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• Benjamin Nelson Mamani Laruta

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Instalación de Pararrayos Seminario: Fundamentos de Pararrayos Ing. Carlos Salinas

El Rayo

Concepto de Rayo El rayo es la reacción eléctrica causada por la saturación de cargas electroestáticas positivas y negativas, que han sido generadas y acumuladas progresivamente durante la activación del fenómeno eléctrico de una tormenta.

Tipos: - 2 iniciados en las nubes - 2 iniciados en tierra, ya que Dato: Los más comunes, siendo el 90 % de los rayos detectados, son de una nube negativa hacia tierra.

Formación de Rayo Sigue siendo un tema de debate. • Las causas fundamentales, que van desde las perturbaciones atmosféricas (viento, humedad y presión) hasta los efectos del viento solar y a la acumulación de partículas solares cargadas. • Se cree que el hielo es el componente clave en el desarrollo, propiciando una separación de las cargas positivas y negativas dentro de la nube. Los rayos pueden producirse en las nubes de cenizas de erupciones volcánicas, o puede ser causado por violentos incendios forestales que generen polvo capaz de crear carga estática.

Guías Escalonadas & Descargas de Retorno

Esquematización del mecanismo de formación del rayo Guías escalonadas provenientes de las nubes. (Descienden 50 a 70 metros )

Descargas de retorno provenientes de la tierra. (Ascendentes con diámetro 2.5 a 5 cm)

¿En donde NO caen los Rayos?

En donde se producen los rayos? En zonas costeras y zonas tropicales (mas activos)

En donde NO se producen los rayos? En zonas blancas

Tipos e Impactos de Rayos Tipos:  Rayo nube a cielo o duendes  Rayo de nube a tierra  Rayo de tierra a nube  Rayo de nube a nube

Tipos e Impactos de Rayos Impactos:  Térmicos  Eléctricos  Fisiológicos

Lugares o Actividades de Riesgo y como mantenerse Seguro Los 6 lugares mas peligrosos: 1. Estar de pies en un lugar abierto 2. Pasear en bote, pescar o nadar 3. Jugar golf (o deportes a campo abierto) 4. Trabajar en equipos viales o de agricultura 5. Hablar por teléfono 6. Reparar o utilizar artefactos eléctricos

REGLA DE ORO: Ponte a cubierto en una jaula de Faraday

Fundamentos de Pararrayos

Definición & Características de Pararrayos Es un instrumento o dispositivo cuyo objetivo es atraer y canalizar al rayo junto con su enorme carga eléctrica hacia la tierra o agua a través de conductores y que se coloca sobre edificios, líneas de transmisión, buques para preservarlos de los efectos del rayo Barra de Hierro (1 o 3 puntas)

Cable conductor

Barra o placa al suelo

Efecto Punta

Principios de Funcionamiento El pararrayos no es más que un dispositivo que dirigen al rayo a través de un cable hasta la tierra para que no cause desperfectos.

Compensación del Potencial Eléctrico Reduce la fuerza a valores inferiores de 1000 v Conducir el rayo hacia la tierra

Principios de Funcionamiento

Componentes Principales • • • • •

Sistemas de Dispositivos terminales

Conductores metálicos de descenso (Principalmente el cobre)

Sistemas de Conductores de bajada

Sistema de Puesta a Tierra

Terminales aéreos Mástiles Cables aéreos tendidos entre mástiles Partes metálicas estructurales del edificio Dispositivos terminales especiales

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Configuración de Electrodos Quimicos Caja de registro Conductores

Tipos de Pararrayos PASIVOS  Pararrayos de Franklin  Pararrayos Jaula Faraday

ACTIVOS  Pararrayos Radiactivo  Pararrayos con Corona Solar  Pararrayos con Dispositivo de Cebado

Normativas para Sistemas de Pararrayos El objetivo de las normas actuales de protección del sistema de pararrayos es salvaguardar la vida de las personas e instalaciones. Se remarca que en mayor o menor grado, debe aclararse que no existe una protección absoluta contra el rayo, sino únicamente una protección adecuada. IEC 62305: Norma internacional • • • •

IEC 62305-1 Protección contra el rayo - Parte 1: Principios generales IEC 62305-2 Protección contra el rayo - Parte 2: Evaluación del riesgo IEC 62305-3 Protección contra el rayo - Parte 3: Daño físico a estructuras y riesgo humano IEC 62305 4 Sistema de puesta a tierra - Parte 4: Sistemas eléctricos y electrónicos en estructuras

NFC-17102 - UNE 21186: Norma internacional

Mantenimiento de los Sistemas de Pararrayos •

La descarga de rayos sobre el pararrayos suele cristalizar la tierra donde esta enterrada la jabalina, lo cual causa un deterioro de las picas y perdida de conductividad de la tierra (>10 ohm)

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Se debe realizar una inspección visual de todo el recorrido del sistema de bajante para asegurarnos que los soportes estén bien fijados, la punta y cabezal captador.

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Si se deja de lado el mantenimiento, el rayo cuenta con una alta probabilidad de caer en otro sitio como en líneas eléctricas, árboles, u otras instalaciones eléctricas con la seguridad de daños.

