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• Giovanni Luna Delgadillo

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• Ingeniería de Edificación

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ASOCIACIéN DE NORMALIZACIóN Y CERTIFICACIóN,A.C.

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ANCE NMX-J-549-ANCE-2005

; SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA TORMENTAS ELÉCTRICAS ESPECIFTCACTONES, MATERIALES Y MÉToDos DE MEDICIÓN

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PROTECTION AGAINSTLIGHTNINGSPECIFICATTONS. MATERIALSAND METHODSOF MEASURE

NORMALIZACIóN

NORMA

NORMA MEXICANAANCE TORMENTAS DEPROTECCIÓN CONTRA SISTEMA . ESPECIFICACIONES, MATERIALESY ELÉCTRICAS

NMX-J-549-ANCE-2005

MÉToDosDEMEDtctóN

PROTECTION AGAINSTLIGHTNINGMATERIALSAND MEASUREMENT SPECIFICATIONS,

y Certificación,A' C., "ANCE" v La presentenorma fue emitida por la Asociaciónde Normalización y por el ConsejoDirectivode "CONANCE", por la ANCE, de Normalización de Comité el aprobada ANCE. La entrada en vigor de esta norma seÉ 6 meses despué,sde la publicaciónde su declaratoriade '"'t", vigenciaen el DiarioOficial de la Fedéfáiión. ,,. ' .,. Esta norma es de aplicaciónnacional'

CONANCE

Publicaciónde la Declaratoriade Vigencia en el Diario Oficial de la Federación: 15 de marzo de 2O06

Primeraedición

DerechosReservados@ y Certificación, A. C. Asociaciónde Normalización Av. LázaroCárdenasNo. 869 Fracc.3, Col. NuevaIndustrialVallejo C.P.07700, Del.GustavoA. Madero MéxicoD.F. 2OO5 DICIEMBRE

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N M X - J - 5 4 9 - A N C E- 2 0 0 5

DE ANCE COM|TÉDE NORMALIZACION "CONANCE"

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suBcoM|TÉs

qRECCI O N G E N E R A L D E N O R M A S

COHSÓfl EtrRAL

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UCIOML DE MANUFACTUBAS ELECfRICAS

CÁMM

DE EL€CTRICIDAD

FED€RALDE ELECTRICIDAD UPEM

LUZ Y ruEEA DELCENTRO

IiSNTWO DEINVESTIGACIONES EÉCTRICAS

r¡srrfufo

COXftftRACIÓN DECÁMARAS Y ucpuLEs DEcoMERCro, sERvrclos TURISMO

ASOChCIOf, f,ACIONAL DE FABRICANTES E APARATOS DOMÉSTICOS

COHSPN

MCIONAL PARA EL AHORRO tr EilERGiA

MOCURADURiAFEDEFAL DELCOilSUMIDOR

ASOCIACOil MEXICA'IA DE EMPRESASDEL MMO tr IilSTAUCIONES PARA LA CONSTRUCCIÓN

CMAM

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Coordinac¡ón de aislamiento Técnicas de prueba en alta tensdñ

SC 324 SC 328

Alta tens¡ón Baia lens¡óo

SC 34A SC 348 SC 34C SC 34D

Lámparas Ponalámparas Balastros Luminarios

PoL¡f ÉcNtco NAcloNAt

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SC 28A GT 288

UUWRgOAD NACIOilALAUTONOMA DE MEXICO

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CT 2E COORDINACIOilDE AISLAMIENTO

NACIONAL DE COMERCIO

ilACIONAL DE LA INDUSTRIADE fRANSFORMACION

MEMCIóil DE COLEGIOSDE INGENIEROS MECANICOS Y ELECfRICISIAS DE U REPÚ8LICAMEXICANA

MECAI{ICOS COLEGIODE TNGENIEROS ELECTRIC¡SfAS

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Y ACCESORIOS PROOUCTOS PANA (PIE} ELÉCTRICAS INSTALACIONES

Reglas gon€rales Arancadoros y contaclores Camros de control de motores Envolv€ntes para quipo eléctrlco Oescoñ€c¡adores lnte(uptores automát¡cos Tableros de baja ¡onsión Conroladores de modia tensróñ Tobleros de media lensión

SC SC SC SC SC SC SC GT GT

CDI-A CDI-B CDI-C CDI-D CDI-E CDI-F CDI-G CMT fN4T

SC SC SC SC SC SC SC SC

PIE A C a j a s r € g i str o PIE-B Areas pelgrosas PIE'C Tubos de acero PIE- C 1 Tu b o s m o tá l i co s PIE-C2 Tubo no metálicos PIE-C3 Accesorios para rubos PIE-O SopoÍes tipo charola para cabl€s PIE'E Interuptores de circui¡o por lalla

SC SC SC SC SC SC GT

PIE'F Becepláculos y claviias PIE-G lúáquinas rotatorias PIE'H Pararayos Ductos y canaletas PlÉl PIE-J Extensaones PIE K Anefactos elác¡ricos Métodos de prueba

SC GTD-A Cofta cLcuitos fusible SC GTD'B Sistemas d6 control d€ centrales generadoras SC GTD'C Aisladores SC GTD'D Apa(arayos SC GTD I Capacitores SC GTD-F Cuchillas y Fes¡auradores SC GTD-H lnteruotores d9 potoncra

GRUPOSDE TRABAJO GTEM C Gf MS Gf EE

C o m p a ti b i l i d a d € l e ctr o m a g n ó tr ca Máqurnas para soldar Equipos 6lecrromédicos

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J N M X - J - 5 4 9 - AN C E- 2 0 0 5

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PREFACIO al SC PIE-H,perteneciente La presenteNormaMexicana,fue elaboradapor el Subcomitéde Pararrayos, de la Eléctricasdel Comitéde Normalización ComitéTécnicoProductosy Accesoriospara lnstalaciones y y CertificaciónA.C., con la participación de las Instituciones Empresas Asociaciónde Normalización siguientes:

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-l i-r-t J J _l Lr-q _l -J _l _l UJ J _l t¿r.I

AMESA ANPASA ELECTROSTÁTICOS ATERRIZAJES DE ELECTRICIDAD COMISIÓNFEDERAL Y CREATIVIDAD ENERGíA ERICO FRANKLINFRANCE ELÉCTRICAS INSTITUTODE INVESTIGACIONES LAPEM LUZ Y FUERZADELCENTRO PARRES SOCIAL/ DGSST DELTRABAJOY PREVISIÓN SECRETARíA VALDEZINGENIEROS

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NMX-J-549-ANCE-2005

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CONTRADESCARGASATMOSFÉRICASDE 5 SISTEMADE PROTECCIÓN DE FUEGOY/OEXP::!.QSION......... ESTRUCTURAS CON PELIGRO

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Generalidad€g:.......r:,:::.,:,:::.rr:.:..:..:.;.........i,,.:l:,.::::................'.."...71 Selecciónde materiales......"...... ""'.".".."...72 .,

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Y coRRrfilv¡s PREVENTIvAS coMPRoBAcÉÑ;i.:Asr¡ttDADrs 7.1 7.2 7.3

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Generalidades............ "'...""...'..'67 guecontienenmaterialsólidocon peligrode fuego y/o explosión...68 Instalaciones peligrode fuego y/o Contenedore$para materiallíquidoo gaseoso':c-on ."":..1':"' explosión..;...............' ".'.'..'....'..'68 ."'7O Instalacionesdiversascon peligrode fuego y explosión

MA TE R|A LE t....,,........ .: . ... 6.1 6.2

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Diseñodel sistemaexternode protecciónSEPTE Diseñodel sistemainternode protecciónSIPTE."

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...',;"'..'.... ............ Gener€lidades Programade comprobación.'....". y correctivas""..'." ActividadeS'r,,trevent¡vas

."'..."".""'74 """."."'.."' 75 "."""'.'...'.'77

APÉNDICE A APÉNDICE B APÉNDICE C

PARALA RESISTENCIA Y MÉTODODEMEDICIÓN cÁLcULOSIMPLIFICADO ...................90 A TIE RRA

APÉNDICE D

DERAYOSA TIERRAPOR ANUALDEDENSIDAD MAPADELPROMEDIO ESTADOS..

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B¡BL¡O6RAFíA...........

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CON NORMASINTERNACIONALES CONCORDANCIA

........ .......lOO ............116 ................116 ....118

APÉNDICEE

MÉToDO DELÁNGULODE PROTECCIÓN

APÉNDICEF

DE PROTECCIÓN DE LA ESFERARODANTE,.127 DE LOS CRITERIOS EVOLUCIÓN

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APÉNDICEG

DE SEGURIDADPARA PERSONASEN CASO DE RECOMENDACIONES .............128 TORMENTAELECTRICA

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APÉNDICEH

A LA CORROSIÓNDE ALGUNOSMETALESY GUíA SOBRERESISTENCIA ..............131 COMUNES.............. ALEACTONES

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CONTRATORMENTASELÉCTRICAS SISTEMADE PROTECCIÓN MATERIALESY MÉTODOSDE MEDICIÓN - ESPECIFICACIONES,

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AGAINSTLIGHTNINGPROTECTION MATERIALSAND MEASUREMENT SPECIFICATIONS,

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INTRODUCCIÓN

Un sistema de protección contra tormentas eléctricas (SPTE) diseñado e instalado con las especificacionesindicadasen esta Norma Mexicana,reduce el riesgo de daño que puede provocar un rayo. Sin embargo, su aplicación no garantiza una protecc¡ón absoluta a personas, estructuras u objetos. El conocimientoactual de la física de la,descargaeléctricaatmosJéricaa tierra, estableceque un SPTE rayo o descargaeléctricaa tierra no tiene fa capacidadde influir o evitar,fosprocesosde formación.;,,del de origenatmosférico. aplicaciónde un sistema de protecéiónintegral,compuesto por un Esta Norma Mexicanaconsidera.:,.1a protección tormentas eléctricas{SEPTE)el cúal esta formado por elementos contra sistema externo de para interceptar,conducir y disipar la corriente de rayo; y un sistema interno de protección contra tormentas eléctricas (SIPTE)bas@:en uniones equipotenciales,blindaje electromagnético,puesta a

Es recomendableque el diseño del sistema de proteccióncontra tormentas eléctricassea parte integral del proyecto de instalación.:áéctricade una estructura, edificio o instálación,ya que éste permite reducircostos, utilizarracionalméntelos recursosy mantenerun arreglo,éntrelos elementosdel sistema de protección contra tormentas éléctricas. Estas ventajas inherentes,pueden no tenerse cuando se diseñansistemasde proteccióncontra tormentaseléctricasen estructuraso edificiosexistentes. Por lo tanto, para garantizarel óptimo aprovechamientode las partes o,elementosde la instalación,es recomendableque exista una fluida comunicaciónentre el diseñadordel sistema de protección contra tormentaseléctricas,arquitectos,constructorese ingenierosque desarrollaronel sistema de protecc¡ón contra tormentaseléctricasy los Ingenierosinvolucrados.

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OBJETIVOY CAMPO DE APLICACIÓN

Esta Norma Mexicana establece las especificaciones,diseño, materiales y métodos de 1.1 medicióndel sistema integral de proteccióncontra tormentas eléctricas,para reducir el riesgo de daño para las personas,seresvivos, estructuras,edificiosy su contenido,utilizandocomo base el método de la esferarodantereconocidointernacionalmente.

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NOTA - VéaseApéndiceF.

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NMX-J-549-ANCE-2005 2 t1 3 1

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1.2

EstaNormaMexicanaaplicaa las estructurassiguientes: a) b) c) d) e)

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Estructurasy edificiosde uso común. Estructurasy edificioscon riesgode fuego y explosión. Estructurasy edificioscon equiposensible. Estructurasy edificiosde cualquieraltura. con equiposy antenasasociadas: Torres de telecomunicaciones

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1.3

fa-t LL-a l_ .J

EstaNormaMexicanano aplicaa lo siguiente: a) b) c)

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d)

Sistemasde transportede ferrocarril. Subestacioneseléctricasde alta tensión a la intemperiey líneasde transmisióny distribuciónde energíaeléctrica. Vehículos terrestres (automotores, f erroviarios, eléctricos), embarcaciones marítimasy aeronaves. ..,.,,:, -: i 'r,r Estructurascosta afuerg'"'"""'

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2

REFERENCIAS

Para la correcta utilizaciónde esta Norrna Mexicanadeben aplicarselas Normas OficialesMexicanasy lá's eústituyan: Normas Mexicanas vigentes si$üiénteso:ilás",que NOM-008-SCFI-2002

SistémaGeneralde Unidádés'deMedida.

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999 NOM-OO1-SEDE-1

lnstalacionesEléctricas(Utilización).'

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3DEFINICIONES",'

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Paralos propós¡tosde esta Norma Mexicanase establecenlas definicionessiguientes:

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ángulo de protección:espacioadyacentea una terminal aérea (horizontalo vertical)que es inmunea sufrir la incidenciade un rayo directo. sustancialmente

3 .1

arcos eléctricospeligrosos:descargaeléctricainaceptablecausadapor la corrientede rayo entre elementosubicadosdentro del espacioa protegerse.

3 .2

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área equivalentede captura lA,l: área sobre la superficie del suelo, que tiene la misma frecuenciaanual de rayos directosde una estructura'

3 .3

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armado de acero interconectado:partes de acero dentro de la estructuraconsideradacomo 3.4 continuas. eléctricamente

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NMX-J-549-ANCE-2005 3/ 131

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3 .5

barra de unión: elemento metálico utilizado para conectar partes metálicas (pertenecientes a

la instalacióno ajenasa ella), líneaseléctricasy de comunicacionesy otros cablesa un SPTE. componentes naturales de un SPTE: elementos metálicos instalados,no específicamente diseñadospara proveer protección contra rayos, los cuales puedencumplir la función de una o más partesdel SPTE.

3.7

NOTAS Ejemplosen el uso de estostérminosson: Terminalesaéreasnaturales. Conductoresde bajadanaturales. 2 Eloctrodode puesta a tieffa natural. ó I

conductor de bajada: elemento metálico de unión que proporcionauna trayectoria de baja impedanciadesde las terminalesaéreashasta el sistemade puesta a t¡erra.

3.8

.......:....|:::.:.....::.:.:.:.........j:...:......::.',,..:l....l...:

las conexionesentre las partes utilizadopárá,rireglizar conductorde unión: elemgt:llé'metál¡co 3.9 metálicaSa conectarsey la barra de unión.

3.1O retofno.

con el impulso de corrientede rayo (il: aquellaque circula al Punto,.de,incidry{,,,l3,asociada

metálicos, debido a la corrosión de metales: desintegracióngradual de'i.iiirilo'l,.niñ¿t¿i¡ates 3.11 química. galvánica y pu€de o ser que rodea lo el medio interaccióncon tt:ii' It

'

densidad de raYos á.'ti,erra:número de rayos promedb: por km2 por año en un lugar 3.12 determinado. ";.1::. ..,,,,.ii,:' 1.i::

distancia crítica de rompimiento o ttlt¡^i$áÁi;á'áe h descárga: distancia entre la punta del líder escalonadodescendentedel rayo y la punta de la terminal aérea de intercepción,cualquierobjeto sobre tierra o el nivel del suelo, justo antes de presentarseel arco de rompimientoque da lugar a la corrientede rayo de retorno. Esta distanciacorrespondeal radio adoptado de la esfera rodante como parámetrode diseño.

3 .13

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¡.-r distanciade seguridad:espacio mínimo requeridoentre dos partes conductorasdentro del 3.14 espacioa protegerse,para evitar la generaciónde arcos eléctricospeligrosos.

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:l _l l-¡ ¡-J

duración del rayo (Tl: intervalo de tiempo en el que circula la corriente de rayo desde su inicio en la nube hasta el punto de incidencia.

3.15

eficiencia de un SPTE: parámetro asociado con el nivel de protección que determina la 3.16 capacidadde proteccióndel blindajepara ofrecer puntos de impacto a la corrientede rayo'

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electrodo de puesta a tierra: elemento metálico enterrado que establece una conexlon 3.17 eléctricaa tierra.

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electrodo de puesta a tierra en anillo: electrodo de puesta a tierra con una trayectoria 3.18 cerradaalrededorde la estructura,edificioo instalación,debajoo sobrela superficiede la tierra'

a-t f b

elementode unión: piezametálicaque sirve para efectuarla unión de uno o más elementos 3.1g eléctricasy mecánicasadecuadas. metál¡cos,con propiedades

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energía específica (W/Rl: energía disipada por la corriente de rayo en una resistencia 3.20 unitaria.Es la integralde tiempo del cuadradode la corrientede rayo para el t¡empototal de la corriente

de rayo.

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espacio a pfoteger: parte de una estructura o región donde se requiere una protección 3.21 contra el efecto de las tormentaseléctricas.

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estructurascomunes: son aquellasestructurasutilizadaspara propósitosconsiderados 3.22 como ordinarios,ya sea comercial,industrial,rural,institucionalo residencial'

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estructufas no comunes: estructuras utilizadas para propósitos consideradoscomo no 3.23 estructurascosta afueray estructurascon riesgo ordinarios,tales como torres de telecomunicaciones, de fuego y explosión.

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frecuencia anual permitida de rayos directos: frecuencia anual permitida de rayos que 3.24 puedencausardaño a la estructura' de 1 rayocada10 añostendráun riesgomayorque una de rayoaceptado NOTA- por ejemplo,una frecuencia too años'A mavorerintervarode años'menorer riesgode ravodirectosobre [","":::,"#i;:.1i:""";t":-:*.:,or:

frecuencia de rayo directo a una estructura: número anual promedio esperado de rayos 3.2s directosa una estructura' de la carga de la nube a través impulso{rayo}de retorno:procesosúbito de neutralización 3.26 Este impulso de retorno descendente. escalonado líder de un flujo de electronesen el canal ionizadodel 'r se-r que 1 s' menor total duración reoetirs variasveces,con Ltna puedeser único o repetirse

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instalacionesmetálicas: partes de metal ubicadas en el espacio a protegerse,las cuales 3.27 puedenformar parte de la trayectoriade la corrientede rayo. NOTA - Ejemptosde estas partes metálicasson: tuberías,escaleras,riel guía para elevadores,ventilación,ductos y piezasdel armadode aceroconectados. para calefaccióny aire acondicionado,

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NMX-J-549-ANCE-2005 5i 131

líder escalonadoascendente:canal ionizadoa través del cual se realizael movimientode la carga inducidaen tierra (o algún objeto metálicosobre tierra) hacia la punta del líderdescendentey está formado por descargasdiscontinuasen el aire. El líderascendentees de polaridadopuestaa la carga del líderdescendente.

3.28

NOTA - El líder escalonadoascendentees algunasveces referido simplementecomo lfder ascendente.

líder escalonadodescendente:canal ionizadoa través del cual se realizael movimientode la en aire. carga de la nube a tierra y está formado por descargasdiscon-tinuas

3 .29

NOTA - El líder escalonadodescendentees algunasveces referidosimplementecomo líder descendente.

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nivel de protección: térm¡no que denota la clasificaciónde un SPTE, de acuerdo con su 3.30 eficiencia.

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NOTA - El nivol de protección expresa ta efect¡v¡Cáülé,]¡n,:,9PJEpara proteger un espacio contra los efectos del rayo.

de que la corriente de iüyo cause daño a la estructura, probabilidadde dañol,,r,posibilidad 3.31 edificioo instalación. g.32 *"&élé,'i:;Án lalierra, a una estructurao punto de incidencia:.punÍoen qgndZe!,laV.o-hgce protección eléctricas. contra de Ue,uñ,.,ii*tema constitutivos a los elementos .tor-mentas ' ',

NorA - Un rayopr"¿

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fnto, c" incidencia.

"'

rayo de nube a ,,"ttrl.,O"r"arga eléctricade origen atmosfér¡coentre la nube y tierra con uno o más impulsosde retorno.

3.3 3

NOTA - En lo sucesivo,la palabrarayo tendráel significadode un rayo de nube a t¡erra.

3.34

reg¡stropara prueba:punto accesibledel sistemade puesta a tierra, SPT.

3 .35

resistividadsuperficial:res¡stiv¡dadpromediode la capa superficialdel suelo. red de puesta a tierra de referencia: malla equ¡potencialdispuesta sobre piso para la

3 .36 conexióna tierrade equipoelectrónico.

riesgo de daño: probables pérdidas anuales promedio (humanas o materiales) en una estructuradebidoa los efectos del rayo,

3 .37

sistemade proteccióncontra tormentas eléctricas(SPTE):conjunto de elementosutilizados para proteger un espacio contra el efecto de las tormentas eléctricas.Este conjunto está compuesto tanto de un sistemaexterno como de un sistemainterno de protección.

3.38

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sistema externo de protección contra tormentas eléctricas (SEPTE):conjunto de elementos para interceptar(term¡nalesaéreas),conducir (conductoresde bajada)y disipar (red de puesta a tierra) en forma eficiente la corriente de rayo'

3.39

sistema externo de protección contra tormentas eléctricas aislado (SEPTEaislado):conjunto de elementos,para interceptar(terminalesaéreas),conducir (conductoresde bajada)y disipar (red de puesta a tierra), arregladosde tal maneraque los dos primeroselementosno tengan contacto eléctrico con la estructuraa proteger.

3.40

sistema externo de protección contra tormentas eléctricasno aislado ISEPTEno aisladol: 3.41 elementos,para interceptar(terminalesaéreas),conducir (conductoresde bajada)y disipar de conjunto (red de puesta a tierra), arregladosde tal manera que los dos primeros elementos tengan contacto eléctricocon la estructuraa proteger. eléctricas (SIPTE): sistema formado por sistema interno de protección...¡ontiállr,',,itméntas permiten de daño a personas,instalacionesy reducii é:i]']i'Fsgo protecs¡6¡,rqiür¿ todas aquellasmedidasde electromagnético,y supresores equipotencial,''b'lindaje puesta unión a tierra, su contenido, mediantela para sobretensiones.

3.42

sistema de term[nales aéreas: conjunto de ,eleüéntó'S'á$éós cuya finalidad es ofrecer un incldenciadel raV9, punto de sacrificio(contactoi'pa.rO,,!a

3 .43

3.44

sistema de oonJ,üitores de bajada: conjunto de elementos cuya función es conducir la

aéreashastael sistemade puestaa tierra. corrientede rayodesdelas terminales

en el suelocuya enterrados sistemade puestaa ti€fra (SPT):sistemaformadopor,eÉmentos 3.4b y del SIPTE' parte SEPTE del funciónes conduciry disiparla corrie+rtede rayo a tierra.Estesistdrhaforma eléctrica' d¡ nuestaa tiériaen fa de cualquierotfO,sistema el cuales independiente instalación transitorias(SSTT):dispositivodestinadoa protegeral equipo supresofde sobretensiones 3.46 causadas transitorias y las sobrecorrientes sensible,limitandolas sobretensiones eléctricoy electrónico por maniobras en las redesde o las provocadas por efectosde las descargaseléctricasatmosféricas de equipoeléctr¡cointernoparaunatensiónmáximade 600 V' eléctricay operación distribución NOTA - Este dispositivoes conocidocomo supresorde picos, supresorde transitorios,supresorde sobretensiones o.supresor de sobretensionestransitor¡as (TVSS, SPD). Existen supresores para corriente alterna, corr¡ente continua,radiofrecuenc¡a,entre otros.

tormenta etéctrica:actividad atmosféricacaracterizadapor la presenciade rayos, Ya sea 3.47 que terminenen tierra (rayosde nube a tierra)o que no terminenen tierra (rayos entre nubes o a nivel de nube).

terminalesaéreas:elementosaéreosmetálicoscuya funciónes recibirla descargadel rayo 3.4g a proteger. conel fin de evitardañosa la estructura un puntode incidencia ofreciendo

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NMX-J-549-ANCE-200s 71131

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un¡ón equ¡potencial(UEl: es aquellaunión correspondientea la parte de un SPTEcuyo fin 3.4g es reducirlas diferenciasde potencialcausadaspor la circulaciónde la corrientede rayo.

