Blitzplaner Esp 2007

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MANUAL

DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS

BLITZPLANER



DEHN + SÖHNE: BLITZPLANER

MANUAL DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS

Situación de redacción: Febrero 2007

Queda reservado el derecho a introducir modificacio-

nes, en cuanto a la redacción, contenidos técnicos einformación relativa a medidas, pesos y materiales enfunción de los avances de la técnica.

Las fotografías no son vinculantes.

A reserva de fallos de imprenta, modificaciones yerrores.

Queda prohibida su reproducción salvo autorizaciónexpresa de DEHN + SÖHNE

Folleto Nr. DS702/2010/ES

© Copyright 2007 DEHN + SÖHNE

Blitzplaner es una marca alemana registrada porDEHN + SÖHNE y utilizada en esta edición con suautorización expresa.

Responsable de la traducción al español:DEHN IBERICA, S.A. Unipersonal

ISBN: 978-39813770-4-0

Depósito Legal: M-33715-2010

Imprime: Ibergraphi 2002, S.L.L. Mar Tirreno, 7 bis.

28830 SAN FERNANDO DE HENARES (Madrid, España)



Desde su constitución en el año 1980, el grupo de tra-bajo IEC TC 81 “Protección contra rayos” de la Comi-sión Internacional Electrotécnica (IEC), ha presentadonumerosas normas de protección contra rayos paraedificios y sistemas electrónicos así como para el análi-

sis de riesgos y la simulación de los efectos del rayo.Estas normas han sido elaboradas y publicadas sucesi-vamente con diferentes números que no obedecían aun sistema identificativo claro. El conjunto de normasse ha ido haciendo cada vez menos manejable para elusuario. Por eso, en septiembre del año 2000 el IEC TC81 decidió introducir una nueva estructura para lasnormas de protección contra rayos (Serie de normas:IEC 62305). En esta nueva estructura se han incluidonormas revisadas y normas nuevas.

En base a la resolución IEC TC 81 para la nueva clasifi-

cación de las normas de protección contra el rayo, elComité DKE K251, competente para Alemania, decidióreorganizar y actualizar las normas alemanas de pro-tección contra rayos. Este proyecto se llevó a cabo conla publicación de una nueva serie de normas previasVDE para protección contra rayos –“Normas previas yproyectos de norma”– junto con la retirada simultáneade todas las normas publicadas hasta esa fecha paraprotección contra rayos, en Noviembre de 2002.

Estas normas previas, vigentes hasta el 01.10.2006,estaban estructuradas de manera análoga a las nuevas

normas internacionales de protección contra rayos IEC62305 (Parte 1 hasta 4), publicadas a principios del año2006.

Casi simultáneamente entraron también en vigorcomo nuevas normas europeas de protección contra elrayo EN 62305-1 hasta 4.

A lo largo del año 2006, estas normas fueron recogidaspor DKE como normas DIN EN 62305-1 hasta 4 (Clasifi-cación VDE 0185-305 -1 hasta 4). Las nuevas normasstandard DIN EN 62305 sustituyen a las normas previasde la serie VDE V 0185-1 hasta 4 del año 2002.

En España también se ha adoptado íntegramente esteconjunto de normas y se ha publicado la serie de nor-mas correspondiente UNE 62305. En ella se incluyetoda la información necesaria para llevar a cabo la pro-tección de sistemas eléctricos y electrónicos en instala-ciones de obra contra rayos y sobretensiones. Con estanueva ordenación se ha conseguido que este conceptode protección amplio y complejo quede reflejado enuna serie de medidas de protección concretas, indivi-duales, que pueden ser utilizadas por los proyectistas,constructores e instaladores y aplicarlas a los objetivos

de protección de cada caso concreto.Los nuevos contratos para la planificación y construc-ción de sistemas de protección contra rayos, debenestar guiados por la serie normativa UNE EN 62305 (IEC62305) para, de este modo, trabajar de acuerdo con elestado actual de la técnica.

Por ello es necesario que técnicos, proyectistas y usua-rios se familiaricen con el contenido de las nuevas nor-mas de protección contra el rayo.

Con este “Manual de protección contra rayos”, revisa-do y actualizado, deseamos apoyar y prestar ayuda a

los técnicos en este campo, independientemente de sise trata de proyectar o ejecutar trabajos, familiarizán-doles con la nueva serie de normas UNE EN 62305.

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en el libro que a su vez son marcas registra-

das no han sido claramente indicados. Por lo

tanto no se puede concluir ante una ausen-

cia de las marcas TM o ® que se trate de una

marca sin registrar. De la misma manera no

se puede determinar por el texto si las

patentes o la protección de las patentes uti-

lizadas existen para un producto.



Signos y símbolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Abreviaturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1. Estado de la técnica para la instalacion de sistemas de protección contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

1.1 Normas de instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.2 Contratos de obra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3 Normas de producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2. Valores característicos de la corriente de rayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.1 Descargas de rayo y secuencia de la corriente de rayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2 Valor cresta de la corriente de rayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Pendiente de la corriente de rayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.4 Carga de la corriente de rayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.5 Energía específica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.6 Coordinación de los parámetros de la corriente de rayo con los niveles de protección . . . . . . . . . . .243. Diseño de un sistema de protección contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.1 Necesidad de un sistema de protección contra rayos – Disposiciones legales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3.2 Análisis de los riesgos de daños y elección de los componentes de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

3.2.1 Gestión del riesgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.2.2 Fundamentos del cálculo de riesgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.2.3 Frecuencia de las descargas de rayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.2.4 Probabilidades de daños . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.2.5 Tipos de daños y causas de los mismos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.2.6 Factor de pérdida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.2.7 Componentes de riesgo relevantes para distintas descargas de rayo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.2.8 Riesgo tolerable en caso de daños producidos por rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.2.9 Elección de medidas de protección contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.2.10 Pérdidas económicas / Rentabilidad de las medidas de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.2.11 Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.2.12 Ayudas para el diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3.3 Inspección y mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3.3.1 Tipos de inspección y cualificación de los inspectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.3.2 Medidas de inspección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.3.3 Documentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3.3.4 Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4. Sistema de protección contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

5. Protección externa contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.1 Instalación captadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.1.1 Métodos de diseño y tipos de dispositivos captadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.1.2 Instalación captadora para edificios con tejados a dos aguas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5.1.3 Instalación captadora para edificios con cubierta plana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60


Índice



5.1.4 Instalación captadora sobre cubiertas metálicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

5.1.5 Instalación captadora en edificios con cubiertas de paja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.1.6 Cubiertas transitables por personas y vehículos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.1.7 Instalación captadora para cubiertas ajardinadas y planas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.1.8 Instalaciones captadoras aisladas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705.1.9 Instalación captadora para campanarios e iglesias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.1.10 Instalación captadora para aerogeneradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.1.11 Esfuerzos por acción del viento en puntas captadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.2 Instalación derivadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.2.1 Determinación del número de derivadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

5.2.2 Instalación derivadora para un sistema de protección contra rayos no aislado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82

5.2.2.1 Instalación de derivadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

5.2.2.2 Componentes naturales de la instalación derivadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

5.2.2.3 Puntos de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865.2.2.4 Derivadores internos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

5.2.2.5 Patios interiores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

5.2.3 Derivadores para una protección externa contra rayos aislada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

5.2.4 Sistema derivador aislado resistente a alta tensión - Conductor HVI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

5.2.4.1 Instalación y funcionamiento del sistema derivador aislado HVI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

5.2.4.2 Ejemplos de instalaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

5.2.4.3 Ejemplo de proyecto: Edificio residencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

5.2.4.4 Distancia de separación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

5.3 Materiales y medidas mínimas para dispositivos captadores y derivadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

5.4 Medidas de montaje para instalaciones captadoras y derivadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

5.4.1 Variación de la longitud en cables metálicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

5.4.2 Protección externa contra rayos para un edificio industrial y para una vivienda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99

5.4.3 Consejos para el montaje de soportes de conductor de tejado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

5.5 Instalaciones de toma de tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

5.5.1 Instalaciones de toma de tierra según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

5.5.2 Instalaciones de tomas de tierra, tomas de tierra de cimientos y tomas de tierra de cimientosen caso de medidas constructivas especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

5.5.3 Toma de tierra anular - Toma de tierra tipo B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

5.5.4 Tomas de tierra de profundidad - Tomas de tierra tipo A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

5.5.5 Tomas de tierra en suelos rocosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

5.5.6 Interconexión de tomas de tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

5.5.7 Corrosión de las tomas de tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

5.5.7.1 Sistemas de puesta tierra con especial consideración a la corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

5.5.7.2 Formación de celdas voltaicas. Corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

5.5.7.3 Elección de los materiales para los electrodos de puesta a tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

5.5.7.4 Combinación de tomas de tierra de diferentes materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

5.5.7.5 Otras medidas de protección contra la corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

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5.5.8 Materiales y dimensiones mínimas para tomas de tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

5.6 Aislamiento eléctrico de la protección externa contra rayos - Distancia de separación . . . . . . . . . . .135

5.7 Tensión de paso y de contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

5.7.1 Control de la tensión de contacto en derivadores de instalaciones de protección contra rayos 144

6. Proteccion interna contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1476.1 Compensación de potencial para instalaciones metálicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

6.2 Compensación de potencial para instalaciones de suministro de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151

6.3 Compensación de potencial para instalaciones de telecomunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151

7. Protección de sistemas eléctricos y electrónicos contra LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

7.1 Concepto de zonas de protección contra rayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

7.2 Gestión de protección LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

7.3 Cálculo de la atenuación magnética del blindaje en blindajes de edificios / locales . . . . . . . . . . . . . . .158

7.3.1 Apantallamiento de cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

7.4 Red de compensación de potencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

7.5 Compensación de potencial en los límites entre las zonas LPZ 0 y LPZ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166

7.5.1 Compensación de potencial para instalaciones metálicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

7.5.2 Compensación de potencial para instalaciones de suministro de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167

7.5.3 Compensación de potencial para instalaciones de transmisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170

7.6 Compensación de potencial en los límites entre las zonas LPZ 0A y LPZ 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .171



7.6.3 Compensación de potencial para instalaciones de técnica de la información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172

7.7 Compensación de potencial en los límites de las zonas LPZ 1 y LPZ 2 y superiores . . . . . . . . . . . . . . . .173



7.7.3 Compensación de potencial para instalaciones de técnica de la información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175

7.8 Coordinación de las medidas de protección en diferentes límites de las zonas de protección . .175

7.8.1 Instalaciones de suministro de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

7.8.2 Instalaciones IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

7.9 Inspección y mantenimiento de la protección LEMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

8. Selección, instalación y montaje de dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) . .1808.1 Sistemas de suministro de energía (en el marco del concepto de zonas de protección contra

rayos (LPZ) según UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

8.1.1 Características técnicas de los DPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

8.1.2 Utilización de DPS en diferentes sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

8.1.3 Utilización de DPS en sistemas TN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

8.1.4 Utilización de DPS en sistemas TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

8.1.5 Utilización de DPS en sistemas IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

8.1.6 Dimensionado de la longitud de los conductores de conexión para DPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197

8.1.7 Secciones de conexión y dimensionamiento de la protección previa de los descargadores desobretensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201




8.2 Sistemas de transmisión de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

8.2.1 Sistemas de medida, control y regulación (MCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

8.2.2 Técnica de gestión de edificios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

8.2.3 Sistemas de cableado universal (Redes EDP, instalaciones de telecomunicaciones TC) . . . . . . . . . . . .216

8.2.4 Circuitos de seguridad intrínseca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2188.2.5 Peculiaridades en la instalación de los dispositivos de protección contra

sobretensiones ( DPS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

9. Ejemplos de aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

9.1 Protección contra sobretensiones de convertidores de frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

9.2 Protección contra rayos y sobretensiones en instalaciones exteriores de alumbrado . . . . . . . . . . . . .230

9.3 Protección contra rayos y sobretensiones en plantas de biogás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

9.4 Protección contra rayos y sobretensiones de estaciones depuradoras de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244

9.5 Protección contra rayos y sobretensiones para redes de cables y antenas para señales de

televisión, señales de sonido y servicios interactivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2509.6. Protección contra rayos y sobretensiones para explotaciones agrícolas y ganaderas . . . . . . . . . . . . .255

9.7. Protección contra rayos y sobretensiones para instalaciones de vigilancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .259

9.8. Protección contra sobretensiones para instalaciones de alarma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

9.9. Protección contra sobretensiones para instalaciones de prevención y aviso de riesgos . . . . . . . . . . .264

9.10. Protección contra rayos y sobretensiones para sistemas KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

9.11. Protección contra sobretensiones para redes ETHERNET y Fast Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .271

9.12. Protección contra sobretensiones para Bus M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

9.13. Protección contra sobretensiones para PROFIBUS FMS, PROFIBUS DP y PROFIBUS PA . . . . . . . . . . . .278

9.14. Protección contra sobretensiones para sistemas de telecomunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2829.15. Protección contra rayos y sobretensiones para circuitos de medida auto-protegidos . . . . . . . . . . . . .285

9.16. Protección contra rayos y sobretensiones para aerogeneradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

9.17. Protección contra sobretensiones para sistemas de emisión/recepción de radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . .295

9.17.1. Suministro de energía 230/400 V AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

9.17.2. Conexión a la red fija (si existe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

9.17.3. Técnica de transmisión de radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

9.17.4. Protección contra rayos, toma de tierra, compensación de potencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

9.18. Protección contra rayos y sobretensiones para instalaciones PV y plantas solares . . . . . . . . . . . . . . . . .299

9.18.1. Protección contra rayos y sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2999.18.2. Protección contra rayos y sobretensiones para plantas solares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

Folletos DEHN + SÖHNE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

Relación de figuras y tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317



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Signos y símbolos

ϑ

A

B

C

D

k

Símbolo* Descripción Símbolo* Descripción Símbolo* Descripción

Conductor PEN

Semi-conductor

Compensación de potencial deprotección contra rayos.

Descargador de corriente de rayo

Conductor N

Conductor PE

Conductor flexiblep. ej. junta de dilatación

Arco de dilatación (en ranuras delhormigón)

Resistencia variable

Resistencia dependiente de latemperatura, ajustable

Enchufe (de una caja de enchufes oconexión enchufable)

Diodo de rotura bidireccional

Tierra (general)

Lámpara de señal

Fusibles en general

Compensación de potencial deprotección contra rayos. Descargadorde corriente de rayo Yellow/Line TIPO 1

Descargador de gas (básico)

Compensación de potencial local.Descargador de sobretensionesYellow/Line TIPO 2-4

Resistencia. Elemento de desacoplo en

general

Compensación de potencial deprotección contra rayos. Descargadorde corriente de rayo (SPD tipo 1)

Transformador

Compensación de potencial local.Descargador de sobretensiones (SPDtipo 2, SPD tipo 3)

Diodo Z unipolar

Vía de chispas de separación

Condensador

Inductividad

Dispositivo de protección contrasobretensiones combinado para bajatensión y transmisión de datos

Interface

Descargador de sobretensiones parazona Ex

Borna.Protección exterior contra rayos

Varistor

Compensación de potencial local.Descargador de sobretensiones

Barra de compensación de potencial

* según UNE EN 62305-3

Lightning protection zone – Zona deprotección contra rayos

Zona expuesta al riesgo de explosiones

Lightning electro magnetic pulse.Impulso electro-magnético de rayo

Switching electro magnetic pulse.Impulso electro-magnético deconmutación

Capacidad de derivación de un descargador (segúncategorías de EN 61643-21)

Efecto de protección de un descargador(Limitación por debajo del grado de resolución deprueba según EN 61000-4-5)

Coordinación energética(con otro descargador de la Yellow Line)

Características Símbolo Aclaraciones

Símbolos de los dispositivos de protección contra sobretensiones de la familia de productos Yellow-Line

Envolvente con bornas de conexión

Prueba de descargador Life-Check

Impulso D1 (10/350 micros), corriente de choque de rayo ≥ 2.5 kA/hilo, o respect. ≥ 5 kA/ total• supera la capacidad de derivación deB –D

Impulso C2 (8/20 µs), carga de choque incrementada ≥ 2.5 kA/ hilo o respect. ≥ 5 kA/ total• supera la capacidad de derivación deC –D

Impulso C1 (8/20 µs), carga de choque ≥ 0.25 kA / hilo o respect. ≥ 0.5 kA / total• supera la capacidad de derivación deD

Carga <C

Grado de resolución de prueba requerido por el aparato terminal: 1 o superior



Grado de resolución de prueba requerido por el aparato terminal: 4

El descargador contiene una impedancia de desacoplo y es idóneo para coordinacióncon un descargador identificado con

Descargador idóneo para coordinación con un descargador que contiene unaimpedancia de desacoplok

Convertidor LWL/KNX



AC Corriente alterna

AK Caja de conexiones

BHKW Central de calefacción para bloque de vivien-das

BMA Instalación de centralita de incendiosBMZ Central de aviso de incendios

BPA Compensación de potencial para proteccióncontra rayos

DC Corriente continua

DDC Aparato regulador para la automatizaciónde edificios

ELA Instalación electro-acústica

EMA Instalación de aviso para protección contrarobos

EMV Compatibilidad electromagnéticaEMZ Central de aviso de protección contra robos

ERP Punto de referencia para toma de tierra

EV Distribuidor de pisos

FEM Finite Element Methode

GA Automatización de edificios

GDV Federación General de aseguradores alema-nes – Asociación registrada

GFK Plástico reforzado con fibra de vidrio

GPS Sistema global de posicionadoGV Distribuidor de edificio

HAK Caja de acometida de edificio

HPA Compensación principal de potencial, en elfuturo: Compensación de potencial para pro-tección

HPAS Barra principal de compensación de poten-cial

HV Suministro principal

ISDN Red digital de servicios integrados (RDSI)

ITE Equipo final de técnicas de información

LEMP Lightning Electromagnetic Pulse – Impulsoelectromagnético de rayo

LPL Lightning Protection Level – Nivel de protec-ción

LPMS LEMP Protection Measures System – Sistemade protección LEMP

LPS Lightning Protection System – Sistema deprotección contra rayos

LPZ Lightning Protection Zone – Zona de protec-ción contra rayos

LWL Fibra óptica

MSR Técnica de medición, control y regulación

NS Baja tensiónMSHV Distribuidor principal de baja tensión

NT Aparato de cierre de red

NTBA Cierre de red de una conexión básica RDSI

PAS Barra de compensación de potencial

PE Conductor de protección

PEN Conductor de protección y conductor neutro

PSU Suministro de corriente

PV Fotovoltaica

RBS Estación de emisión/recepción de radioRCD Dispositivo de protección contra corrientesde error

SEMP Switching Electromagnetic Pulse – Impulsoelectromagnético de conmutación

SK Clase de protección

SPD Surge Protective Device – Dispositivo de pro-tección contra sobretensiones (DPS)

SV Distribuidor de emplazamiento

TA Conexión de técnicas de información

TGM Gestión técnica de edificiosTK Telecomunicación

TOV Sobretensión temporal

ÜSE Equipo de protección contra sobretensiones

USV Suministro de corriente sin interrupciones

UV Sub-distribución

VDE Asociación Alemana de Eletrotécnica, Elec-trónica y técnica de Información. Asociaciónregistrada

VDE Federación de Compañías de seguros contradaños. Asociación registrada

VFPA Compensación de potencial de funciona-miento enlazada

VNB Gestionador de la red de distribución

WEA Planta de energía eólica

Y/L-AKL Clase de descargador de la Yellow-Line

ZLT Técnica de conducción central

Abreviaturas



1.1. Normas de instalaciónA comienzos del año 2006 se publicaron las nuevasnormas IEC de protección contra rayos, partes 1 a la 4.Casi al mismo tiempo empezaron a aplicarse comonueva normativa europea de protección contra rayos

con la denominación EN 62305 -1 a 4.Esta nueva serie normativa refleja el estado de la téc-nica en el campo de la protección contra rayos sobreuna uniforme y moderna base europea. Las actualesnormas de protección ( EN 62305-3 y -4) están prece-didas por dos normas de carácter general (EN 62305-1 y -2 ) ( Tabla 1.1.1).

UNE EN 62305-1 (IEC 62305-1):

Principios generales

Esta parte de la norma contiene información acerca

de los riesgos generados por los rayos, sus caracterís-ticas y los parámetros del mismo para llevar a cabo lasimulación de los efectos del rayo. Asimismo se inclu-ye una visión de conjunto sobre la serie de normasUNE EN 62305 (IEC 62305). Se aclaran y exponen losprocedimientos a seguir y los principios de protecciónen los que se basan las siguientes partes de la norma.

UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2):

Gestión del riesgo

La gestión de riesgos, de acuerdo con la norma UNE

EN 62305-2 (IEC 62305-2), utiliza un análisis de riesgospara determinar, en primer lugar, la necesidad de laprotección contra rayos.

A continuación, se fijan las medidas de protecciónóptimas, tanto desde el aspecto técnico como desdeel económico. Finalmente se determina el riesgo resi-dual.

Partiendo de una situación en la que el edificio noestá protegido, el riesgo residual se va reduciendohasta que quede por debajo del umbral del riesgoaceptable. Este procedimiento puede utilizarse, tanto

para la simple determinación de la clase de protec-

ción de un sistema de protección contra el rayo segúnUNE EN 62305-3 (IEC 62305-3), como también paradeterminar y fijar un sistema de protección completocontra el impulso electromagnético de rayo (LEMP)de acuerdo con la norma UNE EN 62305-4 (IEC 62305-

4).

UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3):Protección de estructuras y de personas

Esta parte trata de la protección de estructuras contradaños materiales y del riesgo para la vida de las per-sonas como consecuencia de la acción de la corrientede rayo o por formación de ondas peligrosas, espe-cialmente en el caso de descarga directa del mismo.

Un sistema de protección contra rayos incluye, por unlado, medidas de protección externa ( instalación

captadora, instalación derivadora y sistema de puestaa tierra ) y medidas de protección interna, por otro(compensación de potencial de protección contrarayos y distancia de separación).

El sistema de protección contra rayos se define por suclase de protección, disminuyendo la eficacia de laprotección desde la clase de protección I hasta la IV.La clase de protección requerida en cada caso sedetermina con ayuda del análisis de riesgos segúnUNE EN 62305-2 (IEC 62305-2) salvo que ya esté prefi-

jada por otras ordenanzas o normas (p. ej. normas

sobre construcción).

UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4):

Protección de sistemas eléctricos y electrónicos enestructuras.

Esta parte trata de la protección de edificios y estruc-turas con sistemas eléctricos y electrónicos contra losefectos del impulso electromagnético de rayo. Basán-dose en las medidas de protección según UNE EN62305-3 (IEC 62305-3), con esta norma se tienen ade-

más en consideración los efectos de los campos eléc-tricos y magnéticos, así comode las corrientes y tensionesinducidas, que se han ocasio-nado como consecuencia dedescargas de rayo directas oindirectas.

La relevancia y la necesidadde esta norma es consecuen-cia de la creciente utilizaciónde complejos sistemas eléctri-

cos y electrónicos, que se reú-


1. Estado de la técnica para la instalacion de sistemas deprotección contra rayos

Clasificación TítuloIEC 62305-1: 2006-01 Protección contra el rayo.(EN 62305-1) Parte 1: Principios generalesIEC 62305-2: 2006-01 Protección contra el rayo.(EN 62305-2) Parte 2: Gestión de riesgosIEC 62305-3: 2006-01 Protección contra el rayo.(EN 62305-3) Parte 3: Protecciónde estructuras y de personasIEC 62305-4: 2006-01 Protección contra el rayo. Parte 4: Sistemas(EN 62305-4) eléctricos y electrónicos en estructuras

Tabla 1.1.1: Normas de protección contra el rayo vigentes desde el 1.10.2006.



nen bajo el concepto de “Sistemas de información”.Para proceder a la definición de las medidas de pro-tección de los sistemas de información, el edificio oestructura en el que dichos sistemas se ubican, se divi-de en zonas de protección contra rayos (LPZ). De este

modo, se pueden tener en cuenta las diferencias encuanto a número, clase y sensibilidad de los aparatoseléctricos y electrónicos existentes. Para cada zona deprotección contra el rayo se seleccionarán, con ayudadel análisis de riesgos según UNE EN 62305-2 (IEC62305-2), las medidas que ofrezcan una protecciónóptima con el menor coste posible.

Las normas UNE EN 62305, partes 1 a 4, son aplicablespara la planificación, proyecto, construcción, pruebay mantenimiento de sistemas de protección contra elrayo para estructuras, sus instalaciones, sus conteni-

dos y para las personas que se encuentren en las mis-mas.

1.2. Contratos de obraEl constructor es, por principio, responsable de la fia-bilidad de sus obras y de que éstas estén libres decualquier deficiencia. Un punto de referencia deter-minante para asegurar la ausencia de las mismas enuna prestación de obra es el cumplimiento de las nor-

mas de ingeniería vigentes. Si se cumplen las norma-tivas correspondientes, cabe suponer que la obra estáexenta de deficiencias.

Una consecuencia práctica de esta situación es que lasprobabilidades de éxito de una demanda que preten-da hacer valer que las prestaciones de una empresason deficientes (p. ej. en la instalación de un disposi-tivo de protección contra rayos), no son muy altas si laempresa en cuestión puede demostrar que ha cumpli-

do las normas técnicas vigentes al respecto. En lo quese refiere a los efectos, las normas y las normas pre-vias tienen la misma valoración.

Sin embargo, la eficacia de normas técnicas desapare-ce cuando las éstas han sido retiradas, o bien, si se

puede demostrar que ya no se corresponden con elestado actual de la técnica.

Las normas no pueden recoger el estado de la técnicade una forma rígida y estática, ya que las condicionesprevias y las posibilidades técnicas varían constante-mente. Así pues, si se retiran normas y se sustituyenpor otras nuevas, son éstas las que han de tomarse enconsideración por cuanto responden mejor al estadoactual de la técnica.

La empresa y el cliente final acuerdan por lo regular,sin referencia expresa a ello, que dicha obra tiene

que corresponderse con el estado actual de la técnica.Si no lo hace, dicha obra será deficiente. Esto puedetener como consecuencia que se reclamen responsa-bilidades a la empresa constructora por deficienciasen la fiabilidad de los materiales. Sin embargo, estadenuncia sólo llegará a buen término, si en la fechade recepción de la obra, la empresa ya estaba afecta-da por dicho motivo. Así, circunstancias que se pro-duzcan con posterioridad a la recepción de la obra,como por ejemplo, una evolución posterior del esta-do de la técnica, no implican que, la obra ya recepcio-nada, pueda ser considerada como deficiente.

Para dilucidar la cuestión de la deficiencia de unaprestación de obra y servicio, serán determinantes lasnormas de ingeniería vigentes en la fecha de la recep-ción de la misma.

Después, en el futuro, solamente serán de aplicaciónlas normas de protección contra rayos vigentes en lafecha del término y recepción de una instalación. Noserá suficiente con que, las prestaciones en la fecha


SPDs que soportan una corriente de rayo parcial con una forma de onda típica 10/350 µsrequieren el impulso de corriente para ensayos I imp correspondiente.Los ensayos preferentes de corriente para Iimp están definidos en el test de Clase I procedente de la IEC 61643-1

Definición de acuer-

do a la IEC 61643

SPD clase II

SPD clase III

SPD clase I

SPDs que soportan una corriente inducida con una forma de onda típica 8/20 µs requierenel impulso de corriente para ensayos In correspondiente.Los ensayos preferentes de corriente para In están definidos en el test de Clase II procedente de la IEC 61643-1

SPDs que soportan una corriente inducida con una forma de onda típica8/20 µs y que requieren el impulso de corriente para ensayos Isc correspondiente.Los ensayos preferentes para onda combinada para In están definidos en el test de Clase III procedente de la IEC 61643-1

Definición de acuer-

do a la EN 61643

SPD Tipo 2

SPD Tipo 3

SPD Tipo 1

Tabla 1.1.2: Equivalentes para la clasificación de los SPD.



de la ejecución de las mismas se hayan correspondidocon las normas de ingeniería, si entre la fecha de lafirma del contrato, la ejecución de las prestaciones yla recepción de la obra se han modificado los conoci-mientos técnicos y con ello hayan variado las normas.

Las obras que ya habían sido ejecutadas y que habíansido recibidas según las normas antiguas, no pasarána ser defectuosas por el hecho de que, a consecuenciade la actualización de las normas se requiera “unnivel técnico superior”.Las instalaciones de protección contra rayos, conexcepción de las instalaciones de protección contrarayos para centrales nucleares, sólo tienen que cum-plir el estado de la técnica en el momento en que fue-ron instaladas. Las instalaciones ya existentes seránverificadas en las pruebas de mantenimiento segúnlas normas con las que han sido construidas.

1.3. Normas de productoLos materiales, componentes y elementos de obrapara sistemas de protección contra el rayo tienen queestar dimensionados y comprobados para los esfuer-zos eléctricos, mecánicos y químicos a los que se veránsometidos durante su utilización. Esto afecta tanto alos componentes de la protección exterior contrarayos como a los dispositivos de protección interna.