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Contando con pararrayos, sería negligente dar por seguro una protección total. No sabemos cómo va a caer un rayo, pero si contamos con un alto porcentaje de certeza que atrayéndolos con una buena instalación para su descarga a tierra, protegeremos nuestras instalaciones.

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El mantenimiento está enfocado en la limpieza del captor del pararrayos, el cambio de los componentes de fijación, el ajuste de conectores, la protección con grasa para contactos, la revisión del recorrido del cable de bajada hasta el pozo a tierra, la inspección periódica de pozo a tierra y la revisión y ajuste de los vientos de la torre del pararrayos.

Factores de protección de Pararrayos •

Un edificio puede tolerar hasta 100.000 V, mientras que componentes electrónicos a 24V se dañarán con voltajes sostenidos de 48 voltios.

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La inductancia de los conductores de cobre usados para tierras es de aproximadamente de 1.64 micro Henrios por metro (uH/m).

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se recomiendan curvas con radio de unos 20 cm, y conductores múltiples conectados en paralelo a tierra.

Sistema de Protección Contra el Rayo (SPCR) A) Sistema Externo: Comprende un dispositivo captor (terminal aéreo), las bajadas y un sistema de puesta a tierra. B) Sistema Interno: Comprende todos los dispositivos complementarios al anterior (A) con el objeto de reducir los efectos electromagnéticos (voltajes inducidos) de la corriente de rayo dentro del espacio a proteger.

Métodos de Protección Contra Descargas Atmosféricas • Método de la esfera rodante • Método de enmallado • Método de ángulo de protección • Método de cono de protección

Zonas de Protección PRIMERA CLASE: Requieren de poca o ninguna protección (deben estar conectados a tierra). Ejemplos: a) Todas las estructuras metálicas que contengan materiales inflamables. b) Tanques de agua, silos y estructuras similares, construidas mayormente de metal. c) Mástiles de bandera construidas de algún material conductor. SEGUNDA CLASE: Esta clase consiste de edificios con cubierta conductora y estructura no conductora, tal como edificios con cubierta metálica. Este tipo requiere de conductores para conectar la cubierta a electrodos en la tierra. TERCERA CLASE: Esta clase consiste de edificios con estructura metálica y cubierta no conductora. Este tipo requiere de terminales aéreas conectadas a la estructura y fuera de la cubierta para actuar como terminales pararrayos.

Zonas de Protección CUARTA CLASE: Esta clase consiste de estructuras no metálicas, que requieren una protección. a) Edificios de madera, piedra, ladrillo u otros materiales no conductores, sin elementos de refuerzo metálicos. b) Chimeneas. Aún con elementos de refuerzo, éstas deben tener una gran protección contra rayos, con terminales aéreas, cables de bajada y electrodos de aterrizado. QUINTA CLASE: Consiste de aquellas cosas cuya pérdida puede ser de consecuencias, y que normalmente recibe un tratamiento pararrayos completo, incluyendo terminales aéreas, cables de bajada y electrodos de aterrizado. a) Edificios de gran valor estético, histórico o intrínseco. b) Edificios conteniendo combustibles o materiales explosivos. c) Estructuras conteniendo sustancias que pueden ser peligrosas si se derraman como consecuencia de una descarga. d) Tanques o conjuntos de tanques. e) Plantas de energía y estaciones de bombeo. f) Líneas de transmisión y Subestaciones eléctricas.

Protección de Estructuras y Edificios SISTEMA DE CAPTACION: Consiste en receptar la descarga eléctrica, controlando siempre el punto de impacto evitando, de esta manera, que los rayos fulminen sobre cualquier otro punto sensible del espacio que se desea proteger. SISTEMA DE BAJANTES: La Red Conductora, es el conjunto de “bajantes” que proporciona un camino descendente directo (de mínima impedancia) desde el cabezal captador hasta el colector de tierra en el menor espacio de tiempo posible. TOMAS DE TIERRA: Específicas para la corriente del rayo. La función de la toma de tierra en una instalación es la de Controlar, Dirigir, Dispersar y Disipar en el interior del suelo las corrientes originadas por el rayo, garantizando la seguridad de las personas, animales y de los equipos electrónicos que se encuentran en el interior del espacio protegido

Protección de Estructuras y Edificios EQUIPOTENCIALIDAD DE LAS TIERRAS: Para evitar diferencias de potencial entre dos puntos distintos de una misma estructura, las tomas de tierra del pararrayos deben de conectarse al circuito de tierra general de la estructura a proteger.

SOLDADURAS ALUMINOTERMICAS o EXOTERMICAS: Se ha podido comprobar, en pruebas de descargas reales de rayos, que tanto los materiales utilizados así como las uniones tienen una relación directa sobre la eficacia del sistema.

TOMAS DE TIERRA: Específicas para la corriente del rayo. La función de la toma de tierra en una instalación es la de Controlar, Dirigir, Dispersar y Disipar en el interior del suelo las corrientes originadas por el rayo, garantizando la seguridad de las personas, animales y de los equipos electrónicos que se encuentran en el interior del espacio protegido

Esquema de montaje de un Pararrayos en un Edificio

Gracias.