3.5 0

valor pico de corrientede rayo (l): máximo valor de la corrientede rayo.

valor promediode la pendientede la corrientede rayo (di/dt): diferenciaentre los valoresde 3.b1 el la corrientede rayo al inicio y al final de un intervalode tiempo especificoti(tz)-i(tr)ldivididoentre intervalode tiempo [tz-tr].

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4

ESPECIFICACIONES

4.1

Generalidades

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las siguientes: Las tres partesfundamentalespara la áplicaciónde la Norma MexiCáñrg,,son ':'

a) b) c)

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^ Valoraciónft riesgo,véase4'2' Diseñodef,:fistemaexternodeprotecc-iónl!!lIE,.Yéase.4'3' Diseñode| sistemainternode protección,S|PTE,véase4.4. -

. a .::.,::,:.::::::,,'

para la aplicaciónde la prese,rta:.,',*'rrrnu Mexiqa¡g debe seguirse el diagrama de flujo indicado en la figura 1. El sistema de protección contra tormentas etéctricas,SPTE, está formado por un sistema de protecciónSEPTEy un sistemainterno de protecciónSIPTE. ""t"rno Sin embargo, el SPTE pú¿Oe iestar formado exclusivamentee9r-jj_glPTE. cuando los resultados puede.omitirse. El contenido obtenidosen la valoraciónde riesgo indiquenque la instalacióndel -$-ÉPTe pasos en la figura 1. indicados los siguiendo tenerse de la memoriatécnica del sPTE aeüüi:

4.2

Valoraciónde riesgo

de La valoraciónde riesgoes una medidaempírica,la cual estima en forma razonable,la probabilidad del fenómeno del la complejidad incidenciade un r"yo dir""to sobre una estructuratomando en cuenta rayo. El diseño de t¡n sistema de protecciónSPTEdebe incluir la valoraciónde riesgo de la estructuracontra y la incidenciade un rayo directo, y esta valoracióndebe realizarseantes de definir las características Los 1. figura la en ubicaciónde los elementosconstitutivosdel sistema externo SEPTEcomo se indica resultados de la valoración de riesgo determinan la necesidad de instalar el sistema externo de protecciónSEPTE. para instalacionescon riesgo de fuego o explosióndebe aplicarselas especificacionesindicadasen el capítulo5.

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-l L-t L.l

:l ILJ

L |-t

lr-a

NMX-J-549-ANCE-200s 8 /13 1

1: r--I

ra-.t

t: a-a

l_ a-a

4.2.1

Frecuenciade rayos directosa una estructura

La frecuencia anual promedio de rayos directos a una estructura (/Úo),puede calcularsemed¡antela ecuaciónsiguiente: No=NsxA"x10-6

l¡-a

l¡-.{ l-

rl-

(4 -1 1

En donde: No Ne A"

es la frecuenciaanualpromediode rayosdirectosa una estructura; es ladensidadpromedioanualde rayos a tierra por km2,{densidadde rayos a t¡erra,DRT},véasefigura D.1 y f igur aD. 2 del APéndic eD . es el área equivalentede captura de la estructura,en m''

a-q L1

l_a-a

NOTA - Parala densidadpromedioanualde rayos a tierra,véaseApéndiceD.2.

J _J rr-l _J _J rrJ -J ¡fr-

NMX-J-549-ANCE-2005 91131

fr¡

t-I

:l_J ¡¡-¡ _l -J -¡¡ -,--I

rL-T

:r _J Lt

-l -l --I

Si q'f

;f',¡".''"-,t¿"*

-..I

'1

¡t-I

I

_l :l -l ¡r-.t -l 1-l

I.-.l

Seceión4.3.3

*tt+g ;,'t

Sección4.3 l- ;,,t:,,; t i :.,.j., .,.

SEPTE

:r -J :r

'a;':|"- f,',

:,'SecCfórt€.3.4

|

--l

|

¡l-I

r-I

Sección4.4 I

SIPTE I ¡f

I I

¡a FIGURA1.- Procedimientopara la aplicaciónde la Norma Mexicana r-

J

L l--¡

1L-{

1: a-t

t_ a-r 1: )-a

t: a-t

NMX-J-549-ANCE-2005 1 0 /1 3 1

anualpermitidade rayosdirectosa unaestructura Frecuencia

4.2.2

N¿,es el riesgopermitidode incidenciade anualpermitidade rayosdirectosa unaestructura, La frecuencia uso y contenido,definidosen la de estructura, al tipo de acuerdo un rayo directoa una estructura tab la1 . NOTA- Una frecuenciaanualpermitidade 1 rayo cada 10 años tiene un riesgomayor para las estructurasque una de rayo directosobre frecuenciade 1 rayo cada 20, 50 ó 1OOaños. A mayor intervalode años,es menor el ries_go la instalación,edificioo estructura.

L.-t l)-t

1a-{ t.-a

TABLA 1.- Frecuenciamedia anual permitidade rayos directossobre estructurascomunes Estructufascomunes

Efectosde las tormentas elóctricas

Frecuencia lN¿l

0,04

lL-t

Residencia

Daño a instalacióneléctrica.equipoy dañosmaterialesa la estructura. Daño limitadoa ob¡etosexpuestosen el punto de incidenciadel ravo o sobre su travectoria a tierra,

)-,t

Granja

Rie sgo pri nci pal de i ncendi o y potenci al es de paso. Rie sgo-secundari oderi vado de l a pérdi da de sumi ni stro el éctri co pr1ql7éó;ndoposibles desperfectos por falla de controles de léntilación v de suministro de aliriieltos para animales'

o,o2

Tanquesde aguaelevados:metálicos. Concreto con elementosmetál¡cos ..:i salientes. Edificiosde serviciostales como: centroscomerciales. Aseguradoras, aeropuertos,puertosmarítimos,centfos escuelas, de espectáculos, estacionamientos,centros deportiv'os; estac¡onesde autobuses,estaciojrlil"de' trenes,estacionesde tren ligero¡¡r¡.'. '. " :.:' metroDolitano. Hosp¡tal Asilo Reclusorio

punlo de incidenciadel Daño limitado a objetos expuestos eii:".:él: rayo o sobre su trayectoria a tierra, así cómo posiblesdaños al eouioode controlde fluio de aqua. Daño a las instalacioneseléctricasy pénieq::ir,l Falla de d ispositi vo s, .o¡t'6:l: B-ór'1e¡€mpb,aÍarmas. " Pérdida.de enlacesde comunicación,falla de computadoras pérdidade información.

0 , 04

t-

'i: Fállade equipode terapiaintensiva' Daño a la5 instalacioneseléctricasy pánicti; Fallade dispositivosde control, por ejemftloalarmas' de computadoras y Pérdida de enlaces de comunicaciónr'',;,¡¿¡¡u oérdidade información. variandodesde Efectos diversosdependientesdél::dÓntenido, lndustr¡atales como: ensambladoras,meÁó:'1.'::,laEta:iinela bte y pérd id a de orodI 91ió n' Máquinasherramientas, 1ilc text¡1,papelera,manufactura, no inflamable,fábrica almacenamiento de conductores,fábricade armadoequipode electrodomésticos, cómputo,muebles,artefactos eléctr¡cos,curtidurías,agrícola, cementeras,caleras,laboratoriosy Dlantasbioouímicas.ootabilizadoras, Pérdidade vestiqiosculturalesirremplazables Museosy sitios arqueológicos pérdidaspor daños a la electrónica, inaceptables, Interrupciones Edificiosde telecomunicaciones altos costosde reparacióny pérdidaspor falta de continuidadde Véasenota servicio,

o,o2

o,o2

0 , 01

o,o2 o,o2

NOTAS densidad,alturay área para cualquierestructuracomún debe evaluarseel nivel de riesgoen función de su localización, 1 equivalentede captura,para decidirla protección. pa¡¿ estructuras en zonas con densidad de rayos a t¡erra mayor a 2, y si el techo de la construcción es de material 2 inflamable(maderao paia),debe instalarseun SEPTE.

J l-L-

NMX-J-549-ANCE-2005 11 1 1 3 1

4 .2.3

Área equivalentede captura

de capturase clasificany se calculande la forma siguiente: Las áreasequivalentes Para una estructuraaisladaubicadaen terreno plano, con techo plano y de dos aguas,se calculancon las ecuacionessiguientes:

a)

Ae = áb + 6h(a+ b)+ 9nh2, véasefigura 2a

(4-21

Ae = ab + 6hb + 9¡h2, véase figura2b

(4-3)

En donde: A" a b á

es el área equivalentede captura, en m2; es long¡tudde uno de los ladosde la estructura'en m; es la longitud del otro lado de la estructuraen m; y es la alturade la estructuraen m.

Para una eqt?ucturaaisladaubicada en terreno irregular,se calcula el área con la ecuaciónsiguiente,véasefigura3a, figura3b, figura 3c y figura3d: (4-41

9lüh3. A",,+'¿6+ 6he(a,,+.'$,+

b he

es el área equivalentede captura, en m2; es |ongit uddeunodet osl á d o s d e | a e s t r U c t U r a , e n m ; es la lonjitud-del otro lado de la estructura' en m; y es la altura eOüfualentede la estructuraen el terreno irregull¡r:en m t'"'l¡¡¡"i¡l¡''l'tl'

,'::::::';,-

con otras adyacentdü,se calculan primero las distancias Para una estruci' con la ecuaciónsiguientey posteriormenteel área equivalentede correspondientes captura: _ _ d+3(h"-h)

As-

(4-5)

2

En donde: Xs hs h d

!-J -l

:r :r

¡¿--r

l¿¡I

:ll¿,--.r :ll¿-r :l :lr-J l :l :l -l fÉf

l-..¡ ¡d,-l

l--f

:r L-r

En donde: A"

La-I

l¿.¡

proteger debe considerarla altura de todos los equipos NOTA - La altura /, total de la estructura o Jifi"iu " instaladossobretecho. :,::,:t',:::'::

b)

:ll-..1 _l l--I :l l-..I :l

es la distanciaequivalente,en m; es la altúradel objetovecino, en m; es la altura de la estructura baio consideración,en m; y es la distanc¡ahorizontalentre la estructuray el obieto vecino, en m.

Los objetos vecinos influyen de manera significativasobre el área equivalentecuando las distancias entre eflos y la estructura son menores que 3(h + h"). En este caso, si las áreas equivalentesde la estructura y de los objetos vecinos se traslapan,el área equivalenteAe sE calcula mediante el área resultante en la intersección de las líneas perpendicularesa la ,líneade trazado entre el objeto a protegersey el objeto vecino a una distanciaequivalente,véase figura 4a y figura 4b para cada uno de los objetos vec¡nos.

:l l--I

:r ¡d-I

L a-a lv

l_ )-t l)-t

N M X - J - 5 4 9 - AN C E- 2 0 0 5 121131

t: )-t

l_ )¿ ta-t lt-I

l_ a-t fa-t lL-a

l_ a¿ 1a-t la-t

LV l_ )-t

t1_ )-{

L-{

l_ a-t

l: l: L)-r H

)-t

l: >-t

L)-1: )-a La-{ La-J La-J l: a-t La¿ la-t lé

FfGURA2a.- A¡eade captura equivalentepara una estructuracon techo plano y terreno plano

I = NMX-J-549-ANCE-2005 1 3 /1 3 1

5Í

J

d

c

I

= =

q q

=

q

q F :.'.¡ _.',]

=. E

c E E E t

t E E E

E

d d

F|GURA2b.- A¡eade capturaequivalentepara una estructura con techo de dos aguas y en terreno plano

d E

d E

L l-¿

L-

N M X - J - 5 4 9- AN C E- 2 0 0 5 141131

l'-l

l-: a-¿ La---l l__ a¿¿

t_

f+l 1 :3

-2

Lza

l--a-¿ l-a-t

--

h

1:3

F__+l

t_a-¿ la¿ l_ L¿l

LL-l

l-l_ l_ l-l

a-J L.J

La¿¿

FIGURA3a.- Área de captura equ¡valentepara una estructuraen terreno irregular

t-_ t-J

l_ a-t l_a-¿

LL_ La.-a LL' a-¿ La-I

1 :3 ¿' h -?t

a-J l-¿

1.3,1

l-,.J

t_ f---¿

l_ La-J Ll_ l_ l-a--¿ a--J

a-J l-¿

J--l

I

FIGURA3b.- Área de captura equ¡valentepara una estructuraen terreno irregular

J = NMX-J-549-ANCE-2005 1 5 /1 3 1

=

¡-r -J -l¡-r l-r -J -l ¡--r -J I{ -J -l¡-r ¡-r -J tJ -J -lt-¡ r-r -J ¡-I

F-.-e-{

fJ

_l -l r-¡ -J -J f-¡

I-J

r-¿

-T :t -J ¡-r I-¡

-lrJ ¡-¡ -J l-l

-J rJ -J -J -J -J L-{

Lr

I-J

r-l FIGURA3c.- Área de captura equivalentepara una estructuraen terreno irregular

:l -J -J b-l I.J ¡-l

I

¡,-J

L

-=l

t_ L_ .-J LlL4" L-l

N M X - J - 5 4 9- AN C E- 2 0 0 5 1 6 /i 3 1

l.

tsL-l

.-J

t_ a-)

l-_a---t

L_a--t ta-J t_ l¡

t_ a*-a

l_l-l

L_ L_ Ll_ .-¿ L_ La-¿ l_ Ll_ LLL' LLa.=-¿ Ll-_' l_Ll_ a-¿ J-¿ )--t

f-¿

Ia }J

]-l

a-J all

l-¿

a-¿

f¿/

Descripción h= he

a1¿

FIGURA3d.- Área de captura equ¡valentepara una estructuraen terreno irregular

l¿)

J¿

a-J I

NMX-J-549-ANCE-2005 171131

+ -r ¡.¡-r =

H-r

-r ld.r

'

't.xs¡l i tl i"

t

rl

i

lrll

FIGURA 4a.- Area de captura equ¡valentepara una estructura con objetos vec¡nos

L a-J t_a-,J La-J

NMX-J-549-ANCE-2005 1 8 /1 3 1

l_ a-.J LL.J

t_ )-J

L.-1 l¡-.1

l_U

r

a-J

l_ é l_ a-J l: a-¿ l_ é LV

L|-J

l_ )-J

l:)-¿

la-,| l: )-J

La-¿ Ll_>-J L)_¿ l: a-J LL_ a-¿ )-J

Lra

FIGURA4b.- Área de captura equ¡valentepara una estructuracon objetosvecinos

NMX-J-549-ANCE-2005 19 /1 3 1

4.2.4

Evaluaciónde la necesidadde protección

Una vez estimado el valor y'úodebe compararsecon el valor de la frecuenciamedia anual permitida/ú¿ lo siguiente: (tabla1) paraevaluarla necesidadde protección,considerando a)

si /t/o(estimado)es < /úd (tabla 1, valor permitido),el SEPTEes opcional.

que, aún Esta condiciónsignificaque el SEPTEpuedeo no instalarse.Sin embargo,debe considerarse que un rayo incida cuandoel riesgoestimadosea menor que el riesgopermitido,existela posibilidadde sobre la estructuraque no tiene un SEPTE. b)

si /úo(estimado)es > /úd (tabla 1, valor permitido)debe instalarseun SEPTE.

En caso de instalarun SEPTE,debe hacersede acuerdocon 4.3. La seleccióndel nivel de protecc¡óna utilizarseen el diseño para la ubicacióny altura de las terminales aéreasdependedel tipo y uso de la estructura:c,a,terfire:alo indicadoen la tabla 2. protecciónSipfg, la proteccióndebe ser integral,por lo Cuandose instaleo no un sistema "*r"rÁ'Á'dl" del que en cualquiercaso debe instalarse u.nsistema interno de protecciónSIPTE,independientemente y su contenido. edificio tipo de estructurao

4.3

Diseñodel sistemaextetnode Dinieoci:óI"SEPTE onformana un SEPTEson los siguientes: terminales aéreas, conductores:debaiada,Y sistema de Éúesta a tierra.

dependen del nivel de protecc¡ón El número y ubicación de las termiiiüles aéreas de un SEP,"Ef" y de la aplicacióndel métodode la esferarodante,indicadoen 4.3.1, seleccionado El número y ubicación de los conductores de bajada dependen del tipo de sistema de protección seleccionado,que puede ser aisladoo no aislado' El número de los electrodosde puesta a tierra (ya sea individualo en arreglo)es el que determina el a tierraindicadoen 4'3.4. cumpfimientodel valor de resistencia

4.3.1

Método de la esferarodante

El método de la esfera rodante consiste en rodar una esfera imaginariasobre tierra, alrededory por encima de la instalacióna proteger o cualquierotro objeto en contacto con la tierra, capaz de actuar como un punto de intercepciónde la corrientede rayo. La esferaimaginariadebe rodarse(desdeel nivel de tierra)hacia la estructuraa protegere instalaruna terminalaéreaen el primer punto de contacto con la estructura,véasefigura 5.

NMX-J-549-ANCE-2005 201131

l.J

L: )-J

1)¿ LV

tV

lt-.¡

L H

t: a-J

L a-J L r-.¡ L r-J

ta-J

L ¡--J

Esta primeraterminal aérea se conoce como pivote, cuya altura debe ser suficiente para que la esfera pivote' no toque la estructuracuando ésta se apoye sobre tierra y sobre la punta de la terminal aérea Una vez especificadoel primer punto de sacrificiopara la corrientede rayo, debe rodarsela esfera.por de encima de la terminal aérea pivote y hacia el techo de la estructurae instalarseuna terminal aérea a intercepciónen todos aquellospuntos donde la esfera imaginariatoque la estructurao edificio proteger,véasefigura b. Este procesodebe mantenersehasta cubrir la totalidad del edificio o estructura protegido. u protug"r. El espaciocomprendidobajo el rodamientode la esfera representael volumen En caso de no poder ut¡l¡zarun método gráfico para rodar la esfera rodanteimaginaria,como el descrito en el párrafoanterior,puedenutilizarselas ecuacionesindicadasen el ApéndiceA para definirla altura, posiciónde las terminalesaéreasde intercepciónde la corrientede rayo y el área proteg¡da' TABLA 2.- Nivel de protección Efectosde las tormontas eléctricas

Estructurascomunes

equipo y daños Daño a.....insta1ácifuii:rr'rrrd'lécüica, Residencia mater¡áiüsta'iaestructura. ":'"':"'.:,:: . Daño':iimitadoa objetos expuestós:ie:nel punto de itilidencia del rayo o sobre su trayectoiia.a tierra Riesgoprincipalde incendioy potencialesde paso' Granja Riesgo secundario derivado de la pérdida de posibles provocando eléctrico suministro desperfectos por falla de controles de Vgntitacióny los animáles' de suministrode al,irftcnto$,párat. en el p+¡'rrtit'de a obietos limitado eXpuestos Daño metálicos elevados: Tanquesde agua elementos metálicos incidenciadel rayo o sobre su trayectoria a tierra, así Concreto con como posiblesdaños al eqúlp-ode control dérllujo de salientes.

Nivel de protecc¡ón recomendado

i l tól v

ó ltl

ll

ilt

a(ru4.

Dáño a lásinstálacioneseléctricas,y pánico. .', Edificiosde serviciostales comolr. aseguradoras, centros conierciales, Fallade dispositivosde control.por ejemploalarmas' aeropuertos,puertos marítimos;centros Pérdida de enlaces de comunicación, falla de escuelá$,. computadorasy pérdidade información' espectáculos, de estacionam¡entos, centros deportivos... estacionesde autobuses,estacionesde trenes, estaciones de tren ligero o metroDol¡tano. Fallade equipa,de.rterap¡ar,i¡ntens¡va. Hospital Daño a las instalacioneseléctricasy pánico' Asilos Fallade dispositivosde control,por ejemploalarmas' Reclusorio Pérdida de enlaces de comunicación, falla de y pérdidade información' comDutadoras dependientes del contenido, diversos Efectos lndustria,tales como: ensambladoras,variando desde menor hasta inaceptabley pérdida maquinasherramientas, papelera. manufactura, de producción. textil, almacenamientono inflamable,fábrica de fábrica conductores, de electrodomésticos,armado equipo de artefactos muebles, cómputo, agrícola, curtidurías, eléctricos, cementeras. caleras, laboratorios y nlantasbioouímicas.ootabilizadoras. Pérdidade vestigiosculturalesirremplazables Museosy sitios arqueológicos inaceptables,perdidaspor daños a la Interrupciones Edificios de telecomunicaciones electrónica,altos costos de reparacióny perdidas neonómicasoor falta de continuidaden el servicio'

tóll

ró tl

ll

tótl

protección' NOTA- El nivel de protección I es el de mayor protecc¡óny el n¡vel do protección lV es el de menor

NMX-J-549-ANCE-2005 21 1131

Descripción Radiode la esferarodante. rs:

FIGURA5.- Aplicacióndel método de la esferarodantepara def¡n¡rla altura y posiciónde las terminales aé¡easde inlelcepción de rayo :: ' :':: ::': ' de la esfera rodante puede aplicarse sobre cualquier Por su característicavolumétr¡s¿,e[.,,,método estructura.El radio de la esfera ro&nte rs se indica en la tabla 3. Elte radio se seleccionade acuerdo con el nivel de protecciónrecomendadoen la tabla 2. TABLA 3.- Altura de las tefminales aéreas vort¡c-alesde acuerdo con el nivel de protección para el método de la esfera rodante Nivel de protección

tl ill

IV

Radio de lá.osfgnilpdanta í'.t su iii.,,,t'.,,' Altuia de lá terminal aéréaa partir del plano a proteger fhl de rávo i corresoondientevalor dé..c,orrie,nte m ¡ {kA} r¡ {mJ

20 30 45 60

3

< 20 < 30

10

0 ,8 m

FIGURA8.- Arreglotípico de ubicaciónde terminalesaéreasverticalesy horizontalespara torres

L |-a

L-

NMX-J-549-ANCE-2005 26t13',1

l-¡

1_ l-a L_ )-, L),,-a

4 .3.3

Se permiteque el conductorde bajadase forme por algunode los elementossiguientes:

L_ L-a L t---¡ l_ r--a

L: L--a La-a L L_

Conductoresde bajada

a) b) c) d)

Una solera. Una barraredonda. Un cable. Un componentenatural(aceroestructuralo de refuerzo).

indicadasen el Capitulo6. Los conductoresde bajadadebencumplircon las especificaciones 4.3.3.1

Requisitos

En el diseñodel SEPTE,los conductoresde bajadadebencumplircon lo siguiente:

t--J

1)

t_ a-a '--{

2l

l_

3) 4l

L-d

LL)-{ l--d

t_ t_ t_t_ L-/

4.g.3.2

Distribuirseuniformementea lo largo del perímetrode la estructurao edificio más simétricaposible. medianteuna configuración'lo Conectarsea- los elementos del sistema de puesta a tierra SPT a través de la trayectoriamás corta. Conectarsea las terminalesaéreasy al SPTde manerafirme y permanente. de equipocon Ubicarselo más alejadoposiblede circuitoseléctricos,electrónicos, riesgode fuego o explosión,accesospara el personaly de puertasy ventanas.