EN 50164-1:Exigencias para componentes de uniónEsta norma describe el procedimiento de prueba parapiezas de unión metálicas. Los componentes queentran en el campo de validez de esta norma son:⇒ Clemas

⇒ Conectores

⇒ Terminales

⇒ Piezas de puente

⇒ Piezas de dilatación

⇒ Puntos de medida.

Nuestras clemas y conectores cumplen las exigenciasde esta norma.

EN 50164-2:Exigencias para los conductores y tomas de tierraEN 50164-2:Exigencias para los conductores y tomas de tierraEsta norma especifica las exigencias que se plantean a

conductores, puntas captadoras, barras de penetra-ción y tomas de tierra.

EN 61643-11:Dispositivos de protección contra sobretensionespara instalaciones de baja tensión. Desde el 1 dediciembre de 2002, los requisitos para el desarrollo einspección de dispositivos de protección contra sobre-tensiones en sistemas de baja tensión han sido regu-lados por la norma EN 61643-11. Esta norma de pro-ducto es el resultado de la estandarización interna-cional en el marco de IEC y de CENELEC.

EN 61643-21:Dispositivos de protección contra sobretensionespara aplicación en redes de telecomunicación y líne-as de transmisión de datos.Esta norma describe las exigencias de prestaciones yel procedimiento de prueba a seguir en dispositivosde protección contra sobretensiones utilizados parala protección de redes de telecomunicación y líneasde transmisión de datos como son, p. ej.:⇒ Redes de datos

⇒ Redes de transmisión de voz

⇒ Sistemas de alarma

⇒ Sistemas de automatización.

CLC/TS 61643-22 (IEC 61643-22:2004, modificada):2006-04: Dispositivos de protección contra sobreten-siones para baja tensión, parte 22.Dispositivo de protección contra sobretensiones paraaplicación en redes de telecomunicación y señales –Selección y principios de aplicación.

EN 61663-1Protección contra rayos – Líneas de telecomunicación– Instalaciones de fibra óptica.

EN 61663-2Protección contra rayos – Líneas de telecomunicación– Líneas con conductores metálicos.




2. Valores característicos de la corriente de rayo

2.1. Descargas de rayo y secuencia dela corriente de rayo

La condición previa imprescindible para que se pro-duzcan tormentas es el transporte de masas calientes

de aire con humedad suficientemente elevada agrandes alturas. Este transporte puede producirse dediferentes maneras. En el caso de tormentas de calor,el suelo se calienta mucho a causa de la intensa radia-ción solar. Las capas de aire más próximas al terrenose calientan y se elevan en la atmósfera. En el caso detormentas frontales, a causa de la penetración de unfrente de aire frío, éste se desplaza por debajo delaire caliente y le obliga a desplazarse hacia arriba. Encaso de tormentas orográficas, el aire caliente próxi-mo al suelo es levantado a causa de sobrecorrientes

de un terreno cada vez más elevado. Debido a otrosefectos físicos adicionales, la elevación en vertical delas masas de aire se intensifica aún más. Se formancámaras de aire ascendente con velocidades vertica-les de hasta 100 km/h que generan nubes de expan-sión de una altura típica de 5 a 12 km y con un diáme-tro de 5 a10. Debido a procesos electrostáticos deseparación de carga, como p. ej. el rozamiento departículas de hielo y chispeo, las nubes se cargan eléc-tricamente.

En la parte superior de la nube de tormenta se acu-

mulan partículas con carga eléctrica positiva y en laparte inferior partículas con carga negativa. Además,en una parte relativamente reducida de la base de lanube, se encuentra usualmente una pequeña zona decarga positiva, que tiene su origen en las descargasde efecto corona que se producen desde puntossituados en el suelo por debajo de la nube de tormen-ta, p. ej. en plantas o torres, y que es transportadahacia arriba por el viento.

Cuando en un núcleo de tormenta, a causa de lasdensidades ocasionales de carga, se originan intensi-

dades de campo locales de varios 100 kV/m, se produ-ce la “Guía Escalonada” (líder) que es el inicio de ladescarga de rayo. Las descargas de rayo nube-nubedan lugar a una compensación de carga entre nubesde centros de carga positivos y negativos y no descar-gan sobre objetos situados en la superficie de la tie-rra. Sin embargo, estas descargas de rayo nube-nubetienen gran relevancia en lo que a la creación de cam-pos electromagnéticos se refiere.

Las descargas de rayo a tierra realizan una compensa-ción de carga entre las cargas de las nubes y las cargas

electrostáticas en tierra. Podemos distinguir dos tiposde rayos a tierra:

⇒ Descargas de rayo descendentes (rayos nube-tie-rra).

⇒ Descargas de rayos ascendentes (rayos tierra-nube).

En el caso de los rayos descendentes la descarga de

rayo se inicia por descargas líder orientadas haciaabajo desde la nube a tierra. Estos rayos descargangeneralmente en terrenos planos y en edificios bajos.Se pueden reconocer los rayos nube-tierra por lasramificaciones del rayo dirigidas hacia tierra (Figura2.1.1).

Los rayos que se producen con más frecuencia sonrayos descendentes negativos, en los que un caminode carga, con carga negativa, avanza hacia tierra des-de la nube de tormenta (Figura 2.1.2) La guía escalo-nada avanza, por sucesivos impulsos, con una veloci-

dad aproximada de 300 km/h en tramos de unos 10m. Las pausas entre las fases de arranque y paradason de algunas decenas de µs. Cuando el líder se haaproximado a la tierra (algunas decenas o centenasde metros) entonces se eleva la intensidad de campoeléctrico de elementos situados en la superficieterrestre próximos al líder (p. ej. árboles o cubiertasde edificios). Esta intensidad de campo es tan fuerte

Fig. 2.1.1: Rayo descendente (rayo nube - tierra).



que sobrepasa la resistencia dieléctrica del aire. La

acumulación de cargas positivas en los objetos afecta-dos, son las primeras en conectar con el líder, cerran-do el circuito nube-tierra e iniciándose la descargaprincipal.

Las descargas de rayo descendentes positivas se pue-den originar desde la zona de carga positiva en laparte inferior de una nube de tormenta (Figura2.1.3). La proporcionalidad de las polaridades esaproximadamente de 90% de rayos negativos respec-to a un 10% de rayos positivos. Esta distribución,depende, sin embargo, de la situación geográfica.

En objetos expuestos muy elevados (p. ej. mástiles deradioemisión, torres de telecomunicaciones, torres deiglesia etc.) o en las cimas de las montañas, puedenoriginarse descargas de rayo ascendentes (rayos tie-rra – nube). Estas descargas de rayo pueden recono-cerse por las ramificaciones de la descarga de rayoorientadas hacia arriba (Figura 2.1.4). En una descar-ga de rayo ascendente, la intensidad de campo eléc-trico necesaria para el comienzo de un líder no sealcanza en la nube, sino que se origina por dispersión

del campo eléctrico en el objeto expuesto y la inten-sidad de campo eléctrico unida a ello. Partiendo de

este punto, el líder avanza hacia la nube rodeado de

carga. Las descargas de rayo ascendentes se puedenproducir, tanto con polaridad negativa (Figura 2.1.5)como con polaridad positiva (Figura 2.1.6). Como enel caso de las descargas de rayo ascendentes, los líderde los objetos expuestos en la superficie de la tierracrecen hacia la nube. Puede suceder que objetos muyelevados se vean afectados por una descarga de rayovarias veces durante una tormenta.

Lider Lider

Fig. 2.1.2: Mecanismo de descarga de un rayo descendente negativo(Rayo nube-tierra).

Fig. 2.1.3: Mecanismo de descarga de un rayo descendente positivo(Rayo nube-tierra).

Fig. 2.1.4: Rayo ascendente (Rayo tierra-nube).




Las descargas de rayo descendentes representan unmayor riesgo que las descargas de rayo ascendentes,Por eso, en el dimensionado de las medidas de pro-

tección contra rayos, se toman como base los paráme-tros de rayos descendentes.

Dependiendo del tipo de rayo, cada descarga se com-pone de uno o varios rayos parciales. Se diferenciaentre corrientes de choque con menos de 2 ms deduración y corrientes de larga duración superior a 2ms. Otras características diferenciadoras de los rayosparciales son su polaridad (negativa o positiva) y suposición temporal en la descarga de rayo (primerrayo parcial, rayo parcial subsiguiente o rayo parcialsuperpuesto). Las posibles combinaciones de las des-

cargas de rayo parciales en el caso de rayos descen-dentes, se reflejan en la figura 2.1.7 y en la figura2.1.8 para el caso de descargas de rayo ascendentes.

Las corrientes de rayo formadas por corrientes dechoque y por corrientes de larga duración son cargas

independientes de corriente, es decir, que los objetosafectados no ejercen ningún efecto retroactivo sobrelas corrientes de rayo.

De las figuras 2.1.7 y 2.1.8, en las que se muestra eldesarrollo de la corriente de rayo, se pueden deducircuatro parámetros relevantes para el desarrollo deelementos de protección contra rayos:

⇒ El valor de cresta de la corriente de rayo I.

⇒ La carga de la corriente de rayo Qflash, compuestapor la carga del impacto corto Qshort y la carga delimpacto de larga duración Qlong.

⇒ La energía específica W/R de la corriente de rayo.

⇒ La pendiente media di/dt de la corriente del rayo.

En los capítulos siguientes se exponen los efectos delos que son responsables cada uno de los parámetrosy cómo pueden influir en la definición de las instala-ciones de protección contra rayos.

Lider Lider

Fig. 2.1.5: Proceso de descarga de un rayo ascendente negativo(Rayo tierra-nube).

Fig. 2.1.6: Proceso de descarga de un rayo ascendente positivo (Rayotierra-nube).



±I

Impacto largo

Positivo o negativo t

−I

Negativo t

±I

Primer impacto corto


−I

Impactos cortos subsiguientes

Negativo t

±I

Impacto corto


−I

Impactos cortossubsiguientes

Negativo t

Primer impacto largo

Impactos cortossuperpuestos

±I


Un solo impacto delarga duración

±I

Impacto largo


−I

Negativo t

Fig. 2.1.7: Componentes posibles de una descarga de rayo descendente

Fig. 2.1.8 : Componentes posibles de una descarga de rayo ascendente.




2.2 Valor cresta de la corriente de rayo

Las corrientes de rayo son corrientes independientesde la carga. Es decir, que una descarga de rayo puedeconsiderarse como una fuente casi ideal de corriente.Si una carga independiente activa una corriente eléc-trica que fluye a través de elementos conductores, lacaída de tensión se determina sobre la base de laamplitud de corriente y la impedancia de los elemen-tos conductores por los que ésta fluye. En el caso mássencillo esta relación puede describirse aplicando laLey de Ohm:

Si una corriente penetra por un solo punto de unasuperficie conductora homogénea, se produce enton-

U I R= ⋅

ces la conocida área de gradiente de potencial. Esteefecto aparece también en el caso de una descargade rayo sobre una zona de terreno homogénea (Figu-ra 2.2.1).

Si en el aérea del gradiente de potencial se encuen-

tran seres vivos (personas o animales) se origina unatensión de paso que tiene como consecuencia unapeligrosa circulación de corriente a través del cuerpo(Figura 2.2.2). Cuanto más elevada sea la conductivi-dad del terreno tanto más plana será el área de gra-diente de potencial. Con ello se reduce equivalente-mente el riesgo de tensiones de paso peligrosas.

Cuando un rayo descarga sobre un edificio equipadocon un sistema de protección contra el rayo, lacorriente de rayo que fluye por la instalación de tomade tierra del edificio, da lugar a una caída de tensión

en la resistencia de toma de tierra RE de la instalaciónde puesta a tierra del edificio (Figura 2.2.3). Si todaslas partes conductoras eléctricas, con las que las per-sonas pueden entrar en contacto, se elevan al mismopotencial, no existe ninguna posibilidad de riesgopara la integridad física de las mismas. Por eso, esnecesario realizar la compensación de potencial detodos los elementos conductores existentes en el edi-ficio o que accedan a él.


ϕ Potencial frente al puntode referencia

r Distancia hasta el puntode descarga del rayo

ϕ

r

Î

Û

Î

Instalación

captadoraInstalaciónderivadora

Sistema de puesta a tierracon resistencia de tierra RETierra lejana

Corriente de rayo

Tiempo

C o r r i e n t e

Fig. 2.2.1: Distribución del potencial en caso de descarga de rayo enuna zona de terreno homogénea.

Fig. 2.2.2: Muerte de animales por corrientes de choque debido atensiones de paso peligrosas.

Fig. 2.2.3: Elevación del potencial de la instalación de puesta a

tierra de un edificio respecto a la tierra lejana, a causadel valor cresta de la corriente de rayo.



La elevación de potencial de la instalación de toma

de tierra a causa de la corriente de rayo supone tam-bién riesgos para las instalaciones eléctricas (Figura2.2.4). En el ejemplo mostrado, la toma de tierra deservicio de la red de suministro de baja tensión seencuentra fuera del área de gradiente de potencialocasionado por la corriente de rayo. De este modo, elpotencial de la toma de tierra de servicio RB, en casode descarga de rayo en el edificio, no es idéntico alpotencial de tierra de la instalación de consumidoresdentro del edificio. En el presente ejemplo la diferen-cia es de 1000 kV. Esto pone en peligro el aislamientode la instalación eléctrica y de los aparatos conecta-

dos a la misma.

2.3 Pendiente de la corriente de rayo

La pendiente de la corriente de rayo ∆i/ ∆t, que esefectiva durante el intervalo ∆t, determina el nivel delas tensiones electromagnéticas inducidas. Estas ten-siones son inducidas en todos los bucles de conductorabiertos o cerrados, que se encuentran en el entornode conductores recorridos por corrientes de rayo. La

figura 2.3.1 muestra posibles configuraciones de

bucles de conductores en los que se pueden inducirtensiones a causa de corrientes de rayo. El impulso detensión U inducido durante el intervalo ∆t en unbucle de conductor es:

siendo:

M Inductividad mutua del bucle.

∆i/ ∆t Pendiente de la corriente de rayo.

Como ya se ha indicado, las descargas de rayo se com-ponen de una serie de impactos parciales. En lo quese refiere a la situación de tiempo, en una descargade rayo se puede diferenciar entre el primer impactocorto y los impactos cortos subsiguientes. La diferen-cia principal entre ambos tipos de impactos cortosradica en el hecho de que, debido a la necesidad deestructuración del canal de rayo, en el primer impac-to corto existe una incitación menos acusada de lapendiente de la corriente de rayo que en los impactoscortos subsiguientes, ya que encuentran un canal de

rayo totalmente definido.

U M i t = ⋅ / ∆ ∆

Distancia r

1000 kV

UE

L 1

L 2

L 3

P E N

RE = 10 Ω UE

I = 100 kA

RB

Subestación

100% Corriente de rayo90%

10%

Tiempo del frente T1

U

T1

Tensión de onda cuadrada inducida

Tiempo

Tiempo

C o r r i e n t e

T e n s i ó n

Î

s 3

s2

s 1

1

2

3

1 Bucle en el conductorde bajada con distan-cia s1 de salto de chis-

pas2 Bucle entre el conduc-

tor de bajada y cablede la instalación condistancia s2 de saltode chispas

3 Bucle de la instalacióncon distancia s3 de sal-to de chispas

Î / T1Edificio Conductor de bajada

Fig. 2.2.4 : Peligros para instalaciones eléctricas a causa de laelevación de potencial del sistema de puesta a tierra.

Fig. 2.3.1: Tensión de onda cuadrada inducida en bucles por la pen-diente de la corriente ∆i/∆t de la corriente de rayo.



Por lo tanto, para calcular la tensión máxima inducidaen bucles de conductores se utiliza el valor de la pen-diente de la corriente de rayo de los impactos de rayosubsiguientes. La figura 2.3.2 muestra un ejemplo decálculo de la tensión inducida en un bucle de conduc-tor.

2.4 Carga de la corriente del rayoLa carga Qflash de la corriente de rayo se compone dela carga Qshort del impacto corto y de la carga Qlong

del impacto largo.

La carga:

de la corriente de rayo determina la energía produci-da directamente en el punto de impacto del rayo y entodos aquellos puntos en los que la corriente de rayo

se propaga en forma de un arco eléctrico por encima

Q idt = ∫

de una zona de aislamiento. La energía producida Wen el punto donde se genera el arco eléctrico se origi-na como producto de la carga Q y de la caída de ten-sión ánodo/cátodo UA,K con valores en el rangomicrométrico UA,K (Figura 2.4.1).

El valor medio de UA,K es de algunos 10 V y dependede influencias como son la amplitud y la forma deonda de la corriente:

Siendo:

Q Carga de la corriente de rayo.

UA,K Caída de tensión ánodo/cátodo.

De este modo, la carga de la corriente de rayo puedevolatilizar o fundir los componentes del sistema deprotección externa sobre los que el rayo descarga

directamente. Pero además, la carga es determinantepara los esfuerzos a que se ven sometidas las vías dechispas de protección y separación y los descargado-res de sobretensiones basados en esta tecnología.

Investigaciones recientes han mostrado que, sobretodo, la carga de larga duración Qlong de la corrientecontinua del rayo, como consecuencia de la duraciónmás larga del efecto del arco eléctrico, es capaz defundir e incluso de evaporar grandes volúmenes dematerial. En las figuras 2.4.2 y 2.4.3 se muestra lacomparación entre los efectos de la carga Qshort del

impacto corto y de la carga Qlong del impacto largo.

W Q U A K = ⋅

,

10

1

0.1

0.01

0.001

0.1 · 10-3

0.01 · 10-3

0.1 0.3 1 3 10 30

∆ i∆ t

1

1

a

a

U

s

s (m)

a = 10 m

a = 3 m

a = 1 m

a = 0.1 m

a = 0.3 ma = 0.03 ma = 0.01 m

Ejemplo de cálculoSobre la base de un bucle de instalación (p. ej. dispositivode alarma)

De los resultados del diagrama de arriba: Para M2 ≈ 4.8 µH

U = 4.8 · 150 = 720 kV

M2 (µH)

a

s

10 m

∆i∆t

kAµs

3 m

150

(Elevadas exigencias)

Metal expulsadopor fusión

Punta del pararrayos

Q

UA,K

Tiempo

Corrientede rayo

Qshort = ∫ idt

Qlong = ∫ idt

Corriente de largotiempo de rayo

Tiempo C o r r i e n t e

C o r r i e n t e

Fig. 2.3.2: Ejemplo de cálculo de tensión inducida en onda cuadradaen bucles cuadrados.

Fig. 2.4.1: Energía producida en el punto de impacto por la carga dela corriente de rayo.



2.5 Energía específicaLa energía específica W/R de una corriente de impul-so es la energía generada por la corriente de impulsoen una resistencia de 1 Ω. Esta generación de energía

es la integral del cuadrado de la corriente de impulsopor el tiempo de duración de la misma:

Por eso, la energía específica se denomina, con fre-

cuencia, como impulso del cuadrado de la corriente.Es determinante para el calentamiento de conducto-res por los que fluye la corriente de impulso de rayo,así como para los efectos mecánicos de las fuerzasmagnéticas entre conductores recorridos por corrien-te de impulso de rayo (Figura 2.5.1).

Para la energía generada W en un conductor con laresistencia R tenemos:

Siendo:

R Resistencia d.c. del conductor (dependientede la temperatura).

W/R Energía específica.

El cálculo del calentamiento de conductores atravesa-dos por corriente de impulso de rayo puede resultarnecesario cuando, al efectuar la planificación y cons-trucción de sistemas de protección contra rayos, hayaque tener en consideración los riesgos en cuanto a laprotección de personas, riesgos contra incendios y

riesgos de explosión.

W R i dt R W R= ⋅ ∫ = ⋅ / 2

W R i dt / = ∫ 2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Acero cincado100 kA (10/350 µs)

Cobre100 kA (10/350 µs)

10.00 mm

Aluminiod = 0.5 mm; 200 A, 350 ms

10.00 mm

Cobred = 0.5 mm; 200 A, 180 ms

10.00 mm

Acero inoxidabled = 0.5 mm; 200 A, 90 ms

10.00 mm

Acerod = 0.5 mm; 200 A, 100 ms

10.00 mm

Acero zincadod = 0.5 mm; 200 A, 100 ms

Energía específicaW/R

Fuerza sobreconductores

paralelos

CalentamientoCorrientedel rayo

Tiempo

Energíaespecífica

Fuerza

Fig. 2.4.2: Efectos de un arco voltaico de corriente de impulso sobreuna superficie metálica.

Fig. 2.4.3: Perforación de chapas metálicas por la acción de arcosvoltaicos de larga duración.

Fig. 2.5.1: Calentamiento y efectos magnéticos producidos por laenergía específica de la corriente del rayo.




Al efectuar el cálculo hay que partir del supuesto deque la totalidad de la energía térmica es generadapor la resistencia óhmica de los componentes del sis-tema de protección contra rayos. Asimismo hay quetener en cuenta que, debido a la brevedad del proce-so, no tiene lugar ningún intercambio térmico per-ceptible con el entorno. En la tabla 2.5.1 se exponenlas elevaciones de temperatura de diferentes mate-riales utilizados en los sistemas de protección contrarayos, y sus secciones en función de la energía especí-

fica.Las fuerzas electrodinámicas F originadas por unacorriente i que circula por un conductor de longitud lformado por dos ramas largas en paralelo y separa-das por una distancia d (Figura 2.5.2) pueden calcu-larse aproximadamente con la ecuación siguiente:

Siendo:

F(t) Fuerza electrodinámica.

i Corriente.

µ0 permeabilidad magnética en aire (4π ⋅ 10-7

H/m).

l Longitud de conductor.

d Distancia entre conductores en paralelo.

La acción de la fuerza sobre los dos conductores es deatracción si las dos corrientes fluyen en la mismadirección y es de separación en el caso de sentidoopuesto de las corrientes. Es proporcional al produc-to de las corrientes en los conductores e inversamen-te proporcional a la distancia existente entre los mis-mos.

Pero también en el caso de un solo conductor, dobla-do, se produce un efecto de la fuerza sobre el con-ductor. En este supuesto, la fuerza es proporcional alcuadrado de la corriente en el conductor doblado.

La energía específica de la corriente de impulsodetermina, de este modo, el esfuerzo que causa unadeformación reversible o irreversible de los compo-nentes y de la disposición de los mismos en un sistemade protección contra rayos.

Estos efectos son tomados en consideración en losprotocolos de prueba de las normas de producto

referidas a las exigencias que se plantean a los com-ponentes de unión para sistemas de protección con-tra rayos.

2.6 Coordinación de los parámetros dela corriente de rayo con los nivelesde protección

Para definir el rayo como magnitud de perturbación,se fijan los niveles de protección de I hasta IV. Cada

uno de los niveles de riesgo requiere un conjunto de

F t µ i t l d ( ) ( )= / ⋅ ⋅ / 0

22π

I

d

F

i i

F

i i

4 10 16 25 50 100Sección

[mm2]

Aluminio

W/R [MJ/Ω]

HierroW/R [MJ/Ω]

Cobre

W/R [MJ/Ω]

Acero

InoxidableW/R [MJ/Ω]

M a t e r i a l

2.5 – 564 146 52 12 3

5.6 – – 454 132 28 7

10 – – – 283 52 12

2.5 – – 1120 211 37 9

5.6 – – – 913 96 20

10 – – – – 211 37

2.5 – 169 56 22 5 1

5.6 – 542 143 51 12 3

10 – – 309 98 22 5

2.5 – – – 940 190 45

5.6 – – – – 460 100

10 – – – – 940 190

Tabla 2.5.1: Elevación de la temperatura ∆T en K en conductores dediferentes materiales.

Fig. 2.5.2: Efecto de las fuerzas electrodinámicas entre conductoresen paralelo.



⇒ Valores máximos (Criterios de dimensionado quese utilizan para diseñar los componentes de pro-tección contra rayos de manera que puedan cum-plir las exigencias que se les plantean).

⇒ Valores mínimos (Criterios de interceptación,necesarios para poder determinar las zonas queestán protegidas con suficiente seguridad contra

descargas directas de rayo (Radio de la esferarodante).

En las tablas 2.6.1 y 2.6.2 se expone la corresponden-cia existente entre el nivel de protección y los valoresmáximos y mínimos de los parámetros de corriente derayo.

Nivel deprotección

Valor crestamáximo de lacorriente de

rayo

Probabilidad deque la efectiva-mente ocasiona-

da sea inferior alvalor de crestamáximo de la

misma

I

II

III

IV

200 kA

150 kA

100 kA

100 kA

99 %

98 %

97 %

97 %

Valores máximos(Criterios de dimensionado)

Nivel deprotección

Valor crestamínimo dela corriente

de rayo

Probabilidad deque la corrientede rayo ocasio-

nada efectiva-mente sea supe-

rior al valorcresta mínimode la corriente

de rayo

Radio dela esferarodante

I

II

III

IV

3 kA

5 kA

10 kA

16 kA

99 %

97 %

91 %

84 %

20 m

30 m

45 m

60 m

Niveles mínimos(Criterio de intercepción)

Tabla 2.6.1: Valores máximo de los parámetros de corriente de rayoy su probabilidad.

Tabla 2.6.2: Valores mínimos de los parámetros de corriente de rayoy sus probabilidades.




3.1 Necesidad de un sistema deprotección contra rayos –Disposiciones legales

Un sistema de protección contra rayos tiene comofinalidad proteger a los edificios contra descargasdirectas de rayo y contra eventuales riesgos de incen-dio, así como contra los efectos y repercusiones de lascorrientes de rayo inducidas.

La instalación de medidas de protección contra rayosdeben llevarse a cabo cuando así lo exige la normati-va vigente a nivel nacional, como p. ej. las referidas ala construcción, regulaciones específicas u otras direc-tivas.

Si, por el contrario, la normativa nacional no contem-plara ningún tipo de regulación acerca de las medi-das de protección contra rayos, se recomienda aplicarun sistema de protección contra rayos de la clase deprotección III de acuerdo con la norma UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).

La necesidad de la protección y la elección de lasmedidas de protección correspondientes deberíadeterminarse mediante la aplicación de un análisis deriesgos al modo descrito en la norma UNE EN 62305-2(IEC 62305-2). (Véase el capítulo 3.2.1).

Como orientación para determinar la clase de protec-ción para edificios generales puede recurrirse tam-bién a la:

⇒ Directriz VdS 2010 “Protección contra rayos ysobretensiones orientada al riesgo. Directricespara evitar daños”.

La reglamentación local de la construcción , p. ej. deHamburgo (HbauO), en el artículo 17, apartado 3,exige construir un sistema de protección contra rayos,cuando en una instalación pueden producirse fácil-mente descargas de rayo a causa de:

⇒ la extensión de la instalación

⇒ la altura

⇒ la utilización de la misma

o si:

⇒ caben esperar consecuencias graves en caso deuna descarga de rayo.

Esto significa que:

“Debe instalarse un sistema de protección contrarayos si se da tan sólo una de las condiciones ante-riormente indicadas”.

La ubicación, la forma de construcción o el destino de

uso de los edificios puede dar lugar a que las conse-cuencias de una eventual descarga de rayo sean muygraves.

Una guardería de niños, p. ej. es uno de los tipos deinstalación en los que una descarga de rayo puede

tener muy graves consecuencias, por el propio uso aque se destina dicho edificio.

La forma de interpretar esta expresión se explica yaclara mediante la siguiente sentencia judicial:

Extracto del VGH bávaro, sentencia del 4 de Julio de1984 – Nr. 2 B 84 A.264:

1. Una guardería infantil está sujeta a la exigenciade construir en ella sistemas efectivos de protec-ción contra rayos.

2. Las exigencias según la normativa jurídica de

construcción de que, como mínimo, las puertas,en la ejecución de recintos de escaleras y salidas,deben estar realizadas en material ignífugo, sonaplicables también para edificios de vivienda enlos que esté situada una guardería de niños.

Por los motivos siguientes:

Según el artículo 15, apartado (7) de la BayBO (nor-mativa bávara de la construcción), las instalacionesconstructivas en las que, a causa de su situación, for-ma de construcción o utilización puedan producirse

fácilmente descargas de rayo , o en las que dichasdescargas puedan dar lugar a graves consecuencias,tienen que estar provistas de sistemas de proteccióncontra rayos efectivos de forma permanente. De estemodo, se prescriben dispositivos eficaces de protec-ción para dos tipos de casos. En uno de los casos, losedificios están particularmente expuestos al riesgo deuna descarga de rayo (p. ej. a causa de su altura o desu ubicación). En otro de los casos, una eventual des-carga de rayo puede tener consecuencias especial-mente graves debido a la forma de construcción o aldestino que se de a dicho edificio.

El edificio del demandante, a causa de la utilizaciónen su momento como guardería infantil, está incluidoen el segundo grupo de casos. Una guardería infantilpertenece al grupo de instalaciones en las que, debi-do a su utilización, una descarga de rayo puede tenergraves consecuencias. El hecho de que las guarderíasde niños no estén expresamente citadas en la relaciónde edificios especialmente expuestos al riesgo, en loscomentarios sobre la legislación BayBO, además delos locales o recintos de reunión de personas, no afec-ta a los hechos.

