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INSTALACIONES - Instalación de Pararrayos: Sistema de protección contra rayos (SPCR). Memoria técnica.

Generalidades
El calculo que aquí se indica corresponde a una vivienda multifamiliar ubicada en la Ciudad de Buenos Aires de 17,5m de altura. Se utilizó el método de cálculo y tablas según reglamentación vigente (Código de Edificación Gobierno Ciudad de Buenos Aires).

Clasificación de la estructura
Según la reglamentación vigente, el proyecto clasifica como "Estructura común / Vivienda". En este caso, los efectos de los rayos comprenden: perforación de la aislación de las instalaciones eléctricas, incendio y daños materiales; por lo general, los daños se limitan a los objetos expuestos en el punto de impacto o en la trayectoria del rayo.

Procedimiento de elección de un SPCR

Debemos obtener los valores correspondientes a Nd y Ncpara responder la pregunta que se nos plantea:¿Es Nd Nc? Así podremos establecer si la protección es innecesaria (respuesta = SI) o necesaria (respuesta = NO. En este último caso se establecerá el nivel de protección adecuado y las dimensiones del SPCR).

 

1. Determinación de Nc (Nc=frecuencia aceptada de rayos sobre una estructura). Se estima el valor Nc a través del riesgo de daños teniendo en cuenta:

- el tipo de construcción de la estructura (C2) (estructura y techado común)
- el contenido de la estructura (C3) (de valor común o normalmente inflamable)
- la ocupación de estructura (C4) (normalmente ocupada)
- las consecuencias sobre el entorno (C5) (con necesidad de continuidad en el servicio y con algunas consecuencias para el entorno)

- y aplicando la fórmula Nc = 5,5 . 10-3/C [rayos/año]

- donde C2=1, C3=1, C4=1 y C5=5 (según tablas B-1, B-2, B-3 y B-4) y se obtiene:

C = C2 . C3 . C4 . C5
C = 1 . 1 . 1 . 5
C = 5

- Frecuencia aceptada de rayos sobre una estructura (Nc)

Nc = 5,5 . 10-3/C [rayos/año] (reemplazamos en la fórmula)
Nc = 5,5 . 10-3/5 [rayos/año]
Nc = 0,011 [rayos/año]

 

2. Determinación de Nd. Se evalúa la frecuencia anual promedio Nd de rayos directos en una estructura:

- aplicando la fórmula Nd = C1 . Ng . Ae . 10-6 [rayos directos / año]

- donde C1 = coeficiente ambiental que rodea a la estructura considerada

según tabla: C1 = 0,5 (estructura rodeada de otras estructuras más pequeñas alturas < H)

- donde Ng = densidad anual promedio de rayos de tierra, en rayos por kilómetro cuadrado y por año, propia de la región donde está localizada la estructura

Ng = 0,04 . Td1.25 [rayos a tierra / km² . año] (reemplazamos en la fórmula)
Ng = 0,04 . 61.25 [rayos a tierra / km² . año]
Ng = 0,37 [rayos a tierra / km² . año]

donde Td = cantidad de días de tormenta por año obtenida a partir de mapas isoceraúnicos (Td = 4 a 6 para Bs. As. según tabla)

- Ae = área colectora equivalente de la estructura sola (m²)

Ae = L . A + 6H (L + A) + 9 (reemplazamos en la fórmula)
Ae = 28m . 17,32m + 6 . 18m (28m + 17,32m) + 9 (18m)²
Ae = 14535,76 [m²]

- Frecuencia anual promedio de rayos directos en una estructura (Nd)

Nd = C1 . Ng . Ae . 10-6 [rayos directos / año] (reemplazamos en la fórmula)
Nd = 0,5 . 0,37 . 14535,76 . 10-6 [rayos directos / año]
Nd = 0,027 [rayos directos / año]

 

3. Utilización del diagrama de flujo del procedimiento de elección de un SPCR

- ¿Es Nd Nc? SI, ya que Nd = 0,027 y Nc = 0,011

- En consecuencia, del diagrama de flujo se deduce: Protección Innecesaria

- En el caso contrario, si la respuesta fuera NO debería calcularse Ec (eficiencia necesaria)

Ec = 1 - [Nc / Nd]
Ec = 1 - [0,011 / 0,027]
Ec = 0,59

- donde E (eficiencia real del SPCR adoptado) debe ser mayor o igual que la Ec (eficiencia necesaria)

RESOLUCIÓN DEL DIAGRAMA DE FLUJO PARA EDIFICIO VIVIENDAS

 

4. Elección del SPCR

- Del proceso de elección de un SPCR se deduce: Protección innecesaria. Sin embargo se emplazará un pararrayos en el edificio a modo de prevención. El mismo consta de:

- Elemento de captación: lanza o punta receptora de acero inoxidable.
- Cable de bajada: cable de bajada conductor de cobre 70mm2.
- Toma de tierra: jabalina de 16 x 1500 de acero/bronce o acero/cobre x 1.

