de la nube y se acerca lo suficientemente al suelo como para que uno o varios puntos conectados a tierra produzcan descargas corona que se convertirán en el líder o trazador ascendente. Al conectar ambos se crea un camino de descarga por el que circulará la corriente del rayo de la nube a la tierra.

Los pararrayos con dispositivo de cebado (PDC) suponen una innovación tecnológica importante en la protección contra el rayo, comparados con los pararrayos pasivos o puntas Franklin. Emiten el trazador ascendente de forma continua antes que cualquier otro objeto dentro de su radio de protección, por lo que cubren una mayor área de cobertura.

El parámetro que define a los PDC es su tiempo de avance (ΔT), es decir, la diferencia entre el tiempo de emisión del líder ascendente con respecto al de una punta Franklin, medida en un laboratorio de alta tensión bajo las condiciones descritas en las exigentes normativas de protección contra el rayo para PDC (UNE 21186:2011 y NF C 17-102). Cuanto mayor sea la anticipación del PDC en la formación del trazador ascendente, capturará a una mayor distancia el trazador descendente. De esta manera, el tiempo de avance en el cebado determina el radio de protección del pararrayos. Este tiempo de avance proporciona un mayor volumen de protección, aplicable incluso en zonas abiertas y objetos situados sobre cubiertas y alrededores de edificios.

El pararrayos smart con dispositivo de cebado DAT CONTROLER® REMOTE es un innovador desarrollo tecnológico del departamento de I+D+i de Aplicaciones Tecnológicas S.A. Contiene en su interior un generador electro-pulsante que emite impulsos eléctricos de alta tensión, para lo que se alimenta únicamente del campo eléctrico atmosférico. Este generador se encuentra en modo de espera en condiciones no tormentosas. Cuando se inician las condiciones de tormenta, el generador se activa permaneciendo en estado de pre-control hasta que el trazador descendente se encuentra dentro de su radio de alcance. En ese momento, emite el trazador ascendente que formará el camino para la descarga eléctrica del rayo. La corriente del rayo pasa por el exterior de la armadura y a través del gap para conducirse hacia tierra, sin dañar el circuito interno.

A diferencia de otros PDC, DAT CONTROLER® REMOTE es un dispositivo totalmente autónomo, libre de mantenimiento, con autodiagnóstico y conectividad mediante Internet of Things (IoT).

Requisitos que deben cumplir los pararrayos PDC

Todo pararrayos con dispositivo de cebado ha de cumplir como mínimo las normativas vigentes. La última edición de las normas UNE 21186, NF C 17-102 y NP 4426 exige que se realicen los ensayos consecutivamente y sobre la misma muestra. Es decir, no es válido que para cada ensayo se use un pararrayos diferente, ya que es imprescindible asegurar la inalterabilidad de los elementos frente a diferentes agentes ambientales y condiciones de utilización extremas.

En concreto, se realizan cuatro ensayos:

1. Ensayo en atmósfera salina: se somete al pararrayos a condiciones ambientales corrosivas como las que pueden estar presentes en zonas costeras, industriales o grandes urbes.

Sobre la misma muestra se lleva a cabo:

2. Ensayo en atmósfera sulfurosa: se genera una atmósfera húmeda con dióxido de azufre, que simula contaminación industrial (efecto lluvia ácida), especialmente relevante para entornos industriales.

Una vez superado el test, se continúa sobre la misma muestra:

3. Ensayo de corriente: las normas de protección contra el rayo asumen como onda de descarga directa de rayo una doble exponencial con tiempo de subida 10 µs (hasta el 90% del valor de pico), valor de pico 100 kA y tiempo de cola 350 μs (hasta el 50% de su valor de pico). Por ello, en el ensayo de corriente, se aplican al pararrayos 3 impulsos de 100 kA con onda 10/350 μs. Esto permite asegurar el correcto funcionamiento del pararrayos tras repetidas corrientes de rayo.

4. Ensayo de tiempo de avance: este test se lleva a cabo tras los ensayos anteriores, para garantizar que el producto mantiene su principal característica (el tiempo de avance), incluso después de sufrir condiciones ambientales corrosivas y descargas de alta energía. Este factor ΔT determina el radio de protección del pararrayos PDC. Para ser considerado un PDC, el tiempo de avance debe ser superior a 10 µ Además, ha de cumplirse que la desviación de resultados obtenidos para el PDC sea inferior al 0,8 multiplicado por la desviación de una punta Franklin.

DAT CONTROLER® REMOTE, más allá de las exigencias normativas

Sin embargo, realizar solo en los ensayos exigidos por la normativa no es suficiente si desea garantizarse el correcto funcionamiento de un pararrayos PDC en todo momento y en las condiciones más exigentes. Por ejemplo, aunque en los ensayos normativos tan solo se exigen 3 impulsos de 100 kA, en la misma norma se define el Nivel I de Protección como aquel capaz de soportar el 99% de los rayos, lo que según las estadísticas corresponde a una corriente de pico de 200kA.