El riesgo de graves consecuencias en guarderías


3. Diseño de un sistema de protección contra rayos



infantiles como consecuencia de una descarga derayo, se deriva del propio hecho de que, durante eldía, en el recinto de la guardería, se encuentran almismo tiempo un grupo numeroso de niños peque-ños que todavía no están en edad escolar.

En este caso y contrariamente a las exposiciones deldemandante, el hecho de que los recintos de estanciapara niños de la guardería estuvieran situados en elpiso bajo del edificio y que los niños pudieran salir alaire libre a través de varias puertas y ventanas, carecede relevancia. Tratándose de niños de estas edades,no se puede garantizar que, en caso de un incendio,sepan y puedan reaccionar de forma sensata, aban-donando el edificio a través de las ventanas. La insta-lación de un sistema de protección contra descargasde rayo tampoco es una exigencia exagerada para el

propietario de una guardería infantil.En otra sección de esta normativa se recoge que, en elrecinto de las escaleras, y en otras aperturas hacia elsótano, deben existir puertas automáticas y comomínimo ignífugas. Esta exigencia no es de aplicaciónen edificios residenciales de hasta dos viviendas. Estaexigencia no se planteó por parte de los demandadoshasta el momento en que el demandante transformóel edificio de viviendas existente hasta entonces enuna guardería infantil, mediante la autorización demodificación de uso.

La norma excepcional del artículo 34, apartado 10 delBayBO no puede aplicarse a edificios que, si bien hansido construidos como edificios residenciales de hastados viviendas, están siendo utilizados para una finali-dad más allá de la original, lo cuál justificaría la apli-cación de medidas de seguridad.

La descarga de un rayo también puede tener gravesconsecuencias (p.ej. pánico ) en locales de reunión,escuelas, hospitales, etc.

Por todas estas razones es necesario dotar a todo este

tipo de edificios sistemas eficaces de protección con-tra rayos.

Sistemas de protección contra rayos siempre necesa-rios

Los edificios en los que debe instalarse siempre un sis-tema de protección contra rayos, ya que en ellos se daefectivamente la necesidad enunciada por la ley, sonlos siguientes:

1. Edificios de reuniones con tribunas, escenarios

techados y lugares de reunión para proyecciónde películas, cuando los correspondientes recin-

tos de reunión, bien solos o conjuntamente,puedan albergar a más de 100 personas.

2. Lugares de reunión con locales en los que, soloso conjuntamente, puedan reunirse más de 200personas; en el caso de escuelas, museos y edifi-

cios similares, esta reglamentación sólamentehace referencia a la inspección de las instalacio-nes técnicas en recintos de reunión, en los quepuedan acomodar, cada uno de ellos, más de200 visitantes, así como para las vías de escape.

3. Locales de venta, cuyas áreas destinadas a laatención al público tengan una superficie útilsuperior a 2000 m2.

4. Centros comerciales con varias tiendas, quedirectamente o a través de vías de escape estánunidas entre sí, y cuyos espacios de venta, porseparado, tengan una superficie inferior a 2000m2, pero todos juntos, representen una superfi-cie útil superior a 2000 m2.

5. Recintos de exposición, cuyos locales, por sepa-rado o todos juntos, tengan una superficie útilde más de 2000 m2.

6. Restaurantes con más de 400 plazas para clien-tes u hoteles con más de 60 camas para huéspe-des.

7. Edificios de gran altura en el sentido del artícu-

lo 2 , apartado 2 de normativa HbauO.

8. Hospitales y otros edificios con el mismo desti-no de uso.

9. Garajes medios y grandes en el sentido del artí-culo 1, apartado 5 de la Ordenanza sobre gara-

jes del 17 de Abril de 1990, Decreto de normas ydisposiciones de Hamburgo, página 75.

10. Edificios y estructuras:

10.1. Con materiales explosivos, como fábricas demunición, depósitos de explosivos y polvorines.

10.2. Con locales de servicio expuestos al riesgo deexplosión, como fábricas de laca y pintura,fábricas químicas, grandes depósitos de líqui-dos combustibles y grandes depósitos de gas.

10.3. Con riesgo de incendio particularmente alto,como son:

– plantas de elaboración y tratamiento demaderas,

– edificios con tejados bajos,

– locales de almacenamiento y fabricación congran riesgo de incendio.




10.4 Para gran número de personas, como son:

– escuelas.

– residencias de ancianos y residencias infanti-les.

– cuarteles.– establecimientos penitenciarios.

– estaciones de tren.

10.5. Con bienes culturales, como son:

– edificios de interés histórico.

– museos y archivos.

10.6. Recintos que sobresalen mucho del entorno,como son:

– chimeneas muy altas.

– torres.– edificaciones de gran altura.

3.2 Análisis de los riesgos de daños yelección de los componentes deprotección

3.2.1 Gestión del riesgo

Una gestión previsora del riesgo incluye el cálculo deaquellos que eventualmente puedan afectar a laempresa. Proporciona información básica para latoma de decisiones a fin de limitarlos y expone clara-mente cuales son los riesgos que pueden ser cubiertospor los seguros.

En la gestión de los seguros hay que tener en cuenta,sin embargo, que éstos no son siempre adecuadospara la consecución de determinados objetivos (p. ej.

mantenimiento de la disponibilidad de suministro).Evitar las probabilidades de que se produzcan ciertosdaños no está al alcance de los seguros.

En las empresas que producen productos o que pres-tan servicios utilizando para ello un gran número deequipos con componentes electrónicos (hoy en día lamayoría de las empresas se da esta situación) se debetener muy en cuenta el riesgo de daños por descargasde rayo y de los efectos derivados de las mismas. Nohay que olvidar que los daños y pérdidas debidos a lafalta de disponibilidad de equipos electrónicos,

sobrepasan con mucha frecuencia, las pérdidas pordaños en los equipos propiamente dichos así como las

derivadas de la pérdida de información por daños enel Hardware.

Los análisis de riesgo tienen como meta la objetiva-ción y cuantificación de los riesgos en edificios y ensus equipamientos provocados a causa de la descarga

de rayo bien sea directa o indirecta. Esta nueva formade pensar tiene su reflejo en la normativa internacio-nal UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2).

Los análisis de riesgos prefijados en dicha normativagarantizan que se puede realizar un sistema de pro-tección optimizado tanto técnica como económica-mente. Es decir, que puede garantizarse la protecciónnecesaria con un pequeño esfuerzo económico. Lasmedidas de protección derivadas del análisis de ries-gos están descritas con todo detalle en las restantespartes de la norma UNE EN 62305 (IEC 62305).

3.2.2 Fundamentos del cálculo de riesgo

Se distingue entre las distintas frecuencias de descar-gas de rayo que pueden ser relevantes para un edifi-cio o estructura:

siendo:

N Número de sucesos peligrosos. Es decir, frecuen-cia de descargas de rayo en la superficie que seha de considerar: “¿Cuántas descargas de rayo seproducen anualmente en la superficie objeto deanálisis?”

P Probabilidad de daños: “¿Con qué probabilidadpuede una descarga de rayo ocasionar unosdaños concretos?”;

L Las pérdidas. Es decir, la valoración cuantitativade los daños: “¿Qué repercusiones, cuantía de losmismos, consecuencias,… tiene una daño concre-to?”.

La misión del cálculo de riesgos es, por lo tanto, ladeterminación de los tres parámetros N, P y L paratodos los componentes de riesgo relevantes. Al efec-

tuar el cálculo, hay que tener en cuenta y fijar, ade-más, otros parámetros.

R N P L= ⋅ ⋅




GERONA

TARRAGONO

CASTELLÓN

2,0

VALENCIA

ALICANTE

ALMERÍAMÁLAGA

CEUTA1,5

1,5

MELILLA

STA. CRUZDE

TENERIFE1,0

LANZAROTE

A CORUÑA

PONTEVEDRA

BARCELONA

6,0

PALMA DEMALLORCA

2,5

SAN SEBANTIAN

F R A N C I A

P

O

R

T

U

G

A

L

LUGO

ORENSE

3,03,0

HUELVA

SEVILLA

CADIZ

JAÉN

TOLEDO

CIUDADREAL

MURCIACÓRDOBA

BADAJOZ

CÁCERES

ALBACETE

GRANADA

1,0

2,0

OVIEDO

LEÓN

PALENCIAVALLADOLID

ZAMORA

SALAMANCAAVILA

SEGOVIA

CUENCA

ZARAGOZASORIA

BURGOSLOGROÑO

HUESCA

LERIDA

TERUEL

3,0

4,0

5,04,0

3,0

4,0

5,0

2,0

BILBAO

PAMPLONA

SANTANDER

VITORIA

GUADALAJARA

MADRID

1,0

5,0

4,0

3,0

4,0

LEYENDA

De 0 a 1

De 1 a 2

De 2 a 3

De 3 a 4

De 4 a 5

De 5 a 6

Ng densidad de impactos sobre el terreno (nº impactos/año, k2)

Fig. 3.2.3.1: Mapa de densidad de impactos sobre el terreno Ng



Por comparación de los riesgos así determinados Rcon un riesgo aceptable RT, se puede obtener infor-mación relativa a las exigencias y al dimensionado delas medidas de protección contra rayos que se hayande adoptar. La consideración de las pérdidas econó-

micas, constituye una excepción. En este caso, lasmedidas de protección se justifican desde un puntoestrictamente económico. Aquí, por tanto, no hayningún riesgo aceptable RT, sino solamente un análi-sis de coste-beneficio.

3.2.3 Frecuencia de las descargas de rayo

Se distingue entre las distintas frecuencias de descar-gas de rayo que pueden ser relevantes para un edifi-cio o estructura:

ND Frecuencia de descargas directas de rayo en eledificio o estructura;

NM Frecuencia de descargas de rayo próximas conefectos electromagnéticos asociados;

NL Frecuencia de las descargas directas de rayo enlos cables de suministro que entran en el edificioo estructura;

NI Frecuencia de descargas directas de rayo junto alos cables de suministro que entran en el edificioo estructura.

El cálculo de la frecuencia de las descargas de rayoestá expuesto con detalle en el Anexo A de la normaUNE EN 62305-2 (IEC 62305-2). Para los cálculos prác-ticos se considera muy recomendable aplicar la densi-dad anual de las descargas de rayo a tierra Ng para lazona correspondiente, según se indica en la figura3.2.3.1 (tomada de la hoja suplementaria 1 para lanorma UNE EN 62305-2 - IEC 62305-2). No obstante,

los valores locales de la densidad de rayos, obtenidoscon la utilización de un método de cálculo más sofis-

ticado puede, como es lógico, diferir notablementede aquellos valores medios. Debido al relativamentecorto espacio de tiempo considerado de siete años, ya la notable extensión media de las superficies, serecomienda aplicar un +/– 25% sobre los valores

expuestos en la figura 3.2.3.1.Entonces, para calcular la frecuencia de descargasdirectas de rayo ND en el edificio o estructura tene-mos que:

Ad es la superficie de captación equivalente del edifi-cio o estructura situada al aire libre (Figura 3.2.3.2).Cd es un factor local estándar con el que se puede

tomar en consideración la influencia del entorno máscercano al lugar de emplazamiento (Edificaciones,terrenos abiertos, árboles etc.) (Tabla 3.2.3.1).

De este modo el cálculo de ND se corresponde con elprocedimiento ya conocido según la norma VDE V0185-2.

La frecuencia de descargas de rayo próximas NM sepuede calcular de un modo similar:

Se obtiene Am cuando se tiende una línea alrededordel edificio o estructura a una distancia de 250 m(Figura 3.2.3.3). De la superficie encuadrada de estemodo se deduce la superficie captadora equivalentedel edificio o estructura Ad Cd, evaluada con el coefi-ciente de entorno. Las descargas de rayo en la super-ficie Am dan lugar, exclusivamente, a sobretensionesinducidas en bucles de la instalación en el interior deledificio o estructura.

La frecuencia de descargas directas de rayo en líneasde alimentación que entran en el edificio o estructu-

N N A M g m= ⋅ ⋅ 10-6

N N A C D g d d = ⋅ ⋅ ⋅ 10-6


Situación relativa del edificio o estructura Cd

El objeto está rodeado por objetos más altos o por árboles 0.25

El objeto está rodeado por otros objetos o árboles de la misma altura o de altura inferior 0.5

Objeto situado aislado: No hay otros objetos en la cercanía (a una distancia de 3H) 1

Objeto situado aislado: Objeto situado en la cima de un monte o en una cúpula 2

Tabla 3.2.3.1: Factor de emplazamiento Cd.



ra NL se desprende de la ecuación:

La superficie Ai (Figura 3.2.3.3) depende del tipo deconductor (líneas aéreas, cable), de la longitud L

Cdel

conductor; en el caso de cables, de la resistencia espe-cífica de suelo ρ; y para líneas aéreas de la altura HC

sobre el suelo. (Tabla 3.2.3.2) Si no se conoce la longi-tud del conductor, o resulta muy costoso o complica-

N N A C C L g l e t = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 10-6

do determinarla, puede aplicarse entonces, como elcaso más desfavorable, un valor de LC = 1000 m.

HC Altura (m) del conductor respecto al suelo.

ρ Resistencia específica (Ωm) del suelo en, o sobre,el que está tendido el conductor, hasta un valormáximo de ρ = 500 Ωm.

LC Longitud (m) del conductor, medida desde el edi-ficio o estructura hasta el primer nudo de distri-bución, o hasta el primer punto en el que seencuentren instalados dispositivos de protección


3 H

W

L

H1:3

Hb

Am

Ad

Al Ha

Aa

Ai

250 m

L

W

3Hb

3Ha

L a

Wa

Lc

2.Di

Final del

conductor

“b”

Final del

conductor

“a”

Fig. 3.2.3.2: Superficie captadora equivalen-

te Ad para descargas directas derayo en una estructura aislada.

Fig. 3.2.3.3: Superficie captadora equivalente Ad, Al, Aa para descargas directas de rayo en la

estructura / líneas de suministro y Am, Ai para descargas indirectas de rayo próxi-mas a la estructura / líneas de suministro.

Tabla 3.2.3.2 Superficie captadora equivalente Al y Ai enm2.

Tabla 3.2.3.3: Factor del entorno Ce.

Underground cableOverhead line

Al

Ai

L H H H C a b C

− ⋅ +( ) ⋅ ⋅3 6

1000 ⋅ LC

L H H C a b

− ⋅ +( ) ⋅3 ρ

25 ⋅ ⋅ LC ρ

Entorno Ce

Urbano con edificios altos (más de 20 m) 0

Urbano (edificios con alturas entre 10 m y 20 m) 0.1

Periferia (Edificios con alturas inferiores a 10 m) 0.5

Rural 1

Cable aéreo Cable tendido en tierra



contra sobretensiones, hasta una longitud máxi-ma de 1000 m.

H Altura (m) del edificio o estructura.

Hb Altura (m) del edificio o estructura.

Ha Altura (m) de los edificios o estructuras próximasque estén unidas a través del conductor.

En estos casos, esto se tiene en consideración pormedio del factor de corrección Ct = 0,2. El factor decorrección Ce (factor del entorno) depende de la den-sidad de edificación. (Tabla 3.2.3.3).

La frecuencia NL debe determinarse por separadopara cada uno de los conductores de alimentaciónque entran en el edificio o estructura. Las descargasde rayo dentro de la superficie Al dan lugar, en el edi-ficio o estructura considerada, a descargas, por lo

regular, de gran energía, que pueden ocasionar unincendio, una explosión o efectos negativos mecáni-cos o químicos. La frecuencia NL, no sólo contienesobretensiones puras con las consecuencias subsi-guientes de daños o fallos en los sistemas eléctricos yelectrónicos, sino que tiene también efectos mecáni-cos y térmicos en caso de descarga de rayos.

Las sobretensiones en conductores de alimentaciónque entran al edificio se describen mediante la fre-cuencia de descargas de rayo junto a los mismos:

La superficie Ai (Figura 3.2.3.3) depende, a su vez, deltipo de conductor (línea aérea, cable tendido en tie-rra), de la longitud LC del conductor; en el caso decables, depende de la resistencia específica del sueloρ; y para líneas aéreas depende de la altura HC delconductor sobre la superficie del suelo (Tabla 3.2.3.2).Para el peor de los casos tienen validez los mismossupuestos. La superficie Ei es, por lo general, signifi-cativamente superior a Al. Con ello se tiene en cuen-ta la circunstancia de que las sobretensiones que pue-den dañar o provocar fallos en los sistemas eléctricosy electrónicos, puedan tener su origen en descargasde rayo muy lejanas respecto del conductor conside-rado.

Los factores de corrección Ct y Ce se corresponden conlos arriba citados. La frecuencia Nl debe calcularsetambién por separado para cada uno de los conduc-tores de alimentación que entran en el edificio oestructura.

3.2.4 Probabilidades de daños

El parámetro “Probabilidad de daños” indica con quéprobabilidad una supuesta descarga de rayo puedeocasionar unos daños determinados. Por tanto, se

presupone una descarga de rayo en una superficieconcreta y se considera que la probabilidad de dañosmáxima tiene un valor 1. Así, se distingue entre lasocho probabilidades de daño siguientes:

PA Shock eléctrico sufrido por seres vivos como con-secuencia de una descarga directa de rayo en eledificio o estructura.

PB Fuego, explosión, efectos mecánicos y químicoscomo consecuencia de una descarga directa derayo en el edificio o estructura.

PC Fallos en sistemas eléctricos/electrónicos a causade una descarga directa de rayo en el edificio oestructura.

PM Fallos en sistemas eléctricos/electrónicos a causade una descarga de rayo en el suelo junto al edi-ficio o estructura.

PU Shock eléctrico sufrido por seres vivos a causa deuna descarga de rayo en una línea de suministrode energía que entra en el edificio o estructura.

PV Fuego, explosión, efectos mecánicos y químicos a

causa de una descarga directa de rayo en unalínea de suministro de energía que entra en eledificio o estructura.

PW Fallos en sistemas eléctricos/electrónicos a causade una descarga directa de rayo en una línea desuministro de energía que entra en el edificio oestructura.

PZ Fallos en sistemas eléctricos/electrónicos a causade una descarga de rayo en el suelo junto a unalínea de suministro de energía que entra en eledificio o estructura.

Estas probabilidades de daños están especificadascon detalle en el Anexo B a la norma UNE EN 62305-2(IEC 62305-2). Pueden consultarse directamente enlas tablas o pueden obtenerse como resultado de unacombinación de otros factores de influencia.

Ya no tiene lugar la subdivisión en probabilidadesbásicas simples y factores de reducción. Alguno de losfactores de reducción se subordinan ahora al AnexoC, es decir, a las pérdidas (anteriormente: factores dedaños) Como ejemplo de los “nuevos” factores dedaños se citan aquí, representativamente, los factores

N N A C C l g i t e= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − 10

6




PB y PC. Los valores para estos dos parámetros seobtienen en base a las tablas 3.2.4.1 y 3.2.4.2. Hayque indicar, por otra parte, que es posible obtenervalores diferentes, cuando éstos se basan sobre análi-sis o cálculos detallados.

3.2.5 Tipos de daños y causas de los mismos

Dependiendo de la forma de construcción, de la utili-zación y de las características propias del edificio oestructura, las clases de daños relevantes pueden sermuy diferentes. La norma UNE-EN 62305-2 (IEC62305-2) distingue entre las siguientes clases dedaños:

L1 Pérdida de vidas humanas (lesiones o muerte depersonas).

L2 Pérdida de servicios públicos.

L3 Pérdida de bienes culturales irremplazables.

L4 Pérdidas económicas.Las clases de daños enunciadas pueden tener distintoorigen. Las causas de daño, en una relación causal,representan la “causa” en el sentido propiamentedicho, mientras que las “clases de daños” expresan“los efectos del daño”. (Ver figura 3.2.5.1) Las posi-bles causas para un tipo de daño concreto pueden sermúltiples. Por eso, en primer lugar, hay que definir lasclases de daños relevantes para un edificio o estructu-ra. Entonces estaremos en condiciones de fijar lascausas determinantes de los mismos.


Nivel de protección contra rayos (LPL) Factor de dañosSPD

Sin protección coordinada contra sobretensiones 1

III – IV 0.03

II 0.02

I 0.01

Dispositivos de protección contra sobretensiones con una característica de 0.005 – 0.001protección mejor que para LPL I (capacidad de derivación de corriente de rayosuperior, nivel de protección más bajo, etc.)

Tabla 3.2.4.2: Factor de daños PDPS

para descripción de las medidas de protección de los dispositivos de protección contrasobretensiones (DPS) en dependencia del nivel de protección LPL.

Tabla 3.2.4.1: Factor de daños PB para descripción de las medidas de protección contra daños físicos.

Características del edificio Clase de sistema de protección PBo estructura contra rayos (LPS)

El edificio o estructura no está protegido por un LPS – 1

El edificio o estructura está protegido por un LPS IV 0.2

III 0.1

II 0.05

Edificio o estructura con dispositivo captador según clase de LPS y fachada de metal ó 0.01armadura de hormigón como dispositivo natural de derivación

I 0.02

Edificio o estructura con tejado metálico o con dispositivos captadores, a ser posible 0.001utilizando componentes naturales, que protejan todas las supraestructuras de tejadocontra descargas directas de rayo, y una fachada de metal o armadura de hormigóncomo dispositivo natural de derivación.



Tabla 3.2.5.1: Causas de daños, tipos de daños y tipos de pérdidas en función del lugar de impacto del rayo.

Lugar de impacto delrayo

Causa dedaño

Tipo dedaño

Tipo depérdida

Ejemplo

Edificio o estructura S1 D1

D2

D3

L1, L4b

L1, L2, L3, L4

L1a, L2, L4

En el suelo junto a laestructura

S2 D3 L1a, L2, L4

Línea de suministro deenergía que entra en eledificio

S3 D1

D2

D3

L1, L4b

L1, L2, L3, L4

L1a, L2, L4

En el suelo junto a la líneade suministro de energíaque entra en el edificio

S4 D3 L1a, L2, L4

a En el caso de hospitales, lugares expuestos al riesgo de explosión y otros edificios en los que fallos de los sistemas internos puedan suponer una amenazadirecta para la vida de personas.

b En el caso de explotaciones agrícolas y ganaderas (pérdida de animales).

Causas de daños referidas al punto de impactoS1 Descarga directa de rayo en el edificio o estructura.S2 Descarga de rayo en el suelo junto al edificio o estructura.S3 Descarga directa de rayo en la línea de suministro de energía que entra en el edificio.S4 Descarga de rayo en el suelo junto a la línea de suministro de energía que entra en el edificio.Tipos de dañosD1 Shock eléctrico sufrido por seres vivos a causa de tensiones de paso y contacto.D2 Fuego, explosión, efectos mecánicos y químicos por las repercusiones físicas de la descarga de rayo.D3 Fallo de sistemas eléctricos y electrónicos por sobretensiones.Tipo de pérdidaL1 Lesiones o muerte de personas.L2 Pérdida de servicios públicos.L3 Pérdida de bienes culturales irreemplazables.L4 Pérdidas económicas.

Edificio o estructura



3.2.6 Factor de pérdida

Si se ha producido un daño concreto en un edificio oestructura, hay que proceder a evaluar las consecuen-cias de dicho daño. Así por ejemplo, un daño o unfallo en un sistema de proceso de datos (Clase dedaños L4: Pérdidas económicas) puede tener conse-cuencias muy diferentes. Si no se han perdido datosde relevancia para el negocio, habrá que reclamarúnicamente por los daños de Hardware, en una cuan-tía de unos pocos miles de euros. Si, por el contrario,todo el negocio de una empresa depende de la dispo-nibilidad permanente del sistema de proceso dedatos (Call-Center, Bancos, procesos de automatiza-ción), a los daños de Hardware se sumarán unosdaños colaterales muy variados y distintos (p. ej. por

insatisfacción o pérdida de clientes, pérdida de nego-cios, fallos en la producción, etc.).

Para la evaluación de las consecuencias de los dañosse dispone del factor de pérdida L.

Básicamente, se toman en consideración:

Lt Pérdidas por lesiones como consecuencia de ten-siones de paso y contacto.

Lf Pérdidas a causa de daños físicos.

Lo Pérdidas como consecuencia del fallo de sistemaseléctricos y electrónicos.

Dependiendo de la relevancia de la clase de daño seevaluará su magnitud, cuantía y consecuencias. En elAnexo C de la norma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2)se exponen las bases para el cálculo de las pérdidasproducidas por las cuatro clases de daños. Sin embar-go, con frecuencia, la aplicación de las ecuacionespara el cálculo de daños es muy complicada. Por eso,en el citado Anexo C se proponen valores típicos parael factor de pérdida L, en función de las causas quehan originado los daños.

Complementariamente a los factores de pérdida pro-piamente dichos, el Anexo C considera asimismo tresfactores de reducción rx y un factor de incremento h:

ra Factor de reducción para las consecuencias de lastensiones de paso y contacto, en función del tipode terreno o de suelo.

r Factor de reducción para medidas destinadas amitigar las consecuencias de un incendio.

rf Factor de reducción para descripción del riesgode incendio de un edificio o estructura.

h Factor que eleva el valor relativo de una pérdida,si existe un riesgo especial (p. ej. pánico).

Aunque los factores de reducción se han desplazadodel Anexo B (factores de daños) al Anexo C de la nor-ma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2 ), los valores de losparámetros se han mantenido invariables.

3.2.7 Componentes de riesgo relevantes paradistintas descargas de rayo

Existe una relación muy estrecha entre la causa, eltipo de daño y los componentes de riesgo relevantesque se derivan de los mismos. En primer lugar, se vaa exponer la relevancia que tiene el lugar donde seproduce el impacto del rayo y los componentes deriesgo que de ello se pueden derivar.

Si el rayo impacta directamente en el edificio oestructura, se originan los siguientes componentes deriesgo (Tabla 3.2.7.1):

RA Riesgo de shock eléctrico para seres vivos en casode impacto directo de rayo.

RB Riesgo de daños físicos en caso de impacto direc-to de rayo.

RC Riesgo de fallos y averías en sistemas eléctricos yelectrónicos a causa de sobretensiones en casode impacto directo de rayo.

Si el rayo impacta en el suelo cerca de un edificio oestructura o en las edificaciones vecinas, se origina elcomponente de riesgo siguiente:

RM Riesgo de averías y fallos en sistemas eléctricos yelectrónicos a causa de sobretensiones ocasiona-das por el impacto de rayo en el suelo junto aledificio o estructura.

Si el rayo impacta directamente en las líneas de sumi-nistro de energía que entran en el edificio o estructu-ra, se originan los siguientes componentes de riesgo:

RU Riesgo de shock eléctrico para seres vivos en casode descarga directa de rayo.

RV Riesgo de daños físicos en el edificio.

RW Riesgo de averías y fallos en sistemas eléctricos yelectrónicos

Y finalmente, si se produce el impacto de rayo en elsuelo, junto a las líneas de suministro de energía queentran en el edificio o estructura, se origina entoncesel componente de riesgo siguiente:

RZ Riesgo de averías y fallos en sistemas eléctricos yelectrónicos.

El conjunto total de ocho componentes de riesgo




(que, por principio, tienen que determinarse porseparado para cada clase de daños) pueden calcular-se según dos criterios diferentes:

El lugar de impacto del rayo y la causa de los daños.

Si interesa la determinación según el lugar de impac-

to del rayo, es decir, la valoración de la tabla 3.2.7.1por columnas, se obtendrá entonces el cálculo deriesgo siguiente:

⇒ A causa de un impacto directo de rayo en el edi-ficio o estructura:

⇒ A causa de un impacto indirecto de rayo junto aledificio o estructura:

Si, por el contrario, se desea analizar la causa de losdaños, entonces los riesgos pueden determinarsecomo se expone a continuación:

⇒ Para shock eléctrico de personas o animales cau-sado por tensiones de paso y contacto:

R R Rs A U = +

R R R R R Ri M U V W Z = + + + +

R R R Rd A B C = + +


S1

Impacto directo

de rayo en laestructura

S2

Impacto del rayo

en el suelo junto ala estructura

S3

Impacto directo de

rayo en la línea desuministro de ener-gía que entra en laedificación

S4

Impacto de rayo en

el suelo junto a lalínea de suministrode energía que en-tra en la edificación

Directo Indirecto

Impacto de rayo (referido a la edificación)

D1

Shock eléctrico enlos seres vivosD2

Fuego, explosión,efectos mecánicos yquímicos

D3

Averías y fallos ensistemas eléctricosy electrónicos

Causa dedaños

Tipo de

daños

RA = ND . PA . ra . LtRU = (NL + NDA) .

