De seguro coincides conmigo que la protección contra descargas atmosféricas es un asunto de seguridad.
Por ende, debe garantizar ser lo más seguro para:
- Seres vivos
- Medio ambiente
- Equipos electrónicos
- Procesos productivos
- Servicios públicos
- Servicios dentro del edificio
- Edificio con contenido valioso
- Impacto económico en la sociedad
Por eso, vamos a analizar 5 claves para que realmente te sientas más seguro frente al rayo.
ÍNDICE DE CONTENIDO
Estos son aspectos técnicos fundamentales para la seguridad. Sin embargo, es un factor importante, a nivel mundial existen diferentes normas a tu disposición y eventualmente puedes escoger cuál aplicar.
No obstante, en este artículo analizaremos el estándar IEC 62305.
¿Por qué IEC 62305?
IEC, es una organización internacional compuesta por 169 países, de los cuales 84 son miembros activos con derecho a voto.
Entre ellos están:
- EEUU
- Alemania
- Inglaterra
- Colombia
Cuenta con unos 20.000 expertos interdisciplinarios pertenecientes a sectores diversos, como:
- Industria
- Academia
- Gobierno
- Laboratorios de pruebas
- Organismos de normalización
Todos ellos tienen como objetivo contribuir al desarrollo de las normas técnicas, creando un consenso mundial.
En consecuencia, sin lugar a dudas tienen la capacidad de concebir un gran aporte científico a tu disposición.
Es así, que en muchos países las normas técnicas IEC se adoptan como estándar o establecen como referencia.
Este es el caso de la unión europea, quienes adoptan las normas IEC de forma idéntica y sin cambios. En la actualidad, corresponden a 28 países.
Las normas técnicas internacionales IEC son reconocidas como autoridad, son el estándar mundial.
De hecho, los miembros pertenecientes de la OMC están comprometidos bajo acuerdos comerciales a aceptarlas y no generar obstáculos al comercio.
En otras palabras, no pueden rechazar el estándar IEC.
Por el contrario, los Estados Unidos solamente prefieren hacer referencia al estándar IEC en la norma NFPA 780 2011:
- Anexo L, Lightning Risk Assessment
Describen una metodología idéntica a la de la norma IEC 62305-2 - Anexo O, Informational References
Incluyen las normas IEC como referencia informativa
En el tema de los rayos es muy importante mencionar que sus parámetros son diferentes en la zona de convergencia intertropical.
Por eso, estudios recientes1,2 relacionan entre las regiones con mayor densidad de rayos zonas localizadas en Venezuela, Colombia y Costa Rica.
#1 Determinación del nivel de protección LPL
Las medidas de protección a implementar deben mitigar completamente el riesgo existente. Por lo tanto, te recomiendo usar el método más seguro para calcular el riesgo por rayo.
Tal vez, te estás preguntando:
¿Cuál es el método más seguro?
La respuesta es la metodología recomendada por la norma Internacional IEC 62305-2.
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Asesoría técnica para calcular riesgo por rayo
Cuando ya se determinan los resultados de todos los indicadores de riesgo, a continuación puedes adoptar las medidas de protección adecuadas para reducir el riesgo al nivel tolerable.
#2 Control de la corriente del rayo
Al conocer el nivel de protección de rayo LPL, puedes determinar la magnitud de corriente de impulso de rayo.
Con este valor como punto de partida, te permite trabajar para disminuir el riesgo de arcos eléctricos.
Esto lo consigues, instalando el mayor número de derivadores de corriente de rayo a tierra.
También, la norma IEC 62305-2 garantiza una mayor seguridad al plantear niveles de protección a partir de una corriente de impulso probabilística de 200 kA para LPL I.
La distribución de la corriente por medio de muchos bajantes a tierra es económica al disminuir el riesgo significativamente.
Tabla: Distancia entre bajantes según IEC 62305-3
En este punto encontramos otra diferencia fundamental, IEC recomienda mayor cantidad de derivadores que NFPA, cada:
- 10 metros para LPL I, IEC 62305-3
- 30 metros, NFPA 2011 capítulo 4.9.9
Esta es una razón por la que me parece más seguro trabajar con IEC.
Coeficiente kC
La IEC 62305-3 considera que el coeficiente de la división de corriente de rayo (kC) entre las bajantes, depende de:
- Número del total de bajantes (n)
- Posición de las bajantes
- Conductores del anillo de interconexión en techos
- Sistema de captación en techos
- Sistema de puesta a tierra
En el caso del sistema de puesta a tierra, debes tener en cuenta que el coeficiente kC funciona diferente, variando de forma significativa dependiendo del tipo de electrodo de tierra instalado:
- Tipo A: Picas individuales para cada bajante
- Tipo B: Anillo alrededor de la estructura
La más reciente edición IEC 62305 concede gran importancia a la distancia de separación.
Precisamente el coeficiente Kc tiene que ver con el cálculo de la distancia de separación.
#3 Aislamiento eléctrico
El aislamiento eléctrico en los sistemas de protección contra rayos consiste en mantener una distancia de separación mayor a la mínima establecida en relación a la capacidad de conducción eléctrica de los elementos.
De estos elementos, el aire es el más importante con un aislamiento sólo de un kilovoltio por centímetro y los rayos generan millones de voltios.
Por tanto, necesitas mantener aislamiento eléctrico entre los diferentes componentes de un sistema de protección externa contra rayos:
- Sistema captador
- Sistema derivador
Y los demás elementos de la instalación, como:
- Partes metálicas de la estructura
- Sistemas eléctricos
- Sistemas electrónicos
Así es posible controlar tanto los efectos directos del rayo como los efectos secundarios por acoplamientos.