Conductoresde bajadanaturales

Las partes de una estructura que pueden considerarsecomo conductoresde bajada naturalesson las siguientes:

L-¿

)-{

L-4

1_ )-{ Ll-d

t_ L-¿

L)-¿ L' )-¿

t: t_ a-¿ t: )-.J

a-J

L: .--¿ La-r'

t: t:

a-¿

a) b)

(columnasy trabes)de la estructura. Elementosmetál¡cosestructurales El acero de refuezo de la estructurasiempre y cuando cuente con unionesmecánicas o soldadas, excepto para elementos prefabricadosque no garanticen la continuidad eléctricaentre sus partes.

La figura 9 ilustra un ejemplode conductoresde bajadanaturalesen una estructurade concretocon acero de refuerzopara uso industrial.Al igual que para los conductoresde bajadadedicadoscomo los que se indican en 4.3.3, el conductor de baiada natural debe conectarsecon las terminalesaéreas y con el sistemade puesta a tierra,

J J NMX-J-549-ANCE-2005 211131

DescriPción .',,a.'':' en pasamuro. 1: Conductordel S,EPTE .i-: 2: Columnade coÍcreto con acero de refuerzo. 3: Muro de concrgtó con acero de refuerzo. ' acerode refuerzo. 4: Cimentación.sgn ....,'::'. 'r" ,.,t......

FIGURA9.- ConductarcálÁÁbajada naturales utilizando el acero de refuerzo de las columnas de concreto en una ostructura o edificio

4.3.3.3

Trayectoriasde,,fésconductoresde bajaday radiosde curvatuia

Las rutas ubicadasen zonas de ti&sito de personasdeben evitarsecomo se indica en la figura 10 y figura 1Oa y debe cumplirsela distanciamínimade seguridad,como se indicaen la figura 11, para el caso en que la ruta indicadaen la figura 1O no puedarealizarse.

No recomendado

ae-

Recomendado

FIGURA1O.-Ruta recomendadapara conductoresde bajadaen edificioscon geometrías comple¡ascomo la indicadacon tránsito de personas

tl.f

JF-l J¡-{

V

NMX-J-549-ANCE-2005

l: a-J

28t13',1

t-a-J t: a-l_ t-J

l-a-{

tl:a-t V

r

a¿

lé l_ |-{ l.t

Descripción Distanciade seguridad. Longitud del conductor de bajada' /: NOTA - La alturade la personacon la mano alzadase considerade 2,5 m

FIGURA10a.-Distanciade segur¡dadpara elcaso de un-conductorde baiadaen ed¡fic¡oscon geometfías complejas

l_

L_ L-{ l: l-t l-r-{ l: r--{ --{

t)-t

l: a--{ La-t La-t l: a-L)-.La-t La-.L_ )-l: a-l: l-a-t l_I.--

La posicióny distanciaentre los conductoresde bajadaen las estructuraso edificiosdebencumplircon la distanciamínimade seguridadindicadaen 4'3.3'4' El radio de curvaturadel conductorde bajadaen trayectoriasverticalesy horizontalesdebe ser mayor o igual a 2OOmm. La figura 11 ilustra el tratam¡entode los radiosde curvaturadel conductor de baiada' La figura 12 ilustra la trayectoriaque debe seguir el conductor de bajadaen marquesinasy pretiles' La separacióndz debe cumplirla d¡stanc¡ade seguridadconformea lo indicadoen 4.3.3.4. NOTA - considerarel efecto de la ranuraen las propiedadesmecánicasdel mástil'

J H.

NMX-J-549-ANCE-2005 291131

Jr-¿{ J¡.¡{ J Jl¿{ J lrr J J¡¿¡ JErr J -l _l f.¿r|

f

Conductor a eterminal aérea.¡"

../

l¿I

L¿-I

g,I

bajadá ::- 'a::,:.'

Descripción r: Radiomínimode curvatura.

FIGURA11 .- Arreglotípico de un conductorde bajadacumpliendocon el radio de curvaturapara un mást¡l soporte para term¡nalaérea

'=..-

L= d r* d z * d s F|GURA 12.-Trayectorias para los conductores de bajada del SEPTE en marquesinas y pretiles

tr l: r-.Í É É É

ilMX-J-549-ANCE-20()5 30/131

4-3.3.3.1 aislado

Terminales aéreas y conductores de bajada para un sistema externo de protección SEPTE

Las temrinales aéreas y conductores de bajada deben mantener la distancia de seguridad s a las partes metálicas de la instalación y deben cumplirse los siguientes puntos, según sea el caso: a)

É

E E b

b)

c)

d)

e)

V

L¡-r

t:

t

Si las terminalesaéreas son independientesy separadasde la estructura, debe utilizarsecuando menos un conductorde bajadapor cada terminalaérea. Si las terminalesaéreas son independientesy montadas en forma aisladade la estructura, debe utilizarse cuando menos un conductor de bajada por cada terminalaérea. Si las terminales aéreas forman una red de conductores hoiizontalesy están montadasen mástilesseparadosde la estructura,debe instalarsepor lo menosun conductorde bajadapor cada mástil soporte. Si las terminales aéreas forman una red de conductores horizontalesy están montadasde forma aisladasobre la estructura,debe instalarsepor lo menos un conductorde bajadapor cada mástil soporte. A nivel de suelo, los,cqlductoréb,:det:bajada deben interconectarseal SPT. Parael caso de un solo.etinductorde bajada,et'SPT debe estar formado por al menos un y conforme a lo indicadoen 4.3.4 arreglode 3 e-li!ótrodos

4.3.3.3.2 Terminalesaéreas y óonductoresde bajada para un sistema externo de protección SEPTE no aislado Las terminales aéreas y tos cOnductoresdg,:bajaa¡....ben¡eetá, conectados a nivel de techo. A nivel de suelo, los conductoresde bajada deben interconectarseal SPT. Cuando las condicionesfísicas del edificio o estructura no permitan esta conexión a nivel de suelo debe utilizarseel acero de refuerzoo estructuralde la cimentaciónpara lograr esta conexión.Además deben c,umplirselos siguientespuntos, segúnsea el caso: a)

formado por una sola terminalaérea, deben utilizarsedos o más Si el SEPTE,':está conductoresde bajada,

b)

Si el SEPTEestáformadoporterminales aére€shorizontales, doso debenutilizarse másconduc,or"" OU.,,n"ruO". ,,,

c)

d)

e)

Los conductoresde ba;jÁ:da:,,debqn r*tár distribuidosde acuerdocon la tabla 6. Los conductoresde bajadadebenestar ubicadoscercade cada una de las esquinasde fa estructura,aplicandolos criteriosindicadosen 4.3.3.2. Si la pared de la estructuraestá hecha de materialinflamable,los conductoresde bajadadebenubicarsea una distanciamayor a 0,1 m del elementoa proteger. Los conductores de bajada deben conectarse con los conductores horizontales alrededorde la estructurao edificiodefinidosen 4.3.2.3 incisos2) y 3).

NMX-J-549-ANCE-2005 311131

--'1

Descripción ,,tr.:r,::.',.' Terminalaérea.vertical. 1: Terminal aérea:h'i>rizontal. 2: Conductor debal' a. 3: 4: SPT. 'i'.',,..,,., . de techo. 5: Conexiónde terminalés:fqeasV conductoresde baiadtl.':á:'¡ivel NOTA - Se indicauna solaterminalaéreaveriicalpor motivosde claridadén:éldibujo.

FIGURA13.-Arreglofísico representativode la conexiónentreterm¡natesaéreas,conductoresde bajaday un arreglocerradodelsistema de puestaa t¡erraen un edificio con d¡ferentesalturas en el techo y para un s¡stemano a¡sladode protección do entre conductoresde bajadacont¡guadebe cumplircon los requisitos La distanciade separación indicados en la tabla6. TABLA 6.- Distancia promedio de separaciónentre los conductores de baiada cont¡guo de acuerdo al nivel de protección Nivel de nrnfacción

tl il l

IV

Distanciapromedio m

10 15 20 25

f_

rt: r-{

NMX-J-549-ANCE-2005 321131

a--

fa--

E

4.3.3.4

Distanciade seguridad

La distanciade seguridads debe calcularsede acuerdoa la siguienteecuación:

l---

rr

.k s = k,*t 'k-

--1

d >s

¡-{

r-

t

rt_ r

(4_6)

E n donde: s d k¡ k" kn I

es la distanciade seguridad,en m; es la distanciaentre los elementosa evaluar,en m; dependedel nivel de protección seleccionadodel SEPTE,véase tabla 7; véasefigura 14, figura 15 y figura 16; dependede la configuracióndimensional, dependedel materialde separación(aireo sólido).véasetabla 8; y es la longituddel conductorde bajadadesdeel punto de ubicacióndel elementoa evaluara tierra,en m.

a--

rr-{ rH

TABLA 7.- Valores de ki para el deéto de proximidad de las instalacionesy el SEPTE

Nivel de orotección I

tl lll v ]V

Coeficiente kt

0.1 0.075

o.o5

TABLA 8.- Valoresrde*- para el efecto 6e proxfmidád de las instalacionesy e¡ SEPTE Material de seoaración

Aire Sólido

Coeficiente k^ ln

0,5

NMX-J-549-ANCE-2005 3 3 /13 1

Instal aci óno lfnea de metal

,'tlt.tttt¡.¡¡:, Descripción Distanciade sqgúridad,en m. sj LonOituddel $nductor de baiadadesde el punto d::ubl.""lól:.1¡1,.!"tento l:

a evaluara tierra, en m.

...........¡....l.l.::;.]::]'::::

FIGURA 14.-Yalw.d$ coefid

o dos conductores de bajada ffi::,;iiaiá.un

k" = 0,66

Descripción Distanciade seguridad,en m s I Longitud del conductor de bajadadesde el punto de ubicacióndel elemento a evaluara t¡erra, en m

FIGURA15.-Valor del coeficientekc para tres o cuatro conductoresde bajada

r f-.f

l-_ L4

NMX-J-549-ANCE-2005 341131

t: r-i|

t: r--r| l:

f.-¡il

t_ a-t l_ LJ

tf-rl

l_a-t 1.-a

ta-t

l_ )-t lV

k" : O,44 Descripción Distanciade segur¡dad,en m. s.' Longitud det co;ductor Ae ¡ah¿a desde el punto de ubicacióndeielemento a evaluar a t¡erra, en m. l:

de baiada FIGURA16.-Valor delcoeficiente kc para más de cuatrq,,,conductores

4.3.4

Sistema de puesta a t¡erra (SFTJ,,,,,,,,,.,,,,., ,, ,,,

Desde el punto de vista de proteccióncontra tormentas eléctricasdebe utilizarseun SPT que minimice los potencialesde paso y contacto para reducir riesgos de electrocucióny la formación de arcos lateralesentre partes metálicasque pongan en peligro al personaly al equipo en la trayectoria de los conductoresde bajada. El spT debe ¡ntegrarsepor un arreglode 3 electrodospor cada conductor de bajadacuando éstos no se interconectenentre sí por medio de un conductorenterrado.Cuandolos electrodosde puestaa tierra de los conductoresde bajada se interconectenentre sí mediante un conductor enterradopuede utilizarse un arreglode uno o más electrodosde puestaa tierra. (sPTE,sistemas El spT debe integrar,incluir e interconectartodos los sistemasdentro de la instalación equipotenc¡al. unión 4.4.1 Véase entre otros). de energíaeléctrica,sistemasde telecomunicaciones, que el valor Con el fin de mantenerla elevaciónde potencialdel SPT a nivelesseguros,se recomienda debe resistencia que valor de Este 1O O. mayores no de la resistenciaa tlerra se mantengaen niveles encuentren no se éstos cuando por baiada, de conductor cumplirsepara cada arreglo de 3 electrodos interconectados.

J ¡i-l

NMX-J-549-ANCE-2005 3 5 /13 1

JdJ J

r.J.¡

J

r¿.1

Los elementosque debenformar un SPT son: a) b) c) d)

4.3.4.1

hJ-I

Electrodos de puestaa tierra

En general, un electrodo de puesta a tierra puede ser de cualquiert¡po y forma, siempre y cuando cumplacon los requisitossiguientes: a) b) c) d) e)

Ser metálico. a tierra,como el que se estableceen 4.3.4. Teneruna bajaresistencia Cumplircon las característicasindicadasen el Capítulo6. gr elernentoscontaminantesal medio ambiente. Sus componentesno dehg por.V,g{i6é€ementos metálicoséstos deben estar unidos por medio de Los formados

soldadura. 4.3.4.2

::i

Electrodosde puestará::tierracomunes

a) b) c) d) 4.3.4.3

'"t

,..,,,,-,,,.

.

Verticales(varillas,tubos, conductoresplanos). Horizontales(tubos, cables o conductoresplanos colocadosen forma radial o en anillo). Los formados por los cimientosde las estructuras(naturales). Placasy mallas.

Diseñodel SPT

d)

Etestudiodetterreno,r";í¿iilNüli".e

J l-{

-l l-l _l ¡-{ _l t-{ -l t-{ _l _l _l _l f--I _l tL¡

lr{

_r ¡-f

.,..,,

Los factores que deben considerarsepara el diseñode un SPT, sgn: a) b) c)

L--I

L--I

Los electrodosde puestaa tierra utilizadosson los siguientes: t,.,

_l J J*I JÉ.I J rJ.¡

Electrodosde puestaa tierra. Conductoresdesnudospara unir los electrodos. Conexionessoldables. Registros

np¿noiáe á.

El áreadisponible. Los aspectos físicos, como obstrucciones,rocas y otros servicios o elementos enterrados. La agresividad del suelo sobre los materiales del SPT (corrosión).Véase Capítulo6.

Los arreglos prácticos para el SPT que pueden utilizarsedependen del espacio disponible y de las característicaseléctricasdel suelo. La figura 17, figura 18 y figura 19 ilustran algunosarreglostípicos que puedenutilizarsecomo electrodosde puesta a tierra conectadosa los conductoresde bajada.

¡-t

_l f-.I

-r t.-l

fr.--l _l :J f f¡-l f t-.f lH ¡--l ¡.r-

l--

l-.-

¡-.I

L a-,

1-)-{ l: l-t L_ )-t l_ )-t

NMX-J-549-ANCE-2005 3 6 /13 1

t_ )-,'t

L. rJ l¡-I

L]-t la-t

1r.-¡ 1_ a-,t l_ a-t la-t L)-t

Ll-t

l_)-l_)-'a L_ )-a

entre Lazode interconexión electrodosde puesta a tierraen cadaconductorde bajada(electrodohor¡zontal de puestaa tierra)

l

b)

Registro

Registro a) b) c)

arreglode conductoreshorizontalesy elementosverticales. arregloen triánguloequ¡láterocon elementosverticales. electrodo de puesta a tierra vert¡calinterconectadoa otros electrodosde puesta a t¡erra.

Descripción Longitud del electrodode puesta a t¡erra vert¡cal.

FIGURA17.-Vista de planta de los arreglostípicos para formar el electrodode puestaa t¡erra que conecta a cada conductor de bajada del SEPTE

La longitud dependedel área de personas de congregación

1: 1: t: t: )--

/

)-t

)-.t )-t

l: g

L)-t LLa-,t L..t

l: )-.t l_ a-t l_a--

+I Límite de la estructura

El númerode patas paralelasdepende de personas del áreade congregación

Descripción L: Longitud del electrodode puesta a t¡erra vertical'

FIGURA18.-Vista de planta delarreglo del SPT recomendadopara áreasde congregac¡ónde personas en caso de no poder ¡nstalaruna capa superf¡c¡alde alta res¡st¡v¡dad

NMX-J-549-ANCE-2005 371131

> 0,6m

Descripción ' h: Altura. .,.,-,,L: Longitud del elOdibdo de puesta a t¡orra vertical.

t" '.t,.

.: ..

FIGURA 19.-Vista lateral de eriíórramiento de los etectrodos de puesül

4.3,4,4

tierra verticales y horizontales

,";:.;,|t;;t,:;;,;,, Factores para un SPT..1',:,t:,,,.,a,,:;,. ,,',,.;. ,:t',1r:,,,::,t,

Los factores que deben considerarse para ra ¡nstaiáci¿n de un SPT son: ili:llili: ,.1.,::,,,.,.,,",: .¡.

a)

.

.,,.1.1'

La longitud de "los electrodosde puesta a tierra Vgrticalesdebe ser no menor que

2,4o m,

,,,,,,,,: :.: l,'r

,

',t .,

b)

La distancia m,inimade separaciónentre g'leqfiodosde puesta a tierra verticales longitud. debe ser el doblé"r{g:,rsu

c)

El punto de conexión sobró'él'ñiV¿idel suelo entre los conductoresde bajaday los electrodos de puesta a tierra debe ser permanentepor medio de un proceso de soldaduraexotérmica,véasefigura 19.

d)

Debe instalarse un registro por cada conductor de bajada para medición, mínimasde del SPT con las siguientesdimensiones comprobacióny mantenimiento 32cmx32cmx32cm. En caso de utilizartubo, éste debe ser de un diámetro mínimo de 35 cm y 25 cm de longitud.

e)

Los electrodos de puesta a tierra deben interconectarse entre sí mediante conductoressin aislamientohorizontalesenterrados,por medio de un proceso de soldaduraexotérmica, formando una trayectoria lo más cerrada posible alrededor de la estructura,véasefigura 20.

f)

En la uniónde los elementosdel SPT debe tenerseespecialcuidadopara lograruna galvánicaentre los materiales. compatibilidad

L vr

l_

NMX-J-549-ANCE-2005 38/ 131

l-¿

l_ l-J

t_ v l_

s)

Los electrodos de puesta a tierra horizontalesdeben instalarse a una distancia de de 0,6 m o mayores' 1,0 m o mayorque la estructuray a profundidades

h)

El diseño del arreglo del SPT depende de la resistividad del suelo y de las limitacionesprácticasencontradasen el áreade interés' Los electrodosde puesta a tierra horizontalesdeben instalarse preferentementepor debajo de cualquier conjunto de cables directamente enterrados, cables en canalizacioneso tuberías pertenecientesa servicios que entran o salen de la estructuray no deben conectarseen su trayectoriaa conductoresenterradosen el suelo pertenecientea otros servicios. Cuando se tengan diferentes estructuras en una misma área pertenecientesa diferentes prop¡etarios,debe instalarseun SPT para cada estructura y evaluar su compartenservicioso no. de si las instalaciones conexión,dependiendo

k)

Para el caso en que exista una elevadaconcentraciónde tránsitode personasen terreno natural adyacente a la estructura,deben instalarsearreglosadicionalesal SPT, véase figura 18.'

t).

Si el área adiacente a la estructura está cubierta por una capa de asfalto o concretodg,por lo menos 0,10 m las personasestaránprotegidascontra el riesgo de electroc,ución,por lo que no es necesariafa.instalaciónde arreglosadicionales como el descritoen el punto anterior' --':: ' ' ''''' ""' de los eleclrodos de púiiéta a tierra debe protegerse contra La interfase,,:tierla-aire la corrosiónen el áreadebidoa la reaccióndiferencial.

m)

4.3.4.5

Métodospr¿ctii$ pá;u;qo.i

''laeficienciade un SPT

)

La tubería principaldel servicio'deagua puede interconectarsecon éló los elementosdel SPT, siempre y cuando sea metálica,se encuentreenterradaen el suelo, se co¡eóte al SPT, forme parte de la unión entre tramos de tuberías.Las equipotencialy no tenga discontinüidadesgeneradaspor partes,áÍSlantes un electrodo de puesta a ser uti'lizadas como circunstancia, gas ninguná no deben, bajo tuberías de tierra Los cimientosde edificioso estructuraspuedenutilizarsecomo electrodosde puesta a tierra (conocidos como naturales),los cuales representanun medio auxiliaro complementariode disipacióndel sistema SPT. La conexión entre ambos sistemasdebe ser permanente.Los cimientos de edificioso estructuras pueden utilizarsecomo el sistema del SPT, siemprey cuando haya sido diseñadoy construidopara tal fin. El uso de rellenos químicos representa una alternativa para reducir la resistencia a tierra de los electrodosde puesta a tierra en aquelloslugares con resistividadesdel suelo elevadas.Estos rellenos químicos deben ser inertes al medio ambiente y no dañar a los elementos del SPT por efecto de corrosión.

NMX-J-549-ANCE-2005 3 9 /13 1

> , {."' / .1----'

.--Conductorhorizontalde puestaa tierraen anillo

' - ,iÍ;s' ffÍl$.T oo x' ?,il,""""o ffi

".\

*\

32 c m mfnimo Electrodo de puestaá'tieü.a vertical

32 cm mínimo:

Electrodode puesta a tierra vertical

Detalletípico de registro para electrodode puesta a t¡erra

FIGURA20.- Diagramade conexión de los electrodos de puesta a tierra med¡anteuna trayectoria cerrada alrededorde la estructura o instalación con registros en las esquinas

4.3.4.6

a tierra Resistencia

El valor de la resistenciaen el diseñodel arreglodel SPT debe ser menor o igual a 1OO. Parael caso en el que se tengan sistemasde puesta a tierra para diferentesserviciosexistentesdentro de una misma instalación (sistema de energía eléctrica, sistema de telecomunicaciones,etc.) la resistenciaa tierra del SPT antes de la conexión con los sistemasexistentesdebe ser menor o igual a

1 0o , Antes de diseñarel SPT debe obtenersela resistividaddel suelo,tal y como se indica en el ApéndiceB.

L V t_ l:

NMX-J-549-ANCE-2005 401131

L¿

¡-.4

t_ t)-t

La resistenciaa tierra obtenidaen el diseño siempredebe comprobarsepor medio de medicionesen campo, aplicandola metodologíaestablecidaen el ApéndiceC.

)-4

l)-t ta¿ lH

l)-a

4.3.4.7

Electrodosde puesta a tierra en suelosde alta resist¡vidad

Cuando el suelo es rocoso, resulta muy difícil y costoso obtener valores bajos de resistenc¡aa tierra medianteun SPT como el indicadoen 4.9.4.4, debidoa los problemasen la obtenciónde la profundidad de enterramiento,por lo que en este caso no apl¡cael valor máximo de 10 Q, En este caso, debe tenerse especial cuidado de obtener una superficie equipotencial para reducir las diferencias de potencialque ponganen riesgoa las personasy al equipo.Algunasmedidasque puedenadoptarsepara este tipo de suelosson:

l_ la--

a)

l-,

L l-,-

l)-'t-

ta-t LV

Arreglo de electrodosde puesta a tierra horizontalesy verticalesformando un lazo cerrado alrededor de la estructura a la profundidad que el suelo lo permita e interconectarlocon el acero de refuerzo o estructural de la instalac¡ón.Deben evitarse en lo posible arregloscon trayectoriasabiertas. En caso de que no sea posible enterrar dicho arreglo, éste debe ubicarse en contacto directo sobre la superficiedel suelo rocoso, con una cubi.grtade concreto con el objeto de evitar un contacto directo con el conductor y ofrecer una que las personas,',,i'eñgan proteccióncantiá daño mecánicoy condicionesambientales' i,,i

b)

de refuerzode los cimientosde la estructuracomo el SPT. Utilizare!:,acero

c)

o con resistividadesmás Instalar:únSPT auxiliaren zonas -,qon,suelos.no.rocosos baias cercanasa la instalacióny conectarloal SPT de la instalaciónmediante (a), conductoresenterradosde conexión.Se recomienda,al igualque en el inciso imposible sea recubrir los conductores de conexión con concreto cuando instalarlosbajo el suelo'

d)

4.3.4.8

Debe.óonsiderarsela utilizaciónde electrodosde'puesta a t¡erra profundospara los casos en que sea imperativoobtener un valor de,iésistenciaa tierra menor que 10 Q.