PU . ra . Lt

RC = ND . PC . Lo RM = NM . PM . Lo

Rs = RA + RU

Rf = RB + RV

Ro = RC + RM

+ RW+ RZ

Rd = RA + RB + RC Ri = RM + RU + RV + RW + RZ

RB = ND . PB . r . h . rf . Lf

RV = (NL + NDA) .PV . r . h . rf . Lf

RW = (NL + NDA) . PW . Lo

RZ = (NI – NL) . PZ . Lo

Tabla 3.2.7.1: En el caso de los componentes de riesgo RU, RV y RW, hay que añadir, además, la frecuencia de impactos directos de rayo en laslíneas de suministro de energía NL y la frecuencia de impactos directos de rayo en el edificio o estructura conectada N DA (Véasefigura 3.2.3.3). Sin embargo, en el componente de riesgo RZ, hay que reducir la frecuencia de impactos de rayo junto a la línea desuministro de energía que entra en la edificación NI, por la frecuencia de impactos directos de rayo en la línea de suministro deenergía que entra en la edificación N

L

.



⇒ Para fuego, explosión, consecuencias mecánicas yquímicas, causadas por efectos mecánicos y tér-micos por la acción del rayo:

⇒ Para averías y fallos de sistemas eléctricos y elec-trónicos causados por sobretensiones:

R R R R Ro C M W Z = + + +

R R R f B V = +


Tipos de pérdida RT

L1 Pérdida de vidas humanas (lesiones o muerte de personas) 10-5 /año

L2 Pérdida de bienes culturales irremplazables 10-3 /año

L3 Pérdida de servicios y prestaciones para el público 10-3 /año

Tabla 3.2.8.1: Valores típicos para el riesgo aceptable RT

Fig. 3.2.9.1: Diagrama de flujo para la elección de medidas de protección para los tipos de pérdida L1….L3.

Identificar el edificio o estructura a proteger

Identificar los tipos de daños relevantes

Para los tipos de daños:Identificar y calcular los componentes de riesgo:RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW, RZ

R > RT

¿SPCRinstalado?

Edificio o estructuraprotegida

No

No

Si

¿SPIinstalado?

Si

No

RB > RT

Si

Instalar elcorrespondiente

SPCR

Instalar elcorrespondiente

SPCR

Instalar otrasmedidas deprotección

No

Si

Nuevos valorescalculados de loscomponentes de

riesgo



3.2.8 Riesgo tolerable en caso de dañosproducidos por rayos

Para decidir sobre la elección de las medidas de pro-

tección contra rayos hay que comprobar si el riesgode daños R calculado para el tipo de daños relevan-tes en cada caso, sobrepasa o no un valor aceptableRT (o sea un valor aún tolerable para cada caso). Esto,por otra parte, sólo tiene vigencia para los tres tiposde pérdida L1 hasta L3, que son las denominadascomo de interés público. Para considerar que un edi-ficio o estructura está suficientemente protegidocontra los efectos del rayo, tiene que cumplirse que:

R representa, en este caso, la suma de todos los com-ponentes de riesgo relevantes para el tipo de pérdi-da L1 – L3:

En la norma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2) se especi-fican los valores máximos aceptables RT para estostres tipos de pérdida (Tabla 3.2.8.1).

3.2.9 Elección de medidas de protección con-tra rayos

Las medidas de protección contra el rayo deben sig-nificar que, el riesgo de daños R queda limitado aunos valores situados por debajo de los riesgos dedaños aceptables RT.

Por medio de un cálculo detallado de los riesgos dedaños para los distintos tipos de riesgo que son rele-vantes para un tipo concreto de edificación, es decir,mediante la consideración de cada uno de los compo-nentes de riesgo RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW y RZ, se pue-de efectuar correctamente la elección de las medidasde protección contra rayos.

El procedimiento se expone en el diagrama de flujo

de la norma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2) (Figura3.2.9.1). Si se parte del supuesto de que el riesgo dedaños calculado R es superior al riesgo de dañosaceptable RT, entonces se continuará investigando siel riesgo de daños físicos por un impacto directo derayo en el edificio o estructura RB sobrepasa el riesgode daños aceptable.

Si se da este caso, hay que instalar un sistema comple-to de protección contra rayos incluyendo medidas deprotección interna y externa. Si RB es suficientemen-te bajo, en una segunda fase se pasará a comprobar

si el riesgo puede reducirse mediante otras medidas

R RV = ∑

R RT ≤


Fig. 3.2.10.1: Procedimiento básico a seguir con puntos de vista puramente económicos y cálculo de los costes anuales.

Costes anualespor riesgos de

descargas de rayo

Costes anuales por riesgos de

descargas de rayo

Costes de las

medidas deprotección

Costes anualespor riesgos de rayo

Costes de lasmedidas deprotección

Varianteeconómicamás rentable

Costespor año

MedidasSin medidas de

protecciónCon medidas de

protecciónVariante 1

Con medidas deprotecciónVariante 2

C o s t e s

t o t a l e s

Costes anuales debidos a descargas de rayo

Cuantía de pérdidas x probabilidad anual desuceso

Siendo:Cuantía de pérdidas son los costes dereposición más los costes sucesivos (p. ej.

pérdidas de producción, pérdidas de datos)

Probabilidad de suceso: dependiente de lasmedidas de protección

Costes anuales de las medidas de protección

Amortización, mantenimiento, pérdidas porintereses (por año)



de protección contra el impulso electromagnético delrayo (LEMP).

Con un procedimiento según figura 3.2.9.1 se pue-den seleccionar, por lo tanto, las medidas de protec-ción que den lugar a una disminución de aquelloscomponentes de riesgo que presenten valores relati-vamente elevados. Es decir, medidas de proteccióncuya eficacia protectora sea comparativamente altaen el caso analizado.

3.2.10 Pérdidas económicas / Rentabilidad delas medidas de protección

Para muchos edificios o estructuras, el tipo de pérdi-da L4, “Pérdidas económicas”, tiene gran relevancia.Aquí no es posible trabajar con un riesgo de dañosaceptable RT, sino que más bien hay que determinarsi las medidas de protección pueden justificarse des-de el punto de vista económico. Así pues, la escalacomparativa no es una magnitud absoluta, como en

un riesgo de daños aceptable ya dado RT, sino que se

trata, en estos casos, de una magnitud relativa: secomparan entre sí distintas “situaciones de protec-ción” del edificio o estructura y se opta por la queresulta óptima, es decir, aquella que tiene los costespor daños lo más bajos posibles en caso de impacto

de rayos. Así pues, en estos casos, pueden y debenanalizarse diversas variantes.

El procedimiento básico a seguir está reflejado en lafigura 3.2.10.1. En la figura 3.2.10.2 se expone elcorrespondiente diagrama de flujo según UNE EN62305-2 (IEC 62305-2). Esta nueva metodología, contoda seguridad, va a provocar nuevos debates en loscírculos técnicos competentes porque está permitidauna estimación “grosso modo” de los costes inclusoantes de diseñar el proyecto de protección contrarayos propiamente dicho. En este punto, una base de

datos detallada y bien gestionada puede prestar muybuenos servicios.

Normalmente, en un edificio o estructura, ademásdel tipo de pérdida L4, son también relevantes uno ovarios de los otros tipos de pérdidas L1 - L3. En estoscasos, hay que aplicar, en primer lugar, la forma deproceder descrita en la figura 3.2.9.1. Es decir, que elriesgo de daños R tiene que ser más pequeño, paralos tipos de pérdida L1 hasta L3, que el riesgo dedaños aceptable RT. Si se da efectivamente este caso,en un segundo paso hay que analizar la rentabilidad

de las medidas de protección planificadas según seexpone en las figuras 3.2.10.1 y 3.2.10.2. Tambiénaquí, como es natural, es posible asumir diferentesvariantes de protección, debiendo finalmente reali-zarse la más ventajosa pero, en todas las circunstan-cias, con la condición previa de que para todos lostipos de pérdida de interés público L1 – L3, siemprese cumpla que R < RT.

3.2.11 Resumen

La aplicación de los procedimientos y datos en lapráctica es costosa y no siempre sencilla. Esto, sinembargo, no debe hacer que los expertos en el mar-co de la protección contra rayos, y en particular, losencargados de poner en práctica dicha normativa,renuncien a ocuparse de esta materia. La valoracióncuantitativa del riesgo de daños por descargas derayo para un edificio o estructura, supone una mejo-ra considerable frente a la situación que se presenta

con frecuencia, ahora como antes, según la cual lasdecisiones a favor o en contra de las medidas de pro-


Cálculo de todos los componentes deriesgo RX relevantes para R4

Cálculo de los costes anuales de laspérdidas totales CL y de los costes

de las pérdidas restantes CRL , en casode aplicación de medidas de protección

Cálculo de los costes anuales de lasmedidas de protección CPM

CPM + CRL > CL

La aplicación demedidas de protección

no es rentableeconómicamente

Si

No

La aplicación de medidas de protecciónes rentable económicamente

Fig. 3.2.10.2: Diagrama de flujo para la elección de medidas de pro-tección en caso de pérdidas económicas.



tección contra rayos se adoptan, con mucha frecuen-cia, de manera subjetiva y no según consideracionesy análisis objetivos que, no siempre, pueden ser com-prendidos por los interesados.

Una valoración cuantitativa de este tipo es, por lo

tanto, una condición previa esencial para tomar ladecisión de adoptar medidas de protección contrarayos en un edificio o estructura y, en su caso, definircuales. Con ello se logrará, a largo plazo, una aporta-ción a la aceptación de la protección contra rayos y laprevención de daños.

Autor de los capítulos 3.2.1. – 3.2.12:

Prof. Dr. Ing. Alexander Kern

Escuela Técnica Superior Aachen

Ginsterweg 1

D – 52428 Jülich. Germany

Tel.: 0241/6009-53042

Fax: 0241/6009-53262

[email protected]

3.2.12 Ayudas para el diseño

La costosa y no siempre sencilla aplicación prácticadel procedimiento para el cálculo del riesgo de daños

para edificios o estructuras, puede verse facilitadaconsiderablemente mediante el uso de un programainformático. Los procedimientos y datos de la normaUNE EN 62305-2 (IEC 62305-2) se incluyen en un soft-ware denominado “DEHNsupport”. El DEHNsupportofrece al usuario un apoyo práctico en el análisis y eldiseño del sistema de protección correspondiente.Así, proporciona ayuda para llevar a cabo el:

⇒ Análisis de riesgos según UNE EN 62305-2 (IEC62305-2) Cálculo de la distancia de separación.

⇒ Cálculo de la longitud de los electrodos de tomas

de tierra.

⇒ Cálculo de la longitud de las puntas captadoras.

3.3 Inspección y mantenimiento

3.3.1 Tipos de inspección y cualificación de losinspectores

Para garantizar una protección duradera de los edifi-cios o estructuras, de las personas que en ellos se

encuentran, así como de los sistemas eléctricos y elec-trónicos instalados en los mismos, los valores caracte-rísticos, mecánicos y eléctricos de un sistema de pro-tección contra rayos deben mantenerse durante todoel tiempo de su vida de servicio.

Para ello, el propietario del edificio o estructura obje-to de protección debe coordinar un programa demantenimiento del sistema de protección contrarayos, con un organismo oficial, con el proyectista ocon el constructor del sistema de protección contrarayos. Si al realizar la inspección de un sistema deprotección contra rayos se detectan deficiencias, elpropietario/usuario del edificio o estructura será res-ponsable de la subsanación inmediata de las mismas.La inspección del sistema de protección contra rayostiene que ser realizada por un técnico especialista en

protección contra rayos.Un técnico especialista en protección contra rayos, esaquel que por su formación técnica especializada,por su experiencia, así como por el conocimiento delas normas correspondientes, está capacitado paradiseñar, instalar e inspeccionar sistemas de protec-ción contra rayos.

Los conceptos “formación técnica especializada”,“conocimientos” y “experiencias” se consideran váli-dos cuando el técnico cuenta con una experienciaprofesional de varios años y si se demuestra que des-empeña una actividad profesional en el ámbito de laprotección contra rayos. Las facetas de diseño, insta-lación e inspección requieren, del técnico, conoci-mientos distintos. En la hoja suplementaria 3 de lanorma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2) se describen deforma detallada las diferentes exigencias que seplantean a cada uno de los campos citados.

Un técnico especializado en protección contra rayoses un perito o persona competente que tiene queestar familiarizado con las disposiciones, normas ydirectrices correspondientes para la protección en eltrabajo, de manera que esté capacitado para valorarel estado de los medios operativos y aparatos corres-pondientes en relación con la seguridad en el traba-

jo. Se consideran peritos, por ejemplo, ingenieros delservicio de asistencia técnica post venta.

El VdS para prevención de daños, en el marco de laAsociación General de las Compañías de Seguros Ale-manas (GDV), en colaboración con la Comisión paraprotección contra rayos e investigaciones sobre rayosdel VDE (ABB), ofrece medidas complementarias de

formación, que otorgan la cualificación de expertosen protección contra rayos (Técnicos especializados




en protección contra rayos y sobretensiones) asícomo en instalaciones eléctricas con compatibilidadelectromagnética (Técnico en compatibilidad electro-magnética).

Atención: ¡Una persona competente en la materia no

es un experto!

Un experto, debido a su formación y a su experiencia,posee conocimientos especializados en el campo delos equipos técnicos de trabajo que requieren inspec-ción. Debe estar lo suficientemente familiarizado conlas normas y directrices de prevención en el trabajo,como para ser capaz de evaluar y juzgar, en términosde seguridad, el estado de medios operativos técni-cos muy complejos y emitir los correspondientesinformes al respecto. Como expertos pueden conside-rarse los Ingenieros de la Asociación Técnica de Vigi-

lancia y Supervisión o bien otros Ingenieros técnicos.

Las instalaciones que están sujetas a la obligación devigilancia requieren, por lo general, la inspección delas mismas por parte de expertos.

Con independencia de la cualificación exigida alencargado de realizar la inspección, éstas tienen quegarantizar la eficacia del sistema de protección con-tra rayos frente a las repercusiones y consecuenciasdirectas e indirectas de los efectos de una descargade rayo sobre las personas, el equipamiento técnico

del edificio o estructura, los servicios y las técnicas deseguridad de la propia construcción, en combinacióncon otras medidas exigibles de mantenimiento y con-servación. Por eso tiene que ponerse a disposición delinspector un informe del proyecto del sistema de pro-tección contra rayos, que incluya los criterios de dise-ño, la descripción del proyecto y los planos y dibujostécnicos.

Existen diferentes tipos de inspección:

Inspección del diseño

Esta inspección pretende garantizar que el sistema

de protección contra rayos se corresponde, en todoslos aspectos, con el estado actual de la técnica vigen-te en la fecha del diseño. Esta inspección debe reali-zarse antes de la ejecución del proyecto.

Inspecciones durante la fase de construcción

Los componentes y elementos de un sistema de pro-tección contra rayos, a los que no va a ser posibleacceder una vez finalizadas las obras, tienen que serverificados mientras sea posible.

Esta inspección incluye:

⇒ Tomas de tierra de cimientos.

⇒ Instalaciones de toma de tierra.

⇒ Uniones de las armaduras.

⇒ Armaduras de hormigón utilizadas como blindajes de los recintos.

⇒ Derivadores y sus conexiones en el hormigón.

La inspección incluye el control de la documentacióntécnica, así como la inspección del trabajo realizado.

Inspección de recepción

La inspección de recepción tiene lugar después definalizada la instalación del sistema de proteccióncontra rayos. En esta inspección hay que verificar porcompleto:

⇒ El cumplimiento del concepto de protección con-forme con la normativa (diseño).


Tipo deSPCR

Inspección visual

(Año)

I y II

III y IV

1

2

Inspección completa

(Año)

2

4

Inspección completade sistemas críticos

(Año)

1

1

Observación: Los sistemas de protección contra rayos para edificios o estructuras expuestos a riesgo de explosionesdeben someterse a una inspección visual cada seis meses. La inspección eléctrica de las instalacionesdebe realizarse una vez al año.Sería también aceptable una periodicidad superior de 14 o 15 meses en el caso de tener que llevar acabo los tests correspondientes para de medir la conductividad del terreno en diferentes épocas delaño y obtener así una referencia sobre variaciones producidas en las distintas épocas del año.

Tabla 3.3.1.1: Intervalo máximo de tiempo entre las pruebas de un SPCR de acuerdo con la norma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2), Tabla E.2.



⇒ El trabajo realizado (ejecución técnica ).

Y debe tenerse en cuenta:

⇒ El uso o destino del edificio a proteger.

⇒ El equipamiento técnico del edificio o estructura

y⇒ Las condiciones locales del emplazamiento don-

de se ubica.

Inspección regular

Este tipo de inspección es condición básica para ase-gurar la eficacia permanente de un sistema de pro-tección contra rayos. Esta inspección regular tieneque realizarse cada 1 o 4 años. En la tabla 3.3.1.1figuran las recomendaciones para los intervalos entrelas inspecciones regulares completas de un sistema

de protección contra rayos bajo condiciones norma-les del entorno. Si existen ordenanzas administrativascon plazos concretos de inspección, se consideraráncomo exigencias mínimas los plazos señalados en lasmismas. En caso de que existan disposiciones admi-nistrativas que exijan inspecciones regulares de la ins-talación eléctrica del edificio o estructura, la inspec-ción del sistema de protección contra rayos debeincluirse como parte de las mismas.

Inspección visualLos sistemas de protección contra rayos de un edificioo estructura, así como zonas críticas del sistema deprotección contra rayos (p. ej. zonas expuestas ainfluencias especiales por condiciones medioambien-tales del entorno agresivas) tienen que someterse acontroles visuales adicionales que deben llevarse acabo entre las inspecciones regulares. (Tabla 3.3.1.1).

Inspección complementaria

Complementariamente a la inspección regular, un sis-tema de protección contra rayos tiene que ser revisa-do cuando, en el edificio o estructura protegido, sedan las circunstancias siguientes:

⇒ Modificación esencial del uso o destino del edifi-cio protegido.

⇒ Modificaciones en el edificio o estructura.

⇒ Ampliaciones.

⇒ Cambios.

⇒ Reparaciones.

Estas inspecciones tienen que realizarse también

cuando se tenga conocimiento de que ha tenidolugar una descarga en el sistema de protección con-tra rayos.

3.3.2 Medidas de inspección

Una inspección incluye el control de la documenta-ción técnica, inspección a pie de obra y mediciones.

Control de la documentación técnica

La documentación debe comprobarse para garanti-zar su integridad y su coincidencia con la normativa.

⇒ el sistema instalado coincide con la documenta-

ción técnica,⇒ la totalidad del sistema de protección interior y

exterior contra rayos se encuentra en correctoestado,

⇒ existen conexiones sueltas o cortes en los conduc-tores del sistema de protección contra rayos,

⇒ todas la conexiones a tierra (en la medida en quepuedan verse) están en orden,

⇒ todos los conductores y componentes del sistemaestán correctamente fijados, y las piezas que tie-

nen una función mecánica de protección, estánen buen estado,

⇒ se han realizado modificaciones en el edificio oestructura protegida, que requieran medidascomplementarias de protección,

⇒ los dispositivos de protección contra sobretensio-nes, instalados en sistemas de suministro de ener-gía y en sistemas de transmisión de datos, estáncorrectamente instalados,

⇒ se detectan daños o activaciones de dispositivosde protección contra sobretensiones,

⇒ se han disparado dispositivos de protección con-tra sobrecorriente instalados aguas arriba de losdispositivos de protección contra sobretensiones,

⇒ se ha ejecutado la compensación de potencialpara protección contra el rayo para nuevas cone-xiones de alimentación o ampliaciones que sehayan incorporado al interior del edificio oestructura desde la última revisión,

⇒ las conexiones de compensación de potencialdentro del edificio o instalación están correcta-

mente realizadas y se encuentran intactas,




⇒ se han llevado a cabo las medidas necesarias encaso de proximidades del sistema de proteccióncontra rayos respecto a otras instalaciones.

Nota:

En instalaciones de toma de tierra que tienen más de10 años, el estado y la disposición de los cables de tie-rra y de sus conexiones solamente puede evaluarsedejando puntualmente al descubierto dichos cables.

Mediciones

Las mediciones se realizan para comprobar la conduc-tividad de las conexiones y el estado de la instalaciónde toma de tierra.

⇒ Conductividad de las conexiones

Hay que medir si todas las conexiones y unionesde los dispositivos captadores, de las derivacio-nes, los cables de compensación de potencial, lasmedidas de protección etc… tienen una conduc-tividad de bajo valor óhmico. El valor orientativoes <1 Ohmio.

⇒ Estado de la instalación de toma de tierra.

Hay que medir la resistencia de paso a la instala-ción de toma de tierra, en todos los puntos demedida, para comprobar la conductividad de losconductores y de las conexiones (Valor orientati-vo < 1 Ohmio).

Además hay que medir la conductividad respectode las instalaciones metálicas (p. ej. conduccionesde gas, agua, ventilación, calefacción), la resis-tencia total de toma de tierra del sistema de pro-tección contra rayos y la resistencia de toma detierra de cada uno de de los electrodos de puestaa tierra y de las tomas de tierra anulares parcia-les.

Los resultados de las mediciones tienen que compa-

rarse con los resultados obtenidos en medicionesanteriores. Si se constata una diferencia importanterespecto a los valores de medida anteriores, hay querealizar inspecciones complementarias.

3.3.3 Documentación

Por cada inspección debe realizarse un informe. Esteinforme tiene que ser guardado por el usuario de lainstalación/del sistema, junto con la documentación

técnica y los informes de inspecciones anteriores, obien, deberán ser custodiados por el correspondienteorganismo de la Administración.

A la hora de llevar a cabo la evaluación del sistema deprotección contra rayos, deberá ponerse a disposición

del inspector la documentación técnica siguiente:⇒ Criterios de diseño.

⇒ Descripción del diseño.

⇒ Esquemas técnicos de la protección interna yexterna contra rayos.

⇒ Informes de trabajos de mantenimiento e inspec-ciones anteriores.

De acuerdo con la norma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2), hoja complementaria 3, en un informe de inspec-ción deben figurar los datos siguientes:

⇒ General

a) Propietario, dirección.

b) Fabricante del sistema de protección contrarayos, dirección.

c) Año de instalación.

⇒ Datos sobre el edificio o estructura

a) Lugar de emplazamiento.

b) Uso, destino.

c) Tipo de construcción.

d) Tipo de tejado.

e) Nivel de protección contra rayos (LPL).

⇒ Datos sobre el sistema de protección contrarayos

a) Material y sección de los conductores.

b) Número de derivadores, p. ej. puntos de sepa-ración (Denominación de acuerdo con las indi-

caciones en los esquemas y planos); Cálculosde la distancia de separación.

c) Tipo de instalación de toma de tierra (p. ej.toma de tierra en anillo, toma de tierra deprofundidad, toma de tierra de cimientos),material y sección de los cables de unión entrelas distintas tomas de tierra.

d) Ejecución de la compensación de potencialpara protección contra rayos de instalacionesmetálicas, instalaciones eléctricas y barras decompensación de potencial existentes.




⇒ Fundamentos de la inspección

a) Descripción y esquemas del sistema de protec-ción contra rayos.

b) Normas y disposiciones sobre protección con-tra rayos en la fecha de ejecución.

c) Otros documentos para la inspección (p. ej.reglamentación, normativa,) en la fecha de laejecución.

⇒ Tipos de inspecciones

a) Inspección del diseño.

b) Inspecciones durante la fase de ejecución.

c) Inspección de recepción.

d) Inspecciones regulares.

e) Inspecciones complementarias.f) Inspección visual.

⇒ Resultado de la inspección

a) Cualquier modificación del edificio o estructu-ra y/o del sistema de protección contra rayosdetectados.

b) Desviaciones respecto de las normas, regula-ciones, instrucciones y guías de aplicaciónvigentes en el momento de la instalación.

c) Defectos detectados.

d) Valor de resistencia de la puesta a tierra encada uno de los puntos de medición, coninformación sobre el método y el equipo demedida empleados.

e) Valor total de resistencia ( medido con o sinconductor de protección y partes metálicas dela instalación).

⇒ Inspector

a) Nombre del inspector.

b) Empresa a la que pertenece el inspector.

c) Nombre de la persona acompañante.

d) Número de páginas del informe de inspección

e) Fecha de la inspección.

f) Firma de la empresa a la que pertenece el ins-pector.

En la página web www.dehn.de puede encontrarseun modelo de informe de inspección, de acuerdo conlas exigencias de la hoja complementaria 3 de la nor-ma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2).

3.3.4 Mantenimiento

El mantenimiento y la inspección de un sistema deprotección contra rayos deben estar coordinados.

Por lo tanto, además de las inspecciones correspon-dientes, deberían fijarse rutinas regulares de mante-nimiento para los sistemas de protección contrarayos. La frecuencia de los trabajos de mantenimien-to a realizar, depende de los factores siguientes:

⇒ Pérdidas de calidad producidas por las condicio-nes atmosféricas y medioambientales.

⇒ Efectos de descargas directas de rayos y de losposibles daños derivados de las mismas.

⇒ Clase de protección de los edificios o estructurasobjeto de consideración.

Las medidas de mantenimiento deberán fijarse indivi-dualmente para cada sistema de protección contrarayos y deberían considerarse como elemento inte-grante fijo del programa general de mantenimientodel edificio o estructura.

También debería fijarse una rutina de mantenimien-to. Esto permitiría realizar la comparación entre losvalores recogidos con los obtenidos en trabajos demantenimiento anteriores. También puede recurrirsea estos valores para compararlos con una inspecciónposterior.

Una rutina de mantenimiento debería incluir lasmedidas siguientes:

⇒ Comprobación de todos los conductores y com-ponentes del sistema de protección contra rayos.

⇒ Medición de la conductividad eléctrica en las ins-talaciones del sistema de protección contrarayos.

⇒ Medición de la resistencia de la instalación detoma de tierra.

⇒ Inspección visual de todos los dispositivos de pro-

tección contra sobretensiones (referido a los dis-positivos de protección contra sobretensiones enlos conductores entrantes de la instalación desuministro de energía y de los sistemas de trans-misión de datos), para detectar si se han activadoo si presentan daños.

⇒ Fijar nuevamente componentes y conductores.

⇒ Probar que la eficacia del sistema de proteccióncontra rayos no se ha visto alterada tras haberseincorporado nuevas instalaciones o realizadomodificaciones en el edificio o estructura objetode protección.




Todos los trabajos de mantenimiento deben docu-mentarse incluyendo también las modificaciones quese hayan realizado o que se vayan a llevar a cabo enel futuro.

Esta documentación es una ayuda a la hora de reali-

zar la evaluación de los componentes y de las instala-

ciones de un sistema de protección contra rayos. Enbase a estos datos se pueden revisar las rutinas demantenimiento y, eventualmente, actualizarlas.

Los protocolos de mantenimiento deben guardarse juntamente con los informes de diseño y de inspec-

ción del sistema de protección contra rayos.




4. Sistema de protección contra rayos

Los sistemas de protección contra rayos tienen comofinalidad la protección de edificios o estructuras con-

tra incendios o daños mecánicos así como proteger alas personas que en ellos se encuentren, de lesiones oincluso de la muerte, como consecuencia de descar-gas de rayo.

Un sistema de protección integral contra rayos impli-ca la consideración de medidas de protección externapor un lado y medidas de protección interna por otro(Figura 4.1).

Las funciones de la protección externa contra rayosson:

⇒

Recibir el impacto del rayo (instalación captado-ra).

⇒ Conducir, con seguridad, la corriente de rayo atierra (instalación derivadora).

⇒ Dispersar la corriente de rayo en el terreno (ins-talación de puesta a tierra).

La función de la protección interna contra rayos es:

⇒ Impedir la formación de chispas peligrosas den-tro del edificio o estructura.

Esto se consigue a través de la compensación depotencial o asegurando una distancia de seguri-dad entre los distintos componentes del sistemade protección contra rayos y otros elementos

conductores eléctricos situados en el interior deledificio o estructura.

Sistema de proteccióncontra rayos (SPCR)

I n s t a l a c i ó n c a p t a d o r a

I n s t a l a c i ó n d e r i v a d o r a

I n s t a l a c i ó n d e p u e s t a a t i e r r a

D i s t a n c i a s d e s e p a r a c i ó n

C o m p e n s a c i ó n d e p o t e n c i a l d e

p r o t e c c i ó n c o n t r a e l r a y o

Según UNE EN 62305 (IEC 62305)

Fig. 4.1: Componentes de un sistema de protección contra el rayo.



La compensación de potencial de protección contrarayos reduce las diferencias de potencial causadas porla corriente de rayo mediante la unión de todos loselementos metálicos existentes en la instalación a tra-

vés de una conexión directa o mediante dispositivosde protección contra sobretensiones (DPSs) (Figura

4.2).

Para los sistemas de protección contra rayos (SPCR) sehan fijado 4 niveles de protección I, II, III y IV en fun-ción de los niveles de riesgo correspondientes. Cadauno de ellos se corresponde con unas determinadasnormas relativas al cálculo y diseño del sistema deprotección (p. ej. radio de la esfera rodante, reticula-

do de mallas) y otras independientes de él (p. ej. sec-ciones, materiales).