- La puesta a tierra del pararrayos se realiza utilizando una jabalina de 16 x 1500. El pararrayos consta de tres partes: elemento de captación (punta o lanza ubicada en azotea), cable de bajada (conductor de cobre de 70mm2) y toma de tierra (jabalina). Se utiliza el método del "cono de protección" para calcular la zona protegida por el pararrayos. Tal método estima que una barra conectada a tierra protege una zona incluida dentro de un cono de protección cuyo vértice está en la punta de la barra y que tiene como base una circunferencia que rodea la misma. La abertura del cono de protección se estima entre 30º y 60º, adoptándose 45º de modo tal que se proteja todo el edificio.


Método del Cono de Protección
A Cabeza del captor
B Plano de referencia
OC Radio del área protegida
ht Altura del captor arriba del plano de referencia
Angulo de protección

Método de la Esfera Ficticia

- Realización de la puesta a tierra. La forma de ejecución de la toma de tierra dependerá generalmente de la resistividad eléctrica del terreno y de las dificultades de instalación para conseguir una baja resistencia de contacto a tierra. El tipo más empleado tanto doméstica como industrialmente es el que se hace con jabalinas enterradas verticalmente en el terreno, generalmente de 1,5 a 3 metros de longitud. La metodología usual para la elección de las jabalinas de puesta a tierra, se puede resumir en:

1º) Medir, la resistencia del terreno en el lugar donde se instalará la puesta a tierra.
2º) Aplicar la relación aproximada entre la resistividad eléctrica del terreno Gt (Ohm . m) y el largo L de la jabalina (acero - cobre)

Rt = 0,33 Gt para jabalinas de 3 m
Rt = 0,55 Gt para jabalinas de 1,50 m
Rt = Gt / L para jabalinas de otras longitudes

Cuando con una única jabalina no se alcanza la Rt deseada se debe considerar el uso de varias jabalinas unidas entre sí por un conductor de Cu de 50 mm² y enterrado a 60 mm. de profundidad, separadas a una distancia tal que no produzcan interferencias entre sí mismas. La separación mínima de jabalinas que se suele emplear para tal fin es de 2,5 veces el largo de jabalina utilizada. Para el caso en, que por la separación necesaria de jabalinas que exige un dispersor, no sea posible tener la superficie de terreno suficiente, se recomienda el uso de mallas, permitiéndose la soldadura puente a electrodos naturales del edificio.

 

5. Consideraciones generales de los SPCR

Debe tenerse en cuenta, que un sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas no puede impedir la formación de rayos. Además tal sistema no garantiza en forma absoluta la protección de la vida, bienes y estructura, pero si reducirá en forma significativa el riesgo de los daños producidos por el rayo.

Definiciones:

1) Sistema de Protección contra el Rayo (SPCR): Es un sistema completo que permite proteger una estructura contra los efectos del rayo. Consta de un sistema externo y de un sistema interno de protección contra el rayo. En casos particulares, un SPCR podrá estar formado solamente por un sistema externo o por un sistema interno.

A) Sistema Externo: Comprende un dispositivo captor (terminal aéreo), las bajadas y un sistema de puesta a tierra.

A1) Dispositivos Captor: La probabilidad de que un rayo penetre en el espacio a proteger se reduce considerablemente con la presencia de un dispositivo captor bien diseñado.

A11) Angulo de Protección << Método elegido
A12) Esfera Rodante o ficticia

B) Sistema Interno: Comprende todos los dispositivos complementarios al anterior (A) con el objeto de reducir los efectos electromagnéticos (voltajes inducidos) de la corriente de rayo dentro del espacio a proteger.

2) Tipos de Instalación de Protección con relación al volumen a proteger:

a) Sistema de Protección separado del volumen a proteger. Los captores y las bajadas están ubicados de tal manera que el trayecto de la descarga no tiene ningún contacto con el volumen a proteger y evita las descargas laterales.

b) Sistema de protección parcialmente separado del volumen a proteger. Los captores están ubicados de tal manera que el trayecto de la descarga atmosférica no tiene ningún contacto con el volumen a proteger e impide las descargas laterales, pero sin que los conductores de bajada estén aisladas (separados) de tal volumen.

 

Bibliografía consultada: Código de Edificación de la Ciudad de Buenos Aires y manuales técnicos provistos por fabricantes de productos eléctricos.

 
 
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