Reduccióndel peligrode choqueeléctrico a,.:.. -

-,

puesta a La circulaciónde la corrienteen los conductoresde bajaday en los é'lementosdel sistema de de.los la vida poner riesgo pueden en que peligrosos y/o gradientes tierra puede producircondiciones deben eléctrico, peligro choque de el de reducir objeto el Con por choque eléctrico. seres vivos cumplirselos requisitossiguientes: a)

proveer una canalizaciónno metálica con resistenciaa la intemperiesobre la superficie del conductor de bajada con el objeto de reducir la posibilidadde contacto accidentalo incidentalde los seresvivos'

b)

lnstalarse los avisos necesarios de precaución con la siguiente leyenda: debe instalarsea DE RAYO". La canalización "PELIGRO:EVENTUALCORRIENTE y donde la sección piso partir terminado del nivel de una aftura mínimade 2,O m a interna de la área del transversaldel conductor de bajada representeun tercio canalización.

c)

Unire|éctricamente(pordebajode|nive|depiso)todoslose|ementosmetá|icosy acero de refuerzo de la estructura a proteger al SPT, mediante electrodos de puesta a t¡erra horizontalesa una profundidadmínimade 0,6 m

J JI-J -l F-r.l

NMX-J-549-ANCE-2005 411131

Instalarun arreglo del SPT como el indicado en la figura 18, o proveer una superficiede alta resistividaden la zona de tránsito de personasa través de una capa de concreto de 0,1O m como mínimo o una capa de grava triturada intermediade 0,10 m cómo mínimo entre el terreno natural y los elementos enterradosdel sistemade puestaa tierra.

d)

4.3.4.g

a tierradel SPT de resistencia Cálculoy mediciones

Respectoal cálculoy medicionesde resistenciaa tierra SPT, véaseApéndiceC,

:t :t \-.I

Jl-I J

= L-.I

-l =

4.4

Diseñodel sistema internode protecciónSIPTE

4.4.1

(UE) Uniónequ¡potencial

La UE es un procedimientode control-y seguridad, mediante el cual se logra la igualaciónde los metálicos de:una instalac¡ón.Esta igualaciónde los potenc¡alesde todos o parte de lor,,,',:',,éaltémentos potenc¡alesse efectúa mediantela éonexiónf ísicaa un punto común, ,,,.,:,., ,,,,,,,. La función de la unión equipote;ciales reducir las diferenciasde potáñcialgeneradaspor rayo cuando éste incide en los elementosde intercepciónde un SEPTQ sobr€ o. eñ las cercaníasde la instalacióno estructura, La diferencia de:,lotenc¡al puede produclr la circulación de corrientes indeseablesy la generaciónde arcos eléctricosc,o,n,$riesgo de fuegg y explosiónén'átéál peligrosaso bien algún daño físico tanto a los seresvivos como al equipo. Una vez lograda la unión equipóiéniá a un punto común, debe realizarseuna conex¡ón entre dicho punto y la red del SPTde larinstalación. . ,' ' ' 4.4.1.1 Elementosparalograrla UE la UE son los siguiéñtes: Los elementosque deben utilizarsepara,ir,lograr Conductoresde unión.'ló'lt'"aÍiAucioresse utilirá; para interconectardos partes metálicas.La longitud de estos conductoresde unión debe ser lo más corta posible y la sección transversaldebe cumplir con los valores indicadosen el capitulo6.

a)

Barras de unión. Las barras se utilizan para ¡nterconectar, mediante los conductores de unión, elementos metálicos de diversos sistemas (energía eléctrica, telecomunicaciones,gas, agua, etc.), así como los elementos estructuralesmetálicosde la instalacióna un solo punto de unión.

b)

c) .

Supresoresde sobretensionestransitorias(SSTT). Estos supresoresse utilizanen los dos casos siguientes:1) para la protección de equipo eléctrico o electrónico sensible y 2) donde no se permite el uso de conductores de unión, como por ejemploen la uniónde dos piezasmetálicasaisladasentre sí en tuberíasde gas, y por restriccionesdel sistemade proteccióncatódica.

l-l

-l r--l _l r-I fr-{ l ¡--r f

:r _r f--l

¡-I l'-I

_l _l f--l

_r f-.I

¡--l

f l fl--f f¡-l I-rI

¡--l

-r -r _r -r -r -r -r .-r ¡-¡f

l-.¡-.I

l--f ¡--f

4.4.1.2

UE a nivelexternopara un SEPTEaislado a)

Mástilesseparadosde la instalacióna proteger.

I-I

I-.I t-LI

L l-a

l._ )-a

NMX-J-549-ANCE-2005 421131

L: )-t t_ l-t 1: )-t

t_ a-t

La UE entre los elementosdel SEPTEaisladoy la instalacióna protegerdebe únicamentea niveldel suelo,véasefigura 21 . En esta figurase indicael real¡zarse detallegenéricode conexión. Mástilesmontadossobrela instalacióna proteger'

b)

l.-a

La UE entre los elementosdel SEPTEaisladoy la instalacióna proteger debe realizarseúnicamentea nivel del suelo,véasefigura 22. La distanciad" indicada en 4.3.3.3.2 debe cumplirsey la distanciade seguridad"s" entre los elementos metálicos del SEPTE,y la estructura a proteger debe estar de acuerdo con 4.3.3.4.

l_ r.J

t: a-t

la-, l1)-a lL-t ll_ ¡-a l_ )-t L)-t J-,

C onductor de ba l ada

1-¡

L)-t

L)-{ l: )-{ l: )-{ l_ )-{

t_ t:

C o n d u c t or d e b a ja d a

Vé a se n o ta 1

V éase nota 1 Reg¡stro para electrodo de puesta a tierra

Un ió n e q u ip otenci al

)-.{ t- {

l_ )-{ l_ )-¿ L)-{ l: )-¿ l: L_ a¿ L_ a-J l|-1

a--

NOTAS 1 2

Los detallestípicos de las conexionesal acero estructuralde la instalaciónse indica en la figura 24' figura 25 y figura 26. de la figura, no indicaparámetros La posición,alturay conexiónde las terminalesaéreases representativa de diseño.

FIGURA21.- Ejemplo de un SEPTEaisladoy separadode la estructuraa proteger,en donde la unión equipotencialdebe realizarsea nivel de tierra con la estructuraa proteger

J J Jt-.-r JL--r Lr-l

NMX-J-549-ANCE-2005 431131

l--I

Jl-J J J Jt--r lr--l ¡-J

Acero de refuerzo del edificioo estructura

J ¡-J

J¡=¿ J ¡.--r

Jl--r

'-r _r l--r l--r UniónequiPotencial

NOTA- Para el SEPTEa¡slado las termineles a6Íéas y los conductores de bajada deben respetar la distancia de seguridad"s" indicadaen 4.3.3.4 de los elementosdel SEPTEa la estfuctura.

FfGURA22.- Arreglotípico de la conexión'paralograr la unión equ¡potenc¡al

4.4.1.3

UE a nivel externo:para un SEPTEno aislado

Con un SEPTEno a¡sladocomo medio de protecc¡ón,debe eumplirselos puntos de UE mínimos siguientes:

_r _r F--I

= I--f

-r -r ¡--r :J .-r -r -r -r -r = ¡--

¡-{

1)

2l

3)

Instalar2 placasde unión como mínimo,adheridasal acero de refuerzoo perfil tanto en azoteascomo en uniformemente, metálicode la cimentación,distribuidas la planta baja o sótano de la instalación,como preparaciónpara la UE, actual o futura. Véase la figura 24, figura 25 y figura 26. A nivel del techo, cuando la estructuraa proteger esté parcial o totalmente cubiertapor elementosmetálicos,debe tenerseespecialcuidadode lograrla UE entre los elementosdel SEPTEy los elementosmetálicos,con una conexiónfirme y cont¡nuaal SPT a partirdel punto de la UE. Tratándosede un SEPTEno aislado, al acero de los elementosdel SPTEen el nivel del techo deben interconectarse figura Véase 27. refuerzode la instalación. A nivel del suelo, los elementosmetálicosestructuralesde la instalacióndeben conectarseal SPT, directamenteo a través de placaso barrasde unión. Véase figura 23.

t--r l--r ¡--I

¡--r l--

-r = ¡-{

.-r ,_r ¡-r ¡--I

.l

¡--r

:r llJ

t_ )-¿

l_ t-d

NMX-J-549-ANCE-2005 441131

1: L-¿

l_ )-,{

l_ a--J la-,¿

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t a-{

l_ )-¿ la-4

lL-{

t_ )-{

l_ )-a l-a-{ L' r-¡ l_ a-t L)-¿

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-L I

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1: 1: 1: )-,¿ La-l Ll_ )-{ Lr'-¿ 1: l_LL1.-¿

I j l I

j - - .- - - r - - -

Y-

.--= -

tn -

l-t

|-t

)-J

.---\

c

Descripción 1: Ter m inalaér ea. Terminalaéreahorizontal. 2: Conductorde bajada. 3: 4: Conductorde anilloequipotencial' SPT. 5: Conexiónde terminalesaéreasy conductoresde bajadaa nivel de techo. 6:

]-l

a,-1

FIGURA23.- Diagramaentre los elementosdel SEPTEcon el SPT, para lograr la UE en edificios o estructurade 60 m o menor, constru¡dade concreto armadoo perf¡lesmetál¡cos

a-,¿ a-J

T.iL

NMX-J-549-ANCE-2005 451131

Columnade concretoarmado Varillade refuerzo estructural Conexiónsoldable Barrade unión

Conexiónsoldable

Conductorde cobre

Conexiónsoldable a placa de tierra

Conductor de cobre

Conexiónal S.P.T. Zagata de concreto

FfGURA24...:Detalletípico de conex¡ónal acét:ti.derefuerzo

Soporte izquierdo soldado

FIGURA25.- Detalletípico de conex¡ónal acero de refuerzo(viga de acero)

L )1

t--l_ L_ l__ r--J

NMX-J-549-ANCE-2005 46113'l

L-.1

l-¿ ]-J

t_ l-¡l

L_ l-l_ )-{

o columnade acero

l--ú

Conexión

]-.4

t_ a,-¿ t_ ]-.¿ L)-¿ L-

Conexiónsoldable

Barrade unión

Conex iónal S, P. T.

L-¿

LLJ-.¿

)-.J

Ll-.t

l_ a-¿ LL_ L]-¿ 1: )-¿ L|-¿ l_ l: )-¿

FIGURA26.- Detalletípico de conex¡ónal acero de refuerzo(ángulo) Cuandolas partesmetál¡casde la estructura{vigasy trabesde acero)se utilicencomo conductoresde como un medio para lograrla UE, verificandoque los bajadanaturales,éstas puedenser consideradas puntos de un¡ón entre trabes y columnas mantengan continuidad eléctrica y estén f irme y permanentemente unidasal SPT.

l--J l-¿

]-J

L)-¿ L_ LLLL]-.{ Lf-i¡

l-'¿

a-.1 ]-.J

]11

t: a-¿

t-

Si la instalaciónestá formadade dos o más niveles,debe realizarsela UE en cada uno de los niveles para los equiposy elementosmetálicosexistentes,así como para los diferentesserviciosque entrany para lograr la UE deben tener una conexiónfirme y lo más corta salen. Todas estas interconexiones posibleal SPT. Las partesmetál¡casque se encuentrenfuera del volumena proteger,gue no cumplancon la distancia mínimade seguridado que representenpeligrode electrocuciónpara el personal,deben conectarsea los elementosdel SEPTEutilizandola trayectoriamás corta posible.En los lugaresen dondeestas partes o elementos metálicos tengan una trayectoria paralela a los conductores de bajada o columna de la en cada extremoy a un intervalopromediode 10 m a lo largo de su debeninterconectarse estructura, trayectoria.

J NMX-J-549-ANCE-2005 471131

Equipoo elemento metálico ubicado en el techo Escalerametálica

:t :T

:l :l :l :l :l =

J Orilladel techo

= .I

J -I J_l

Uniónequipotencial entre el equipoy el SEPTE

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NoTAs . . l. . : . . . ' l. ] . . . ' ' . . , . . . . reilresentativaql.rdel dibujo; no indica parámetros de La posición y la altura de,,¡ta¡¡¡1srfi{61!..aérel'r,soln 1 diseño. 2 eleméntos metálicos pueden ser. entre otros, ai¡e-acondicionado,tanque de gas, jaulas El equipo'];;;o.-los metálicá; de gervicio,antenasde televisión,satelitaly por cablgf barandales,acero de refuerzo,etc.

FIGURA27.- Ejemploilustrativo de '& UE en la parte externa a nivel,del techo para un SEPTEno a¡slado t"

t"'

'

Las instalacionesformadas por partes éstructurales(de concreto con acero de refuerzo)de una sola y ensambladasen sitio de tal maneraque no ex¡sta'ünacontinuidadeléctricaentre pieza (prefabricadas) partes no deben utilizarsecomo conductoresde bajadanaturaleso como un medio para metálicas, sus lograrla uniónequipotencial. Si la instalaciónestá hechade materialaislante(madera,tablaroca)y se tiene instaladoun SEPTE,debe comprobarseque se cumpla la distanciaindicadaen 4.3.3.4 entre los conductoresde bajada y el desdeel punto requeridohastael punto de UE a niveldel suelo. materialde la instalación, La UE entre elementos metálicos (sea del SEPTEo no) con el sistema de prótección catódica debe realizarsecon especialcuidado, bajo la supervisióndel responsabledel sistema de proteccióncatódica, con el fin de no afectar la operaciónde dicho sistema. Es importante realizar la UE entre las partes metál¡casde los servicios que entran o salen de la estructuray el SPT. La omisión de la unión equ¡potenc¡alpuede someter a los elementosmetálicosdel servicioa posiblesarcos eléctricosa través del suelo, aumentandoel riesgode daño y perforaciones.

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NMX-J-549-ANCE-2005 481131

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4.4.1.4

UE a nivel¡nterno

La figura 28 ilustraun arregloconceptualde la UE a n¡velinterno.El conceptode UE es radlal,en donde las barrasde unión deben interconectarseentre sí, sin formar lazos cerradosy conectadosfirmementea la barrade uniónmaestrao pr¡ncipal,y ésta conectadaal SPT'

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Barrade unión para pisossuperiores

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Barrade puesta a t¡erra para blindajede cables

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Barrade puesta a t¡erra (equiposelectrónicos)

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Barrade puesta a t¡erra

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FIGURA28.- Arreglo conceptualde la UE a nivel interno La figura 29 ilustraun arreglotípico para la UE a nivel internode una instalaciónconstruidade concreto armadoo aceroestructural,en donde los serviciosentranen un solo punto, utilizandomás de una barra de unión para lograrla UE de las diferentespartesinternas.Los requisitossiguientesdebencumplirse, los cualesestánen la figura 29' a)

Las dos barraso placasde unión indicanque se puedetener más de una barrade entre sí y al unión para lograr la UE a nivel interno,pero siempre¡nterconectadas pequeñas para de instalaciones SPT. Este esquema se aplica particularmente o más dos pueden instalarse Cuandola instalaciónes grandeo larga, dimensiones. ninguna sin arregloscomo el indicadoen la figura 28 en forma independiente, entre barrasprincipales. interconexión

NMX-J-549-ANCE-2005 491'131

b)

Las conexionesde los diferentesservicioso elementosmetál¡cosen cada barrade unión debe realizarseen forma radial (un solo punto), sin formar lazos cerrados entre serviciosque puedangenerarcorrientesindeseables,como se indica en él arregloconceptualde la figura 28.

c)

La conexiónde los elementosmetálicosen pisos intermedios(punto 9 de la figura 29) puede ser directamente al acero de refuerzo o estructura metálica de la instalacióno a travésde una o variasbarrasde unióninstaladasen cada piso'

d)

Una barra de unión debe estar siemprelocalizadacerca del tablero principalde alimentacióneléctrica,donde deben también conectarselos elementosmetálicos de los serviciosque entrano salen.

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NMX-J-549-ANCE-2005 5 0 /13 1

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Descripción Cablede acometida. 1: 2: Cablesde puestaa tierra, e' Barrasde unión,en donde la barradel lado derechocumplela funciónde barraprincipal. 4i Tuberíametálicade agua. Tuberíametálicade gas. del medidorde gas. b: Interconexión Electrodode puestaa tierra "natural"formadopor los cimientosde la estructura. Conexiónde los cimientosa la barraprincipal. Acero de refuerzoentre Pisos. 9: Tuberíametálicadentrodel edificio. 10: Acero de refuerzode columnas. 11: tzi Sistemade puestaa tierra SPT - Conexiónentre el sistemade puestaa tierra del SEPTEy el electrodo de ouestaa tierra de la instalacióneléctrica' 1?' Medidorde energíaeléctrica. SSTT. 1 4: 1q' Electrodode puestaa t¡errade la instalacióneléctrica. S¡stemade puestaa tierra del SEPTE. to : Distanciade seguridad. s:

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NOTA - La puestaa tierra de la acometidade energíadebe realizarseal sistemade puestaa tierra de la instalación eléctricay este sistemadebe estar unido al SPT del SPTE.

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FIGURA29.- Ejemplode UE a nivel interno, en una estructura

Jr*a J NMX-J-549-ANCE-2005 5 1/1 3 1

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4.4.1.5

i.J-I

de telecomunicaciones UE en instalaciones

La figura 3O ilustra un ejemplo de la UE para un sistema de telecomunicacionescon estructura de concreto con acero de refuerzo(concretoarmado).En este caso la barra de unión puede sustituirsepor una placa de mayor tamaño con la cantidad de barrenossuficientes para agrupar varios sistemas y lograr la UE de los diferentesserviciosque entran. Para los servicioscomo energíaeléctrica, gas, agua, telefonía,datos, entre otros, se recomiendaque tengan un punto común de entrada o salida para facilitar la UE a través de barras de unión y su correspondientepuestaa tierra, véasefigura 29. A

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Condlucfo{de bajada

UE entre el SPT y el acero de refuerzode la caseta

tl€entre el pa¡¡a¡uros y

...etsPr :,,,1t".,:*t,':,,,,,,,,,,/t

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constru¡dade concretoarmado FIGURA30.- Ejemplode UE para una estructurade telecomunicaciones

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4.4.1.6

UE y blindajeelectromagnét¡co

Cuando un rayo incide sobre la estructurao edificio, sobre los elementosde intercepcióndel SEPTEo en las cercaníasdel edificio (hastaunos 10 km), se generancorrientesindeseablesa lo largo de las partes metálicas,ya sean conducidaso inducidas.La circulaciónde estas corrientesno deseadas produce diferenciasde potencial entre diversos puntos de la instalacióny campos magnéticos que pueden afectar los equipos electrónicos sensibles ubicados en la instalación, y generar corrientes circulantesy potencialesen los circuitos de baja tensión. Estas corrientesno deseadasy sus efectos adversosno puedenevitarse,pero sí reduc¡rsemediantelas siguientesmedidas: a)

Aumentar la distanciade separaciónentre los elementosmetálicossusceptiblesde llevarcorrientede rayo y el equipoa protegerse.

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NMX-J-54e-A-.5;?3? b) c)

d)

Disminuirel campo eléctricoalrededory al exterior del conductor que lleva la corriente de rayo. Definirtrayectoriasde alambradode tal maneraque se reduzcanlos acoplamientos magnéticos{véasefigura 31), asícomo considerarel blindajede los mismos(véase figura 321.y Aplicarmedidasde UE, véasefigura 33.

El inciso a) está relacionado con la posición de los conductores que llevan' corriente de rayo (conductoresde bajadao acero estructuralde la instalación),así como de la ubicaciónde los equiposa proteger en la instalación,para lograr que el campo magnéticoque pueda acoplarsea los equipos sea menor. El inciso b) está relacionadocon todas aquellasmedidasaplicadaspara reducirla magnitudde los campos eléctricosy magnéticosque pueda acoplarsecon el equipo a proteger,ya'sea por distancia o por medios de confinamiento.El inciso c) está relacionadocon la definiciónde las trayectoriasdel y medidasde blindaje,reduciendolas tensionesinducidas cableadopara reducirel áreade acoplamiento generadoras Finalmente,en el incisod), se indicaque la UE proporcionauna de corrientesindeseables. medidade reducciónde diferenciasde potencialdañinas,reduciendola posibilidadde generarcorrientes circulantesindeseables

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1:

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l:

Deben aplicarse las medidas de reducción de potencialesdañinos y corrientes circulantesindicadas anteriormente,independientementede.:qúé se tenga insialado o no un SEPTE en la instalación a proteger. '':'.,1.'.:,...

la figura 32 debe unirseentre seccionespara el cableadoprincipal metálicaindicadá,ren La canalización una trayectoria de baja impedanciaipara la corriente de rayo que de la estructura y para suminl,6i;¡lar para el cableadocontr€ pueda circular por ella. La canálizaciónmetálica proporc]o\a;,;u¡,,,W¡*tén'blindaje los efectos de acoplamientomag¡éfico. Ninggna.pártg-Oet cábleááo{eláctricoo de señalización)debe de sobretensióntransitoria (SSTT) deben estar fuera de la canalización,', át',íca,,.,.,,y,,,,,!os..guprgsores metalica, generalmentedefinido por el tablero instalarse en el punto de eAiildá,tdé la._cana.]i1a,ción eléctrica. secundariode alimentación los efectos conducidosy de La figura 33 ilustra un disé:ñóhibrido de UE para lograr una reducciónil,,:de inducciónpor rayo, generalmenfáaplicadoen un edificioo estructuracon equipoelectrónicosensible.

NMX-J-549-ANCE-2005 5 3 /13 1

Descripción Sistemasin protección. A: Reducciónde efectos adversosmediantemedidasde blindajeexterno (SEPTE,UE). B: a, Reducciónde áreade acoplamientoen el cableado. ñ. Reducciónde inducciónpor blindajeindividualen el cableado. Máxima reducciónde inducciónpor.mediode blindaleexterno, reducciónde área de acoplamiento E: es el blindajeindividualen el cableado. Gabinetemetálicodel equiPo1. 1: Gabinetemetálicodel equipo2. 2: Líneade alimentacióneléctrica. 3: Lfneade datos. 4: 6. Lazo o área de acoplamiento. Lfneade datos con blindajemetálico' 6: Blindajemetálico. 7: Líneade alimentacióneléctricacon blindajemetálico. 8: SEPTE.