Para garantizar la disponibilidad de servicio de siste-mas de información muy complejos, incluso en el casode una descarga directa de rayo, se requiere adoptarmedidas de protección complementarias al sistemade protección externa dirigidas a la protección contrasobretensiones que puedan afectar a los equiposeléctricos y electrónicos a través de las redes de ali-mentación o de transmisión de datos. En el capítulo 7se describe un amplio catálogo de medidas bajo elprincipio de “Concepto de zonas de protección con-tra rayos”.

Instalación derivadora

Instalación de toma de tierra

Distancia de separación

Instalación captadora

Cuadro deacometidadel edificio

Descargador decorriente derayo para230/400 V, 50 Hz

Descargador decorriente de rayopara líneastelefónicas

Compensación de potencialpara calefacción, aire

acondicionado, equipos sanitarios

Toma de tierra de cimientos

Compensación de potencial paraprotección contra rayos

Fig. 4.2: Sistema de protección contra rayos (SPCR).




5. Protección externa contra rayos

5.1 Instalación captadoraLa instalación captadora de un sistema de proteccióncontra rayos tiene la misión de impedir las descargasdirectas de rayo en el volumen a proteger. Debe dise-ñarse para prevenir descargas incontroladas de rayoen la estructura objeto de protección.

Mediante una instalación captadora correctamentedimensionada se reducen, de manera controlada, lasconsecuencias de una descarga de rayo en el edificio.

La instalación captadora puede conformarse en basea los elementos siguientes, que pueden combinarsediscrecionalmente ente si:

⇒ Puntas captadoras.

⇒ Cables captadores.

⇒ Mallas captadoras.

Al fijar el emplazamiento y posición de los dispositi-vos captadores del sistema de protección contrarayos, hay que prestar especial atención y cuidado ala protección de las esquinas de la instalación que sedesea proteger. Esto tiene especial relevancia paradispositivos captadores situados sobre tejados planoso en la parte superior de las fachadas.

Los dispositivos captadores deben instalarse, sobretodo, en las esquinas.

Para determinar la posición de los dispositivos capta-dores necesarios pueden utilizarse tres procedimien-tos:

⇒ Método de la esfera rodante.⇒ Método de la malla captadora.⇒ Método del ángulo de protección.

El de la esfera rodante es el método de planificaciónmás universal y el que se recomienda utilizar paracasos complicados debido a la geometría de la edifi-cación.

A continuación se exponen los tres procedimientos.

5.1.1 Métodos de diseño y tipos de dispositi-vos captadores

Método de la esfera rodante – “Modelo geométrico –eléctrico”

En el caso de los rayos nube-tierra, la descarga des-cendente de rayo va creciendo, escalonadamentedesde la nube en dirección a la tierra. Cuando la des-carga descendente se ha aproximado entre 10 y 100metros a tierra, se sobrepasa la capacidad de aisla-miento eléctrico del aire próximo a la misma. En esemomento empieza a crecer otra descarga similar a ladescendente en dirección a ésta: la descarga ascen-

h 1

h 2

Punta captadora

α

Ángulo deprotección

Dimensionesde la malla

Derivador

r

Esfera de rayo

Sistema de puesta a tierra

I 20 m 5 x 5 m

II 30 m 10 x 10 m

III 45 m 15 x 15 m

IV 60 m 20 x 20 m

Nivel deprotección

Radio de laesfera

Dimensionesde malla

Altura máxima del edificio

Fig. 5.1.1: Procedimientos para el diseño de la instalación captadora en edificios de gran altura.



dente de rayo. Con ello se determina el lugar de des-carga del rayo (Figura 5.1.1.1).

El punto de inicio de la descarga ascendente y, conello, el punto posterior de descarga del rayo, lo deter-mina, sobre todo, la cabeza de la descarga descen-dente. Ésta sólo puede aproximarse a tierra hasta una

distancia concreta que viene determinada por laintensidad de campo eléctrico del suelo, crecientecontinuamente, durante la aproximación de la cabe-za de la descarga descendente. La distancia máspequeña entre la cabeza de la descarga descendentey el punto de inicio de la descarga captadora se deno-mina tramo final de descarga hB (se corresponde conel radio de la esfera de rayo).

Inmediatamente después de que se sobrepasa lacapacidad de aislamiento en un punto, se origina ladescarga ascendente que lleva a la descarga final y

que se superpone al trayecto de la descarga final.Basándose en las observaciones sobre el efecto deprotección de cables de guarda y de torres de altatensión se ha realizado el denominado “modelo geo-métrico-eléctrico”.

Este modelo está basado en la hipótesis de que lacabeza de la descarga descendente se aproxima a losobjetos situados en tierra, sin verse afectada pornada, hasta que alcanza la distancia final de descar-ga.

El lugar o punto de descarga viene determinado porel objeto que esté a menor distancia de la cabeza de

la descarga descendente. La descarga ascendente queallí se inicia “se impone” finalmente (Figura 5.1.1.2)

Clasificación de los sistemas de protección y radio dela esfera rodante

En una primera aproximación existe una proporcio-

nalidad entre el valor cresta de la corriente de rayo yla carga eléctrica acumulada en la descarga descen-dente. Asimismo, también el campo eléctrico del sue-lo, al aproximarse la descarga descendente creciente,en un primer momento, depende linealmente de lacarga acumulada en la misma.

De este modo, existe una proporcionalidad entre elvalor de cresta I de la corriente de rayo y la distanciafinal de descarga hB (= radio de la esfera rodante):

r en m

I en kA

La protección contra rayos en edificios está descritaen la norma UNE EN 62305-1 (IEC 62305-1). Esta nor-ma define, entre otras cosas, la clasificación de los sis-temas de protección y fija las medidas de proteccióncontra rayos correspondientes a cada caso.

Esta norma diferencia entre cuatro niveles de protec-

ción. El nivel de protección I ofrece la máxima protec-ción y el nivel de protección IV la menor. Unida a la

r I = ⋅100 65

.

Punto situado másalejado de la cabezade la descarga des-cendente

Inicio de ladescargaascendente

Descarga

descendente

Cabeza de la descargadescendente

Inicio de la descargaascendente

Punto situado máspróximo a la cabezade la descargadescendente

Esfera de rayo

D i s t a n c i a f i n a l

d e d e s c a r g a h B

Una esfera de rayo, como se expone en este ejemplo,puede tocar en varios puntos,no sólo la punta de la torresino también la nave de la iglesia. En todos los puntos de

contacto es posible que se produzca una descarga de rayo.

Fig. 5.1.1.1: Descarga inicial ascendente que determina el lugar en que va a caer el rayo. Fig. 5.1.1.2: Modelo de la esfera rodanteFuente: Prof. Dr. A. Kern,Aachen(Aquisgrán).




clase de protección está la eficacia de la instalacióncaptadora Ei, es decir, qué porcentaje de las descargasde rayo esperadas pueden ser controladas de formasegura por la instalación captadora. Después, sedetermina la distancia final de descarga, y con ello elradio de la “esfera de rayo”. En la tabla 5.1.1.1 serecoge la relación existente entre clase de protección,eficacia de la instalación captadora E i, distancia finalde descarga/radio de la “esfera rodante” y valor cres-ta de la corriente.

Basado en la hipótesis del “modelo geométrico –eléctrico”, según la cuál la cabeza de la descarga des-cendente se aproxima arbitrariamente, sin influenciaalguna, a los objetos situados sobre la tierra, hasta

llegar a la distancia final de descarga, se puede deri-var un procedimiento general que permite compro-bar la eficacia del sistema definido respecto del edifi-cio a proteger. Para la ejecución del método de laesfera rodante se precisa un modelo a escala del edi-ficio/estructura a proteger (p. ej. a una escala de1:100), en el que se reproducen los contornos exter-nos que lo delimitan y la instalación captadora corres-pondiente. Dependiendo del lugar de emplazamien-to del edificio que se pretende estudiar, es necesarioasimismo incluir los edificios y objetos circundantes,

ya que éstos pueden actuar eficazmente como“medidas naturales de protección”.

Además, en función del nivel de protección, la esferadel rayo tendrá un radio distinto que se correspondecon la distancia final de descarga (el radio r de la“esfera rodante”, dependiendo de la clase de protec-ción, será de 20, 30, 45 o 60 m). El centro de la “esfe-ra rodante” utilizada se corresponde con la cabeza dela descarga descendente respecto a la cuál se formanlas correspondientes descargas ascendentes.

La esfera rodante se acerca al edificio objeto de estu-dio, y se señalan los puntos de contacto de la esfera

con el mismo. Dichos puntos de contacto representanlos posibles puntos de descarga del rayo. A continua-ción, se hace rodar la esfera sobre el edificio en todaslas direcciones, y de nuevo se procederá a marcartodos los puntos de contacto. De este modo, se loca-lizan sobre el modelo todos los puntos posibles dedescarga de rayo, y además se pueden establecertambién todas las zonas de posibles descargas latera-les. Las zonas de protección naturales resultantes dela geometría del edificio que se pretende proteger yde su entorno, resultan ahora claramente percepti-bles. Por tanto, en estos puntos puede, prescindirsede la instalación de pararrayos (Figura 5.1.1.3).

Hay que tener muy en cuenta, sin embargo, que se

han constatado huellas de rayos en algunos puntosque no habían sido tocados directamente por la“esfera rodante”. Se presume que esto se debe, entreotras cosas, a que en caso de descargas múltiples derayo, el punto de base del rayo ha cambiado de posi-ción a consecuencia de la acción del viento. En conse-cuencia, alrededor de los puntos de descarga de rayo

Fig.5.1.1.3: Aplicación esquemática del método de la “esferarodante” en un edificio con superficie muy irregular.

Tabla 5.1.1.1.: Relaciones entre niveles de riesgo, efectividad Ei, distancia final de descarga hB y mínimo valor cresta de la corriente I.Fuente: Tablas 5, 6 y 7 de la norma UNE EN 62305-1 (IEC 62305-1).

Nivel de riesgo LPL Probabilidades para los valoreslímite de la corriente de rayo

Radio de la esfera rodante(Distancia final de descarga

hB) – r en m

Valor cresta mínimode la corriente – I en kA

IV

III

II

I

0.84

0.91

0.97

0.99

60

45

30

20

16

10

5

3

<Valores máximos segúntabla 5 UNE EN 62305-1

>Valores mínimos segúntabla 6 UNE EN 62305-1

0.97

0.97

0.98

0.99

r

r

r

r

r

r

Edificio

Esfera de rayo



debemos considerar un área de aproximadamente unmetro, en la que es posible que se produzcan impac-tos.

Ejemplo 1: Nuevo edificio de la Administración en

MunichEn la fase de proyecto del nuevo edificio de la Admi-nistración, a causa de la compleja geometría del edi-ficio, se decidió utilizar el procedimiento de la esferarodante para identificar las zonas expuestas al riesgode descargas de rayo.

Esto fue posible ya que se disponía de una maquetade la nueva construcción a escala 1:100. Se determinóel nivel de protección I como exigencia al sistema deprotección contra rayos. Es decir, que el radio de la

esfera rodante fuera de 20 cm (Figura 5.1.1.4).En los lugares en los que “la esfera de rayo” toca par-tes del edificio puede producirse una descarga direc-ta de rayo con el correspondiente valor mínimo decorriente de cresta de 3 kA (Figura 5.1.1.5). En conse-cuencia, en dichos puntos es necesario instalar dispo-sitivos captadores. Si, además de lo indicado, endichos puntos o en sus inmediaciones, existen equi-pos eléctricos (p.ej. en la cubierta del edificio), esnecesario adoptar medidas adicionales de protección.

Con la aplicación del procedimiento de la esfera de

rayo se evitó tener que instalar dispositivos captado-res en aquellos lugares en los que no eran necesariosdesde el punto de vista de protección. Por otra parte,se consiguió mejorar la protección contra descargasdirectas en aquellos lugares en los que dicha protec-ción era necesaria.

Ejemplo 2: Catedral de Aquisgrán (Aachen)

La catedral se encuentra situada en el casco antiguode la ciudad de Aquisgrán y está rodeada de edificios

altos.Junto a la catedral hay una maqueta a escala 1:100con la que se pretende hacer fácilmente comprensi-ble a los visitantes la geometría de la edificación.

Los edificios situados alrededor de la catedral apor-tan una protección natural a la misma contra descar-gas de rayo.

Además y para poder exponer mejor la eficacia de lasmedidas de protección contra rayos, se han reprodu-cido los edificios colindantes con sus elementos más

representativos a la misma escala (1:100) (Figura5.1.1.6).

Fig. 5.1.1.4: Edificio administrativo de nueva construcción: Modelocon “esfera rodante “ nivel de protección I.Fuente: WBG Wiesinger.

Fig. 5.1.1.5: Edificio administrativo de nueva construcción DAS:Vistaaérea de las zonas expuestas a descargas de rayo parael nivel de protección I.Fuente: WBG Wiesinger.

Fig. 5.1.1.6: Catedral de Aquisgrán (Aachen): Modelo con entorno y

“esferas de rayo” para los niveles de protección II y III.Fuente: Prof. Dr. A. Kern,Aquisgrán.




La figura 5.1.1.6 muestra además “esferas rodantesde rayo” de los niveles de protección II y III (es decircon radios de 30 y 45 cm) aplicadas sobre la maqueta.

El objetivo buscado era mostrar el incremento de lasexigencias a la instalación captadora al disminuir el

radio de la esfera rodante. Es decir, mostrar quézonas de la catedral de Aquisgrán debían considerar-se como expuestas al riesgo de descargas de rayo alusar un sistema de protección contra rayo nivel II queexige un mayor grado de protección.

La “esfera rodante” más pequeña (es decir con elnivel de protección más elevado) naturalmente toca ala maqueta no sólo en todos los puntos en los que la“esfera rodante” con el radio más grande ha tocado.

La profundidad de penetración de la esfera rodante

es determinante en el dimensionado de los dispositi-vos captadores para un edificio o para una instalacióndispuesta sobre la cubierta.

Con la fórmula siguiente se puede calcular la profun-didad de penetración p de la esfera rodante, cuandola esfera rueda sobre “raíles”. Esto se da, por ejem-plo, en el caso de dos cables tensados.

Siendo:

r Radio de la esfera rodante.

d Distancia entre dos puntas captadoras o entredos conductores paralelos.

En la figura 5.1.1.7 se expone detalladamente estaconsideración.

Cuando se pretende proteger la superficie de la

cubierta o estructuras montadas sobre la misma con-tra descargas directas de rayo, suelen utilizarse nor-malmente puntas captadoras. Con la disposición enforma de cuadrado de las puntas captadoras que, porlo general no están unidas mediante cables tensados,la esfera no se desliza “sobre raíles” sino que “pene-tra más profundamente” (Figura 5.1.1.8).

La altura de las puntas captadoras ∆h debe ser supe-rior a la profundidad de penetración p y por tantomayor que la penetración de la esfera de rayo. Conesta altura complementaria de las puntas captadoras

se garantiza que la esfera rodante no llegue a tocar elobjeto que se pretende proteger.

p r r d = − − / ( )⎡

⎣

⎤

⎦

2 2

1

2 2

Fig. 5.1.1.9: Cálculo de ∆h, por el método de la esfera rodante, parael caso de varias puntas captadoras.

Lucernario instaladosobre cubierta

d Diagonal

∆ h


Fig. 5.1.1.7: Profundidad de penetración p de la esfera rodante.

∆h

d

r

Conductorcaptador

P r o

f u n

d i d a d

d e

p e n e t r a c

i ó n

p

Fig. 5.1.18: Dispositivos captadores para estructuras en cubierta consu correspondiente espacio protegido.

d

∆ h

r

p

Nivel de protecciónI II III IV

r 20 30 45 60

Cubo protegido entre cuatro

puntas captadoras



Otra posibilidad para calcular la altura de las puntascaptadoras se recoge en la tabla 5.1.1.2. La profundi-dad de penetración de la esfera rodante viene dadapor la mayor distancia existente entre las puntas cap-

tadoras. Usando la distancia máxima, la profundidadde penetración p puede obtenerse de la tabla. Laspuntas captadoras deben dimensionarse de acuerdocon la altura de la instalación a proteger (en relacióncon el lugar de emplazamiento de la punta captado-ra) y con la profundidad de penetración de la esferarodante (Figura 5.1.1.9).

Si se obtiene, por ejemplo, una altura máxima paralas puntas captadoras de 1,15 m (determinación efec-tuada por cálculo, o bien según la tabla), se aplicará,por lo regular, una medida convencional de 1,5 m

para la punta captadora.

Método de la malla

Una instalación captadora en forma de malla puedeutilizarse de manera universal y con total indepen-dencia de la altura del edificio y de la forma de lacubierta. Sobre ésta se tiende una red captadora enforma de malla con un reticulado que se correspondecon el nivel de protección deseado (Tabla 5.1.1.3).

La penetración de la esfera de rayo, en el caso la ins-

talación captadora constituida por mallas, se supone,simplificadamente, igual a cero.

Se elige libremente la posición de cada una de lasmallas, usando el peto y los bordes exteriores del edi-ficio, así como los componentes metálicos naturalesque puedan utilizarse como parte integrante de lainstalación captadora.

Los conductores captadores situados en los cantosexteriores de la edificación, tienen que colocarse lomás cerca posible a los bordes del edificio.

Un peto metálico puede utilizarse como dispositivocaptador o derivador, si se cumplen las medidas míni-mas exigidas para elementos naturales (Figura5.1.1.10).

Método del ángulo de protección

El método del ángulo de protección se deriva delmodelo de rayo eléctrico-geométrico. El ángulo deprotección viene determinado por el radio de la esfe-ra rodante. El ángulo de protección comparable conel radio de la esfera rodante se deduce cuando unalínea inclinada corta a la esfera rodante de tal mane-ra que las superficies resultantes son igual de grandes(Figura 5.1.1.11).

Este método debe aplicarse a los edificios con dimen-siones simétricas (p. ej. cubierta inclinada) o para

estructuras montadas sobre la cubierta (p. ej. ante-nas, tuberías de ventilación).

El ángulo de protección depende del nivel de protec-ción y de la altura de los dispositivos captadores sobrela superficie de referencia (Figura 5.1.1.12).


p. ej. canalón

Nivel de protección

I

II

III

IV

Dimensiones de malla

5 x 5 m

10 x 10 m

15 x 15 m

20 x 20 m

Tabla 5.1.1.3: Dimensiones de malla.

Fig. 5.1.1.10: Mallas captadoras.

I (20 m) II (30 m) III (45 m) IV (60 m)

Nivel de protección con radio de la esferarodante en metros

Penetración de la esfera rodante (m)(redondeada)

d

Distanciaentre puntascaptadoras

2 0.03 0.02 0.01 0.014 0.10 0.07 0.04 0.036 0.23 0.15 0.10 0.088 0.40 0.27 0.18 0.1310 0.64 0.42 0.28 0.2112 0.92 0.61 0.40 0.3014 1.27 0.83 0.55 0.4116 1.67 1.09 0.72 0.5418 2.14 1.38 0.91 0.68

20 2.68 1.72 1.13 0.8423 3.64 2.29 1.49 1.1126 4.80 2.96 1.92 1.43

29 6.23 3.74 2.40 1.7832 8.00 4.62 2.94 2.1735 10.32 5.63 3.54 2.61

Tabla 5.1.1.2: Penetración de la esfera rodante en caso de dos pun-tas captadoras o dos conductores captadores parale-los.



α 1

α 2

h 2

H

h 1

h 1

Observación:El ángulo de protección α1 se refiere a la altura de la punta captadorah1 sobre la superficie del tejado que se pretende proteger (Superficiede referencia);El ángulo de protección α2 se refiere a la altura h2 = h1 + H, siendola superficie de la tierra la superficie de referencia.

h1: Altura física de la punta captadora

Fig. 5.1.1.16: Sistema de protección contra rayos, volumenprotegido por una punta captadora vertical.

Fig. 5.1.1.14: Ejemplos de sistemas de protección con ángulo deprotección α.

Ángulo α

Ángulo α

Fig. 5.1.1.13: Zona protegida cónica.

h 1

α ° α °


Fig. 5.1.1.11: Ángulo de protección y radio equivalente de la esferarodante.

Fig. 5.1.1.12: Ángulo de protección “alfa” en función de la altura hy el nivel de protección.

Fig. 5.1.1.15: Espacio protegido mediante un cable tendido.

base

Superficie de referenciaPuntacaptadora

r

α °

Esfera rodante


h[m]

α°

I II III

80

70

60

50

40

30

20

10

00 2 10 20 30 40 50 60

IV

α° h1

Puntacaptadora

El ángulo α depende de la clase de protección y de la altura de lapunta captadora sobre la superficie de referencia



1234567891011121314151617

1819202122232425262728293031

3233343536373839404142434445

464748495051525354555657585960

7171666259565350484543403836343230

272523

2,905,816,747,528,328,909,299,5310,0010,0010,2610,0710,1610,1710,1210,009,81

9,178,868,49

7474716865626058565452504947454442

40393736353632302927262523

3,496,978,719,9010,7211,2812,1212,8013,3413,7614,0814,3014,9515,0115,0015,4515,31

15,1015,3915,0715,2615,4016,7115,0014,4314,4113,7613,6613,5212,73

7777747270686664626159585755545351

5049484746474443414039383736

3535343332313029282726252423

4,338,6610,4612,3113,7414,8515,7216,4016,9318,0418,3119,2020,0219,9920,6521,2320,99

21,4521,8622,2122,5222,7824,6623,1823,3122,6022,6622,6722,6622,6122,52

22,4123,1122,9322,7322,5022,2321,9421,6221,2720,8920,4820,0519,5919,10

7979767472716968666564626160595857

5655545352535049494847464544

4443424140403938373736353534

333232313030292827272625252423

5,1410,2912,0313,9515,3917,4318,2419,8020,2121,4522,5522,5723,4524,2524,9625,6126,18

26,6927,1327.5327.8728.1630.5228.6028.7629.9129.9930.0330.0330.0029.94

30.9030.7730,6130,4330,2131,0530,7730,4730,1430,9030,5130,1130,8130,35

29,8729,3729,9929,4428,8729,4428,8228,1827,5128,0227,3126,5827,0526,2725,47

Altura de lapunta captadora

h en m

SK 1Ángulo Distancia

α a en m

SKI IIÁngulo Distancia

α a en m

SK IIIÁngulo Distancia

α a en m

SK IVÁngulo Distancia

α a en m

αÁngulo

Altura hde la puntacaptadora

Distancia a

Tabla 5.1.1.4: Ángulo de protección α en función del nivel de protección.




Los conductores captadores, las puntas captadoras,los mástiles y los cables deben estar dispuestos de talmanera que todas las partes o piezas de la edificaciónque se pretende proteger se encuentren dentro delvolumen de protección de la instalación captadora.

La zona protegida pude tener “forma de cono” o

bien “forma de tienda” al tender un cable (Figuras5.1.1.13 hasta 5.1.1.15).

Si se instalan puntas captadoras sobre la superficiedel tejado para protección de estructuras situadassobre el mismo, el ángulo de protección “alfa” puede

ser distinto. En la figura 5.1.1.16 la superficie de refe-rencia para el ángulo de protección “alfa1” es lasuperficie del tejado. El ángulo de protección “alfa2”tiene como superficie de referencia el suelo, y de estemodo el ángulo “alfa2” según figura 5.1.1.12 y segúnla tabla 5.1.1.4 es más pequeño que “alfa1”.

En la tabla 5.1.1.4 puede consultarse el ángulo deprotección para cada el nivel de protección y la dis-tancia correspondiente (margen de protección).

Método del ángulo de protección para sistemas deprotección aislados en estructuras sobre cubierta

Las estructuras que con frecuencia se construyen poste-riormente sobre cubierta y sobresalen de las zonas deprotección, pueden suponer un problema adicional.

Si en estas estructuras hay instalados, además, siste-mas eléctricos o electrónicos, como p. ej. equipos deaire acondicionado, antenas, sistemas de medida ocámaras de televisión, es necesaria la adopción demedidas de protección complementarias.

Si este equipamiento se conectara directamente alsistema de protección contra rayos, en caso de unadescarga directa, corrientes parciales de rayo pene-trarían en el edificio. Esto puede producir la destruc-ción de equipamiento sensible a las sobretensiones.Mediante la instalación de sistemas de protección ais-lados se evitan las descargas directas de rayo en estasestructuras que sobresalen de la cubierta.

Las puntas captadoras de la figura 5.1.1.17 son ade-cuadas para la protección de estructuras de tejado demenores dimensiones (con equipamiento eléctrico).

Estas puntas dibujan una zona de protección en for-ma “cónica” e impiden una descarga directa de rayosobre la estructura del tejado.

La distancia de separación s debe tenerse en cuenta aldimensionar la altura de las puntas captadoras (Vercapítulo 5.6).

Instalaciones captadoras aisladas y no aisladas

Al realizar la protección externa contra rayos de unedificio se diferencia entre dos tipos de instalaciones

captadoras:

Fig. 5.1.1.18: Tejado a dos aguas con soportes para conductor.

Fig. 5.1.1.19: Tejado plano con puntas captadoras y soportes deconductor: Protección de lucernarios.


Fig. 5.1.1.17: Protección contra descargas directas de rayo deestructuras pequeñas sobre cubierta mediante puntascaptadoras.



⇒ Aisladas.⇒ No aisladas.

Las dos formas de ejecución pueden combinarseentre sí.

La instalación captadora de un sistema de proteccióncontra el rayo no aislado puede llevarse a cabo dediferentes formas:

Si el tejado está realizado de material no combusti-ble, los conductores de la instalación captadora pue-den tenderse sobre la superficie de la cubierta (p. ej.tejado a dos aguas o cubierta plana) Por lo general seutilizan materiales de construcción no combustibles.Los componentes de la protección externa contrarayos pueden instalarse directamente sobre la estruc-tura (Figuras 5.1.1.18 y 5.1.1.19).

Si el tejado está realizado con materiales fácilmentecombustibles como p. ej. tejados de paja, la distanciaentre partes combustibles del tejado y los elementosde la instalación captadora formada por puntas cap-tadoras, conductores captadores y mallas captadorasno puede ser inferior a 0,4 m.

Las partes de la instalación a proteger que sean fácil-mente inflamables no deben estar en contacto direc-to con elementos del sistema de protección externocontra rayos. Tampoco deben situarse bajo unacubierta de tejado que pueda ser perforada en caso

de descarga directa de rayo (Ver capítulo 5.1.5 Teja-dos de paja).

En caso de instalaciones captadoras aisladas, la tota-lidad de la estructura está protegida contra descargasdirectas mediante puntas captadoras, mástiles o más-tiles con tendido de cables. Los elementos de protec-ción tienen que instalarse teniendo muy en cuenta ladistancia de separación s respecto al edificio. (Figuras5.1.1.20 y 5.1.1.21).

La distancia de separación s entre los dispositivos de

protección y la estructura a proteger debe ser respe-tada.

Las instalaciones captadoras aisladas de la estructuraa proteger se utilizan con frecuencia en caso de queexistan materiales combustibles sobre el tejado (p. ej.paja) o también en caso de instalaciones Ex (p.ej.depósitos de combustibles).

Ver también el capítulo 5.1.5: “Instalaciones captado-ras para tejados de paja”.

Otra posibilidad de diseñar sistemas de protección

aislados consiste en fijar los elementos captadores(puntas captadoras, conductores o cables) al objeto

que se pretende proteger con materiales aisladoseléctricamente como p. ej. GRP (plástico reforzadocon fibra de vidrio).

Esta forma de aislamiento puede utilizarse en espa-cios limitados o puede aplicarse para todas las partesde la instalación. Con frecuencia se emplea para pro-teger estructuras situadas sobre cubierta, como insta-laciones de ventilación o de refrigeración, que están

conectadas eléctricamente con el interior del edificio(Ver también capítulo 5.1.8).

s s

α α

Superficie dereferencia

Estructuraprotegida

Mástilcaptador

Mástilcaptador

s Distancia de separación según UNE EN 62305-3α Ángulo de protección según la tabla 5.1.1.4

s2

s 1

s2

Superficie dereferencia

EstructuraprotegidaMástil

captador

s1, s2 Distancia de separación según UNE EN 62305-3

Conductor captadorhorizontal

Mástilcaptador

Fig.5.1.1.20: Sistema de protección externa contra rayos aisladocon dos mástiles captadores separados de acuerdo

con el procedimiento de ángulo de protección:Proyección sobre una superficie vertical.

Fig. 5.1.1.21: Sistema de protección externa contra rayos aislado,compuesto por dos mástiles captadores separados,unidos entre sí con un conductor horizontal captador:Proyección sobre una superficie vertical mediante dosmástiles (alzado).




Componentes naturales de las instalaciones captado-ras

Se pueden utilizar partes o piezas metálicas de laconstrucción, como p. ej. canalones de lluvia, petos,barandillas o revestimientos, como elementos natu-rales de una instalación captadora de protección con-

tra rayos.Si un edificio tiene un armazón metálico de acero,una cubierta metálica y una fachada con materialesconductores, estos elementos, bajo determinadascondiciones, pueden utilizarse como parte integrantedel sistema de protección externa contra rayos.