Además, las condiciones de lluvia intensa podrían cortocircuitar el dispositivo de cebado, convirtiendo al pararrayos PDC en una punta Franklin de elevado coste. Esto sucede porque un PDC precisa de dos electrodos aislados: uno a potencial atmosférico y el otro a potencial de tierra. La alimentación del dispositivo de cebado viene dada por la elevada diferencia de potencial que se produce entre dichos electrodos en condiciones de tormenta. Si se pierde el aislamiento, se producirá el cortocircuito del dispositivo de cebado, que perderá su principal característica (el tiempo de avance, ΔT). El área de protección, por tanto, se verá drásticamente reducida a la que proporciona una punta Franklin convencional, quedando zonas desprotegidas. Para evitar estos efectos es necesario garantizar el aislamiento de los terminales de los pararrayos PDC en caso de lluvia, nieve, hielo, granizo, etc., que puedan inutilizar el circuito interno.

Por eso, el pararrayos PDC DAT CONTROLER REMOTE de Aplicaciones Tecnológicas S.A. no solo cumple todos los exigentes ensayos de las normativas con los mayores controles de calidad, sino que tiene una serie de características adicionales que lo convierten en un pararrayos PDC único y el más completo actualmente disponible en el mercado.

3. 3. • Certificado de producto con el sello N de AENOR, la máxima entidad de auditoría en España. Dicha marca asegura que el pararrayos DAT CONTROLER® REMOTE cumpla el reglamento particular RP 058 de AENOR para pararrayos con dispositivo de cebado. Los ensayos se llevan a cabo en laboratorios oficiales independientes y, además, los técnicos de AENOR verifican periódicamente que se cumplen los parámetros de control exigidos en las muestras de producción.
      • Test ampliado de estrés por corriente de rayo. Así como el ensayo de corriente de la norma exige aplicar al pararrayos 3 impulsos de 100 kA con onda 10/350 μs, DAT CONTROLER® REMOTE es sometido, además, a 20 impulsos de 200 kA y otros 5 impulsos de 250 kA con onda 10/350 μs. Usando 20 impulsos de 200 kA (la corriente de pico para el Nivel de Protección I), se demuestra que DAT CONTROLER® REMOTE es un pararrayos apto para el Nivel de Protección más restrictivo. Además, de los 20 impulsos, 10 son de polaridad positiva y 10 de polaridad negativa, asegurando el funcionamiento de los DAT CONTROLER® REMOTE ante todas las posibilidades de eventos de rayo.
      • Funcionamiento en condiciones de lluvia (aislamiento superior al 95%), conforme UNE-EN 60060-1:2012. El diseño del pararrayos DAT CONTROLER impide que la lluvia y otras inclemencias meteorológicas pongan en contacto la carcasa metálica (a potencial eléctrico atmosférico) con el eje metálico (a potencial de tierra).
      • Autodiagnóstico y conectividad IoT: el pararrayos smart DAT CONTROLER® REMOTE dispone de autodiagnóstico del cabezal, cuyos resultados son enviados mediante comunicación M2M al usuario. Esta innovación permite no solo tener monitorizado el elemento de captación, sino también ahorrar en tiempo y costes de mantenimiento de la instalación.

El autodiagnóstico diario elimina la necesidad de acceder al pararrayos y desmontarlo, permitiendo optimizar el mantenimiento preventivo y correctivo de la instalación. El sistema smart permite la centralización del estado en tiempo real de todos los dispositivos instalados, a través de una página web personalizada, donde se pueden monitorizar todos los pararrayos instalados y gestionar alarmas, notificaciones e informes.

Además de las características avanzadas de DAT CONTROLER® REMOTE, la instalación puede completarse con el contador smart de rayos ATLOGGER REMOTE, que monitoriza la actividad eléctrica en la bajante del pararrayos, registrando la amplitud, polaridad, carga y energía específica del impulso de corriente, además de la fecha y hora del impacto. Mediante comunicación IoT, envía los datos obtenidos, ofreciendo información en tiempo real y alertas de impactos de rayos en múltiples ubicaciones.

El pararrayos inteligente DAT CONTROLER® REMOTE dispone de la última tecnología en PDC, más allá de los estándares normativos. Además, la conectividad IoT garantiza la máxima eficiencia de la instalación. Tanto DAT CONTROLER® REMOTE como ATLOGGER REMOTE pertenecen a la gama Smart Earthing and Lightning Solutions de Aplicaciones Tecnológicas S.A. Esta gama revoluciona el mantenimiento de las instalaciones de sistemas de protección contra el rayo mediante el control global y la monitorización continua y desatendida.

Para más información, puede ponerse en contacto con nosotros en este enlace.

Referencias

3. 1. Tamborero, J. M. & Polo, S. NTP-1.084: Prevención de riesgos laborales originados por la caída de rayos. (2017).