FIGURA31.- Métodos para reduc¡rlas tensionesinducidaspor blindaiey por cableadodentro de la estructura, a part¡r de un sistema sin protección

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NMX-J-549-ANCE-2005 541131

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-Y0 Descripción Equipoa proteger. A: B: Equipoa proteger, Equipoa proteget. C: Equipoa proteger. D: *: de los SSTT en el tableroderivadode los circuitosde al¡mentación. Localización metálicade alojamientoparael cableado. 1: canalización de los SSTT en el tableropr¡ncipalde la alimentacióngeneralde la instalación' Localización 2: Sistemade puesta a tierra SPT. 3: 4: Líneade energlaeléctrica(3F, N. T)' Cablede señalizac¡ón. 5: a la canalización NOTA- Los elementosmetál¡cosde o en la estructuradeben unirseequipotencialmente metál¡ca

FIGURA32.- Combinac¡ónde blindajey ruta de cableadopara reduc¡rlos efectos de las tensiones con o s¡n elSEPTE inducidas.Esta medidaapl¡capara ¡nstalac¡ones

NMX-J-549-ANCE-2005 5 5 /13 1

Descripción metálicade baja impedancia(un ejemplodel sistemade tierracomún a.la estructura). 1: Canalización metálica. entre un solo punto de conexióny la canalización 2: Interconexión Zona de protección 2. 3: 4,.

6: 7: 8: q.

10: 11.

12: 13: 14: 18. tt):

17 :

Zona de protección3, gabinetedel sistemabloque1. Piso de concreto con acero de refuerzo. Mallade referencia1. Aislamientoentre la malla de referencia1 y el sistema común de tierra de la estructura para rayos m ás de 10 k V, 1, 2i50 Us . Acero de refuerzodel piso. metálicay el acerode refuerzo. de la canalización Uniónequipotencial Interconexión1 en un solo punto. Zona de protección1. Pantallametálicadel cableconectadaal gabinete. Interconexión2 en un solo punto. Sistemabloque3. Interconexión3 en un solo punto. Equ¡poe instalaciónexistenteque no aplicaa la conexiónhíbrida. Sistemade bloque2.

FIGURA33.- Ejemploilustrativo del diseño hibrido de unión equ¡potenc¡alen una estructura con equ¡poelectrónicosens¡ble

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NMX-J-549-ANCE-2005 56/ 131

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4.4.2

Puestaa t¡erra para el interiordel edificio o estructura

La puesta a tierra de los equipos eléctricos,electrónicos,estructurasmetálicas,tuberías, elevadores, etc., que se encuentranen el interior del edificio o estructura,representa,entre otras cosas, un medio de seguridad,cuyo objetivo principales garantizarla operaciónconfiable y la integridadfísica de los equipos ante condicionesanormales,así como la integridadfísica de las personas,La puesta a tierra para debe satisfacerlo indicadoen esta norma mexicana,así como lo indicadoen la NOM-001-SEDE instalacioneseléctricas.Asimismo, dichas instalacioneseléctricas, deben contener como mínimo los elementossiguientes,según sea el caso: a)

É

Barra de puesta a tierra, la cual debe estar cercanadel interruptoro tablero principal de acometida y en pisos superiorescercana a la zona de tableros de distribución eléctricosderivados. La barra de puesta a tierra puede instalarseempotrada a nivel de piso o pared o sobrepuesta,debe conectarse firmemente al sPT de la instalacióno estructura y ubicarseen un lugar accesibley de fácil identificación,por ejemplo, por debajo y cerca del interruptorprincipalo del tablerode distribuciónprincipal;para el caso de la pared o en él :régistro. subestaciones,coloeárifa'en

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NOTA - es importañii disminuir la velocidad de corrosión en la barra de puesta a tierra mediante la de acuerdoa aplicación6s u¡¿:,itástaant¡oxidantey conductora.El mater¡alde la placadebe seleccionarse 6, lo indicadoen el:',óáPitulo

b)

Una cone¡ibh del conduclor r,.puestga tierra (neutro) de la acometida o de la subestac¡ónpropia,a la barra de puestaa tierra,

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El neutro de la acometiáade baja tensión, en el interior del edificio o estructura,debe forma permanentea la barra de puestá a tierra, Cuando exista una conectarsé,l.,rgii piopia en el edificio o instalación,el neutro debe conectarseen subestación'eléctriéá' forma perma¡ente a la barra de puesta a tierra. Debe utilizarse una tablilla de terminalesparareJectuarla unión entre el conductgÍ de puesta a tierra y el conductor puesto a tierra (neqtro). ,,,,. ,,,,,,,.,,,,,.,,,,.. seguridad)y, en su caso, un conductor Un conductor desnudode puesta a tierrai::::,::(de de puestaa tierracon aislamiento(en color verdeo"verdecon franjasamarillas)en los circuitosderivados. que en todos y cada uno de los circuitosderivadospara alimentar Es indispensable receptáculos,debe existir un conductor desnudo de puesta a tierra (de seguridad)y, en su caso, un conductorde puestaa tierra con aislamiento(en color verde o verde con franjasamarillas)paraequipoelectrónico. Tablerosderivadoscon barrasde neutro y tierra' Cada tablero de d¡stribuciónprincipalo derivadodebe contar sin'excepcióncon sus barras de neutro y de puesta a tierra, para conectar las terminales de neutro que existanen el tableroy alambrarlos circuitosde puestaa tierraque se requieran. Barrade puesta a tierra (remate)para armarioso gabinetesde electrónica.

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NMX-J-549-ANCE-2005 571131

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= La barra de puesta a tierra (remate)debe ubicarsecerca de los armarioso gabinetes de equipo electrónico. La barra debe montarse sobre un elemento aislante y sobrepuestoen piso o pared.A nivel de planta baja, la conexión a tierra de esta barra debe ser directa desde el SPT; a nivel de pisos superiores,esta conexión debe realizarseal acero de refuerzodel edificio y/o al cable de puesta a tierra. Por razones de unión equipotencial,la barra de puesta a tierra (remate)debe interconectarseal acero de refuerzodel edificioen el piso de ubicación' Un conductorpara derivardesdela barrade puestaa tierra {remate)para armarioso gabinetesde equipode telecomunicaciones'

f)

El conductor para la puesta a tierra de protecciónde armarioso gabinetes,debe ser de cobre con aislamientode color verde o verde con franjas amarillas.Se debe instalar expuesto en pared o sobre soportes plásticos que se fijan en las charolas. Para cada armario,y desde la barra de puesta a tierra de remate, debe instalarseun solo conductorcon aislamiento.En cada armarioo gabinetese recomiendainstalar a.to-dolo angho del mismo, donde se remata el conductor una barra de puestaa t¡e-rya ':;:,,,,,,,,.,::, protección' de puesta a tierra de

s)

de salas de cómputo o sitios Una red de oue*i"á tierra de referencia para pisb:.",talso de telecomunieábiones. La tierra de ieferenciade baja impedanciapafa e$a.qlecerun plano equipotencialpara el-piso falso con elementosde baja inductancia alta frecueneia,debe construirse..bajo (cintillasde cobre electrolfticoo cable plano)' Feb(i:ténersecuidado especialen las falso Yi.¡.ll.o$ conexionesentiá ¡os pedestales.Qglplso .qggductoresde unión. Asimismo, piso falso (anillo)y debe instalaii,e,ú,n,..nrrnt9, !e rem"-$ede la tierra de réferenciadel éste interconáótáU¡::ela barra de puesta a tierra de reúiate. Por ningún motivo deben des de-'púestaa tierra "separadas"del SPT, particularmentepara equipo ¡n.t"lur.e,,,l,t ubicadoen nivelessuperiores.

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puesta a tierra o$lesores

para transitorios ,.:.,:,,.:.,,,,,.:. La instalaciónde supresorespara la protecciónde equipo eléctrico y electrónico sensiblees indispensable,para garantizarla opeiáción confiable del equipo ante condiciones de sobretensiones.La puesta a tierra para estos protectores debe efectuarseen la barra de puesta a tierra de cada tablero o interruptor,respetandoel tamaño del conductor indicado por el fabricante y de acuerdo con la clasificación indicadaen 4.4.3. Parael caso de supresorespara estructuraso armariosde equipo electrónico, la puesta a tierra de estos protectores debe realizarseen la barra de Duestaa tierradel armario.

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4.4.3

Supresorde sobretensionestransitorias(SSTT)

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4.4.3.1

Puntosde entradade los transitorios

=

La figura 34 ilustra un caso típico de entraday salidade serviciosaéreoso subterráneos{energía,voz Y datos, instrumentacióny control, tuberías metálicas, entre otros). Estos servicios proporcionanun camino para la entrada de sobretensionestransitorias.Esta condición obliga al uso de dispositivosde proteccióncontra sobretensionestransitoriascon el fin de proteger los equipos electrónicossensibles instaladosen el interiordel edificio.

5 5 :¡ l!!

NMX-J-549-ANCE-2005 5 8 /13 1

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E Posiblepunto de entrada D Pos¡blepunto de salida

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NOTA - La unión equipotencialque puede ser necesar¡apara protección, no se muestra en l a fi gura

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transitorias FIGURA34.- Caminospara la entradade sobretens¡ones (modo transitoriaspuedenser de líneaa neutro(modocomún),líneaa tierra Los tipos de sobretensiones se común), línea / neutro a tierra (modo común) y línea a línea (modo diferencial).A continuación y 36' figura 35 figura y véase común, muestranlos diagramasde modo diferencial modo

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NMX-J-549-ANCE-2005 5 9 /1 3 1

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Lfnea 1 Tensióntransitoria Línea 2

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FIGURA35.- Transitor¡ode modo diferencial

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Línea 1

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Formade:onda del transitorio (picode tensióntransitorial

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I-r FIGURA36.- Transitor¡ode modo común Los tipos de proteccióncomúnmenteusadosson supresoresprimariosy secundariosutilizadospara la protección de equipos que utilizan alimentacionescon corriente alterna, corriente directa, línea y control,entre otros. Véansefigura 37, figura 38, figura conmutada,líneade datos, instrumentación 39 y figura40.

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NMX-J-549-ANCE-2005 6 0 /13 1

22

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Tubo I deoas [¡

Par de entrada

MOV.-E

P ar de sal ¡da para eq ui po

SAD

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Descripción MOV: Son varistoresde óxido metálico' SAD: Son diodosde siliciotipo avalancha. Es im Pedanc ia. Z:

FIGURA37.- DiagramailustratiVóde una protecc¡ónmult¡ etapa pára teléfono y c¡rcuitos de señales

E Linea de e n tra d a

Neutro

Salidapara equ¡po

Descripción Son varistoresde óxido metálico MOV:

FIGURA38.- Diagramailustrativode una protecciónen paralelopara circu¡tosde baia tensión de corr¡entealterna

NMX-J-549-ANCE-2005 61 1131

Fase

MOV

Líneade entrada

'""'-ffi ffi-. ffi-. Filtro

Neutro

tffi """ h

Neutro .

Salida para equ¡po

Tierra

Descripción de óxidometálico. Varistores MOV: NOTA- Estetipo no se utilizaparaaplicaciones,9,,.!,.1,.1!¡ofre.r"n.iu ....,,,,.,,,,,,,,..'..':...1"1""'tl''t':':i:..it;'''i,.',,11¡.,:r',.:.,...

FIGURA39.- Diagrama¡h¡$,át¡vo de un SSTTGt|l},filtro pasa - baios activo

Salidapara equipo telefónico

Tierradel sistema telefónico

Tubo gas

Protección para modo diferencial

Neutro

Salidapara Neutro equipo eléctr¡co

Tierradel srstema eléctrico Descripción Varistoresde óxido metálico. MOV: Son diodosde siliciotipo avalancha. SAD: Es impedancia. Z: NOTA - Esta combinaciónpuede manejarinclusiveS¡stemasde Tierra separados

FIGURA4O.- Diagrama¡lustrat¡vode una protecc¡ón mult¡ etapa para DE BAJA TENSIÓNY SEÑALTETEFÓNICA. CIRCUITOS

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NMX-J-549-ANCE-2005 621131

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de ubicación de categorías Descripción

l-f

4.4.3.2

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Desdeel punto de vista de proteccióncon SSTT,la instalacióneléctricase d¡videen 3 categoríasdesde la acometidadel edificioo estructurahastael punto de utilizaciónde los equipos.Véasefigura41'

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t__ )-a l_ l-t l-

para la seleccióngenér¡cade los supresoresdebe observarsela zona,la categoría,la magnitud(tensión y corriente)y la forma de onda, como se indicaen la figura41' Los valoresindicadosen la figura 41 son los mínimosrequeridospara la proteccióncon supresores.La selecciónespecíf¡cade los supresoresdebe tomar en cuenta las condicionesrealesde exposiciónde la transitorias,las cualespuedenevaluarsemed¡antemediciones instalacióna eventosde sobretensiones Tambiénvéasetabla 9 y 10, así como la figura42 y necesar¡o. fuera si esto en sitio de la instalación, figura43.

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Ng: Densidadde rayos a tierra No. rayosikmz/áño

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Aco m e t¡ d a s e n sitio s m o n ta ñ o so s

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-Z tvteoiaf'lo=O,S

I Baja Ng < 0,5

100 k A

I 63 k A

A cometi das en zonas ruf al es

A cometi das en l a ci udad

Tablerosde distr¡bución secundaria

Circuitosde en d¡stribución B.T. (contactos) puntosalejados de la acometida

40 kA

20 kA

10 kA

40 kA

20 kA

20 kA

5kA

40 kA

15 kA

5kA

3kA

70 kA

FIGURA41.- Categoríaspara la selecciónde supresores

NMX-J-549-ANCE-2005 6 3 /13 1

I

r-T

Aoartarravos rlf =l

I I 7 q

A comet¡daen medi atensi ón

E qu¡pode medi ci ón

fTl srpr".o, de Transitorios

FLC Transformador 3F_4H 441254 V CategorfaC

Transformador 3F-4H

Centro de control de motores

44t254v

^"^aY\

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440 V

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CategorfaB .,1 .rl

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A l umbrado

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contactos

F|GURA42.- Diayama ¡lustrat¡vopara la aplicación de supresores

L t_ l_ )-"{ )-1-

NMX-J-549-ANCE-2005 641131

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TABLA 9.- Tecnologíasutilizadasen los supresoresde transitorios

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Características Tecnologías

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de D¡spos¡tivos descargaen gas

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Tensionesde ruptura o intervalo de tens¡ón Tubos de v¡drioo cerámica Tensiónde ruptura desde llenoscon un gas ¡nertey 70Vhasta15kV selladoscon uno o más electrodosmetál¡cos Tens¡ónde no lineales Resistencias cuyo valor esta en función operacióndesde 10 V hasta 1 kV de la tensión.Se construyen mediante elementosde óxidos metálicos,melorconocidos como MOV's, Tensión de Diodoszenerespeciales operacióndesde llamadosdiodosde' 5 V hasta 600 V avalanchao SADls. Descripción

Varistores (MOV's)

Dispositivosde estadosólido (SAD's)

Corrientede descarga

Tiempo de disparo

Hasta 60 kA

Desde10 /s hasta 500 Ps

Del ordende var¡os kiloamperes

Desde35 ns hasta 50 ns

Del ordende var.ioscientos de amoéres

Del ordende 5 ns

NMX-J-549-ANCE-2005 6 5 /13 1

para selecciónde los supresorespara corrientealterna TABLA 10.- Recomendaciones Tipo de estructura

Tipo de protección

Sistema de distribución

Ubicación /categorla

3F, 4H + T, Acomet¡da, categorfaC 220 Vt127V Primaria Casa

lF, 2H + 127 V

T, Acometida, categoríaB

Punto

Secundaria

Primaria

Edificios comerciales

de

1F, 2H + T, categoríaA 1 2 7V

3F,

4H

20 KV, ps 1,2150 20 kA, 8l2Ops 6 kv, 500 A 100kH z 6kv 1,2150ps 3kA 8l2O us uso 6 kv, 200 A 1OOkH z

Tipo de servicio Autoprotección por variaciones y clase de de tensión orotecc¡ón Recomendado lnterior tP1

Exterior IP4X Inter¡or tP1

Recomendado Recomendado

lnterior tP1 Interior tP1

Recomendado

Recomendado

Circuito derivado 6 KV, 5OOA 100kH z categoríaB

Exter¡or IP4X Interior tP1

6kv ,1:,2150tts 3kA 8L2Q.lS .. ',, : ,uso 6' l i V ;2004 lPliñto t:¡Jer:..: 100kH z ¡átegorlá A "'

lnterior tP1

Recomendado

+,lli:lt,lf; Acometida,

220 Vt12]'V

Onda de prueba

categoríaC

20 kv, ps 1,216O 20 kA; 'l.:,: 8l2O ps

Recomendado

T, 3F, 4:H,::.:'+ 22Qi¡,,'V1:,1::,27,V Secundaria

Punto

de

1 F , ,? H + T , categoríaA 127V. Acometida, C + ' : : ' ' : ' Trcategoría . 3F, 4H 480 V1277 V Primaria

Circuito

3F, 4H + T, derivado, categoríaC 220 Vt127V Circuito derivado, 3F, 4H + T, categoríaB

220 Vt127V

Industrial

Secundaria

uso 6 kv, 200 A

100kH z 20 kv, ps 1,2150 20 kA, 8l2Ous 20 kv, '1,2t50ps 20 kA, 8l2Ous

lP 12, lP 3R y IP 4X

Recomendado

lP 12, lP 3R y IP 4X

Recomendado

6 kv, 500 A 100 kHz 6kv 1 . 2 1 5 0p s 3kA 8l2O us

t P 1 2 , t P 3 R y Recomendado IP4X

6 kv, 500 A 100kH z 6kv 'l ,2l5O ¡ts lF, 2H + T, 3kA 127 V 8l2O us Punto de uso, 6 kv, 200 A 100kH z categoríaA Circuito derivado, categoríaB

lnter¡or tP1

lP 12, lP 3R y IP 4X

lnterior tP1

del s¡stema2201127 V indicadasen la tabla. NOTA - Para los casos de sistemas 12Ol24OV aplicanlas recomendaciones Tambiénaolicaa sistemasbifásicos.

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NMX-J-549'ANCE-2005 6 6 /13 1

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DescriPción Varistoresde 6xldo metálico.: MoV: Diodosde siliciotipo avalancha. SAD: lmpedancia. Z'.

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FIGURA43.- Diagrama¡lustraiivo de las característ¡casgeneralesde la velocidad de operacióny la capac¡dadde maneio de energíaen un SSTT.

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NMX-J-549-ANCE-2005 671131

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5 SISTEMA DE PROTECCIÓNCONTRA DESCARGASATMOSFÉRICASDE ESTRUCTURAS CON PELIGRODE FUEGOY/O EXPLOSIÓN

5.1

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L-r

Generalidades

Este tipo de instalacionesson aquellasen las que se manejan,distribuyen,fabrican o. almacenan ya sean sólidos,líquidos, gases,vaporeso polvos.El diseñoe instalaciónde un productosinflamables, SPTEdebe llevarsea cabo principalmentepara ofrecer uno o var¡ospuntos preferentesde impacto para el rayo en la protecciónde estructuraso elementosdonde exista el peligrode fuego y explosiónante la incidenciade rayo directo, reducir la posibilidadde presentarsearcos eléctricos,por rayo directo o por efecto de inducción,que generenigniciónen áreaspeligrosasy reducirla posibilidadde derretimiento de materialdebidoal paso de la corrientede rayo, excepto al punto de impacto. ordinariaso comunes,la aplicaciónde los Es importantemencionarque, al igual que para instalaciones no siempre evita la posibilidadde la generaciónde protección sección en esta indicados criterios de los efectos de gplicación reduce considerablemente y Sin embargo,,sl¡ arcos eléctricos efectos dañinos. daño. Debidoa los riesgosde fuego y explosiónal que se exponeneste tipo de ¡nstalacionespor la incidencia aislado, a menos que se de rayo, la protección debe realizarsemediante la instalació¡ ¿s uñ,,,,SEPTE indiquelo contrario. ,i..i-

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. :,.:::,,...:,.a::,.....:

iépresentaun factor importante ,áq'ú¡éótánciái Para la protecciónde este tipo''de instalaciones,la::¡rnión ya que una sola conexión mal reálizadau omitida puede producir que debe satisfacersecompletarneRte, arcos eléctricos,produciendoa:,su;Vézzongs de alta.temperaturaque pueden generarcondicionespara la ignición.El único arco que no puedeevitarsees el canalprincipaldel rayo. En esta sección,cuandose,iídique lá instalaciónde un SEPTEaislado,éste debe ser diseñadocon-un Nivel I de protección,y sus elementosde intercepcióny de conducción de la corrientede rayo deben estar a una distancia mínima de"2 ,m de cualquierelemento de la estructura a proteger o mayor si la distancia de seguridadasí lo deteimina, conforme a lo indicado en'4.3.3.4. Este criterio aplica tanto para un SEPTEformado por elementos:metálicosverticales,c,abfesaéreos tendidos horizontalmenteo por una combinaciónde ambos. Si se utiiián,hojag.metá,licascomo elemento aéreo de proteccióndel lám¡nacumpla con lo indicadoen el capítulo6 y SEPTEaislado,debe comprobarseque el espeso'í"'áé'lá que exista continuidadeléctricaentre sus partes' Los conductoresde bajada utilizadosen el SEPTEaislado,deben ser de un solo tramo o estar unidos por mediode soldaduraexotérmica. Para el SPT del SEPTEaislado, debe utilizarseun arreglo en trayectoriacerrada alrededorde la estructuraa proteger,y aplicarlos criteriosindicadosen 4.3.4. Asimismo,la resistenciaa tierradel SPT no debe ser mayora 10 Q. La unión equipotencialdebe realizarseentre los componentesdel SEPTEaisladoy las partes metálicas de la estructuraa protegera nivel de suelo,tal y como se indicaen 4.3.3.4 y en donde la separación entre las partes metálicassea menor que la distanciade seguridadestimadacon un factor kc=1. Los conductoreseléctricosque entreno salgande la instalación,debenestar dentrode una canalización metál¡caeléctricamentecontinua (preferentementesubterráneos)conforme a lo indicadoen el capítulo 5 de la NOM-001-SEDE,y debe conectarseal SPT a la entrada o salida de la instalación.Los conductores eléctricos deben protegerse contra sobretensiones por medio de supresores de transitorios(SSTT),conformea 4'4.3. sobretensión

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con el NOTA - Con objeto de no interferir o afectar la proteccióncontra la corrosión,el SEPTEdebe coordinarse responsablede la proteccióncatódica.

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5.2

que contienenmater¡alsólidocon pel¡grode fuego y/o explosión Instalaciones

de un SEPTE para estas instalaciones, la proteccióndebe llevarsea cabo mediantela implementación sólido material aislado,de acuerdo a los criterios indicadosen 4.3.3.3.1. Cuando la cantidad del explosivo explosivoen la instalaciónsea pequeña(como el utilizadoen un laboratorio),o el material esté almacenadoen un contenedorcerrado,completamentemetálicocon un espesormínimo de 5 mm, por lo que eléctricamentecontinuo y conectadoal SPT, el nivel de riesgo puede considerarseaceptable, puede omitirse la instalaciónde un SEPTEaislado,satisfaciendoen todo momento las medidasde proteccióndel SIPTE.