Los revestimientos realizados con chapas metálicas enfachada o en cubierta del edificio a proteger, puedenutilizarse si la conexión eléctrica entre los diferentestramos de revestimiento está realizada de forma

segura. Estas conexiones eléctricas pueden llevarse acabo p. ej. mediante abrazaderas, soldadura, compre-sión, tornillos o pernos.

Si no hay conexión eléctrica, estos elementos debenconectarse expresamente mediante latiguillos deempalme o cables de puenteo.

Si el grosor de la chapa no es inferior al valor t´ en latabla 5.1.1.5, y no es necesario tener en cuenta laposibilidad de fusión de las chapas en el punto deimpacto del rayo, o la inflamación de material com-

bustible bajo la cubierta, dichas chapas pueden utili-zarse como elementos captadores.

El espesor de los materiales requerido no varía enfunción de los niveles de protección.

Sin embargo, si fuera necesario adoptar medidas paraimpedir la fusión o calentamientos indebidos en elpunto de descarga, el espesor de las chapas de metal

no debe ser inferior al valor t en la tabla 5.1.1.5.

Por lo general, estos grosores exigidos para los mate-riales, no pueden cumplirse, p. ej. en el caso de teja-dos metálicos.

En el caso de tuberías o depósitos sí existe la posibili-dad de cumplir estos grosores mínimos (espesor de lasparedes). Sin embargo, si el aumento de temperatura(calentamiento) que se produce en la parte interiorde las tuberías o de los depósitos pudiera ser peligro-so para los medios contenidos en ellos (riesgo de

incendio o de explosión) estos elementos no debenser utilizados como captadores (Ver también al res-pecto el capítulo 5.1.4).

Si las exigencias de los correspondientes espesoresmínimos no se cumplen, estos elementos, p. ej. tube-rías o depósitos, deben quedar incluidos en una zonaprotegida contra descargas directas de rayo.

Un ligero recubrimiento de pintura, 1 mm de pinturabituminosa, o 0,5 mm de PVC no se considera comoaislamiento adecuado en caso de descarga directa de

rayo. Dichos revestimientos se perforan como conse-cuencia de la alta energía que se origina durante unadescarga directa de rayo.

En caso de usar componentes naturales para las deri-vaciones, no deben existir recubrimientos en los pun-tos de conexión.

Si se encuentran elementos conductores en la super-ficie del tejado, éstos pueden utilizarse como elemen-tos captadores naturales, siempre que no exista unaconexión conductora con el interior del edificio.

En este caso, p. ej. tuberías o conductores eléctricos,podrían penetrar corrientes parciales de rayo en elinterior del edificio y dañar, o incluso destruir instala-ciones y dispositivos eléctricos/electrónicos sensibles.

Para evitar esta situación, se deben instalar sistemascaptadores aislados.

El dimensionado de los sistemas captadores aisladospuede efectuarse de acuerdo con el método de laesfera rodante o según el método del ángulo de pro-tección. Una instalación captadora con un reticulado

de malla definido conforme con el correspondientenivel de protección, puede construirse cuando toda la

Tabla 5.1.1.5: Espesor mínimo de chapas metálicas.

Material

-

4

4

5

7

-

2.0

0.5

0.5

0.5

0.65

0.7

Plomo

Acero (inox.,galvanizado)

Titanio

Cobre

Aluminio

Cinc

Espesora t

mm

Espesorb t`mm

Nivel deproteccióndel SPCR

I hasta IV

at Impide perforaciones, sobrecalentamiento einflamación

bt` Sólo para chapas metálicas, cuando no sea

importante impedir la perforación, elsobrecalentamiento y la inflamación



instalación está aislada (elevada) de la estructura aproteger a la distancia de separación s requerida.

En el capítulo 5.1.8 se describe un sistema universalde componentes para la realización de instalacionescaptadoras aisladas.

5.1.2 Instalación captadora para edificios contejados a dos aguas

Con el concepto de “instalación captadora” seentiende la totalidad de los componentes metálicos,p. ej. conductores captadores, puntas captadoras,soportes, clemas,etc.

Los puntos más expuestos a descargas de rayo, comoson esquinas de tejados, chimeneas, caballetes y aris-tas, cantos de frontispicios, aleros, balaustradas,antenas y cualquier otro elemento constructivo quesobresalga en cubierta, deben protegerse con dispo-sitivos captadores.

Por lo regular, en tejados a dos aguas la instalación

captadora en forma de malla se dispone sobre lasuperficie del tejado, con el nivel de proteccióncorrespondiente (p. ej. reticulado de malla de 15 m x15 m para el nivel de protección III). (Figura 5.1.2.1).

La situación de las mallas se define tomando en con-sideración el caballete y los bordes exteriores, asícomo los componentes metálicos que sirven comoelementos captadores. Los conductores captadoressituados en los bordes exteriores del edificio debentenderse tan cerca de los bordes como sea posible.

Para cerrar la “malla” de la instalación captadora ten-dida sobre la superficie del tejado suele utilizarse, por

lo general, el canalón del tejado. Partiendo delsupuesto de que el canalón del tejado es conductor,en el punto donde se cruzan el sistema captador conel canalón del tejado se utiliza una borna de unión.

Las estructuras de tejado de material no conductor,(p. ej. tuberías de ventilación de PVC) se consideranprotegidas si no sobresalen más de 0,5 m del plano dela malla (Figura 5.1.2.2).

Si sobresale más de 0,5 m, dicha estructura debe equi-

parse con un elemento captador (p. ej. punta capta-dora) y éste, a su vez, debe conectarse con el conduc-tor captador más próximo. Una forma de hacerlo esusar una varilla de diámetro 8 mm con una longitudlibre máxima de 0,5 m, tal y como se refleja en la figu-ra 5.1.2.3.

Las estructuras metálicas situadas sobre el tejado, sinconexión conductora con el interior de la estructura aproteger, no necesitan conectarse a la instalacióncaptadora si se dan los tres requisitos siguientes:

⇒ Sobresalir, como máximo, 0,3 m del nivel del teja-

do.

⇒ Tener una superficie máxima encerrada de 1 m2

(p.ej. ventanas de tejado).

⇒ Tener como máximo, de 2 metros de largo (p. ej.cubiertas de chapa).

Solamente en el caso de que se cumplan las tres con-diciones citadas podrá prescindirse de la conexión.

Además, con las condiciones arriba enunciadas, hayque respetar la distancia de separación en relación

con la instalación captadora y derivadora (Figura5.1.2.4).

h

Fig. 5.1.2.1: Instalación captadora sobretejado a dos aguas.

Fig. 5.1.2.2: Altura de una estructura sobre eltejado realizada en material noconductor (p. ej. PVC), h ≤ 0.5 m.

Fig. 5.1.2.3: Elementos captadoresadicionales para tuberías deventilación.




Para proteger las chimeneas, los elementos captado-res deben instalarse de tal manera que toda la chime-nea se encuentre dentro de la zona de protección.Para el cálculo de las puntas captadoras se aplicará elmétodo del ángulo de protección.

Si la chimenea está hecha con ladrillos o con materialprefabricado, la punta captadora puede instalarsedirectamente sobre la misma.

Si en el interior de la chimenea hay un tubo metálico( p. ej. en caso de restauración de edificios antiguos),tiene que respetarse la distancia de separación res-pecto a este elemento conductor. Este es un ejemploen el que se usan sistemas captadores aislados y laspuntas captadoras se sustentarán mediante distancia-dores aislantes. El tubo metálico se conectará al siste-ma equipotencial general. La protección de antenasparabólicas se efectúa de manera similar a la de laschimeneas con tubo metálico interior.

En caso de descarga directa de rayo en antenas,

corrientes parciales de rayo pueden penetrar en elinterior del edificio que se desea proteger a través delblindaje de los conductores coaxiales y ocasionardaños en los equipos e interferencias en el funciona-miento de los mismos. Para evitarlo, las antenas seprotegen con elementos captadores aislados (p. ej.con puntas captadoras) (Figura 5.1.2.5).

Los elementos captadores situados sobre el caballetedeterminan una zona de protección con vertientesangulares (de acuerdo con el procedimiento de ángu-lo de protección). El ángulo depende de la altura

sobre el nivel de referencia (p. ej. superficie del terre-no) y del nivel de protección elegido.

5.1.3 Instalación captadora para edificios concubierta plana

En edificios con cubierta plana (Figuras 5.1.3.1 y5.1.3.2) se aplica el método de mallas para el dimen-sionado de la instalación captadora. Se coloca unainstalación captadora sobre la cubierta formandomallas, con un reticulado que se determina en fun-ción del nivel de protección elegido (Tabla 5.1.1.3).

La figura 5.1.3.3 reproduce una aplicación práctica deinstalación captadora mallada en combinación conpuntas captadoras para la protección de elementossituados sobre el tejado, como son por ej. lucernarios,módulos fotovoltaicos o equipos de aire acondiciona-do.

El capítulo 5.1.8 muestra como deben tratarse estasestructuras situadas sobre cubierta.

Los soportes de conductor para tejados planos secolocan dejando una distancia entre sí de aproxima-damente 1 metro. Los conductores captadores se

conectan con el peto como elemento natural de lainstalación captadora. Al cambiar la temperatura,también lo hace la longitud de los materiales utiliza-dos en los petos, y por tanto los distintos segmentosde los mismos se equipan con piezas de dilatación.

Si se utiliza el peto como elemento captador, estosdistintos segmentos tienen que estar unidos entre sieléctricamente, sin que ello dificulte su capacidad dedilatación. Esto puede realizarse con ayuda de ban-das de puenteo, cables o latiguillos de empalme(Figura 5.1.3.4).

Los cambios de longitud debidos a las variaciones de

Fig. 5.1.2.5: Antena con punta captadora.Fuente: Oberösterreichischer Blitzschutz, Linz.

Fig. 5.1.2.4: Edificio con una instalación fotovoltaica.Fuente: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld.



temperatura hay que tenerlos en cuenta también enel caso de los conductores captadores y en el caso delas derivaciones (Ver capítulo 5.4).

Una descarga de rayo en el peto puede producir lafusión de los materiales utilizados en el mismo. Si esta

circunstancia no puede asumirse, será necesario insta-lar un elemento captador suplementario, por ejem-

Pieza de dilatación

Distancia entre soportesde tejado aprox. 1 m

Conexión flexible

Brida de puenteo.Art. Nr. 377 015

Soporte de conductorde tejado tipo FB2.Art. Nr. 253 050

Soporte de conductorde tejado tipo FB.

Art. Nr. 253 015

Fig. 5.1.3.1: Instalación captadora.

Fig. 5.1.3.2: Instalación captadora sobre tejado plano.

Fig. 5.1.3.5: Ejemplo de protección para un peto metálico cuandopueda producirse la fusión del material (Vista frontal).

Fig. 5.1.3.3: Uso de puntas captadoras.

Fig. 5.1.3.4: Brida de puente.

Brida de puenteo

Punta captadora

Esfera de rayo

Balaustrada

Peto metálico




plo puntas captadoras, posicionadas de acuerdo conel método de la esfera rodante (Figura 5.1.3.5).

Soportes de conductor para tejados planos soldadoshomogéneamente

Como consecuencia de la acción del viento, el recubri-miento del tejado, si sólo está fijado mecánicamenteo sustentado por su propio peso, puede moverse ensentido horizontal. Para que los soportes de conduc-tores de la instalación captadora no se desplacensobre la superficie lisa del tejado, es necesario asegu-rar la fijación de los conductores captadores sobredicha superficie. Los soportes convencionales paraconductores de tejado no pueden pegarse, de formaduradera, sobre el recubrimiento de tejado, ya que

por lo general los pegamentos utilizados no son com-patibles con el recubrimiento de las cubiertas.

Una forma sencilla y segura de asegurar la fijación, esutilizar soportes de conductores de tejado tipo KF encombinación con tiras (cortar las tiras a medida) delmismo material que el utilizado para el recubrimien-to del tejado. La tira se fija al soporte de plástico y sesuelda por los dos lados sobre la cubierta. El soportey la tira deben posicionarse inmediatamente al ladode una junta de la cubierta a una distancia de aproxi-madamente 1 m. Las tiras se sueldan con el recubri-

miento del tejado de acuerdo con las indicacionesproporcionadas por el fabricante del mismo. De este

modo, se evita que los conductores captadores se des-placen por el tejados. En caso de que el tejado tengauna inclinación de 5º, cada soporte debe tener sucorrespondiente elemento de fijación.

En caso de recubrimiento de tejado sintético fijado

mecánicamente, los soportes de los conductores detejado deben disponerse inmediatamente al lado dela fijación mecánica.

Hay que tener muy en cuenta que los trabajos de sol-dadura y pegado pueden afectar negativamente a lagarantía proporcionada por el instalador de lacubierta.

Por lo tanto, este tipo de trabajos debe llevarlos acabo el instalador de la cubierta o, en todo caso, deacuerdo con él (Figura 5.1.3.6).

5.1.4 Instalación captadora sobre cubiertasmetálicas

Los modernos edificios industriales y comerciales, conmucha frecuencia, tienen tejados y fachadas demetal. Las chapas o las placas metálicas de los tejadossuelen tener un espesor de 0,7 – 1,2 mm.

La figura 5.1.4.1 muestra un ejemplo de la forma deconstrucción de un tejado metálico.

Cuando se produce una descarga directa de rayosobre la cubierta, puede producirse su perforación


Fig. 5.1.3.6: Bandas para tejado plano sintético. Soporte de conductor de tejado tipo KF/KF2.

~ 3 0 0 ~ 3

00

~90

~ 7 0

Distancia entre los so-portes de conductoren tejado: aprox. 1 m

Conexión flexible



como consecuencia de la fusión y la vaporización enel punto de la descarga del rayo. El tamaño del agu-

jero depende de la energía del impacto de rayo y de

las propiedades del material (p. ej. espesor del mis-mo). El mayor problema que se da en estos casos, sonlos daños derivados, p. ej. goteras. Pueden pasar díase incluso semanas hasta que se adviertan estos daños.El aislamiento del tejado se humedece y el techo pier-de su estanqueidad.

Un ejemplo de daños, que fue evaluado por el Servi-cio de Información sobre Rayos de Siemens (BLIDS –Blitz Informations Dienst von Siemens), muestra estaproblemática. (Figura 5.1.4.2) Una corriente de apro-ximadamente 20.000 A descargó sobre la cubierta dechapa e hizo un agujero (Figura 5.1.4.2: Detalle A).

Como la cubierta de chapa no estaba puesta a tierra,en la zona de la cornisa se produjeron saltos de chis-pas hacia partes metálicas naturales de la pared(Figura 5.1.4.2: Detalle B), lo que a su vez ocasionóque se hiciera otro agujero.

Para evitar estos tipos de daños, incluso en el caso detejados metálicos finos, hay que instalar un sistemaadecuado de protección externa contra el rayo, concables y bornas capaces de soportar la corriente delmismo.

La norma de protección contra rayos UNE EN 62305-3(IEC 62305-3) hace referencia expresa al riesgo dedaños en tejados metálicos. Cuando sea necesario ins-talar una protección externa contra rayos, las chapasde metal tienen que tener los valores mínimos fijadosen la tabla 5.1.1.5.

Los espesores t no son relevantes para las cubiertas detejado. Si las chapas de metal tienen un espesor t´

suficiente para soportar la perforación y fusión de lamisma como consecuencia del sobrecalentamientoque puedan sufrir al producirse una descarga de rayo,

pueden utilizarse como elementos captadores natu-rales.

Distancia de losconductores horizontales

3 m

4 m

5 m6 m

Altura de la puntacaptadora*)

0.15 m

0.25 m

0.35 m0.45 m

Apropiado para todos los niveles deprotección contra rayos

* Valores recomendados

Esfera rodante con radiosegún el nivel de protección

Punta captadora

Valoración: BLIDS – SiemensI = 20400 A Edificio residencial

Detalle B

Detalle A

Fig. 5.1.4.2: Ejemplo de daños: cubierta de chapa.

Tabla 5.1.4.1: Protección contra rayos para tejados metálicos.Alturade las puntas captadoras.

Fig. 5.1.4.3 Instalación captadora en tejado metálico. Proteccióncontra perforaciones.

Fig. 5.1.4.1: Tipos de tejados metálicos, p. ej.tejado con junta redondeada.




En estos casos, el propietario del edificio debe cono-cer y dar su conformidad a esta circunstancia puestoque el tejado no ofrece ya total garantía en términosde estanqueidad.

Si el propietario no está dispuesto a asumir el riesgode sufrir este tipo de daños en el tejado como conse-cuencia de una descarga de rayo, habrá que instalarel correspondiente sistema de protección. La instala-ción captadora debe dimensionarse a partir del siste-ma de la esfera rodante (de radio r según el nivel deprotección elegido) (Figura 5.1.4.3).

Para el montaje de la instalación captadora se reco-

mienda realizar una especie de “erizo” con conducto-res longitudinales y puntas captadoras.

En la práctica, con independencia del nivel de protec-ción, se han usado y probado las alturas de las puntascaptadoras según la tabla 5.1.4.1.

Es importante señalar que para sujetar y fijar los con-ductores y puntas captadoras sobre tejados metáli-cos, éstos no deben taladrarse. Para las distintasvariantes de tejados metálicos (junta redonda, connervio, trapezoidal) se dispone del correspondientesoporte. En la figura 5.1.4.4a se reproduce un posiblediseño para un tejado metálico con junta redonda.

2

1 3

Conectores paralelosSt/tZn Art.Nr. 307 000

Soporte de conductor paratejados metálicos

DEHNgripStSt Art.Nr. 223 011

Al Art.Nr. 223 041

Roof conductor holderSoporte de conductor paratejados metálicosGuiado del conductor conpieza de aprieteStSt Art. Nr. 223 010

Al Art. Nr. 223 040

1

2

3

Conexión a tejado

Latiguillo de empalmepara puenteo

Soporte de conductor

Cable de puenteo

Conector KS

Punta captadora

Fig. 5.1.4.4a: Soporte de conductores para tejado metálico - Tejado con juntaredonda.

Fig. 5.1.4.4b: Soporte de conductores para tejadometálico - Tejado con junta redonda.

Fig. 5.1.4.5: Modelo de estructura de untejado de chapa trapezoidal.

Soporte de conductor con piezade apriete.

Fig. 5.1.4.6: Modelo de estructura de tejadocon junta redonda.

Fig. 5.1.4.7: Punta captadora para unlucernario en un tejado con junta

redonda.



Hay que tener muy en cuenta que, al instalar los con-ductores, el soporte situado en la parte más alta deltejado, tiene que estar realizado con un guiado fijodel conductor, mientras que los restantes soportes deconductores deben estar realizados en ejecución suel-

ta, debido a la compensación de longitud condiciona-da por la temperatura (Figura 5.1.4.4b).

El soporte con guiado fijo del conductor está refleja-do en la figura 5.1.4.5 con el ejemplo de un tejado dechapa trapezoidal.

En la figura 5.1.4.5, además del soporte de conductor,se ha reproducido una punta captadora. El soportede conductor tiene que sujetarse en el tornillo de fija-ción por encima de la arandela de estanqueidad paraevitar la penetración de agua.

En la figura 5.1.4.6 se reproduce el guiado libre delconductor, con el ejemplo de un tejado con junta enforma de nervio.

También en la figura 5.1.4.6 se ha reproducido laconexión, capaz de soportar corriente de rayo, con lachapa en junta nervada en la zona del borde del teja-do.

Los dispositivos no protegidos, que sobresalen deltejado, como p. ej. lucernarios y chimeneas, son pun-tos expuestos al riesgo de descargas de rayo, quedeben protegerse instalando puntas captadoras jun-

to a los mismos. La altura de la punta captadora secalcula en base al ángulo de protección “alfa”.

5.1.5 Instalación captadora en edificios con

cubiertas de pajaPara realizar el dimensionado de un sistema de pro-tección externo contra rayos con este tipo de cubier-ta, se suele utilizar un nivel III pues cumple, por logeneral, las exigencias para un edificio de este tipo.En algunos casos especiales puede efectuarse un aná-lisis de riesgos en base a la norma UNE EN 62305-2(IEC 62305-2).

Los conductores de la instalación captadora emplaza-dos sobre este tipo de tejados (de paja, cañizo o jun-cos) deben tenderse sobre soportes aislantes conlibertad de movimiento. Deben respetarse determi-nadas distancias respecto de los aleros.

En el caso de que se lleve a cabo un sistema de protec-ción contra rayos sobre el tejado hay que aumentarlas distancias de seguridad, de manera que en caso deinstalación de una nueva cubierta puedan cumplirseen cualquier caso las distancias mínimas exigidas. Elvalor típico para la distancia entre derivadores es de15 metros en el nivel de protección III.

La distancia exacta entre derivadores se obtiene en

base al cálculo de la distancia de separación “s”según UNE EN 62305-3 (IEC62305-3).

En el capítulo 5.6 se expone elmétodo de cálculo de la dis-tancia de separación.

En el caso de conductoressituados en caballetes de teja-do, deben considerarse vanosde hasta aprox. 15 m. y en elcaso de conductores parabajantes o derivadores, vanosde hasta aproximadamente10 m. sin apoyos adicionales.

Los mástiles de apoyo tienenque estar fijados al tejado(vigas y travesaños) con aran-delas y bulones de sujeción(Figuras 5.1.5.1 hasta 5.1.5.3).

Si en la superficie del tejadose encuentran piezas metáli-

cas (p. ej. veletas, antenas,chapas metálicas, escaleri-


Fig. 5.1.5.1: Instalación captadora para edificios con cubiertas de paja.

LeyendaConductor captadorPunto de conexiónPunto de separación/Punto de medicionesConductor de tierraDerivación

Distancias más importantes (valores mínimos)

a 0.6 m Conductor captador/ Caballeteb 0.4 m Conductor captador/Cubierta del tejadoc 0.15 m Alero/Soporte del alerod 2.0 m Conductor captador/Ramas de árboles



llas...), estos elementos deben quedar completamen-te dentro del volumen de protección que aporte elcorrespondiente sistema de protección aislado.

En estos casos, sólo se consigue una protección efecti-va contra rayos utilizando un sistema de protecciónaislado con puntas captadoras ubicadas cerca del edi-ficio, o con conductores captadores o mástiles inter-conectados junto al mismo.

Si un tejado de paja limita con una cubierta de metal,y se pretende instalar en el edificio una protecciónexterna contra rayos, se debe introducir una placa noconductora, por ejemplo de plástico, de 1 metro deancho como mínimo entre el tejado de paja y el otrotejado.

Las ramas de los árboles próximos deben mantenerse,como mínimo, a una distancia de 2 metros del tejadode paja. Si hay árboles situados muy cerca del edificio,y lo sobrepasan enaltura, entonces en el

borde de la edificacióncercana a los árboles(borde del canalón,frontispicio) hay queinstalar un conductorcaptador que deberá, asu vez, conectarse conla instalación de pro-tección contra rayosdel edificio, prestandodebida atención a las

distancias necesariasrequeridas.

Otra posibilidad para proteger edificios con tejadosde paja contra descargas de rayo, es la de instalarmástiles captadores calculados de tal manera quetodo el edificio quede dentro de la zona de protec-ción.

Consultar al respecto el capítulo 5.1.8 sobre instala-ciones captadoras aisladas (Mástiles de proteccióntelescópicos).

Una nueva posibilidad, arquitectónica y estéticamen-te interesante es utilizar conductores aislados comoderivadores.

En la figura 5.1.5.4 puede verse un ejemplo de insta-lación de bajantes con conductores aislados: Reformade un tejado en una granja histórica en la Baja Sajo-nia.

En España, la instalación o no de un sistema de pro-


6

3

4

5

Pos Denominación según Art. Nr.DIN

1 Tensor con punta captadora 48811 A 145 3092 Mástil de madera 48812 145 2413 Soporte de conductor para − 240 000

tejado4 Soporte de canalón 48827 239 0005 Bloque tensor 48827 B 241 0026 Conductores captadores, p. ej. − 840 050

cable de Al

1

2

Fig. 5.1.5.2: Componentes para tejados de paja.

Fig. 5.1.5.3: Tejado de brezo. Fig. 5.1.5.4: Granja histórica con protección externa contra rayos.(Fuente: Hans Tormählen GMBH & Co K.G.).



tección externo contra el rayo viene determina por laley. Así, el Código Técnico de la Edificación establece

en que casos se debe instalar dicho sistema de acuer-do con una serie de parámetros definidos en el mis-

mo. Fuera de esas situaciones, es decisióndel propietario del edificio o instalación dis-poner o no de las correspondientes medidas

de protección. Obviamente la adopción deestas medidas es más que recomendable enel caso de edificios o estructuras que, por susituación, tipo de construcción o uso sonparticularmente susceptibles de recibir des-cargas directas de rayo, o en los que dichadescarga pueda tener graves consecuencias,por pérdidas irreparables, continuidad deservicio o coste de reparación o reposiciónde los equipos que puedan verse afectados.

Teniendo en cuenta el incremento de casos

de daños causados por descargas de rayo ysobretensiones, las Compañías de Seguros,al firmar o ampliar un contrato de seguro,exigen la adopción de medidas para la pro-tección contra rayos y sobretensiones. Labase de cálculo para la evaluación del ries-go es un análisis de riesgos según la normaUNE EN 62305-2 (IEC 62305-2).

Para la granja histórica anteriormente men-cionada, el sistema de protección contrarayos a instalar debe tener el nivel de pro-


Fig. 5.1.5.5: Sección del edificio principal.

Leyenda:

Derivador

Conductor HVI(bajo tejado)

Cable de tierra

Punto de separación

Tejado de paja

E s f e r a

r o d a n

t e c o n

r = 4 5

m

2 m

1 0 m

1 . 5

m

1 m

13 m

Tubo aislante GRP/Al diámetro 50 mm

Fig. 5.1.5.6: Representación esquemática del tendido de los derivadores en las vigas del tejado.

Tubo aislante con conductorHVI en su interior

Caballete de brezo

Traviesa de maderaatornillada Conductor HVI tendido bajo

techo hasta el alero del tejado

Lámina de sellado para el mástil

Paso a través de lachapa de la cornisa

EBB

MEBB

Leyenda:

Derivador

Conductor HVI(bajo tejado)

Cable de tierra

Punto de separación

Tejado de paja

Conductor HVI ten-dido en el interior



partes conductoras. Esta distancia de separación sedetermina según lo dispuesto en la norma UNE EN62305-3 (IEC 62305-3). El conductor HVI aislado estádesarrollado de tal manera que aporta una distanciade separación equivalente en el aire de s = 0,75 m, o

s 1,50 m en caso de materiales sólidos. La disposicióndel derivador está representada en la figura 5.1.5.6.

El conductor HVI se instala en el interior del tubo ais-lante. La instalación del conductor HVI requiere suconexión a una barra equipotencial de toma de tie-rra. La equipotencialidad se lleva a cabo mediante unconductor flexible H0V-K 1 x 16 mm2. El tubo aislantese sujetó a una construcción especial (traviesa demadera), y los derivadores, en su posterior recorrido,se fijaron a lo largo de las vigas de sustentación deltejado (Figura 5.1.5.6).

En el alero del tejado los conductores HVI se guiarona través de la chapa de la cornisa. (Figura 5.1.5.7).

Por razones arquitectónicas, el posterior tendido delos derivadores se efectuó en aluminio. El paso delconductor HVI a los derivadores no aislados en lasproximidades de la instalación de toma de tierra seefectuó, como en toda la instalación, teniendo encuenta las instrucciones de montaje del sistemaDEHNconductor. Aquí no fue necesario utilizar unaunidad de sellado.

5.1.6 Cubiertas transitables por personas yvehículos

Sobre cubiertas transitables no se pueden tender con-ductores captadores (p. ej. con soportes de hormi-gón). Una posible solución es disponerlos en el inte-rior del hormigón o en las juntas de dilatación delpavimento. En este caso, en los puntos de intersec-ción de la malla se instalarán cabezas tipo hongo quehacen el efecto de las puntas captadoras.

Las dimensiones de malla no pueden sobrepasar los

valores del nivel de protección correspondiente (Vercapítulo 5.1.1- Tabla 5.1.1.3).

Si se garantiza que en estas superficies no va a habertránsito de personas durante una tormenta, es sufi-ciente con adoptar las medidas de protección que seacaban de enunciar.

En todo caso, se debe informar a las personas quepuedan acceder a la cubierta donde está el aparca-miento, mediante los correspondientes avisos, de quela cubierta debe desalojarse inmediatamente en caso

de tormenta y que no se debe acceder a la misma enestas circunstancias. (Figura 5.1.6.1).

tección III. Esto se corresponde con las exigencias con-tenidas en las normas para edificios con cubierta depaja UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).

El objeto tiene un caballete de brezo que, para prote-gerlo contra daños causados por los pájaros, estácubierto por una malla de plástico.

