Guía completa de diseño de un sistema integral de protección contra el rayo

El rayo es uno de los fenómenos más destructivos de la naturaleza, por lo que es fundamental proteger de sus efectos a las personas, al medioambiente y a las infraestructuras, además de garantizar la continuidad de los servicios y salvaguardar los bienes materiales y culturales. Un sistema de protección contra el rayo tiene como objetivos: capturar el rayo, conducir su corriente de forma segura a tierra, disiparla en tierra y proteger de los efectos secundarios del rayo.

Las normas de protección contra el rayo definen procedimientos para calcular el índice de riesgo de una estructura y así determinar la necesidad de instalar un sistema de protección contra el rayo (SPCR) y el nivel de protección que debería proporcionar.

El nivel de protección contra el rayo de un SPCR tiene en cuenta tanto los parámetros de la corriente del rayo como la probabilidad de no sobrepasar los valores de diseño máximos y mínimos en caso de tormenta eléctrica. Estos valores máximos y mínimos se usan para el dimensionamiento de los elementos del SPCR (espesor de las hojas metálicas, capacidad de corriente de los protectores contra sobretensiones, distancias de separación contra chispas peligrosas), para los parámetros de ensayo y para el posicionamiento de los captadores del SPCR.

A continuación, proponemos una guía para diseñar un sistema integral de protección contra el rayo, basada en los productos recomendados de Aplicaciones Tecnológicas S.A.

Sistema externo de protección contra el rayo

Un sistema externo de protección contra el rayo está formado por uno o más cabezales captadores, dos o más conductores de bajada y un sistema de toma de tierra.

Captación: Pararrayos DAT CONTROLER®

Los pararrayos con dispositivo de cebado (PDC) se caracterizan por emitir un trazador ascendente de forma continua para interceptar el trazador descendente del rayo antes que cualquier otro elemento dentro de su radio de protección. Un PDC con mayor anticipación en la formación del trazador ascendente (mayor tiempo de avance en el cebado), captura el trazador descendente a mayor distancia, protegiendo un área mayor. El radio de protección de un pararrayos para cada altura se calcula con el tiempo de avance del pararrayos y el nivel de protección contra el rayo (Código Técnico de Edificación, CTE; la norma UNE 21186; NF C 17-102 y NP 4426).

El nivel IV es el menos restrictivo, lo que implica que, aunque intercepta rayos de alta corriente, podría no captar rayos de poca corriente. El nivel I considera condiciones más restrictivas y seguras para los captadores permitiendo, por tanto, interceptar rayos de menor corriente asociada. También debe ser capaz de soportar los efectos de rayos de gran energía.

Los pararrayos DAT CONTROLER® de Aplicaciones Tecnológicas S.A. disponen de la última tecnología en dispositivo de cebado. Además, el pararrayos inteligente DAT CONTROLER® REMOTE cuenta con autodiagnóstico del cabezal y comunicación mediante IoT del resultado para garantizar el correcto funcionamiento del equipo.

Bajantes y accesorios

En Aplicaciones Tecnológicas S.A. disponemos de todos los accesorios necesarios para los conductores de la bajante, así como mástiles para el cabezal y otras piezas. Entre los accesorios destacamos los contadores de rayos, ya que se trata de herramientas útiles para determinar si se ha producido un impacto de rayo en la instalación. Además, el contador inteligente ATLOGGER REMOTE monitoriza la actividad eléctrica en la bajante, caracteriza los rayos que han impactado y usa comunicación IoT para transmitir los datos en tiempo real.

Tomas de tierra

La toma de tierra es un elemento imprescindible del sistema externo de protección contra el rayo, encargada de dispersar la corriente del rayo en el suelo. El funcionamiento adecuado de la puesta a tierra depende de la conductividad del terreno. Esta conductividad es de naturaleza mayoritariamente electrolítica debido a las sales dispersas en el agua que lo impregna. Por eso, se puede aumentar mediante la mejora de la capacidad de absorción y retención del agua y el incremento de la concentración de sales solubles.

El electrodo dinámico APLIROD® reduce gradualmente la resistividad del terreno circundante ya que aporta iones libres. APLIROD absorbe la humedad ambiental para diseminarse por el terreno circundante.

Disponemos también del gel mejorador de la conductividad del terreno, CONDUCTIVER PLUS. Contiene una base electrolítica que aumenta la conductividad y la capacidad de absorción y retención de agua. Se trata de un gel poco soluble y muy higroscópico, especialmente recomendado para terrenos pedregosos.

En terrenos de resistividad elevada o industrias que requieran una resistencia de puesta a tierra baja (como en tomas de tierra de instalaciones informáticas, equipos de radiofrecuencia, centros de transformación, etc.), el cemento conductor APLICEM es capaz de aumentar la superficie conductora del electrodo, manteniéndola indefinidamente.

Además, la soldadura exotérmica o aluminotérmica está recomendada para realizar las interconexiones de los conductores, ya que las uniones moleculares garantizan una toma de tierra eficaz y perdurable. Con su innovador formato en tabletas, los iniciadores electrónicos y el encendido a distancia, APLIWELD® Secure+ es la soldadura exotérmica más eficiente y segura del mercado. Distintos moldes, pinzas y accesorios están disponibles en nuestro catálogo.

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Sistema interno de protección contra el rayo

Un sistema interno de protección contra el rayo debe contar con una instalación adecuada de protección contra sobretensiones, así como con otras medidas que minimicen los efectos destructivos del rayo (uniones equipotenciales, apantallamientos, etc.).