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5 .3

peligrode fuego y/o explosión Contenedorespara materiallíquidq,,..O,g$¡oso-Con

Estos tipos de contenedorespueden Eer de almacenamientode..materialinflamableo de procesoscon (ser sustanciasinflamableso peligrosas.En general,puedeomitirselá'instalaciónde un SEPTEaislado autoprotegido)si se cumplentod-áglas siguientescondicionesi a) b) c) d)

e) f)

s)

debe tener un esp,gsolmlnimode 5 mm en,cualquiersección' El cuerpO,metálico El techo del cuerpometálicodebe esiar librede compuertasabiertas. Exista continuidadentre las partes del cuerpo metálicoy se garanticela unión o de soldadura. entre sus partespor mediosatornillados En caso de tener válvulesde alivio, éstas deben operar correctamentey deben tener un dispositivo de protección contra penetración de flama al interior del conteñédor. No debe téner emanacionesexcesivasde vaporesinflamablesque puedangenerar igniciónanté,un evento de rayo cercanoo direclo. del contenedorque puedan Ño deben exiSiir elementossusceptiblesen]',ai"cuerpo de la cotrjéntede rayo o alcanzadospor impacto de ser dañadospólr'la.,circulación rayo, ya que esta'éondiciónpone en riesgo la integridadfísica del contenedoro o en proceso' confinamientode la sustanciaalmacenada El cuerpo metálicodel contenedordebe unirseal SPT.

En caso de que algunade las condicionesanterioresno se cumpla,debe instalarseun SEPTEaislado para la protección contra rayo. Cuando el cuerpo del contenedor no sea metálico debe utilizarseun SEPTEaislado.Cuandose instaleun SEPTEaisladocomo medio de protección,los mástilesutilizados en el SEPTEdeben conectarseal SPT del contenedor. aquellosque Las condicionesanterioresdebenaplicarsea cualquierclasede contenedor,especialmente garantizarla puede no del contenedor en el cuerpo ya que la corrosión llevan muchos años en servicio, tormenta una durante abiertas dejadas compuertas las condición de espesor mínimo. Por otro lado, rayo' de incidencia la ante de siniestros eléctf¡cahan demostradoser una de las mayorescausas la El SpT debe encerrarel perímetrodel contenedorcon el objeto de aseguraruna rápida disipaciónde elementos los entre mínima 1,0 separación m de corrientede rayo a tierra. Aplica la recomendaciónde enterradosdel SPT y el contenedor,como se indicaen 4.3.4 y todos los SPT instaladosen el mismo prediode la instalacióndel contenedordebenestar interconectados'

NMX-J-549-ANCE-2005 6 9 /13 1

Para la puesta a tierra, el cuerpo del contenedordebe tener dos conexionescomo mínimo al SPT si el diámetro o longitud es menor o igual a 30 m y debe tener cuatro conexionescomo mínimo al SPT cuando el diámetroo longitudexcedalos 30 m. Las conexionesdeben estar igualmenteespaciadasy deben realizarsemediantesoldaduraexotérmicaal cuerpo del contenedory a una altura máxima de 500 mm a partirde la basemetálicadel contenedor.

5 .3.1

Contenedoresa presiónatmosfér¡cacon techo fijo

5.3.1.1

metálicocon techo no metálico Contenedor

Cuandoel contenedormetálicoposee un techo no metálico,no debe considerarseautoprotegidoante la incidenciade un rayo directo, por lo que la proteccióndebe realizarsemediante un elemento metálico que cubra el techo del contenedorcon un espesormínimo de 5 mm y unido firmemente al cuerpo del las condicionesindicadasen 5.3 o instalarun SEPTEaislado. contenedorsatisfaciendo ::, no metálico Contenedor 5.3.1.2 Cuandola estructuratotal del contenedores de materialno metálico,no tiene la capacidadde resistirel que debe instalarseun SEPTEaislado. Otra_medida es sustituir el directo, por..,,,!,o por satisfaciendolas condicioriésde 5.3. Asimismo,cualquier un,o,rmetálico, cuerpo del contenedor que este tipo de contenedores,debÉ., una conexiónal SPT. de entre o:,::!r'lga elementometálico ^er

5 ,3 .2

Conte nedores a presión ratm osf,éttóF:.co¡,rtéchpmetálico,f Iotaite

5.3.2.1

metálltaÁflóiante Contenedoresco¡,,,i¿é,hó

un techo metálico flotante y sadibfacelas condicionesindicadas Cuando el contenedormetálico:r,pos€6 que los sellosubicados de un SEPTEaislado,pero debe,abegurarse en 5.3, puedeomitirsela instalaó,ión para evitar emanaciónde en el espacioentre el techo y el cüefBodel contenedoroperencorrectamente, por la incidenoiá"deun rayo directo o por la descarga vapores peligrosos.La ignición puedé.:,,briginarse al contenedOr.El medio más efectivo para de una carga inducidaen el techo flotante por rayg _cerc,ano la autoprotecciónde estos contenedoreslo constituyela correctaoperaciónde los sellosy la instalación de cintas metálicasde unión equipotencial,ubicadasentre el techo flotante y el cuerpo del contenedora intervalosno mayores que 3,0 m o la utilizaciónde conductoresde unión entre la parte más alta del contenedory la superficieexternadel techo flotante. Con el objeto de reducir riesgos de ignición en estos contenedoresrelacionadoscon la incidenciade rayos, se recomiendaque no se lleve a cabo ninguna operaciónde llenadoo vaciado al más bajo nivel durante condicionesde tormentas eléctricas, ya que la condición de techo bajo y mínimo nivel de líquidoproduceun espacioconsiderablepara generarvaporesinflamablesdentro del contenedor.

5.3.2.2

con techo metál¡coflotanteinterno Contenedores

Cuando el contenedorcon techo metálico posee un techo flotante interno, se consideraque el contenedor se encuentra protegido contra el riesgo de ignición por efecto inducido debido a rayo al cuerpo del cercano.Aún cuando el techo flotante interno no requiereunirse equipotencialmente equipotencial unión recomienda dicha se realizar protección rayo, para contra la satisfacer contenedor acumuladas. electrostáticas debidoa los efectosde cargas

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5.3.3

Tuberíasmetálicasasociadas

satisfacela condiciÓnde En general,la tubería utilizadaen áreas de procesoso de almacenamiento la tubería, espesor,por lo que no es necesarioinstalarun SEPTEaisladopara protegerexclusivamente Como se ¡ndicaen 5.3,1, la tuberíay los serviciosasociadosa un contenedordebenconectarseal SPT, a menos que se encuentrenfirmementeconectadosal cuerpodel contenedorpor rnediode soldadura' Cuandola tuberíase encuentraunida al cuerpo del contenedorpor medio de tornillos,debe instalarseun conductor de unión de cobre con sección transversalde 50 mm2 como mínimo, entre las seccionesdel tubo ubicadaantes y despuésdel empalme.Cuandose utilicenpiezasaislantesen los empalmesy esto sea un requisito para otros sistemas, la unión entre partes debe realizarsepor' medio de SSTT del tipo conocidocomo descargadores. especiales, Cuando la tubería metálicasea aérea (no esté en contacto directo con la tierra) debe conectarseal SPT en el punto de llegaday de salidadel contenedoro instalacióny a 15O m antes de llegary a 150 m a part¡rde la salidadel contenedoro instalación' La tuberíametál¡canunca debe utilizarsecomo medio para conectarel cuerpo del contenedoral SPT, pretendiendo sustituirel conductorde puestaa tierra.

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Los criteriosindicadosen esta sección deben aplicarsea cualquierotro elemento metálico (rieles, soportes tipo charolas p,grl cables, guías metálicas)que entre o salga de un contenedoro instalación que desarrolleprocesosfísico-químicos.

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5.4

l_ a-{ lr-.{

peligt'ode fúego y explosión Instalaciones'diversa$,con

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En instalacionescon procesósindustriales,existe una diversidadde estructurasque deben protegerse de acuerdo con el tipo de estructura,contenido, proceso manejadoy peligrosidad,como contenedores (de almacenamiento o de procesos), instalaciones de procesos, tubería asociada, edificios áreasde trabajo,almacenes,etc' administrativos,

5.4.1

Áreas de procesos

Las áreasde procesosse caracterizanpor tener estructurasmetálicasmuy altas (por ejemplo,reactores, este tipo de estructurasestán construidascon elementos Generalmente, enfriadores,endulzadoras). metálicoscon un espesormayor a 5 mm, lo que les permiteaplicarel criteriode autoprotección'Sin embargo,puedenexistir elementosmetálicossobre o alrededorde estas estructurasque no cumplan con el requisitode espesor,por lo que deben instalarseterminalesaéreasde intercepciónque utilicenel mismo cuerpo de la estructuracomo conductor de bajadapara evitar la incidenciadirecta de rayo sobre los elementosmetálicosmás sensibles.Es importantecomprobarque los procesosdesarrolladosdentro de este tipo de estructurasno representenun riesgo de producirigniciónal paso de la corrientede rayo a lo largo del cuerpo de la estructuraque comprometala integridadfísica de la estructura,el procesoy su entorno.En caso de que representeun peligrodebe instalarseun SEPTEaislado. Todas las estructurasmetálicasubicadasen las áreas de procesosdeben conectarseal SPT por lo menosen un punto de conexiónpor elemento,conformea lo indicadoen la NOM-001-SEDE.

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Todos los edificiosque se encuentrendentro del perímetrodel área de procesos(almacenes,centros de capacitación,cuartos de control) y hasta una distanciade 50 m, deben protegersemedianteun SEPTE con Nivel I de protección,e instalarun SIPTE

5.4.2

Bardasperimetrales

Parael caso de bardasperimetralesconstruidasde elementosmetálicosexpuestos,deben conectarseal SPT general con el propósito de suministrar una conexión metálica continua entre sus elementos metálicosy el SPT del SPTEy evitar diferenciasde potencial peligrosospara el personal.La puesta a tierra debe realizarsea intervalosregulares,no mayoresa 20 m.

5.4.3

Elementosde gran altura

Todos aquelloselementosmetálicosde gran altura ajenosa las instalacionescon riesgo de fuego y explosión,tales como mástilesde bandera,torre-sde comunicacionesy de radio, no deben estar dentro de un radio de 50 m de las estructurasde alto riesgo de fuegq,,yexplosión.Esto también aplica para la plantaciónde árbolesde gran altura. ,l"''

5.4.4

Edificiosadministrativos

Los edificiosadministrativosdeben protegersecon los criterios'indicádospara instalacionesordinariaso comunes,aplicandoel concepto:deprotecc!ónlntegra!,es decii; ¡á'instalaciónde un SEPTE(previo SIPTE,especialmentepara todos aquellosedificios con equipo análisisde evaluaciónde riesgoj':y.,r.un electrónicosensible.

5.4.5

Estacionesde llenado

En estacionesde llenadopara contenedoresmóviles,camiones,entbárcaciones,etc., las tuberlasdeben acero estructuralde la estación de conectarsea tierra de acuerdoa lo indic¿doen 5.3.3. Asimismó;,''el llenadoo el acero del concreto armado'débe,ntambién oonectarseal SPT de acuerdo a lo indicado en formando una trayectoria cerrada e 4.3.4, el cual debe estar instalado alrededor""''d'á'lá'éstación, predio de la instalación completa. en el los SPT instalados todos interconectado con La estructuraque albergala estaciónde llenadodebe protegersecon un SEPTE,aisladoo no aislado del tipo de materialde la estructuray de la indicadosen 4.3, dependiendo siguiendolos procedimientos protección con nivel l. debe ser ubicaciónfísica de las bombas.La

6

MATERIALES

6.1

Generalidades

Los materialesutilizadosen el SPTE deben tener una alta conductividady durabilidad,como los mencionadosenlatablall,tabla't2,tabla'l3,tablal4ytablal5debenserresistentesalacorrosión provocadapor las condicionesambientales,la composicióndel suelo o agua y/o contaminantesy el contacto con metaleso aleacionesque generecorrosiónpor efecto galvánico.

la-1 l_ I-¡

NMX-J-549-ANCE-2005 721131

ta¿

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6.2

Selecciónde materiales

6.2.1

Terminalesaéreas

r-l

la-4 L

t

TABLA 11.- Materialesy dimens¡onesmínimasde las terminalesaéreas

L.J

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Material

Seccióntransversal mm2

35 Cobre 70 Aluminio Acero inoxidable 50 NOTA- Parael aceroinoxidabletipo aleación304.

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TABLA 12.- Espesormín¡mode las hojasy tubos metál¡cosparaterm¡nalesaéreas

a-J r-J

M¿terial

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r:Acero Cobre Aluminio

1-l_a-J l_ a-j l_-

6.2.2

Espesor mm 4 E

7

Conductoresde bajada

a excepción debenser desnudos(sin aislamiento), Los conductoresde bajadaen cualquiercónfiguración diseñadosparael confinamientode campoeléctricoproducido de que sean conductorescon aislam¡énto por la corrientede la descargaátmosférica.En cualquiercaso debe respetarsela distanciade seguridad s.

TABLA 13.- Dimensionesmínimasde los conductoresde baiada Material Acero Cobre Aluminio

Conductor de bajada mmz

50 16

25

NMX-J-549-ANCE-2005 731131

6.2.3

Electrodode puesta a tierra TABLA 14.- Materialy dimensionesnominalesmínimasde los electrodosde puestaa tierra Matcrial

Configuracióny dimensionesnominalesmínimas 53,5 mm2

Cilíndricosólido

Ancho x espesor 25 mm x 1.5 mm Diámetrointerior13 mm Esoesorde oaredmínimo 1,8 mm 500 mm x 500 mm Esoesormínimo 1,52 mm 0,25 m2 E s p e s om r f n i m o0 , 7 1 1 m m 53,5 mm2 Diámetrointeriorde 19 mm Espesorde paredmfnimo2,7'l mm 0,086 mm Espesormínimode recubrimiento

Cintilla

Tubo Cobre Pla ca p la n a

Lamina (arreglos) Cabletrenzado Tubo galvanizado

Acero

Pla ca p la n a g a lva n izada

'"''',' , .500mm x 500 mm 0,086 mm Espesor míniiiiade recubrimiento Espesor mlilirnode la placa6,4 mm

Varillade aceió estiradaen frío, de cobre con recubrimiento , electrolítico

D i á m e t r od e 1 4 , 3 m m m l n i m oy 1 5 , 5 m m máiimo 0,254 mm Espesormínimodel recubrimiento

Varilla,galvanizadá

Diámetrdidé:,13:*iil"mfnimo-y 25mm máximo r Eslésór mínimo:de rec,ubilmiento0,086 mm

solei¿ C¡nt¡lláro Acero lnoxidable

Anitio.x:áépesor 25 ''iliinx 1.,5mm

Vari[1a

y 15,5 mm Diámetrode 14,3 mm :óñínimo máxi'ri\ó

Flaca plana

mm 5oo mm-xrrllrSoo Esoesor mínimo.tlé la olaca6.4 mm

LaminAr,(arreglos)

o;25m' Espesormínimol'l,245 mm de la lámina

1l Parael acero inoxidabletipo'áléación304'

6.2.4

Barrade unión para el sistemade proteccióncontra tormentaseléctr¡cas

TABLA 15.- Dimensionesmínimaspara las barrasde unión

6.2.5

Material

Configuración,ancho y ospesor

Característicasespecificas

Acero

Placa 2 5 0 m m x 2 5 0 mm x 6,35 mm

Acero al carbón

Cobre

Placasólida Ancho x espesor 200 m m x 6 . 3 5 m m

Cobre electrolÍticoa 99,9olode pureza

Elementosde fijacióndel SPTE

Los elementosde fijacióndeben ser compatiblescon los elementosdel SPTE,así como cumplircon lo indicadoen 6.2.7.

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NMX-J-549-ANCE-2005 741131

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Estos elementosdeben asegurarla rigidezmecán¡cade las partesdel SPTEy deben ser cualquierade las siguientes:

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a) b) c) d)

Acero y sus aleaciones. Cobrey sus aleaciones. Aluminioy sus aleaciones. Sintéticos.

Los elementossintéticosdebenser resistentesa los rayosultravioleta{UV).

6.2.6

Elementosde uniónequiPotencial

cont¡nuasy firmes. Las conexionesy unionesdebenser eléctricamente que puedenser: Entrelos elementosde unión,se encuentranlos conectadores a) b) c)

A compresión. Atornillados. Soldables.

No deben utilizarseconectadoresa compresióny atornilladoscuando se apliquen en elementos enterrados.

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6.2.7

Proteccióncontra la corrosión

Los elementos a instalar deben ser compatiblescon los elementos SPTE, los cuales deben ser resistentesa la corrosión' guía de resistenciaa NOTA - para mayor informaciónvéasela tabla del ApéndiceH (informativo),el cual ofrece una la corrosión.

La velocidadde corrosiónde los metalesvaria según el tipo de materialutilizadoy de la naturalezadel ambiente. Los factores como la concéntracióndel electrolito, existencia de oxígeno y temperatura, afectanla velocidadde corrosión' a Cuandoexista un ambientecorrosivoen la zona o exista evidenciade corrosión en las estructuras véase metálicos, elementos los sobre de corrosión proteger, y con el objeto de reducir los efectos ApéndiceH.

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7

Y CORRECTIVAS ACTIVIDADESPREVENTIVAS COMPROBACIÓN,

7.1

Generalidades

r-4

a-.t

l: .-t l4,

a Los elementosque integran un SPTE, sea aplicadoa un SEPTEo a un SIPTE,están expuestos corrientes de la corrosión,daño mecánico,daño por condicionesambientalesy daño ante circulación paso de los excesivas.Estas condicionesadversasgeneranque el SPTEpierdasu efectividadcon el años.

NMX.J-549.ANCE-2005 751131

Por lo tanto, una vez que se ha instalado un SPTE, debe seguirsey aplicarseun programa de comprobación y como resultado llevar a cabo las actividades preventivas y correctivas correspondientes,las cualesdeben estar coordinadas. El programade comprobacióny las actividadespreventivasy correctivastienen el objetivo de asegurar las condicionesoriginalesde operacióndel SPTE, tomando en cuenta los parámelroseléctricosy mecánicos.

7.2

Programade comprobación

debe seguirun programacon el cual se obtengauna compilaciónde datos que permita La comprobación establecerel estado que guardan los elementos del SPTE. La comprobación debe auxiliarsede la siguienteinformación: a) b)

Planos del SPTE aprobadosy actualizadospor el usuario para verificar altura, posición,trayectoriasy puntos de conexiónde los elementosdel SPTE. Especificaciónde'-'materialesy t¡po de conexiones, con el fin de verificar las condiciones del material de los elementos i las condiciones de fijación de las a compresiéiii¡,,entre otros) atorn¡llables, conexiones{SólOaUes,

Antes de realizar la comprobacióncorrespondiente,debe consuttg¡gqla información o informes de inspeccionesprevias, con el fin de identificar puntos críticos del sistema y tener elementos de comparaciónconfiables

7 .2.2

Etapasde la comprobación

casos: El SPTEdebe comprobarseen lo-s,,,,siguientes a) b) c)

7.2 .3

Durante la ¡nstalacióndel SPTE,especialmenteen el proceso de la instalaciónde su comprobación. los componentesen áreasde difícil acceso,.:rpára Una vez ¡nstaladoel SPTE,durantesu programaperiódicode comprobación. Inmediatamentedespuésde haber ocurrido la ineidenciadirecta de un rayo sobre la instalacióno los elementosdel SPTE.

Factoresde la comprobación

El intervaloentre inspeccionesgeneralmentedebe determinarsepor los factores siguientes: a) b) c) d) e)

para aquellasinstalaciones dondelos de la estructura,especialmente Clasificación daños puedenser fatales o desastrosos. Nivel de proteccióndel que disponela instalación. por ejemplo,corrosivas. ambientales, Condiciones Materialesutilizadosen el SPTE. del suelo. Condiciones

h l_ )--

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l_

rt É

a-t

l_ )-t

La comprobaciónperiódicadebe realizarseal término de la temporadade est¡ajecon el fin de evaluarlos elementosdel SPTEen las condicionesmás críticas,especialmenteel SPT. La comprobación,adicional siempreque se lleve a cabo una actividadde modificación,reparación, a la programadadebe realizarse alteración,adición o retiro de elementos,unidades,equipo, etc., dentro de la instalación,ya que la experienciaha demostrado que generalmentelos elementos del SPTE experimentandaños severos durantedichasactividades La comprobaciónprogramadadebe realizarsecada doce meses,o antes si las condicionesambientales son corrosivas,el suelo es altamentecorrosivo,se realizanactividadesque puedanafectar la integridad física de los elementos del SPT o cuando los daños en las instalacionespuedan ser fatales o desastrosos

7.2.4

visual Comprobación

La comprobaciónla cual se realizageneralmenteen forma visual,debe asegurarque: a) b)

Los elementosdel SP-TEse encuentrenen buenascondiciones. No existan conexiónesflojas, ni elementosrotos en su longitud y unión con otros

c)

Ningunaparté del SPTEpresentedesgastepor corrosión,especialmentea nivel de tierrao suelo. Todas la,sconexiones del SPTE se encuentren en buen estado, incluyendolas conexionesentre las terminalesaéreasy los conductoresde bajada. del SPTE eOnsérvan'surigidez mecánica y se encuentran Todos los elemento-s, debidamenteadheridosa la superficieen la que se han instalado,verificandola proteccióncontra accidentesmecánicoso desplazamientos. en la instalaciónque pudieran No se hayanllevadoa cabo adicioneso alteraciones requeriruna conexióno piotecciónadicional.Esto incluye: 1)cambios en el uso por ejemplo,almacenamiento dé combustibleoriginalmenteno de lá.'instalación, previsto, 2),elementosadicionalesque se encuentrenf uera del área de protección de las teiffinales aéreas originalmente diseñadas, 3) instalación de equipo puntos de conexióncon el SPT. adicionalque re-guieran plano equipotenóíalde la instalación generadas por la Todas las unioñéqri,,al instalaciónde nuevos sistem€sse hayan realizadoconforme a esta norma. Se respeten las distanciasde seguridadentre los elementos oue pueden llevar corriente eléctrica transitoria en caso de una falla o incidencia de rayo y elementosmetálicosdiversos, Todas las conexionesa nivel del registrode puesta a tierra se encuentrenen buen estado y conforme al diseño original, así como las conexiones de todos los conductoresde puestaa tierra. Las unionesentre elementosdel SPTEasegurenuna continuidadeléctricadentro en los conductoresde bajada,elementosasociados del sistema,especialmente con el SPT y la resistenciaa tierra del SPT. Los dispositivosde protección SSTT estén conectados firmemente a tierra para asegurarsu correctaoPeración' L s dispositivosde protección SSTT no presentenevidenciafísica de daño o su eficienciase haya reducidonotablemente' Se hayan tomado las medidas necesariaspara instalar o reubicar dispositivos SSTT en caso de nuevos circuitos eléctricos diseñados para alimentarequiPo electrón¡cosensible. Una vez terminada la comprobación,debe elaborarseun informe donde se indiquenlas actividadespreventivasy correctivas.

d)

e)

f)

g) h)

k) l) m)

n)