Para planificar la instalación captadora hay quedeterminar, en primer lugar, las zonas a proteger, loque se realiza por el procedimiento de la esferarodante. De acuerdo con la normativa, en el nivel deprotección III, debía aplicarse un radio de 45 metros.Según esto, se calculó una altura de la punta capta-dora de 2,30 m, con lo que quedaban incluídas en lazona protegida contra descargas de rayo las dos chi-meneas situadas en el tejado, así como los tres nuevossalientes situados en un lado del mismo (Figura5.1.5.5).

Se eligió instalar un tubo aislante (plástico reforzadocon fibra de vidrio) para elevar la punta captadora auna altura suficiente y sujetar el sistema de derivado-

res aislados. Para garantizar la estabilidad mecánicadel tubo, su parte inferior está hecha de aluminio. Lapresencia de elementos metálicos cercanos podía ori-ginar chispas indeseadas. Para evitarlo, es necesarioasegurarse de que en un área de 1 metro alrededordel dispositivo captador no haya elementos puestos atierra ni equipos eléctricos.

El aislamiento eléctrico entre la instalación captadoray los derivadores por una parte y las instalacionesmetálicas y los equipos de energía eléctrica e infor-mática por otra, dentro de la instalación del edificio o

estructura a proteger, puede lograrse asegurandouna distancia de separación “s” entre las distintas


Conductor HVI®

Guiado a través de la cornisa

Fig. 5.1.5.7: Conductor HVI guiado por la cornisa.



Si, por el contrario, es previsible que, durante unatormenta puedan encontrarse personas en la superfi-cie del tejado, los dispositivos captadores deben pro-yectarse a una altura de 2,5 m. (con los brazos exten-didos) de tal manera que queden protegidas contradescargas directas de rayo.

La instalación captadora, según el nivel de protec-ción, puede dimensionarse, por el método de la esfe-ra rodante o por el del ángulo de protección (Figura5.1.6.2).

La instalación captadora puede realizarse mediantepuntas captadoras o con cables tensados. Las puntascaptadoras se fijarán, por ejemplo, a elementos de laconstrucción como son parapetos, balaustradas osimilares.

Por otra parte, para la protección de personas, tam-

bién se pueden utilizar otros elementos como, porejemplo, postes de alumbrado. En estos casos, sinembargo, deben tenerse muy en cuenta las corrientesparciales de rayo que pueden acceder al interior de laconstrucción a través de los cables de energía. Paraestos conductores es imprescindible realizar medidasde conexión equipotencial contra rayos.

5.1.7 Instalación captadora para cubiertasajardinadas y planas

Tanto desde un punto de vista económico como eco-lógico, las cubiertas ajardinadas cobran sentido. Las

razones que lo justificarían son: aislamiento del rui-do, protección de la superficie del tejado, elimina-ción de polvo en el ambiente, aislamiento térmicoadicional, filtrado y retención del agua de lluvia ymejora natural del ambiente de la vivienda y dellugar de trabajo. Se diferencia entre las denominadas

cubiertas ajardinadas extensivas e intensivas. Lascubiertas extensivas no requieren muchos cuidados,contrariamente a lo que sucede en el caso de lascubiertas ajardinadas intensivas, que requieren tra-bajos y cuidados, como son riego, poda, y abono. Lascubiertas ajardinadas requieren un sustrato de tierrao un granulado sobre el tejado.

Si no se cuenta con un sistema de protección externacontra rayos, la impermeabilización de la cubiertapuede quedar dañada en el punto de descarga derayo.

La práctica nos demuestra que, independientementedel tipo de cuidados necesarios, se puede y se debeinstalar un sistema de protección externa contrarayos en la superficie ajardinada en una cubierta.

La norma de protección contra rayos UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3), en caso de una instalación captadoraen forma de malla, prescribe unas dimensiones quedependen directamente del nivel de protección ele-gido (Ver capítulo 5.1.1, tabla 5.1.1.3). Un conductorcaptador montado en el interior del recubrimiento

de la cubierta, es muy difícil de inspeccionar transcu-rridos algunos años, ya que pequeñas puntas capta-


Fig. 5.1.6.1: Protección contra rayos de aparcamientos en cubierta –Protección del edificio.

Fig. 5.1.6.2: Protección contra rayos de aparcamientos en cubierta -Protección de las personas y del edificio (UNE EN62305-3);Anexo E.

Derivación a través de la armadurade acero

Conductores tendidos en el inte-rior del hormigón o en las juntasde dilatación del pavimento

Advertencia de aviso:¡Prohibido entrar en elaparcamiento en casode tormenta!

Hongo captadorArt. Nr. 108 001

Hongo captador

en el asfalto

h

r

Altura de la punta captadoradimensionada de acuerdo con la

zona de protección exigida

Cable captadorsuplementario

h = 2.5 m + s



doras o los hongos captadores son casi imposibles dedetectar a consecuencia de la acumulación de sustan-cias sobre ellos y por que, con frecuencia, sufrendaños durante los trabajos de mantenimiento. A estohay que añadir el peligro de corrosión de los conduc-tores captadores tendidos dentro del recubrimiento.Los conductores de la malla captadora tendidos porencima de la superficie de cubierta, son fáciles de ins-peccionar, pese a la acumulación de vegetación sobreellos, y además, la altura de la instalación captadorapuede elevarse mediante puntas captadoras que“crezcan” con la vegetación de cubierta. La instala-ción captadora puede diseñarse de maneras diferen-tes. Por lo general, conindependencia de la

altura del edificio, sesuele tender sobre lasuperficie del tejado unainstalación captadora enforma de malla con unreticulado que varíasegún el nivel de protec-ción que se considere yque va desde los de 5 m x5 m (Nivel de protecciónI), hasta un máximo de

15 m x 15 m (Nivel deprotección III). Es aconse-

jable determinar el lugarde instalación de lamalla teniendo en cuen-ta el perímetro de lacubierta y las estructurasmetálicas que puedan ydeban integrarse en lainstalación captadora.

Un material aconsejable

para los conductores

captadores situados sobre tejados ajardinados es elacero inoxidable (Nr. de material 1.4571).

En caso de tender los conductores dentro de la capa

de recubrimiento (en el sustrato o granulado de tie-rra) no puede utilizarse conductor de aluminio. (Figu-ras 5.1.7.1 hasta 5.1.7.3).

5.1.8 Instalaciones captadoras aisladas

En la actualidad es frecuente que en los tejados degrandes edificios de oficinas y en edificios industria-les, se ubiquen instalaciones de aire acondicionado ysistemas de refrigeración, p.ej. para servidores infor-


Fig. 5.1.7.1: Tejado ajardinado.

Fig. 5.1.8.1: Conexión de estructuras sobre cubierta.

Fig. 5.1.7.3: Guiado de los conductores porencima del recubrimiento.

Fig. 5.1.7.2: Instalación captadora sobre untejado ajardinado.

Tejado

1ª planta

Planta baja

Sótano

Conexión a travésde vía de chispasConexión directa

EBB

Línea de datos



máticos. Antenas, lucernarios accionados eléctrica-mente, anuncios publicitarios con luz integrada ytodas las demás estructuras que sobresalen de lacubierta conectadas por un elemento conductor, p.ej.a través de cables o tuberías, con el interior del edifi-cio, deben ser tratadas de la misma forma.

De acuerdo con el estado actual de la técnica de pro-

tección contra rayos, estas estructuras situadas encubierta se protegen contra descargas directas derayo mediante una instalación captadora aislada. Deesta forma, se evita que puedan penetrar corrientesparciales de rayo en el interior del edificio, dondeinterferirían o incluso llegarían a destruir equiposeléctricos/electrónicos sensibles.

En el pasado estas estructuras de tejado se conecta-ban directamente al sistema de protección externa.

Esta conexión directa significa que corrientes parcia-

les de rayo podrían penetran en el interior del edifi-cio. Posteriormente se puso en práctica la “conexiónindirecta” a través de una vía de chispas. De estemodo, descargas directas de rayo en las estructurasdel tejado podían fluir, también parcialmente a tra-vés del “conductor interior”y en caso de una descar-ga lejana en el edificio, las vías de chispas no deberí-an alcanzar la tensión de respuesta. Sin embargo, casisiempre se alcanzaba esta tensión de aprox. 4 kV, yasí penetraba una corriente parcial de rayo en el inte-rior del edificio, por ejemplo a través de un conduc-

tor eléctrico. Con ello podrían resultar dañados, oincluso destruidos totalmente equipos eléctricos y

electrónicos situados en el interior del mismo.

La única forma de evitar la entrada de estas corrien-tes parciales en el interior de los edificios es utilizarinstalaciones captadoras aisladas que aseguran quese mantiene la distancia de separación “s” necesaria.

La figura 5.1.8.1 muestra la penetración de una

corriente parcial de rayo en el interior del edificio.

Puntas captadoras

En el caso de pequeñas estructuras de tejado (p. ej.pequeños ventiladores) la protección puede lograrsemediante la instalación de una punta captadora o lacombinación de varias. Las puntas captadoras conuna altura de hasta 2 metros pueden fijarse con unoo dos zócalos de hormigón superpuestos (p. ej. Art.Nr. 102 010) (Figura 5.1.8.2).

Si las puntas captadoras son más altas de 2,5 o 3,0 m,las puntas captadoras deben fijarse al objeto que sepretende proteger con soportes de material aislanteeléctrico (p. ej. soporte distanciador DEHNiso) (Figura5.1.8.3).

Si, además, se quieren fijar las puntas captadoras conseguridad frente a los efectos del viento lateral, esaconsejable la utilización de soportes angulados(Figuras 5.1.8.4 y 5.1.8.5).

Si se precisan puntas captadoras de mayor altura, p.

ej. para estructuras de tejado muy elevadas, puedenutilizarse soportes especiales para su instalación.


Fig. 5.1.8.2: Instalación captadora aislada. Protección con punta cap-tadora.

Fig. 5.1.8.3: Punta captadora con soporte distanciador.



Las puntas captadoras auto soportadas hasta unaaltura de 8,5 metros pueden instalarse usando unsoporte en forma de trípode. Estos soportes se fijansobre el suelo con zócalos de hormigón convenciona-

les (colocados unos sobre otros). A partir de una altu-ra de 6 metros se requieren cables adicionales desujección, para resistir la acción del viento.

Esta clase de puntas captadoras pueden utilizarsepara las más diversas aplicaciones (p. ej. antenas oinstalaciones fotovoltaicas). Su instalación requieremuy poco tiempo ya que tan sólo es necesario atorni-llar algunos elementos entre sí. (Figuras 5.1.8.6 a5.1.8.7).

En el caso de que haya que proteger instalaciones o

edificios enteros mediante la disposición de puntascaptadoras, (p. ej. instalaciones fotovoltaicas, depósi-tos de munición…), se utilizan mástiles de proteccióncontra rayos. Estos mástiles se montan en un cimien-to de hormigón. Con ellos se puede alcanza una altu-ra sobre el nivel de la base de hasta 19 metros, eincluso superiores si empleamos ejecuciones especia-les. También es posible instalar cables sobre estosmástiles, cuando están adaptados expresamente para

ello. Los mástiles telescópicos de protección contrarayos se suministran en tramos empalmables lo quesupone una enorme ventaja para el transporte.

Más información (p. ej. montaje e instalación) sobre

estos mástiles telescópicos de acero para proteccióncontra rayos en las Instrucciones de montaje Nr. 1574(Figuras 5.1.8.8 y 5.1.8.9).

Tendido de cables o conductores

Según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) los cables capta-dores pueden instalarse sobre la estructura que sedesea proteger.

Los cables captadores tendidos entre puntas definen

un espacio protegido en forma de tienda de campa-ña a lo largo de los mismos y de forma cónica en susextremos.

El ángulo de protección “alfa” depende de la clasede protección y de la altura de la instalación captado-ra respecto del plano de referencia.

Para el dimensionado de los cables o conductorespuede aplicarse también el método de la esfera


Fig. 5.1.8.4: Soporte angular para punta cap-tadora.

Fig. 5.1.8.6: Instalación captadora aisladapara una instalación fotovoltaica.

Fig. 5.1.8.5: Soporte de la punta captadora.

Fig. 5.1.8.7: Instalación captadora aisladapara estructuras sobre el tejado.

Fig. 5.1.8.9: Instalación de un mástiltelescópico de protección contra

el rayo.

Fig. 5.1.8.8: Protección suplementaria contrala corrosión en la zona de transi-

ción, mediante cinta anticorrosi-va para aplicación bajo tierra.



rodante (Radio de la esfera rodante - de acuerdo conel nivel de protección).

Asimismo, puede utilizarse la malla como elementocaptador, siempre que pueda asegurarse la distanciade separación correspondiente “s”. En estos casos, lossoportes distanciadores aislados se instalan en verti-cal sobre zócalos de hormigón, por ejemplo, para ele-

var la malla a una determinada altura. (Figura5.1.8.10).

DEHNiso-Combi

El programa de productos DEHNiso-Combi ofrecediversas posibilidades para instalar cables o conduc-tores de acuerdo con los tres métodos para el diseñode instalaciones captadoras (esfera rodante, ángulode protección, malla).

Los tubos aislantes de aluminio con “tramo aislado“(GRP –plástico reforzado con fibra de vidrio) que sefijan al objeto que se desea proteger, proporcionanuna forma de guiado para los cables. El posteriorguiado hacia la instalación derivadora o hacia un sis-tema captador suplementario (p. ej. malla), se realizacon soportes distanciadores de plástico reforzado confibra de vidrio.

Puede obtenerse más información sobre las distintasaplicaciones en los folletos DS 123, DS 111 y en las

Instrucciones de montaje Nr. 1475.

Las ejecuciones descritas pueden combinarse discre-cionalmente entre sí, para adaptar la instalación cap-tadora aislada a las condiciones locales (Figuras

5.1.8.11 hasta 5.1.8.14.


Fig. 5.1.8.10: Instalación captadora.Fuente: Protección contra rayos Wettingfeld, Krefeld.

Fig. 5.1.8.12: Instalación captadora aislada con DEHNiso-Combi.

Fig. 5.1.8.11: Trípode para tubos auto soportados aislados.



5.1.9 Instalación captadora para campanariose iglesias

Protección externa contra rayos

Según la Hoja suplementaria 2 de la UNE EN 62305-3(IEC 62305-3), apartado 18.1., un sistema de protec-

ción contra rayos dimensionado para el nivel de pro-

tección III cumple las exigencias normales para igle-sias y campanarios. En algunos casos especiales, comopor ejemplo, en edificaciones con un alto valor cultu-ral, hay que efectuar un análisis de riesgos específico.

Naves de iglesiasSegún la Hoja suplementaria a la norma UNE EN62305-3 (IEC 62305-3), apartado 18.5. la nave de unaiglesia tiene que dotarse de una protección especialcontra rayos. En caso de estar anexa a la torre de laiglesia, debe unirse por la vía más corta posible conlos derivadores instalados en ésta. En el caso de unanave de iglesia en cruz, tiene que instalarse un deri-vador en cada uno de los extremos del cable capta-dor situado a lo largo del caballete.

Campanarios o torres de iglesiasLas torres con una altura de hasta 20 metros tienenque equiparse con un derivador. Si la torre y la navede la iglesia están construidas juntas, el derivadordebe conectarse, por la vía más corta posible, con laprotección externa contra rayos de la nave de la igle-sia. (Figura 5.1.9.1). Si un derivador de la torre coinci-de con un derivador de la nave de la iglesia, podráutilizarse un solo derivador común para ambas.

Según la Hoja suplementaria 2 a la norma UNE EN62305-3 (IEC 62305-3), apartado 18.3, en las torres de


Fig. 5.1.8.13: Detalle de un DEHNiso-Combi.

Fig. 5.1.9.1: Tendido de los derivadores en una torre de iglesia.

Fig. 5.1.8.14: Instalación captadora aislada con DEHNiso-Combi.



iglesia de una altura superior a los 20 metros, hayque instalar, como mínimo, dos derivadores. Uno deestos derivadores, por lo menos, debe unirse, por lavía más corta posible, con la protección externa con-tra rayos de la nave de la iglesia.

Los derivadores de las torres deben instalarse, porprincipio, por el exterior de las mismas. No está per-mitido tender el derivador por el interior de la torre.UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3), Hoja suplementaria 2.Además tiene que respetarse la distancia de separa-ción “s” respecto de elementos metálicos e instala-ciones eléctricas existentes en la torre (p. ej. equiposde relojes, campanas) o debajo del tejado (p. ej. ins-talaciones de calefacción y de ventilación) medianteuna disposición apropiada de la protección externacontra rayos. La distancia de separación exigida pue-

de suponer un problema, especialmente en el casodel reloj de la torre. En este caso, y para evitar la for-mación de chispas peligrosas en partes de la protec-ción externa contra rayos, la unión conductora con elinterior del edificio puede sustituirse por una piezaaislante (p. ej. tubo de GRP – plástico reforzado confibra de vidrio).

En las iglesias de nueva construcción que se constru-yen en hormigón armado, los hierros del mismo pue-den utilizarse como derivadores, siempre que segarantice la continuidad eléctrica. Si se utilizan pie-

zas prefabricadas de hormigón armado, pueden uti-lizarse como derivador si se han dispuesto los puntosde conexión correspondientes que aseguren la conti-nuidad eléctrica requerida.

De acuerdo con la Hoja suplementaria 2 de la normaUNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) la compensación depotencial de protección contra rayos con el equipa-miento electrónico (suministro eléctrico, telefonía ymegafonía), el control de las campanas en el campa-nario y en el sistema de control del tiempo, se deberealizar en la entrada del edificio.

5.1.10 Instalación captadora para aerogenera-dores

Requerimientos para la protección contra rayos

La norma IEC 61400-24 describe las medidas de pro-tección contra rayos para aerogeneradores. En lasdirectrices de certificación de la German Lloyd, se exi-ge un nivel III para los sistemas de protección contrarayos en aerogeneradores con una altura de góndo-

la de hasta 60 m. y un nivel II para alturas de góndo-la superiores a 60 m. En el caso de plantas Offshore

se exige el nivel de protección I. De este modo, pue-den controlarse descargas de rayo con intensidadesde hasta 200.000 A. Estos requerimientos están basa-dos en las experiencias de campo en operación conaerogeneradores y en el análisis de riesgos según

UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2).

Principio de protección externa contra rayos en aero-generadores

La protección externa contra rayos consta de instala-ción captadora, instalación derivadora y sistema depuesta a tierra, y protege contra daños mecánicos ycontra incendios. Las descargas de rayo en aerogene-radores tienen lugar, sobre todo, en las palas delrotor. Por eso, en dichos puntos se integran elemen-tos cuya finalidad es actuar como receptores de la

descarga del rayo (Figura 5.1.10.1).Para conseguir que la corriente del rayo fluya a tierrade manera controlada, los receptores integrados enlas palas del rotor, se conectan con la góndolamediante un conductor de interconexión (pletina deacero zincado St/tZn de 30 mm x 3,5 mm, o cable decobre de 50 mm2).

A su vez, cepillos de fibra de carbono o vías de chis-pas aéreas puentean los rodamientos de bolas en lacabeza de la góndola a fin de evitar que se produzcasoldadura en las piezas giratorias de la estructura.


Fig. 5.1.10.1: Aerogeneradores con receptores integrados en laspalas.

receptor

Conductor



Para proteger frente a la descarga de rayo los equi-pamientos instalados en el exterior de las góndolasde los aerogeneradores, como p. ej. anemómetros, seutilizan puntas captadoras o “jaulas captadoras”(Figura 5.1.10.2).

Como instalación derivadora se emplea la propiatorre del aerogenerador en el caso de que sea metá-lica. En el supuesto de torres construidas de hormi-gón armado, se utilizan conductores embebidos en elmismo (redondo de acero zincado St/tZn diámetro8…10 mm, o pletina St/tZn de 30 mm x 3,5 mm). El

sistema de puesta a tierra del aerogenerador estáconstituido por una toma de tierra de cimientos en labase de la torre y la conexión en forma de malla conla toma de tierra de cimientos del edificio de opera-ciones. De este modo se consigue una “superficieequipotencial” que, en caso de descargas de rayo,impide que se originen diferencias de potencial.

5.1.11 Esfuerzos por acción del viento enpuntas captadoras

Las cubiertas de los edificios se utilizan cada vez máscomo lugar de localización de instalaciones. Particu-larmente, en la cubierta de edificios de oficinas eindustrias, se instalan numerosos equipos técnicospara ampliar los equipamientos de los mismos. Paradisponer de un sistema correcto de protección contrarayos, es esencial proceder a la protección de lasestructuras ubicadas en la cubierta del edificio, comoson instalaciones de aire acondicionado, refrigera-ción, antenas, instalaciones de telefonía móvil, alum-brado, salidas de humo y otros elementos con

conexiones al sistema eléctrico de baja tensión (Figu-ra 5.1.1.11.1).

Según las normas de protección vigentes de la serieUNE EN 62305 (IEC 62305) estas estructuras de tejadopueden ser protegidas mediante una instalación cap-tadora aislada. Esto requiere un aislamiento de la ins-talación captadora y derivadora. Es decir, una distan-cia de separación suficiente respecto a las estructurasy equipamientos instalados en cubierta que se deseaproteger. Esta opción proporciona una zona de pro-tección en la que se descarta la posibilidad de descar-gas directas de rayo. Igualmente, se evita la entradade corrientes parciales de rayo en el sistema de bajatensión y, por tanto, en el interior del edificio.

Esto tiene especial relevancia ya que, la entrada decorrientes parciales de rayo puede deteriorar e inclu-so destruir equipos eléctricos/electrónicos sensibles.

Este tipo de instalaciones captadoras se utilizan tam-bién para proteger estructuras de tejado extensas.Los diversos sistemas se conectan entre sí y con el sis-tema de puesta a tierra. El volumen del espacio deprotección obtenido depende, entre otras cosas, delnúmero y de la altura de los elementos captadoresinstalados. En el caso de estructuras de tejado peque-ñas, esta protección se consigue con una sola puntacaptadora. El procedimiento para determinar elnúmero y altura de las puntas que deban utilizarseen cada caso, implica el uso del método de la esfera

rodante según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) (Figura5.1.11.2).


Fig. 5.1.10.2: Protección contra rayos de anemómetros situados enun aerogenerador.

Fig. 5.1.11.1: Protección contra descargas directas de rayo mediantepuntas captadoras autosoportadas.



El radio de la esfera dependerá del nivel de protec-ción elegido. Dicha esfera se hace rodar en todas lasdirecciones posibles sobre la instalación a proteger,de modo que sólo toque en el suelo (superficie dereferencia) y/o en la instalación captadora.

Con este procedimiento se consigue definir un volu-men protegido en el que es imposible que se produz-can descargas directas de rayo.

Para obtener un volumen protegido lo más grande

posible, o bien para poder proteger estructuras detejado de mayor tamaño contra descargas directas derayo, se utilizan puntas captadoras adicionales dealtura suficiente. Las puntas captadoras auto-sopor-tadas se aseguran contra roturas y contra vuelcosmediante una adecuada ejecución del soporte que lesirve de base y utilizando los elementos suplementa-rios de apoyo correspondientes. (Figura 5.1.11.3)

La altura de las puntas captadoras auto-soportadastiende a ser la mayor posible pero se debe tener muyen cuenta que a mayor altura, mayor es la influencia

de la acción del viento sobre las mismas y se incre-menta el riesgo de cimbreos y caídas. Al mismo tiem-

po, desde el punto de vista de la instalación, los usua-rios demandan una construcción ligera del sistema depuntas captadoras auto-soportadas, para facilitar eltransporte y el montaje. Para garantizar que es segu-ro utilizar puntas captadoras sobre tejados se debeprobar la estabilidad mecánica de las mismas.

Esfuerzos provocados por acción del viento

Normalmente, las puntas captadoras auto-soporta-

das se instalan en lugares expuestos (p. ej. sobre teja-dos), donde se originan esfuerzos mecánicos debidosa la acción del viento que son comparables a aquellosa los que se ven sometidos los soportes y fijaciones delas antenas.

Por eso, para las puntas captadoras auto-soportadas,se requieren las mismas exigencias, en lo que se refie-re a la resistencia mecánica, que las que se planteana los soportes de antena según norma DIN 4131.

En Alemania, por ejemplo, la norma DIN 4131 divide

el país en 4 zonas en función de la velocidad del vien-to asociada a cada una de ellas. (Figura 5.1.11.4).


Fig. 5.1.11.3: Punta captadora auto-soportada con trípode.

Fig. 5.1.11.2: Procedimiento para el dimensionado de instalaciones captadoras según UNE EN62305-3 (IEC 62305-3).

h 1

h 2

Punta captadora

α


Dimensiones

de malla M

Derivador

r

Esferarodante


I 20 m 5 x 5 m

II 30 m 10 x 10 mIII 45 m 15 x 15 mIV 60 m 20 x 20 m

Nivel deprotección

Radio de la esfe-ra rodante (r)

Dimensiones demalla (M)

Altura máxima del edificio

Punta captadora

Apoyo o soporte

Trípode



del edificio más longitud de las puntas captadoras) semantiene por debajo del límite de los 50 metros.

En la definición de las puntas captadoras auto-sopor-tadas deben cumplirse los requisitos siguientes en loque a la acción del viento se refiere:

⇒ Resistencia frente a vuelco de las puntas capta-doras.

⇒ Resistencia a la rotura de las puntas.⇒ Garantizar la distancia de separación necesaria

hacia el objeto a proteger, incluso bajo la accióndel viento (evitar que la punta captadora sedoble de forma indebida).

Determinación de la resistencia frente al vuelco

La presión dinámica originada (dependiente de la

velocidad del aire), del coeficiente de resistencia cW yde la superficie expuesta a la acción del

En los cálculos de los esfuerzos reales a soportar debi-do a la acción del viento, hay que tener en cuentatambién la altura del edificio y las circunstancias loca-les de emplazamiento (edificio aislado situado enterreno abierto, o situado entre otras edificaciones).

En la figura 5.1.11.4 puede verse como, casi el 95%de toda la superficie de Alemania, puede incluirse enlas zonas de viento I y II. Por este motivo, el dimen-sionado de las puntas captadoras se realiza, en gene-ral, para la zona de viento II. La aplicación de puntascaptadoras auto-soportadas en las zonas de viento IIIy IV debe calcularse en cada caso en función de lascargas de viento esperadas.

Según esta normativa, en edificios de hasta 50metros de altura, se puede contar con una presióndinámica constante sobre la altura del edificio. A

efectos de los cálculos, se asume un altura máximadel edificio en 40 m, por lo que la altura total (altura


Fig. 5.1.11.4: División de Alemania en zonas de viento y valores correspondientes de lapresión dinámica y de las velocidades máximas del viento.

Fuente: DIN 4131: 1991-11 Soportes de acero para antenas Berlin, EditorialBeuth-Verlag GMBH.(Mapa).

viento de la punta captadora, generanuna carga q´ en la superficie, que deter-mina un momento de vuelco MT para lapunta captadora. Para garantizar laestabilidad de la punta captadora auto-soportada, al momento de vuelco MT sedebe oponer un momento de resistenciaMO, que será generado por el pie desoporte.

La magnitud del momento soporte MOdepende del peso vertical y del radio delpropio soporte de pie. Si el momento devuelco es mayor que el contra-momento,la punta captadora se caerá debido a laacción del viento.

La prueba de estabilidad de puntas cap-tadoras auto-soportadas se efectúamediante cálculos estáticos. En los cálcu-los aparecen, además de las característi-cas mecánicas de los materiales utiliza-dos, los valores siguientes:

⇒ Superficie expuesta a la acción elviento de la punta captadora:Está definida por la longitud y el diá-metro de cada una de las piezas dela punta captadora.

⇒ Superficie de los tirantes expuesta ala acción del viento:Las puntas captadoras auto-soporta-das de gran altura se sujetan por

medio de 3 tirantes que se montanequidistantes respecto a la punta. La



superficie expuesta a la acción del viento de estostirantes se corresponde con la superficie de losmismos proyectada sobre un plano situado verti-calmente a la acción del viento. Así, las longitu-des de los tirantes se acortarían correspondiente-

mente si los cálculos así lo determinan.⇒ Peso de la punta captadora y de los tirantes:

El peso propio de la punta captadora y de lostirantes de sujeción debe tomarse en considera-ción al efectuar el cálculo del contra-momento.

⇒ Peso del soporte de base:El soporte de base es una construcción en formade trípode cuyo peso se incrementa, en casonecesario, utilizando zócalos de hormigón. Portanto, el peso de este trípode se compone de lasuma del peso del propio trípode más el peso decada uno de los zócalos de hormigón que en sucaso se coloquen.

⇒ Palanca de oscilación:La palanca de oscilación es la distancia más cortaexistente entre el punto medio del trípode y lalínea o punto en el que todo el sistema de sopor-te se volcaría.

La prueba de estabilidad se obtiene por la compara-ción de los siguientes momentos:

⇒ Momento de vuelco, constituido por la fuerzaejercida por el viento sobre la punta captadora olos tirantes de sujeción y el brazo de palanca dela punta captadora.