Manual integral: Rayo Resistente
Prevención de incendios
A mi parecer, IEC 62305 es más seguro al recomendar esta medida de protección, ofreciendo como beneficio adicional reducir el riesgo de incendio.
Principalmente en los siguientes casos:
Techos que contienen materiales combustibles
Por ejemplo, el EPDM es muy común en la construcción de techos termo acústicos. Especialmente los denominados “sándwich” que tienen generalmente una parte interior metálica.
Por este motivo, se exige evitar que se formen chispas entre el conductor del sistema de protección contra rayos y el metal del techo.
De la misma manera, este aspecto es imprescindible si el edificio contiene materiales inflamables.
Techos con chimeneas
Las chimeneas son pararrayos naturales, muy peligrosos porque hacen fluir la poderosa energía del rayo dentro del edificio. Por eso, es necesario aislarlas del rayo.
Techos con sistemas de iluminación
Cuando los sistemas de iluminación están colgados o soportados en la estructura del techo debes prever la posibilidad de corrientes derivadas de rayo fluyan a estas instalaciones que tienen un nivel de aislamiento bajo, inferior a 1.000 voltios .
Techos con sistemas de aire acondicionado
Los sistemas de aire acondicionado, al igual que la iluminación, están montados en el techo. Por este motivo, podrían convertirse en una «autopista» para las corrientes del rayo, ya que los conductos metálicos y los cables se dirigen directamente al interior del edificio.
Paredes con láminas metálicas traslapadas
Este tipo de construcción también utiliza materiales combustibles para aislamiento termo-acústico. Por esta razón, tan sólo una chispa puede generar un conato de incendio.
#4 Protección de sistemas eléctricos y electrónicos
Toda estructura con un sistema de protección externo contra rayos debe incluir asimismo protección interna de los sistemas eléctricos y electrónicos.
Pues en caso de impacto directo de rayo debes pensar en los impulsos electromagnéticos de rayo conocidos como IEMR.
A este respecto, puedo afirmar que la norma IEC 62305-4 presenta una guía muy completa basada en el concepto de ZPR.
Zonas de protección contra rayo (ZPR)
Este concepto permite coordinar los dispositivos de protección contra rayos y sobretensiones.
Los cuales, se clasifican de acuerdo a pruebas de energía y métodos especificados en la IEC 61643-11.
Esto es fundamental, es la columna vertebral de la protección contra rayos y no la encuentro en otras normas técnicas, por ejemplo, NFPA 780 2011.
En otras palabras, los equipos electrónicos contenidos dentro de un edificio que requieren protección, deben estar resguardados bajo un completo sistema de protección contra impulsos electromagnéticos de rayo.
Incluyendo instalar dispositivos de protección contra corriente parcial de rayo y corrientes inducidas de rayo.
Especialmente en sistemas de:
- Detección y extinción de fuego
- Control de acceso
- Control de temperatura
- Telecomunicaciones internas
- Iluminación
- Vigilancia CCTV
- Transmisión de datos
- Almacenamiento de datos
- Entre otros
#5 Sistema de protección contra rayo aislado
Consiste en un sistema captador y derivador de rayo, posesionados de tal forma que el trayecto de la corriente de rayo no tiene contacto con la estructura a proteger.
Dicho sistema se contempla en IEC 62305-3 Anexo E. Por el contrario, no se encuentra en la NFPA 780 2011.
Además las conexiones equipotenciales se realizan solamente a nivel del suelo, evitando generar chispas.
Una tarea imprescindible en edificaciones que incluyan materiales:
- Inflamables
- Explosivos
- Peligrosos
De la misma manera:
- Bienes de alto valor
- Equipos electrónicos sensibles
Debes instalar los equipos electrónicos sensibles guardando la distancia de separación a los elementos del sistema de protección externo contra rayos.
Conclusión
Si quieres garantizar una mayor seguridad, entonces debes utilizar las normas técnicas IEC.
En resumen, son más completas, tienen respaldo global, y están actualizadas permanentemente.
- Corriente de impulso de rayo: corriente prospectiva que impactará el objeto a proteger
- Derivadores: bajantes, down conductors
- DPS: dispositivo de protección contra rayos, supresor eléctrico, cortapicos
- EPDM: Ethylene Propylene Diene Terpolymer
- IEC: International Electrotechnical Commission, Comisión Electrotécnica Internacional
- IEMR: Impulso electromágnetico de rayo, LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse)
- LPL: Lightning Protection Level, Nivel de Protección de Rayo
- OMC: Organización Mundial de Comercio
- Sistema captador: sistema interceptador del rayo, pararrayos
- ZPR: Zonas de protección contra rayos, LPZ (Lightning Protection Zones)
Referencias
1. R. Albrecht, S. Goodman, D. Buechler, R. Blakeslee, H. Christian 2016. Where Are the Lightning Hotspots on Earth? publicado por la American Meteorological Society.
2. H. Torres, E. Perez, C. Younes, D. Aranguren, J. Montaña y J. Herrera 2015. Contribution to Lightning Parameters Study Based on Some American Tropical Regions Observations, publicado por la IEEE.
Experto en protección contra rayos y sobretensiones, escritor y director del canal VIVIENDO CON RAYOS, asesor en cientos de proyectos de diseño y consultorías.
Escríbeme a: pedroduran@electropol.com.co