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7.3

Actividadespreventivasy correctivas

Las actividadespreventivasy correctivas deben llevarse a cabo y deben satisfacer las necesidades indicadas en la comprobación. Adicionalmente, las actividades preventivas y correctivas deben satisfacer,pero no deben limitarsea, los siguientesaspectos: En caso de pérdidade un elementometál¡codel SPTEo pérdidade continuidad por vandalismo, retiro involuntario, corrosión o daño mecánico, proceder a la reparacióno reposicióncorrespondiente, En caso de no cumplircon la condiciónde firmezao adherenciade los elementos b) del SPTEa la superficiede fijación, procedera sustitu¡ro instalaradecuadamente los elementosde fijación correspondientes. En caso de existir equipo o elementos nuevos que se encuentren fuera de la c) coberturade proteccióncontra la incidenciadirecta de rayo indicadaen el diseño original, realizarla evaluacióncorrespondientecon el fin de instalarlas terminales aéreas adicionalespara asegurarsu protección. Aplicar los mismos criterios de original, a menos que exista un cambio en el protección indicadosen e! dis.eñ-o uso de la instalación. En caso ¿e exiSlil nuevos equipos electrónicossensibles, realizarla evaluación d) correspondiente'conel fin de instalar los 'rdiepositivosSSTT para asegurar su protección,éó'ntrasobre tensionestransitorias. La medición de la resistenciaa tierra debe realihrse en la misma época del año e) (justo antes de la temporada de lluvias-),9 et de tener el mismo patrón de -cLn !f,n comparaéióny el valor crítico. En caso dg gbteñer..unvalor de la resistenciaa salvo en los Casos previstos en 10 Cl conforme a esta not.,,T,g, tierra mayO,t,,,d los elementosde la red de r¡,1,¡chf.!VtO,4o 4.3.4.7, tá,,,leqom¡e¡dqve¡iflga¡,.gon, puesta a'tñ¡ri,;'.'.,iiguiendo las accionesrecomeñdádasen los incisos anteriores.En de las acciones a tierra persistaa eÉ:llldl?esistencia caso de,qúé':él::,.'.a.Wnen¡. .pesar preventivas y éorrectivas, se recomienda mejolaila con elementos adicionales, medianteul soportetécnico. .,.',',' formato, el cual incluya: 1) los Los resultados de las acciones ánteriores deben registrarse er¡,,;,.uil resuftadosde la comprobación, 2l los,,resultadosde la medición, y 3) las acciones preventivas y ope,rac!óndel SPTE. Estos formatos deben guardarsejunto correctivasque procedan para asegurai"''rfa con la informacióndel SPTEde la instalación,con ei t¡n Ue llevar el historialdel sistema a través de los años y de su actualización,en caso de llevar acciones preventivasy/o correctivas, así como estar de coordinary verificarlas accionesprevent¡vas disponiblespara la consultade la autoridadresponsable y correctivas. a)

El grado de deteriorodel SPTEpuede estimarsemediante los resultadosdirectamenteobten¡dosen la o mediantela comparaciónde los resultadosobtenidoscon los indicados correspondiente comprobación de la instalación en el historialde comprobación

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APÉNDICEA (Normativo)

MÉTODODE LA ESFERARODANTE

Basadoen la física del rayo, el punto de incidenciadel rayo sobre la tierra o sobre alguna estructuraes aquel que haya lanzado el líder ascendenteque finalmente haga conexión con el líder escalonado descendente. La principalhipótesisde este método de protecciónes que la cantidadde carga espacialcontenidaen el líder escalonadodescendente,la cual precedea la descargaeléctrica,está íntimamenterelacionadacon la amplitudde la corrientedel rayo, por lo que el último paso de la descargadependedel valor pico de la corrientedel rayo. Debido a que el líder escalonadodesce¡dcnte puede aproximarsedesde cualquier dirección hacia el objeto a ser golpeado,el ángulo de agiiiimación puede simülarsepor medio de una esfera imaginaria figura A.1. Si la:'ésferatoca el volumen a protegerse, alrededor y sobre el objeto a sel.,.g6lpeado, En entoncesdicho volumen necesitg.'gotección caso contrario,el volumen estará protegido' El radio de la esfera rodante debe ser equir6iéntea la longituddel último paso dé,la descargapara un valor pico de corr¡entedel rayo. Utilizandola relaciónuntr" ef,iúltimopaso dq !a des-cargqy el valor pico de la corrientede rayo, se ha encontradouna expresiónanalíticacon la cual es posibleevaluar la longitud del último paso de la descarga: f, = k .

En donde: rs ks\ c /

l"

(A-1)

''::':::":::t"':

es la distanciao longitúó''eqq¡etros(m) del últ¡mo pq99 de la descarga, campo del gradiente de potencial de grandes arcos son factores obtenidos á:iravés--de e"J-r,.qj,9..:_.-d9. generados laboratoiió, en eléctricos es el valor pico de la corrientedel rayo de retorno en kiloamperes(kAl.

Existen diferentesvalores para las constantesks f c reportadosen la literaturaespecializada,pero el resultadoes aproximadamenteel mismo. Por lo tanto, utilizandouna expresióncomo la indicadaen la ecuación lA-21,es posible determinarla distanciadel último paso de la descargaen función del valor pico de la corrientedel rayo, r, = 9,4. fls

Para l< 30 kA

(A-2)

La expresión (A-2) limitada a corrientesmenores de 3O kA se aplica en esta norma debido a que el mínimo nivel de protecciónestá limitado a un radio de la esfera rodantede 60 m, el cual correspondea una corrienteaproximadade rayo de 16 kA.

_t

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¡-J

_l -J -l t-l

La ecuación(A-2) indicaque la longituddel último paso de la descargainvolucradoen el procesode conexiónentre el líder escalonadodescendentey el líder ascendenteserá mayor a mayoresvalorespico de la corrientede rayo. Por lo tanto, la corrientede rayo representael parámetromás importanteen la definiciónde la proteccióncontra tormentaseléctricas.

1l

l-J

_t

l-J

Si el fíderescalonadodescendentese aproximaa la terminal aéreaA por la derecha,,yasea la terminal aéreaA o la tierra puede ser golpeadapor el rayo si la longitud del últ¡mo paso de la descargar" es equidistantea ambos puntos a partir del punto Pr, corno se observaen la figura A1. Si el punto Pt está más cerca de la terminal aérea A, entonces el rayo golpeará dicha terminal. Por lo que cualquier estructuraque se encuentrea la derechade la terminal aéreaA, a una distancia mayo.rgu€ /'so a una altura sobre el segmento de arco proyectadopor el radio ¡" a part¡r del punto Pt será golpeadopor el rayo.

-l r-l _l -J -l _l r-J :l :l ld¿

f-J

t-J Terminal aérea

Terminal aérea A

B

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l-J

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:l :l f-J

:r :r

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r*{

¡¿-l

FIGURAA.1.- Zona de proteccióndel método de la esferarodante Considéreseahora el caso cuando el líder escalonadodescendentese aproximaa la estructuraentre las terminafesaéreas A V B. Cuando el líder escalonadodescendentese aproxima al punto Pz, la zona protegida está definida por el arco de círculo de radio /s, pasando a través de las puntas de las terminalesaéreas AV B.

:l :l u.{ :l r-rJ :l :l¡¿{ :l LI

f¡¿{

Si una estructura está localizadaentre las dos terminalesaéreas, la altura G (ecuaciónA-5) debe ser mayor que la altura de la estructura para ofrecer una protección adecuada.Un valor negativo de la altura G indicaríauna zona no protegidaentre las dos terminalesaéreas.Las ecuacionescon las cuales puede realizarsela evaluaciónde la protecciónson las siguientes:

f{Á.f

CuandoH1 r"

tJrl

"w;., VH

2r" -1 B

_l

:r

H--r

(A-3)

R=(H-c)m-(B-G)f2c -1 {A-4)

l_ )-q l_ l-t

NMX-J-549-ANCE-2005 8 0 /13 1

l_ f-,1

t)-t

l.-t l14 l_ 4. l_ l-)-tl_ v

Cuando512 r'

G = H -rs +

D=rs-t,F

]¿

)-t

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-

l-l: a-t l_ a-{ l_l_]-{ l-J

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l: ]-t L)-{

L|-{ L_ )--{ L.-{ Llr--1 l¿

l: l-a¿ l-.-J

1-J

I-

le ( ^ B ' )| , fe.1"( Gjl -¡2 t-t z--

^{,

||

(A-7)

Lrs

En donde: I H D

f-J

L.¿

(A-6)

La alturade la terminalaéreapuedecalcularsecon la siguienteecuación:

t-

t

(A -5 )

)

H) ¡, Cuando

J-t

l_)-1--

2-\,r s) 2

R S r, G pr

es la alturadel elementoa proreger' es la alturade la terminalaéreade protección' es ta distanciahorizontalmáximade protecciónbajo el arco proyectadopor el radior" debidoa una term¡nal aérea. es la distanciahorizontalmáxima de protecciónproyectadopor el radio rs entre dos terminalesaéreasde Protección. representala distanciade separaciónentre las terminalesaéreas. representala distanciadel último paso de la descargao el radíode la esferarodante. es la alturamínimaa la cual una estructurase encuentraprotegida. y pz son los últimos puntos en los cuales el líder escalonado descendente viaja hacia la t¡erra o hacia la estructuray se produceel punto de conexiónentre el líderdescendentey el líderascendente'

sobre por su característica volumétrica,el métodode la esferarodantepuedeapl¡carsesin restricciones cualqu¡erestructurao sobreterminalesaéreasutilizadasen la proteccióncontratormentaseléctricas' n al "rodar" la esfera imaginaria ta aplicación aolicación del método El diseñador debe verificar la correcta correspondienteal nivel de protecc¡óndeseadosobre t¡erra, alrededory por encima de la instalaciÓna protegerseo cualquierotro objeto en contactocon la tierra capazde actuar como un punto conductor de la corrientede rayo, teniendo especialcuidadode que la esfera imaginariano toque los elementosa protegerse,como se indicaen la sección4'3'1 y la figuraA'2'

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NOTA - La posicióny altura de las terminalesaéreasen el dibujo es indicativo,con el objeto de ilustrarque la esfera rodante no toque la estructuraa protegef

FIGURAA.2.- Rodamientode la esferarodanteimaginariapara definir la posición de las terminales aéreasde intercepción.

acuerdoa los nivelesde El radio de la esfera rodantese indicaen la tabla 3 de la séiCiórr:.4.3.1i|.):de de rqyo aproximadaque cofrespondeal radio de la esfera protección,en la cual se muestfa.r,!á,,corrie¡1e rodante,estimadaconta"","nión..]i'Á.2)....l...'''.. si se consideraun valor de diseñode 20 m (nivel l) Los valoresindicadosen la tabfa 3irffiuestra'qué) para el radio de la esfera rodante, la instalaciónesta protegida para corrientes de rayo mayores o de penetrarel sistemade igualesa 3 kA; las corrientesde rayo menorestienen una elevadaprob,ábltiUaA protección.Si se consideraun váiór de diseño de 30 m (nivel tt)-qa'fáel radio.de la esfera rodante, la las corrientesde rayo menores instafaciónesta protegida para coriiéntes mayores o iguales a 6,'1;11,,kA; pr.O{écción. penetrar Y así sucesivamentepara los de probabilidad el sistema de una elevada tienen (niveles y lll lV). De acuerdoa la clasificación para rodante la esfera radio de el valores de diseño demás protección, ya que corrientesmenores la considera mayor es el nivel, sea de los niveles,cuanto menor que aéreas. las terminales ofrecen en la efectividaddel blindaje La probabilidadde incidenciade rayos puede establecerseen forma condensadaen la tabla 3 de la sección4.3.1, la cual indica que las corrientesde rayo mayoresa 3 kA representanel 98 % de los o/ode rayos medidosen un cierto tiempo (ocurrencia).Las corrientesmayoresa 8 kA representanel 9O ocurrencia.Las corrientesmayoresa 28 kA representanel 5O o/ode ocurrencia.Las corrientesmayores a 80 kA representanel 10 o/ode ocurrencia.Y finalmente,las corrientesmás elevadas,en este caso mayoresa 2OOkA, representansólo el 1 o/ode ocurrencia.Como puede observarse,existe una elevada probabilidad de incidenciade rayos con bajo valor de corrientey una probabilidadmucho menor para corrientesmás elevadas, Al aumentarel radio de la esfera rodante,disminuyeel número de terminalesaéreasnecesariaspara la protección,pero aumenta la probabilidadde que el rayo penetre el sistema de protección.Un aspecto importante en la evaluación de la protección con el método de la esfera rodante, es que la altura máxima efectiva del elemento de protección a partir del plano a proteger será igual al radio utilizado para la esferarodante.Las figurasA.3 y A.4 muestranel conceptode la alturamáximaefectivade una terminalaéreavertical,de acuerdoal radio de la esferarodanteseleccionado.

l_ )-q l_ r--I

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l-

t t ü )-,

Cuandola altura de la terminalaéreaes mayor que el radio de la esferarodante,la protecciónmáxima estarálimitadaa la zona de proteccióndefinidapor el punto de unión entre la esferarodantey la altura de la terminal aérea correspondienteal radio de la esfera rodante (véase puntos B y B' de la figuraA.4).

l_

r1rr r-I

r-4

l_ a--

t-

t

)-1

1-La-{ 1: a-{ l_l-{ L-.{

t)-t

t-)-{

l_ l_l-{ l: )-¿ l: )-¿

Descripción Espacioa proteger. 1: z" Planode referencia. Radiode la esferarodantede acuerdoa la tabla 3 de la sección4.3.1. /si Radiodel área a proteger. OC: A: Puntomás alto de la terminalaérea. Altura de la terminalaéreasobreel planode referencia' ht: Observeque el punto C correspondeal punto de contactoentre el planode referenciay el arco de círculode la esferarodanteen forma tangencial.

)-J

LL)-{ L_ )¿ L_ l-¿

rL.-¿ )-J

La¿ 1:

l'.-J

FIGURAA.3.- Espaciode protecciónde una term¡nalaéreaya sea horizontalo vert¡calobtenido med¡anteel método de la esfera,rodante,para el caso en que la altura de la terminalaéreaes menor o igual que el radio de la esferarodante

Jl-{ NMX-J-549-ANCE-2005 8 3 /13 1

-l = = = 1..{

-J

ts-r

Jr.--I

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-l -J

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ts--.r

ll¡--r IJ r.--I _l ¡.--r -J \-I

_l _l f.-I _l ¡,-.¡

Descripción 1: Espacioa Proteger. Planode,ieferencia. 2: ,:,rr'r,r: Terminalaérea. 3: Radiode la esfel'arodantede acuerdoa la tabla 3 de 4.3,1..,,...1' rsi Punto más alto d.qla terminal aérea. A: sobre el plano de referencia. Altura de la termináf'a.érea ht: (h,h'): Alturasde las termináGsaéreasde acuerdocon la tab]a 3 de 4.3.1(B, C, B', C'): Puntos de contáóto entre el_plano de refeiénciay la terminal aéreay el arco de circulo de la esfera rodante '-;' '"'','

FIGURAA.4.- Espaciode protección de una term¡nal aérea ya sea horizontal o vertical al punto obtenido med¡anteel método de la esfera rodante, para el caso en que la altura de la terminal aérea es mayor que el radio de la esfera rodante

LJ

-| f.J

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l_ L.I

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t_ ]-t

l_ |-t

B APENDICE (Normativo)

l-

DELSUELO MÉD¡CIÓNDE RESISTIVIDAD

ü

4

l_

t

r.--!

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1a-t l_ J-t ll-t

l_ a-t l_L-r

La-t l: ]-t l: )-t l: |-t l: )-{

t: t: a-{ )-{

l: l-{ L_

81

GENERALIDADES

La resistividaddel suelo es importante para los sistemas de puesta a tierra, ya que tiene un efecto directo en la determinaciónde la resistenciade conexióna tierra y en los gradientesde potencialdel al momentode circularla cor¡ente de rayo, Parapropósitode suelo en la vecindadde las instalaciones que diseño,es necesarioaplicarun métodode medicióny adoptarun modeloprácticode interpretación la con lateral como sentido en el varía tanto cual la permita evaluar la resistividaddel suelo, y aparente", "resistividad como se conocen que en campo se miden profundidad,por lo que los valores particular. de cada sitio en son característicos

81.1

aparentedel suelo Resistividad

Debido a la complejidaden su composición,el suelo no puede definirsea través de clasificaciones genéricaspor lo que la resistividaddel suelo debe determinarsemediantemedicionesrealizadasen campo. del suelodependede variosparámetroscomo son: La resistividad

1) 2l 3) 4l 5)

B2

MATERIALY EOUIPO

1)

l--i{

Ll-1 l_ .-{ L]-¿

L-

rr a-J

cíclicasentreestacionesdel año). Contenidode agua (importanteen las variaciones El contenidode sales. La temperatura. El grado de compactación. La heterogeneidad.

2l 3)

Equipo calibrado de medición de resistenciade tierra con las característ¡cas siguientes: lntervalode frecuenciade 1O0 Hz a 200 Hz o mayor' Posibilidadde proveer alta y baja corriente con valores de 9 mA a 250 mA . accesoriosprovistospor el fabricantedel equipode medición' en caso de no contar con accesoriospara el equipo de medición,utilizarcable o cordón aisladode cobre tipo SCE o SCT con una designaciónde uso más común de 2,08 mm2(14 AWG) o 1,3O7mm2 (16 AWG), con accesoriosen sus extremos para la correctaconexiónal equipoy electrodosauxiliarescon una longitudmínima de 5O cm y un diámetromínimode 13 mm de algunode los siguientesmateriales: Acero inoxidable' de cobre. Acero con recubrimiento Acero galvanizado'

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B3

DE MEDICIÓN PRINCIPIO

Esta norma recomiendael método de los cuatro electrodos (dos de corriente y dos de potencial) o método de Wenner, el cual ha demostrado ser simple y efectivo, ya que no necesita de electrodos auxiliaresprofundos. El procedimientode mediciónutilizacuatro electrodosde pruebaauxiliaresenterradosen línearecta y a una distanciauniforme entre ellos. Véase figura B.1. Una fuente de corriente,conectadaentre los electrodosauxiliaresexternos, suministrauna corriente a tierra. El flujo de esta corriente en la tierra produce una variación del potencial en el suelo, generando una diferencia de potencial entre los electrodosauxiliaresinternos.La relaciónentre la diferenciade potencial(V) y la corrientede prueba (l) correspondea la resistenciadel suelo, la cual es utilizadapara determinarla resistividadaparente'Cabe aclarar que existen equipos de medición que proporcionanla medición de la resistividadaparente de maneradirecta.

FIGURA8.1.- Método de los cuatro electrodoso método de wenner NOTA - Puedeutilizarseotro método de medición para la resistividaddel terreno siempre y cuando los resultados sean equivalentesal método de Wenner

B4

DE MED¡CIÓN PROCEDIMIENTO a) b) c) d)

Seleccionarun eje de referenciasobre el suelo para efectuar las mediciones Colocaren línea recta los cuatro electrodosauxiliarescomo se indica en la figura 8.1, Suministrar una corriente de prueba a tierra a través de los dos electrodos externos,de acuerdocon lo indicadopor el fabricantedel equipode medición' R obtenidoen el equipode medición. Registrarel valorde resistencia

L l-{

l_ L-J

l_ l-t

t_ )-'{ lt--¡

t-

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e)

Repetirlos puntos (b), (c) y (d) para diferentesdistanciasa entre los electrodos auxiliares.

para este método de medición,la resistividadaparentedel suelo está determinadapor la siguiente expresiónmatemática:

|-'t

t-

p=

t

.)^

4naR

4naR

(B -1 )

2a

4¿o

a2 + 4b2

"14a2+ 4b'

L.J

t)1

t_

t

a-t

tt)-{

t

)-A

l:

¡-.ra

L-

rl: a-,J l-'{

1: l: l: a-J l_l: r--J Ll: La-J Lr'-{ )-J )-J

l-rl

l--J )-J

t_ a-J

E n donde: es la distanciaentre electrodosauxiliares.en m' a es la profundidadde los electrodosauxiliares'en m' b R es la resistenciaresultantedel cociente V/1, en O' p es ia resistividadaparentedel suelo,en Om nes e|f ac t or r es u|t ant edeap|ic ar | o s v a | o r e s e n e | d e n o m i n a d o r . es la diferenciade potencialentre electrodosauxiliaresinternos,en V. V es la corrientede pruebaentre electrodosauxiliaresexternos,en A' I

es del 1oo/ode Ef valor máximo recomendadopara la profundidadde los electrodosde prueba a.uxiliares < al20 b lla distancia prácticasen las que se mantienela desigualdad la distanciaa. pata cond¡c¡ones (1)puede la ecuación entre electrodosauxiliareses mucho mayor que la profundidadde enterramiento), a: simplificarse P = 2naR

(B-21

por lo que Algunosequiposde mediciónproporcionandirectamenteel valor de la resistividadaparente, no es necesarioaplicarlas ecuacionesanterioresB-1YB-2' que Las distanciasentre electrodospuedenser arbitrarias,pero igualesentre electrodos'Se recomienda de mínimo un m con al iniciode las medicionesla distanciamínimade separaciónentre éstos sea de 1 6 mediciones,graficandolos valoresobtenidos' que se Debidoa que en las medicionesde resistividadse involucrael volumendel suelo,es necesario fin de el con realiceel mayor número de direccionesde mediciónposiblesen el lugar de medición, obtener un perfil representativodel suelo. mediante La figura 82 ilustraun ejemplode mediciónde resistividaddel suelo en un área determinada direccionesortogonaleso diagonales.

I

-l -Jt-¡ \-¡ -J ¡-¡ --

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f-l

I -J ¡J

r.J

J :J L.J

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LJ

t- G-

-I

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¡-J

-J _J -l L,-¿

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:r É-J

FIGURA8.2.- Eiemplo,d¿trayectoria de dlNcciones recomendadas para'[dimediciónde res¡st¡v¡dad@suelo

-lL-{ ¡.-l

a continuación' Los resultadosde las mediciones'seregistranen una t"Ot"",..,,,,,.lom--,gjq..,ilgica

:lF-r

:r :r :r :r :r :r :r :r A.l

TABLA B:.1,.ifleSistiotfpico de medicioneQdo'réóistividad

}{

Número de medición

rr::::.l r: :,

D¡stancia.d'd separaci-d¡,

Diidcción 2 f,lm

üil;¡ii s Om

últección n ,:l:::::1 d2¡1

Promedio Om

o21 p22 p23 p24 o25 o26

o31

on1

o32 o33 .-:. o34l o35 o36

on2 on3 on4 on5

o1 p2 o3 p4 o5 o6

ll|.:i.'rr

1

1

¿ ó

2 3

o11 o12 ::-o13

4 5

4

;:tr.!t

o

o

I

o15 o16

on6

¡.{

F{ }J

}J

t-r

85

DE LOS RESULTADOS INTERPRETACIÓN

El objetivo de medir la resistividades poder representaral suelo medianteun modelo práctico,con el fin de estimar el comportamientode la red de puesta a t¡erra del sistema de proteccióncontra tormentas eléctricas.Los modelosmás comunesutilizadosen la representacióndel suelo son los siguientes:

I.-r

:r :l :r LJ

F.{

a) b)

Suelouniforme, Suelo heterogéneoo de dos capas.