Aunque las sobretensiones transitorias pueden tener distintos orígenes, las más destructivas están producidas por los rayos. Estos aumentos de voltaje de muy corta duración se introducen en los equipos a través de las líneas de suministro eléctrico, telefónicas, de televisión o de datos. La protección contra sobretensiones mantiene la continuidad del servicio reduciendo a un nivel aceptable las probabilidades de incidentes de seguridad sobre personas y bienes. Los dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) se caracterizan por estar inactivos cuando la señal eléctrica es normal, pero responden instantáneamente a los picos de sobretensiones transitorias, conduciendo la corriente del rayo a tierra y protegiendo a los equipos. Una vez absorbida la sobretensión, el DPS vuelve a su estado de inactividad. Los tipos de DPS son los siguientes:

  • Tipo 1: protegen de los efectos de la descarga directa del rayo, por lo que se instalan en lugares donde las corrientes y efectos electromagnéticos del rayo no están atenuados (cuadros principales).
  • Tipo 2: protegen de los efectos secundarios del rayo, en lugares donde las corrientes y efectos electromagnéticos del rayo ya están atenuados (cuadros secundarios).
  • Tipo 3: protegen de sobretensiones ya muy amortiguadas dejando tensiones residuales muy bajas. Se instalan cerca de los equipos a proteger.

Protección contra el rayoProtección contra el rayoProtección contra el rayoLa protección de líneas de suministro eléctrico puede realizarse con los protectores contra sobretensiones de las series ATSHOCK, ATSHIELD, ATSUB, ATCOVER y ATCOMPACT de Aplicaciones Tecnológicas S.A. Los protectores ATSHOCK son de tipo 1 y han de usarse en combinación con las series ATSUB y/o ATCOVER. La serie ATSHIELD son protectores de tipo 1+2, que absorben la corriente directa del rayo dejando bajas tensiones residuales. La serie ATSUB dispone de protectores 1+2, 2 y 2+3. Los protectores ATCOVER son de tipo 2+3. Por otra parte, la serie ATCOMPACT permite combinar todos los protectores anteriores dentro de un armario ya cableado, que es especialmente útil en cuadros de distribución sin espacio suficiente.

Protección contra el rayoProtección contra el rayoA un nivel más específico, la serie ATPV está diseñada y adaptada para la protección de paneles fotovoltaicos, mientras que la serie ATVOLT protege líneas de alimentación de tensión continua.

Protección contra el rayoLos protectores de tipo 3 de Aplicaciones Tecnológicas S.A. incluyen las series ATSOCKET (instalaciones internas de suministro eléctrico) y ATPLUG (para enchufes de líneas de suministro eléctrico). Además, están disponibles para la protección de líneas de telecomunicaciones y datos las series ATFONO (líneas telefónicas analógicas, ADSL, RDSI), ATLINE, ATLAN (líneas informáticas y red interna de ordenadores RJ45), ATDB9 (líneas de datos tipo DB9) y ATFREQ (cables coaxiales).

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Protectores contra sobretensiones permanentes

Si bien las sobretensiones permanentes no están causadas por los rayos, sus efectos son igual de destructivos, por lo que Aplicaciones Tecnológicas S.A. dispone de protectores específicos contra ellas, así como de protectores combinados contra las sobretensiones transitorias y las permanentes. Las sobretensiones permanentes tienen su origen en defectos o rotura del neutro, o bien en fallos de los centros de transformación.

Nuestros protectores contra sobretensiones permanentes pertenecen a dos familias: IGA TEST y ATCONTROL. Ambas familias tienen series de protectores exclusivamente contra sobretensiones permanentes y protectores combinados contra sobretensiones permanentes y transitorias. La principal diferencia entre las familias IGA TEST y ATCONTROL es que la primera incorpora un elemento de corte que desconecta la línea cuando detecta una sobretensión permanente.

La serie IGA TEST COMPACT son módulos compactos con protección contra sobretensiones permanentes y transitorias de tipo 2. Los protectores IGA TEST SUB están formados por un protector IGA TEST contra las sobretensiones permanentes y un protector ATSUB de tipo 2 contra las sobretensiones transitorias. En la serie IGA TEST SUB 1 el protector ATSUB es de tipo 1+2.

Protección contra el rayoProtección contra el rayo, sobretensionesLos protectores IGA TEST D tienen el interruptor IGA de curva de disparo más lenta (curva D). Están recomendados para edificios de alto consumo (oficinas, hoteles, colegios o ambulatorios) donde un protector IGA TEST podría desconectar la línea sin que se haya producido una sobretensión permanente.

A diferencia de la familia IGA TEST, los protectores ATCONTROL pueden acoplarse a otros elementos de corte: la versión /B actúa sobre una bobina de emisión asociada a un interruptor magnetotérmico (reconexión manual) mientras que la opción /R actúa sobre un contactor (capacidad de reconexión automática). Todos los protectores de la serie ATCONTROL/R protegen contra sobretensiones y subtensiones. En el caso de ATCONTROL/B sería necesaria la serie ATCONTROL/B PLUS. La familia ATCONTROL no incluye los elementos de corte, salvo ATCONTROL/R COMPACT (contiene contactor en el propio protector), y los kits: los KIT ATCONTROL/B, KIT ATCONTROL/B PLUS, KIT ATCONTROL/B D (incorporan magnetotérmico).

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ATPLUG CONTROL es un protector enchufable que protege contra sobretensiones y subtensiones permanentes y transitorias de tipo 3.

Además, disponemos de un comprobador de líneas para carril DIN que monitoriza las tensiones de red trifásica, la frecuencia de la red y la impedancia de tierra.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. ofrece las tecnologías y materiales más avanzados para el diseño de un sistema completo de protección contra el rayo. Si desea más información acerca de nuestros productos, puede contactar con nuestros expertos en el siguiente enlace.