El análisis para la correcta interpretaciónde resultadospuede realizarsemediante dos mecanismos: manual y por medio de programascomputacionales.Los programascomputacionalesrepresentanel medio más eficaz y precisopara obtener una representacióndel suelo, siendo el mecanismode análisis recomendadoen primera¡nstancia.El análisismanual es sencilloen su aplicacióny representauna herramientaque todo diseñadorpuede utilizar debido a su s¡mplicidad,Los resultadosdel análisis para un suelo heterogéneo,deben tomarse sólo como un indicadordel suelo, manual,principalmente más no como un modelopreciso.

¡.{

-l = = ¡{

lE=!

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La tabla 1 muestrala forma de registrarlos valoresmedidosen el campo. La primeracolumnaindicael número de medición en cada dirección, la segunda columna indica la separaciónen metros entre los electrodosauxiliaresen cada medición,la columna 3 indica los valoresobtenidosen las medicionespara la dirección 1, la columna 4 indica los valores obtenidos en las medicionespara la dirección 2 y así sucesivamentehasta la dirección n, La última columna representa el valor de la resistividad del espaciamientocorrespondienteentre electrodoscalculadacomo el promediode las n direcciones.Con el fin de determinar la tendencia de la resistividaddel suelo, deben graficarse los valores promedio obtenidosen la tabla B.1. En la figura B.3 se ¡lustrancurvastípicasde la resistividadapaientepromedio del suelo.

85.1

Suelouniforme

Una curva de resistividad aparente del suelo se considera homogénea o uniforme, cuando las variacionesentre medicionespromedio se encuentrandentro de una banda del 1Oo/o,tal y como se ilustraen la curva A de la figura 8.3. El modelohomogéneose utilizacuandoes posibledefinira través de un valor medio único las variacionesde resistividadcon la separaciónentre electrodos' Et vator único de ta resistividadapareore.-;;;;;;

_

rnm

:

mediantela siguienteecuación:

,;;;'¿n:bula

Pl +Pz+ Ps +P+ +Ps +Po +'..+Pn ::.: n

(B-3) ,.,,,,''....:'.

En donde: .., ,.. .,,, ,.,,.,.....,.,1... ,.,,:;.,:l',,.:,17..,.,.t..

t..'.'...,.,,.

at.'

n es el número de medicionesen cada direcciónrealizadasen campo; y promediocalculadasen cada medición. pt, p,... p, son las resistividades

8 5 .2

Suelo heterogéñeode dos caPas

El modelo heterogéneode dos capas generalmentese obtiene mediante la aplicaciónde programas la figura 8.3, repre$entaal suelo por medio de una capa de computacionales.Este modelo, indióádo,,en g!.nivei''desuelo y la profundidad,y una capa de resistividadsuperiorcuyos límites están'lndicados.po-¡ paitir a de la profundidadde la capa superior' proyecta infinito que el hasta se resistividadinferior Una curva de resistividadaparente del suelo se consideraheterogénea,cuando existe una tendencia ascendenteo descendente,como se ilustra en las curvas B y C de la figura B'3' Si no es posible obtener un modelo de dos capas para el suelo, puede obtenerseun valor indicativo de la resistividad mediantela siguienteexpresión: uniformeequivalente, aparentep del suelo,conocidocomo resistividad

o =er$b

(B-4)

En donde: pmaxf pminrepresentanel valor máximo y el valor mínimo, respectivamente,de la resistividadaparente promedio obtenidosen la últ¡macolumnade la tabla B'1.

NMX-J-549-ANCE-2005 8 9 /13 1

Heterogéneoascendente(B)

E o) o c o 6 6 6

:>

descendente(C) Heterogéneo

.9 o

Separaciónentre electrodos-e!'tm

,

,,,.,.¡,..¡, .,.._....,.. t ,::', FIGURA83,. Curvas típicas,dé,la iesistividad:áparerttodel suelo

B6

INFORMEDE RESULTADOS

Los resultadosobtenidosen las medicionesdeben presentarseen un informe que contenga lo s¡gu¡ente y debe contenerlas unidades,conformecon NOM-OO8-SCFI¡' ...:..i i i r r i :i .r ::,,:t- -

1) 2l 3) 4l 5) 6) 7l 8)

,

i ,ttt,,i .

Equipoutilizado. Arreglode medición. Valoresobtenidosde la medicióncontenidosen tabla. contradistanciade separaciónde electrodos. Graficade los valoresde resistividad representativa del suelo. Valorestimadode la resistividad Observaciones. de efectuarla medición. Responsable de la medición. Fechade realización

h l-

r

NMX-J-549-ANCE-2005 9 0 /13 1

É

E E L.I

t:

r. t rr É

C APÉNDICE (Normativo) A TIERRA Y MÉTODODE MEDICIÓNPARA LA RESISTENCIA CÁLCULOSIMPLIFICADO

C1

GENERALIDADES

Este Apéndice estableceuna metodologíapara calcularmediantefórmulas simplificadasla resistenciaa tierra del SPT y la metodologíapara medir, a través del método de caída de potencial o de los tres electrodos,la resistenciaa tierra del SPT.

C2

EVALUACIÓNANAL¡TICA

de leyes electromagnét¡caspara la El cálculo de la resistencia a tierra.,invol,úcli$1at,::,árpl¡eqc¡On i nsidad de corriente de los conductores y potenciales poteAé'ial, gradientes de de determinación enterradosque forman la red ds::púéstaa tierra. Actualmenié',,el tratamiento electromagnéticopara evaluar el comportamientode las redes de puesta a tierra se'iíealizamedianteel uso de métodos numéricos.Sin embarge, ss ,posibledeterminarla resistenciaa:$erra del SPT mediante formulas simplificadasque, si bien ¡s, proporcionanun método exacto, cgnstituyen una forma aproximadade anticiparlos resultadosesperadosen las medicionesde campo,

c2.1

Diagramade fluio

En el diagrama de flujo de la figura C.t,1se"i;¡ican los pasos que deben seguirse para evaluar la resistenciaa tierra del SPT'desdeel cálculoanalít¡cohasta las medicionesen campo. ' La informacióncontenidaen la firguraC.1 es la siguientei ' :a ::' ,

a) b) c) d) e) f) g)

.':::" '

'

eléctricás' del suelo, mediante mediciones de Obtener las óár¡.aeterísticas ndice B;',., resistividad, aplicandól,¿¡.,etits¡;o'i:6üi"Ápé Obtenerla tendencia(ascendenteo descendente)de la resistividaddel suelo' Obtener el modelo de dos capas del suelo, o la resistividaduniforme equivalente, aplicandoel criteriodel ApéndiceB. para obtenerel Aplicarun tratam¡entoanalíticorigurosoo formulassimplificadas, valor de resistenciaa tierra del SPT. Compararel resultadoobtenido con el valor de referenciade 10 O, indicado en 4.3.4. Modificarla red de puestaa tierra,en caso de obtenerun valor mayor a 10 Q. Confirmarel valor calculadode la resistenciaa tierra, una vez instaladoel SPT, mediantemedicionesde campo,de acuerdoa lo indicadoen C'3.

paraarreglostípicosutilizadosen un SPT,donde: La tabla C.1 muestralas formulassimplificadas R p L A h

a tierra,en Q. Resistencia Resistividaduniformeequivalente,en C)m' Longitudtotal de los electrodosde puestaa tierra horizontaleso verticales,en m' Área de la malla,en m'. Profundidadde los electrodosde puesta a tierra horizontales,en m'

NMX-J-549-ANCE-2005 9 1 /13 1

d a Lt

Diámetrodel electrodode puesta a tierra, en m. Radiodel electrodode puesta a tierra, en m. Longitudtotal de los electrodosde puestaa tierra horizontalesy verticales,en m.

FIGURAC.l.- Diagramade flujo parala evaluaciónanalíticade la resistenciade un SPT

NMX-J-549-ANCE-2005 921131

TABLA C.1.- Fórmulaspara calcularla resistenciaa tierra

Paraun electrodovertical

*=#.['.*-,)

-=#'[''#*] Parados electrodosde puesta a tierra horizontales e n"ELE"

Paratres electrodosde puesta a tierra horizontales e n "YE"

Paracuatro electrodosde puesta a tierra horizontales en "CRUZ"

-=#.['"r#*] -=#r['"o7#*J :','t't' n':;,[r" ..;,:,..:.,.,t.t,, ' t,1.1.,,,,,, :,:,:.:,..'.,,

#*)

-"

Paraseis electrodosde puesta a t¡erra horizontales

-=#['"*#J

Paraocho electrodosde puesta a tierra horizontales

-=#[''##]

Paraun anillocerrado

-='lu.#['."#)]

La figura C.2, figuraC.3, figura .C.4, figura .C.5 y figura C.6 ilustranlos valoresde resistenciaa tierra de arreglostípicos indicadosen la tabla C.1, sin electrodosde puestaa tierra verticales(líneasólida) y con electrodosde puesta a tierra verticales(líneadiscontinua) aplicandolas fórmulas correspondientes es de O,6 indicadosen cada figura aplicandoun método numérico.La profundidadá de enterramiento m, el diámetro d de los electrodos de puesta a tierra es de 0,013 m y la resistividaduniforme equivalente p es de 10O Om. La resistencia a tierra para otras resistividadespuede estimarse muftipficandoel valor obtenido de la figura C.2, figura C.3, figura .4, figura .5 y C.6 por el factor

@t 1 o o t .

NMX-J-549-ANCE-2005 9 3 /13 1

14 '12 t0 E8 o^ 4

0 o 2 4 8

o 2

8 tO' 12141A18202221262E30323/.363810 12

1 6

8 101214 16182022242828fi 323/..36384042

U2 (ml

U2 (m)

FIGURA G.3.- Resistenciaa tierra para un arreglo con electrodo de puesta a tierra horizontal en "ELE" con tres electrodos de puesta a tierra

FIGURA C.2.- Resistenciaa tierra para un arreglo con electrodo de puesta a tierra horizontal en línea y con tres electrodos de puesta a tierra verticales

l6 11 12 ^10 E EA

oG6 1

0' o

2

4

6

8 10 '12 11 18 18 20 22 21 26 28 ttl.t2

.31 36 38 dO '{2

02,1

6

g 10 12:,',14.::1t6"1¿ 20 22 24

U3 (m)

28 30 32 34 6 3a & 42

U4 (m)

tierta p.áia F|GURA C.3.- Resisteác¡ár'a un arreglo electrodo {e puesta a tierra horizontal en "YE" !:,,:¡coñ tfes electlodos de puesta a tierrá.,verticales

0 2

4 6

FIGURA C.5.- Resistenciaa tierra para un arreglo de electiodo de puesta a t¡erra horizontal en ,,.:4CRUZ" y con cuatro electrodos de puósta a tierra verticales

81 01214't818202221242A30323416391042

U3 (m)

FIGURAC.6.- Resistenciaa tierra para un arreglode electrodode puesta a tierra horizontalen "DELTA" y con tres electrodos de puesta a tierra verticales. No se indica LA formula simplificada de este arreglo en la tablaG.l.

c2.2

Ejemplode cálculo

A continuaciónse muestraun ejemplopara la aplicaciónde la fórmula simplificadapara el arregloen anillocerrado.

1)-1 l_ )-t

NMX-J-549-ANCE-2005 941131

1]-t l-

rt" t rt-

Red en forma de anillo cerrado de 20 m x 30 m con 6 electrodos de puesta a tierra verticales (varillas)de 3 m de longitud,ubicadasen cada esquinay en la parte media de las partesmás largas, el conductorenterradoa 0,6 m de profundidady las véasefigura C.7. Las líneascontinuasrepresentan por círculosnegros. varillasde 3,0 m de profundidadestánrepresentadas

a_t

t

rl: rl: É

a-,

a,-t

l:

t

a-.,

t:

a-.t

L-

rl: LrLL: rLLrt rr l-5

]-,

)-5 )-t

a-t

FIGURAC.7.- Red de puesta a tierra para el ejemplode cálculo comparativocon las fórmulas simplificadasy un tratamiento analítico riguroso La fórmulasimplificadaparaeste arreglo,indicadaen la tabla C1, tiene la siguienteexpresión:

.' ^,1+."+-['.rk]] (c-1)

En donde: R es la resistenciaa tierra o es la resistividaduniformeequivalente, Lres la longitudtotal del conductorenterrado(horizontaly vertical), A es el áreaque forma la mallarectangulary de los electrodosde puestaa tierra. h es la profundidadde enterramiento

Por lo tanto, los valorespara la fórmulason: I = 30m + 30 m + 20 m + 20m + (3x6) m = 118 m A = 20 m x 30 m = 600 m2 h=0,6m p [ = resistividaduniformeequivalenteen C)mde acuerdoal ApéndiceB.

r.-r

4,

Suponer que se tienen dos tipos de suelo: uno con tendencia ascendentey otro con tendencia encontradasen el campo, descendente.La tabla C.2 muestralos valorespromediode las resistividades (última columna B1). B de tabla de acuerdoal criterioindicadoen el Apéndice

J

:t

NMX-J-549-ANCE-2005 9 5 /1 3 1

r--I

J J t-.¡

TABLA C.2.- Medicionesde resistividaddelsuelo D¡stanciasntre electrodos m 1

Tendencia descendente Om

Tendencia ascendente Om

o

85,3 173.2 242,O 293,6 321.7

8

344.6

2 2

4

198,9 169,4

105.2 87,3 75,6 70,4

= = =

:I =

de acuerdoal ApéndiceB, se tiene: uniformeequivalente, Calculandola resistividad =

u.{

Ascendente: p-

85,3 + 344,6 = 215,0 Om

(c-21

Descendente:

J

-l u,-.I f -I -I ¡J..I

198,9+ 7O,4='134,7

(c-3)

l)m

f-¿-f

..1gecuación (C-1)se obtienen los Apficando los valores obtenidos en las ecuaciones lC-z) V té3,ltl.'.:,,. :tierra: valoressiguientesde resistencia.á

=

Parauna resistividadcon tendenciaascendenteR : 5,6 O

-I

Parauna resistividadcon tendenciadescendenteR : 3,5 fl ,,,t,t.,,].,

Debe considerarseque el valor de resistenciaa tierra obtenido cOñ una resistividadcon tendencia ascendente,generalmentees menoi al valor esperadomedianteJas medicionesde campo y, por el con tendencia descendente contrario, el valor de la resistenciaa 'tierÍa obtenido 66¡ u¡¿ r:,}esistividad generalmentees mayor al valor esperadomediantelae.me iciónesde campo. El caso más crítico es cuando la resistividaddel suelo tiene una tendenciaascendente,ya que el valor calculadode la resistenciaa tierra siempre está por debajo del valor esperadoal medir en el campo. Paraeste caso y cuando no se obtenga un valor de resistenciaa tierra menor que 10 O se recomienda aumentaral doble la longitudde los electrodosde puestaa tierra horizontales.

t-.t

J¡-I

= ¡-.¡

f :J f¡.-I f L-r r--I F--l

_r =

FrJ

c3

A TIERRA DE CAMPO DE RESISTENCIA MEDICIONES

-r -r J I,.I

c3 .1

Principiode medición

El método consisteen hacer circular una corrientepor el electrodoa ser medido y la influenciade esta corriente sobre el electrodo en términos de potencial,es medido entre el electrodo de puesta a tierra bajo pruebay un electrodoauxiliarde potencial.

l¡..J F¡J

J J trJ tf¡

JL-r

J¡F{

1a-t

1_ )-t l_ a-t 1|-t l-

r. rl_

NMX-J-549-ANCE-2005 9 6 /13 1

Se utilizaun electrodoaux¡liarpara permitirel paso de la corrientea través del electrodode puestaa tierrabajo prueba.Véasefigura C'8'

)-t t-t

l-

t =

É a-t

Electrodoa medtr

l_

t pl

l: l-r l:

t

a-t

l: )-, l_ a-t l: )-t l: a-t l:

Descripción Electrodode Prueba. E: Electrodoauxiliarde potencial' P: Electrodoauxiliarde corriente' C:

FIGURAC.8.- Método de caída de potencial La corrientede pruebal, que circulaentre el electrodobajo pruebaE y el electrodoauxiliarde corriente C, da como resultandouna variaciónde potencialen la superficiedel suelo. El perfil de potenciala lo largode la direcciónC, P y E se ¡lustraen la figura C.9. Resistencia(O)

rLl: rr

real Resistencia

t-.,

Potencialde pruebaen P

)--,

I

r.-,

D¡stancia(m)

l:

t t

rr

'--a

Descripción Distanc¡a. X:

de X FIGURAC.9.- Resistenc¡aaparentepara varios espac¡am¡entos

NMX-J-549-ANCE-2005 971131

Los potencialesson medidoscon respectoal electrodobajo prueba E, los cuales,por conveniencia,son supuestos,de valor "cefo". El métodode caídade potencialconsisteen graficarla relaciónY = n , como una funciónde la variación I potencial la posicióndel electrodobajo prueba se mueve desde de auxiliar X. El electrodo de la distancia incrementos a del 'lOo/ode la distaricia entre el posición corriente auxiliar de hasta la del electrodo para obtiene se cada incremento. y la resistencia electrodoE el electrodoC. El valor de La resistenciase grafica en función de la distanciade separaciónX, el valor estimadode la resistencia buscadapuedeobservarseen la parteplanade la curva,tal como se ilustraen la figuraC.10. Con el objeto de obtener la porción plana de la curva, es necesarioque el electrodo de corriente sea colocadofueradel áreade influenciadel electrodoa medir,como se indicaen C.3.3.1 incisos1V 2.

c3.2

Materialy equipo a)

c3.3

::,::,.,,.;,1: , :. ,..:t;..1,; Equipo calibrado de medición ae'leSi6.,lenciade tierra con las características siguientes: Intervalode frecuenciade 10O Hz a 20GHz o mayor. Posibilidadde proveeralta y baja corrienté"gonvaloresde 5 mA a 250 mA. -

b)

Accesoriosprovistospor el fabricantedel equipo.dernedición.

c)

aecesoriospara el equipo de medición,utilizarcable o En caso de.nü::,conta!,ion cordón aisladode cobre tipo SCE o SCT con una designaciónde uso más común de 2,08 mm2(14 AWG) o 1,3O7 mmz (16 AWG), con accesoriosen sus extremos con una longitud mínima para la coi¡eCta,eénexión al,éflipo y electrodosauxilliares de 50,É,my un diámetromínimode 13 mm, de algunode los siguientesmateriales: Acero inoxidable. Acero Gon recubrimientode cobre. ,,,,:',::."" Acero Qdl;uan'izado -

Procedimiento de medición a)

el equipode medicióncalibradopara la aplicación. Seleccionar

b)

Seleccionarel electrodode puestaa tierra a medir.

c)

Definirla posicióndel electrodoauxiliarde corriente.

d)

Definirla posicióndel electrodoauxiliarde potencial.

e)

Incrementar la distancia del electrodo auxiliar de potencial a intervalos homogéneos,hastaalcanzarla longitudtotal del electrodoauxiliarde corriente.

f)

Registrarlos valoresobtenidosen cada uno de los puntos,

s)

Graficarla curva de la resistenciaa tierra e identificarla parte planade la misma.

NMX-J-549-ANCE-2005 9 8 /13 1

Electrodode potencial(P) en líneacon el electrodo de pruebay el electrodode corr¡ente \

I

E (q

o

\

o o

{)

\

Electrodode pbtencial (P2) entre 9Oo y 18Oodel electrodode corriente

Distancia(m)

FIGURAC.10.- Curva típica de res¡stenc¡a a t¡erra ..:.

c.3.3.1

:,.1.'

Durantelas medicionesse recomiendalo siguiente: 1)

,,é/:.',.etlectrodo.de puesta a tierra bajo prueba no esté interconectado con los Q,u6nQs rii:'Cénlos demás electrodos del SPT, es suficiente ubicar cimientos,d¿ ta:l,e$tructüra el electiódo aul'lllárde corrientea una distanciamínima de 30 m. El arreglode los electrodosáuxiliarespara realizaresta mediciónpuedeser en línearecta,

2l

Cuando el elélfttodo de puesta a tierra bajo prueba esté interconectado con los cimientos de la é$ü,ucturao con los d9máé electrodosdel SPT, debe considerarse el área de la instalaCióno el área formado por la interconexiónde los electrodosde puesta a tierra. en este casó lá distanciaentre el electrodo a medir y el electrodo auxiliar de corrientedebe ser mayor o igual a dos veces la diagonaldel área considerada.El arreglode los electrodosauxiliarespara realizaresta medicióndebe ser entre 90o y 18Ooentre éstos.

3)

El electrodode potencialdebe ubicarseinicialmentea 25o/ode la longitudtotal del electrodo auxiliar de corriente a partir del electrodo a medir. El intervalo entre medicionesmoviendo el electrodo de potencialdebe ser tal que se realicenpor lo menos 1O medicioneshasta completarla distanciatotal del electrodode corriente.

4l

El valor a utilizarsecomo representativode la resistenciaa tierra, es aquel que se encuentraen la regiónplanade la curva, y cuya diferenciacon valoresadyacentes no sea mayor al 5 o/o.

5)

Debe asegurarseque los electrodos auxiliarestengan un contacto firme con el suelo, los cables sean eléctricamentecontinuos y los conectoresutilizadosestén firmementeconectados.

NMX-J-549-ANCE-2005 9 9 /13 1

c3.4

lnformede resultados

en un informeque contengalo siguiente Los resultadosobtenidosen las medicionesdebenpresentarse y debe contenerlas unidades,conformecon NOM-OO8-SCFI: a) b) c) d) e) f)

s) h)

Equipoutilizado. Arreglode medición Valoresobtenidosde la medicióncontenidosen tabla. Graficade los valoresde resistenciaa tierracontra distanciade electrodoauxiliar de potencial. representativa de puestaa tierra' Valorestimadode la res¡stencia medición. de la Observaciones de realizarla medición. Responsable de la medición. Fechade realización

l_ )1 1_ f.-.r

NMX-J-549-ANCE-2005 10 0 /13 1

t_ t_ l--,

APÉNDICED (Normativo)

)-t

ll--r l)-t

MAPA DEL PROMED¡OANUAL DE DENSIDADDE RAYOSA TIERRAPORESTADOS

l--

(DRT) en cada El presente Apéndice muestra las isolíneaspara evaluar la densidad de rayos a tierra estadode la RepúblicaMexicana,exceptola penínsulade BajaCalifornia.

1-!

Las isolíneas representanel promedio anual de dicho periodo. Las unidades de la DRT son Véasefigura D2' rayos/km2/año.

t

l-

rt rJ

l_ l_

la El valor de cada isolíneaes de 0,25 y debe tomarseel nivel superiorde la isolíneaque correspondaa ubicaciónde la instalacióna proteger. El valor de DRT que debetomarsepara la penínsulade BajaCaliforniaes de 2 rayos/km2/año'

l-t!

t

ISOD EN SA IDD

r---.¡l

l: L-r l:

t

i

2 6 .00 i

É a-t

L-

rL_ L: rf: Lr )-t

a-t

r,rt

- 88.00

- E4,00

O f F F J

- 80.00 34.00 32.00 50.00 28.00

l

aJD

t

- 92.00

'",q^N

:

l-rt

l: L-

LON Gl TU D -104.00 -100.00 -96.00

- 120 00 J4 00 -

26.00 O

I 2 4 .0 0-

24.00 l

F

22.00

2 2 .0 4

= )

-

2o.ooi