⇒ Momento de torsión del soporte formado por elpeso del trípode de sujeción, el peso de la puntacaptadora y los tirantes de soporte, así como porla longitud de la palanca de oscilación a travésdel trípode de apoyo.

La estabilidad se alcanza cuando la relación entre elmomento soporte y el momento de vuelco alcanza

un valor >1.Básicamente: cuanto mayor sea la relación entre elmomento soporte y el momento de vuelco mayorserá la estabilidad.

La estabilidad requerida puede lograrse de las for-mas siguientes:

⇒ Reducir al máximo la superficie de la punta cap-tadora expuesta a la acción del viento utilizandosecciones lo más pequeñas posibles. Ciertamente,la carga sobre la punta captadora se reduce pero,

al mismo tiempo, disminuye la rigidez mecánicade la punta captadora y ello incrementa el riesgo

de rotura de la misma. Por eso, es muy importan-te encontrar un equilibrio entre el uso de la sec-ción más pequeña posible para reducir la cargadel viento y conseguir la necesaria rigidez de lapunta captadora.

⇒ Aumentar peso de la base del soporte y/o el radiode la misma. Esto, con frecuencia, entra en con-flicto con la superficie de emplazamiento dispo-nible así como con la demanda de elementos depeso reducido y fácil transporte.

Realización:

Para alcanzar una superficie de exposición al vientolo más reducida posible, se optimizan las secciones delas puntas captadoras de acuerdo con los resultadosde los cálculos. Para facilitar el transporte y el monta-

je, la punta captadora se compone de un tubo de alu-minio (que se puede dividir si así se desea) y de unapunta captadora del mismo material. El pie de sopor-te para la punta captadora es abatible y se oferta endos versiones. Se pueden compensar inclinaciones detejado de hasta 10º.

Determinación de la resistencia a roturas

Además de la estabilidad hay que testar la resistenciade las puntas captadoras frente a roturas originadas

por la acción del viento. La tensión de flexión odoblado no puede sobrepasar la tensión máximatolerable. La tensión de flexión es mayor en el casode puntas captadoras más largas. Las puntas capta-doras deben diseñarse para que, las cargas del vientoque pueden presentarse en la zona de viento II, noden lugar a deformaciones permanentes en las pun-tas captadoras.

Como quiera que debe tenerse en cuenta, tanto lageometría exacta de la punta captadora como elcomportamiento no lineal de los materiales utiliza-

dos, la prueba contra roturas de puntas captadorasauto-soportadas se efectúa mediante un modelo decálculo FEM. El FEM (Finite Element Method – Elmétodo de los elementos finitos) es un procedimien-to numérico para calcular las tensiones y deformacio-nes de estructuras geométricas complejas. La estruc-tura que se pretende analizar se divide en los deno-minados “elementos finitos” usando superficies ima-ginarias y líneas unidas entre sí mediante nudos.

Para efectuar los cálculos se necesitan los datossiguientes:




⇒ Modelo de cálculo FEMEl modelo de cálculo FEM se corresponde, en for-

ma simplificada, con la geometría de la puntacaptadora auto-soportada.

⇒ Características de los materialesEl comportamiento del material viene dado porlos datos relativos a los valores de sección, elasti-cidad, densidad y contracción lateral.

⇒ CargasLa carga del viento se aplica como carga de pre-sión sobre el modelo geométrico.

La resistencia a la rotura se determina comparando la

carga de flexión admisible (valor característico delmaterial) y la carga máxima de flexión que se puedapresentar (calculada en base al momento de flexión ya la sección efectiva en el punto de mayor esfuerzo).

La resistencia contra rotura se consigue si la relaciónentre la carga de flexión admisible y la que puedepresentarse, alcanza un valor >1. Básicamente: cuan-to mayor sea la relación entre la carga de flexiónadmisible y la existente, mayor será la seguridadfrente a rotura.

Con el modelo FEM se calculan los momentos de fle-xión que se originan en función de la altura de las

puntas captadoras (longitud = 8,5 m) con y sin tiran-tes (Figura 5.1.11.5). Aquí se pone de manifiesto cla-

ramente la influencia de un posible tirante. En elmomento máximo de flexión en la punta captadorasin tirante, tenemos un valor de aprox. 1270 Nm.Dicho valor se reduce, por acción del tirante, hastaaproximadamente 460 Nm. Mediante este tirante esposible reducir las tensiones en la punta captadorade tal manera que, con las cargas de viento máximasque se puede esperar, no se sobrepase la resistenciade los materiales utilizados y, en consecuencia, lapunta captadora no se vea dañada.

RealizaciónLos tirantes de sujeción generan un punto de sopor-te adicional con el que se reducen considerablemen-te las tensiones de flexión en la punta captadora.

Sin un tirante de apoyo suplementario, las puntascaptadoras no podrían soportar los esfuerzos de lazona de viento II. Por esta razón, las puntas captado-ras se equipan con tirantes de sujeción a partir deuna altura de 6 metros.

Además del momento de flexión, los cálculos FEM

indican también las tensiones que se van a originar enlos tirantes de apoyo, cuya resistencia debe testarse.

Fig. 5.1.11.5: Comparación entre el desarrollo de los momentos de flexión en puntas captadoras auto-soportadas con y sin tirantes(Longitud = 8,5 m).



Determinación de la flexión de la punta captadoradebido a la carga de viento.

Otro resultado importante de los cálculos del mode-lo FEM hace referencia a la flexibilidad de la puntacaptadora. Las cargas del viento hacen que las puntascaptadoras se doblen. La flexión permanente de la

punta provoca una variación del volumen protegidopor la misma. Por tanto, es posible que objetos quedeberían estar protegidos, queden fuera de la zonade protección.

La aplicación del modelo de cálculo a una punta cap-tadora, con y sin tirantes, muestra los resultadosobtenidos en las figuras 5.1.11.6 y 5.1.11.7.

Los cálculos para el ejemplo elegido dan como resul-tado una flexión de la punta de la barra captadora deaprox. 1150 mm. Sin tirantes, la flexión sería de 3740

mm, un valor teórico que sobrepasaría el límite derotura de la punta captadora considerada.

Resultados

La resistencia contra vuelcos, roturas y flexión son losfactores decisivos en el dimensionado de las puntascaptadoras. La base de soporte y la punta captadoradeben ajustarse entre sí de tal manera que las cargasque se originan como consecuencia de la velocidaddel viento correspondiente a la zona II, no den lugaral vuelco y/o a daños en la punta captadora.

También hay que tener en cuenta que las flexiones

que pueda sufrir una punta captadora pueden influirnegativamente en la necesarias distancias de seguri-dad que un sistema de protección externa contrarayos siempre debe asegurar. En el caso de puntascaptadoras de mayor altura es necesario un apoyosuplementario para evitar desviaciones inadmisibles

de las mismas.

5.2 Instalación derivadoraLa instalación derivadora es la unión eléctrica con-ductora entre la instalación captadora y el sistema depuesta a tierra. La instalación derivadora debe con-ducir la corriente de rayo al sistema de puesta a tie-rra sin que se produzca un calentamiento indebidoque, por ejemplo, dañe la estructura.

Para evitar que en el proceso de derivación a tierrade la corriente de rayo se produzcan daños en la ins-talación, los derivadores deben instalarse de talmodo que, desde el punto de descarga del rayo has-ta tierra:

⇒ existan varias bajantes paralelas para conducir lacorriente,

⇒ la longitud de estas bajantes se reduzca al míni-mo posible (recto, vertical, sin bucles),

⇒ las uniones con partes conductoras de la estruc-

tura se efectúen en todos los lugares necesarios(Distancia < s; s = distancia de separación).

Fig. 5.1.11.6: Modelo FEM de una punta autosoportada sin tirantes. Fig. 5.1.11.7 Modelo FEM de una punta autosoportada con tirantes.




5.2.1 Determinación del número dederivadores

El número de derivadores depende del perímetro delos bordes exteriores del tejado (perímetro de la pro-yección sobre la superficie del suelo).

Los derivadores deben instalarse de tal manera que,partiendo de las esquinas de la edificación, estén dis-tribuidos de la forma más regular posible.

Dependiendo de las condiciones de la edificación (p.ej. puertas, elementos prefabricados de hormigón,…)las distancias entre derivadores pueden ser diferen-tes. En cualquier caso, hay que respetar el númerototal de los derivadores a instalar de acuerdo con elnivel de protección.

En la norma UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) se indican

las distancias típicas entre derivadores y anillos peri-metrales dependiendo del nivel de protección (Tabla5.2.1.1).

El número exacto de derivadores solamente puededeterminarse mediante el cálculo de la distancia deseparación “s”. Si no se puede cumplir la distancia deseparación calculada para el número de derivadoresprevisto en una estructura, una posibilidad para cum-plir el requerimiento es elevar el número de deriva-dores a instalar. Las trayectorias de corriente parale-las mejoran el coeficiente de distribución de corrien-

te kc. Con esta medida se disminuye la corriente quecircula por cada uno de los derivadores y se puede,por tanto, mantener la distancia de separación exigi-da.

Los elementos naturales de la estructura (p. ej.columnas de hormigón armado, estructuras metálicasde acero,…) pueden utilizarse asimismo como deriva-dores si se garantiza la continuidad eléctrica de losmismos.

Al conectar los derivadores con el sistema de puestaa tierra y usar anillos perimetrales en edificios de

mayor altura se consigue una simetría en la distribu-

ción de la corriente de rayo, lo que reduce la distan-cia de separación “s”.

En la serie actual de normas UNE EN 62305 (IEC62305) se concede gran relevancia a la distancia deseparación. Con las medidas citadas anteriormente se

facilita obtener dichas distancias y con ello garantizaruna derivación segura de la corriente de rayo.

Si a pesar de las mismas, no se consigue alcanzar ladistancia de separación requerida, pueden utilizarselos nuevos conductores aislados resistentes a alta ten-sión (HVI). Estos conductores se describen en el capí-tulo 5.2.4.

En el capítulo 5.6 se expone cómo se determina la dis-tancia de separación de forma exacta.

5.2.2 Instalación derivadora para un sistemade protección contra rayos no aislado

Como norma general, los derivadores se instalandirectamente sobre el edificio (sin distancia). El crite-rio para permitir o no su instalación directa sobre laestructura es que el aumento de temperatura que seproduce en caso de un impacto de rayo en el sistemade protección pueda afectar al edificio en el que seinstala. Así, si la pared del edificio está fabricada enmaterial no inflamable o en material con un nivelnormal de inflamabilidad, los derivadores pueden

montarse directamente sobre o en la pared.

Nivel de protección

I

II

III

IV

Distancia típica

10 m

10 m

15 m

20 m

Tabla 5.2.1.1: Distancias entre derivadores según UNE EN 62305-3(IEC 62305-3).

Tabla 5.2.2.1: Elevación máxima de la temperatura “DeltaT” en K de diferentes materiales conductores.

16

50

78

8 mm

10 mm

qmm2

III + IV II IIII + IV II IIII + IV II IIII + IV II I

* * *

190 460 940

78 174 310

56 143 309

5 12 22

3 5 9

1120 * *

37 96 211

15 34 66

146 454 *

12 28 52

4 9 17

Acero inoxidableCobreHierroAluminio

Clase de protección

* se funden/evaporan



Se considera que la madera tiene un grado de infla-mabilidad normal si su densidad bruta es superior a400 kg/m2 y tiene un espesor mayor a 2 mm. En esecaso se permite la instalación de derivadores sobrepilares de madera.

Si la pared es de material altamente inflamable, losderivadores pueden instalarse directamente sobre lasuperficie de la pared, por cuanto la elevación detemperatura durante el flujo de la corriente de rayono es peligrosa.

La elevación máxima de la temperatura “∆T” en K delos distintos conductores para cada nivel de protec-ción, puede verse en la tabla 5.2.2.1. En base a estosvalores, se permite, por lo regular, incluso instalarderivadores por detrás de un aislamiento térmico, yaque estos aumentos de temperatura no suponen unpeligro de incendio del mismo.

De este modo, queda garantizada asimismo la pre-vención contra incendios.

También se puede reducir la elevación de la tempera-tura en la superficie, utilizando un revestimiento adi-cional de PVC al efectuar el tendido de los derivado-res en o detrás de un aislamiento térmico. Tambiénpuede utilizarse varilla de aluminio recubierto dePVC.

Si la pared está fabricada en material altamenteinflamable y la elevación de temperatura de los deri-vadores pudiera resultar peligrosa, éstos deben insta-larse de tal manera que la distancia entre los deriva-dores y la pared sea superior a 0,1 metros. Los ele-mentos de sujeción sí pueden tocar la pared.

El constructor del edificio tiene que especificar si lapared está realizada de material fácilmente inflama-ble o no.

La definición exacta de los conceptos “no inflamable,normal y altamente inflamable” está descrita en la

Hoja suplementaria 1 de la norma UNE EN 62305-3(IEC 62305-3).

5.2.2.1 Instalación de derivadores

Los derivadores deben estar dispuestos de tal mane-ra que sean la continuación directa de la instalacióncaptadora. Deben montarse verticales y rectos paraque constituyan la conexión directa más corta posiblecon tierra.

Hay que evitar la formación de bucles, por ejemplo,en cornisas o en estructuras. Si esto no fuera posible,

entonces la distancia, medida en el lugar de proximi-dad de dos puntos de un derivador, así como la lon-

gitud I del derivador entre estos puntos, tiene quecumplir con la distancia de separación “s” (Figura5.2.2.1.1).

La distancia de separación “s” se calcula usando lalongitud total I = I1 + I2 + I3.

Los derivadores no deben instalarse en el interior decanalones ni en bajantes de agua, aún cuando esténrevestidas de material aislante. La humedad en lasbajantes de agua daría lugar a una corrosión excesi-va de los derivadores.

Si se utiliza aluminio para el derivador, éste no debetenderse directamente (sin distancia) sobre, en o bajoyeso, hormigón o mortero, ni tampoco en la zona delsuelo. En caso de que el aluminio tenga un revesti-miento de PVC, es posible efectuar el tendido enyeso, morteros u hormigón siempre que se garanticeque el revestimiento no va a sufrir daños mecánicosni se va a producir la rotura del aislamiento por frío.

Se recomienda tender los derivadores de tal maneraque se mantenga la distancia de separación “s”requerida respecto a todas las puertas y ventanas

(Figura 5.2.2.1.2).Los canalones metálicos deben conectarse en los pun-tos de intersección con los derivadores (Figura5.2.2.1.3).

Los tubos metálicos se deben conectar con el sistemaequipotencial general o con la instalación de tomade tierra aún cuando no se utilicen como derivado-res. Como quiera que el canalón del tejado por el quefluye la corriente de rayo está conectado a la tuberíabajante, ésta lleva también una parte de la corriente

de rayo que debe ser conducida al sistema de puestaa tierra. Ver figura 5.2.2.1.4.


Fig. 5.2.2.1.1: Bucle en el derivador.

l 2

l1

l3

s



5.2.2.2 Componentes naturales de unainstalación derivadora

Si se utilizan los componentes naturales de la estruc-tura como derivadores, puede reducirse, o inclusosuprimirse totalmente, el número de derivadores quefuera preciso instalar.

Los siguientes elementos de un edificio pueden utili-zarse como “componentes naturales” de la instala-ción derivadora:

⇒ Instalaciones metálicas, siempre que la uniónentre sus diferentes partes sea permanente y susdimensiones se correspondan con las exigenciasmínimas requeridas para los derivadores. Estasinstalaciones metálicas pueden estar asimismorevestidas de material aislante.

⇒ La utilización como derivadores de tuberías concontenido inflamable o explosivo no está permi-tida si el sellado de las juntas no es metálico o las

juntas de los tubos conectados no están unidascomo para poder garantizar una unión eléctrica-mente conductora.

⇒ El esqueleto metálico de la estructura.

Si el armazón del esqueleto de acero o el hormi-

gón armado de la estructura se utiliza como deri-vador, no son necesarios anillos perimetrales, ya

que con conductores suplementarios no se consi-gue una mejor distribución de la corriente.

⇒ Interconexión segura del armado de la estructura

En edificaciones ya existentes, el armado no pue-de utilizarse como componente natural de deri-vación, si no puede asegurarse que está interco-nectado de forma segura. En ese caso hay queinstalar derivadores externos.

⇒ Hormigón prefabricado

En las piezas de hormigón prefabricado los pun-tos de conexión para el armado deben estar pre-vistos. Las piezas de hormigón prefabricadas tie-nen que presentar una conexión conductoraeléctrica entre todos los puntos de unión. Las dis-tintas piezas tienen que interconectarse entre sídurante los trabajos de montaje (Figura5.2.2.2.1).

Observación:

En el caso del hormigón pretensado hay que tener

muy en cuenta el riesgo especial de eventualesinfluencias mecánicas debidas a la corriente de rayo

Las bajantes de aguasolamente puedenutilizarse comoderivadores si estánsoldadas o remachadas

La unión debeser lo máscorta posible,recta y vertical

Varilla deacero inoxi-dable, diáme-

tro 10 mm

Fig. 5.2.2.1.2: Instalación derivadora. Fig. 5.2.2.1.4: Puesta a tierra de bajantes deagua.

Fig. 5.2.2.1.3: Instalación captadora conconexión al canalón del tejado.



y, en consecuencia, a su conexión con el sistema deprotección contra rayos.

En el caso de hormigón pretensado, la conexión aredondos o cables tensores solamente puede efec-tuarse fuera de la zona del pretensado. Antes de uti-lizar redondos o cables tensores como derivadoreshay que solicitar la aprobación del responsable de laobra.

Si en estructuras existentes, el armado no está correc-tamente interconectado, no podrá utilizarse comoderivador. En este caso se instalarán derivadoresexteriores.

Asimismo pueden utilizarse como derivadores ele-mentos de la fachada, rieles de montaje y estructurasmetálicas, siempre que:

⇒ Cumplan las exigencias mínimas en cuanto a susdimensiones. En chapas de metal el grosor de lasmismas no debe ser inferior a 0,5 mm.

⇒ Se garantice su conductibilidad eléctrica en senti-do vertical. Si se utilizan fachadas metálicas comoderivadores, tienen que estar interconectadas,de tal manera que, las diferentes chapas esténunidas entre sí mediante tornillos, pernos o ban-das de puenteado. Hay que efectuar una cone-xión segura a la instalación captadora y al siste-

ma de puesta a tierra que sea capaz de soportarcorrientes rayo.

⇒ Si las chapas de metal no están unidas entre sí deacuerdo con las exigencias anteriores, pero lasestructuras de soporte están realizadas de modoque desde la conexión a la instalación captadorahasta la conexión al sistema de puesta a tierra la

se garantiza la continuidad eléctrica, estasestructuras podrán utilizarse como derivadores(Figuras 5.2.2.2.2 y 5.2.2.2.3).

Las bajantes de agua pueden utilizarse como deriva-dores naturales si están interconectadas de formasegura (mediante abrazaderas o remaches) y se cum-

Fig. 5.2.2.2.1: Uso de elementos naturales. Nuevos edificios dehormigón prefabricado.

Fig. 5.2.2.2.2: Subestructura metálica, puenteada eléctricamente.

Fig. 5.2.2.2.3: Conexión a tierra de una fachada metálica.

Junta dedilatación

Junta de dilatación

Brida de puenteo,Art. Nr. 377 115Punto fijo de toma detierra,Art. Nr. 478 200

Sección vertical de la caja

Fijación a la pared

Soportes horizontales

Brida de puenteo,Art. Nr. 377 015



plen los espesores de pared mínimos exigidos de 0,5mm.

Si una bajante no está interconectada de forma segu-ra pude utilizarse como soporte para derivadoressuplementarios. Este tipo de aplicación está represen-

tado en la figura 5.2.2.2.4. La conexión de la bajanteal sistema de puesta a tierra debe ser capaz de sopor-tar corrientes de rayo, ya que el conductor solamen-te es sostenido por la tubería.

5.2.2.3 Puntos de medida

En cada conexión de un derivador al sistema de pues-ta a tierra se debe instalar un punto de medida (a serposible antes de entrar en el terreno).

Los puntos de medida son necesarios para poder

comprobar las siguientes características del sistemade protección contra rayos:

⇒ Conexiones de los derivadores con el derivadorsiguiente a través de la instalación captadora

⇒ Interconexión de los terminales entre sí a travésdel sistema de puesta a tierra, p. ej. en caso detomas de tierra anulares o tomas de tierra decimientos (Toma de tierra Tipo B)

⇒ Resistencias de puesta a tierra en caso de tomasde tierra individuales (Toma de tierra Tipo A).

Los puntos de medida no son necesarios cuando eldiseño constructivo (p. ej estructura de hormigón

armado) no permite la desconexión “eléctrica” de laderivación “natural” respecto al sistema de puesta atierra. (p. ej. toma de tierra de cimientos).

El punto de medida solamente debe poder abrirse,para efectuar mediciones, con la ayuda de una herra-mienta. Si no, debe estar cerrado.

En el diseño del sistema de protección contra rayos,

cada punto de medida debe identificarse claramente.Por lo general, cada punto de medida se identificamediante un número (Figura 5.2.2.3.1).

Fig. 5.2.2.2.4: Derivador instala-do a lo largo de latubería.

Fig. 5.2.2.3.1: Punto de medidanumerado.

Patios interiores con más de 30 metrosde perímetro. Distancias típicas segúnel nivel de protección.

15 m

7 . 5

m

3 0 m

45 m

Peto metálico

Patio interiorPerímetro : 30 m

Fig. 5.2.2.4.1: Instalación captadora en cubiertas de grandes dimensiones -derivadores internos. Fig. 5.2.2.5.1: Instalación derivadora en patiosinteriores.



5.2.2.4 Derivadores internos

Si las medidas del edificio (longitud y anchura) son

cuatro veces más grandes que la distancia existenteentre los derivadores, deberán instalarse derivadoresadicionales internos en función del nivel de protec-ción correspondiente (Figura 5.2.2.4.1).

Las dimensiones de la cuadrícula para los derivadoresinternos son de aprox. 40 m x 40 m.

Con mucha frecuencia se precisan derivadores inter-nos para estructuras con cubiertas de grandes dimen-siones, p. ej. grandes naves industriales o centros dedistribución. En estos casos, los pasos de tejado debe-ría realizarlos el instalador de la cubierta ya que es

responsable de la estanqueidad de la misma.

El campo electro-magnético resultante que se originacerca de los derivadores, debe asimismo tomarse enconsideración al efectuar el proyecto de la proteccióninterna contra rayos. (Atención a acoplamientossobre sistemas eléctricos/electrónicos).

5.2.2.5 Patios interiores

En estructuras con patios interiores de más de 30 m

de perímetro deben instalarse derivadores con dis-tancias entre ellos según señala la tabla 5.2.1.1 (Figu-ra 5.2.2.5.1).

5.2.3 Derivadores para una protección externacontra rayos aislada

Si la instalación captadora está constituida por pun-tas captadoras instaladas en mástiles aislados (o unmástil), ésta será al mismo tiempo instalación capta-dora y derivadora (Figura 5.2.3.1).

Para cada uno de estos mástiles se precisa, como

mínimo, un derivador. Los mástiles de acero o losmástiles con armado de acero interconectado no pre-cisan derivadores suplementarios.

Un mástil de bandera metálico, por ejemplo, puedeutilizarse como elemento captador lo que representaventajas desde el punto de vista económico y estético.

La distancia de separación “s” debe mantenerseentre la instalación captadora y derivadora y laestructura.

Si la instalación captadora y derivadora se componede uno o varios cables tensados, para cada extremodel conductor hay que instalar, por lo menos, un deri-vador (Figura 5.2.3.2).

Si la instalación captadora forma una malla, es decir,que cada uno de los cables se interconecta para for-mar una malla (están unidos entre sí transversalmen-te), en cada extremo de cada cable al que se unan losdemás, debe instalarse, como mínimo, un derivador(Figura 5.2.3.3).

5.2.4 Sistema derivador aislado resistente aalta tensión - Conductor HVI

Para crear una red de telefonía móvil con una exten-sa cobertura se usan un gran número de estructurasdonde localizar las estaciones bases que componendicha red. Algunos de estos edificios están equipadoscon sistemas de protección contra rayos. Para unaplanificación y ejecución, conforme con la normativa,de la infraestructura de telefonía es necesario tomaren consideración la estructura anteriormente existen-te y las diferentes normativas aplicables deben estarestrictamente diferenciadas.

Desde el punto de vista del operador de la red detelefonía móvil existen básicamente tres situaciones:

ss s

Fijación mecánica

Derivador

Fig. 5.2.3.1: Mástiles captadores aislados deledificio.

Fig. 5.2.3.2: Mástiles captadoresinterconectados mediantecables.

Fig. 5.2.3.3: Mástiles captadores interconec-tados mediante cables conuniones transversales (Malla).



⇒ El edificio no dispone de sistema de proteccióncontra rayos.

⇒ El edificio está equipado con un sistema de pro-tección contra rayos fuera de servicio.

⇒ El edificio está equipado con una instalación deprotección contra rayos en correcto estado.

El edificio no dispone de sistema de protección con-tra rayos

En Alemania las estaciones de telefonía móvil se ins-talan según la norma DIN VDE 0855-300. En confor-midad con el concepto de protección contra sobre-tensiones de los operadores de la red de telefonía, enlos contadores se instalará una protección suplemen-

taria contra sobretensiones.

El edificio está equipado con un sistema de protec-ción contra rayos fuera de servicio

En Alemania, las instalaciones de telefonía móvil seconectan al sistema de protección externa contrarayos de acuerdo con el nivel de protección exigido.Así, se realiza un análisis y evaluación de las vías dederivación que se precisan para conducir a tierra lacorriente de rayo. Después, se reemplazarán los ele-

mentos de la instalación que sea necesario, comopuntas captadoras, derivadores y conexiones a lapuesta a tierra. Las deficiencias existentes en las par-tes de la instalación que ya no son utilizadas se noti-ficarán por escrito a los propietarios del edificio.

El edificio está equipado con un sistema de protec-ción contra rayos en correcto estado

La experiencia nos demuestra que la mayoría de sis-temas de protección contra rayos están construidos

generalmente según el nivel de protección III. Paraciertos edificios está prescrita la obligación de efec-tuar revisiones periódicas. La estación de telefoníamóvil debe incluirse de acuerdo con el nivel de pro-tección prefijado. En instalaciones con nivel de pro-tección I y II, deberá registrarse fotográficamente elentorno del edificio, para poder demostrar, en casode posteriores problemas, cual era la situación exis-tente en la fecha de la construcción.

Si se realiza una instalación de telefonía móvil en unedificio con protección externa contra rayos en

correcto estado, será de aplicación la normativaactual (UNE EN 62305 – IEC 62305). Las distancias de

seguridad deberán calcularse según el nivel de pro-tección correspondiente en cada caso. Todos los com-ponentes mecánicos utilizados deben poder soportarlas corrientes parciales de rayo.

Por razones de estandarización, todos los elementosde fijación de acero y las estructuras para soportarantenas, deben diseñarse según el nivel de protec-ción I. La unión debe efectuarse por la vía más corta,lo que no resulta problemático ya que el tendido deconductores en cubiertas planas suele realizarse enforma de malla. Si en el edificio que alberga la insta-lación de telefonía móvil existe un sistema de protec-ción contra rayos, éste tendrá prioridad frente a unainstalación de toma de tierra de antenas.

En todo caso, el sistema de protección a ejecutarse se

debe tener en cuenta en la fase de planificación delproyecto:

⇒ Si los componentes del sistema se encuentransituados en la cubierta del edificio, es preferibleinstalar los cables eléctricos por el exterior delmismo.

⇒ Si los componentes del sistema se encuentransituados en la cubierta del edificio y se ha proyec-tado la disposición de un mástil central, se insta-lará un sistema de protección contra rayos aisla-do.

⇒ Si los componentes del sistema están situadosdentro del edificio, es preferible instalar un siste-ma de protección contra rayos aislado. En estoscasos, debe tenderse a una ejecución geométricapequeña de la infraestructura de telefonía móvil,para que los costes de la protección contra rayossean asumibles económicamente.

La experiencia nos enseña que, en muchos casos deinstalaciones de protección contra rayos existentes,se detectan numerosas deficiencias, que pueden dis-minuir la eficacia y el rendimiento de la nueva insta-lación. Estas deficiencias dan lugar a que, pese a lacorrecta inclusión de la instalación de telefonía en elsistema de protección externa contra rayos, se pue-den originar daños en el interior del edificio.

Para que el proyectista de la red de telefonía móvilpueda construir instalaciones de antena conformes alas normas, incluso en situaciones difíciles, antes sola-mente se disponía de la protección contra rayos aisla-da mediante distanciadores horizontales. En estos

casos, sin embargo, este tipo de instalación puederesultar no demasiado estética (Figura 5.2.4.1).



Instalaciones captadoras como la que se muestra enla figura 5.2.4.1 no pueden disponerse en emplaza-mientos donde prima el impacto estético que puedatener la instalación de la antena.

El conductor HVI aislado representa una solucióninnovadora que proporciona al instalador de siste-mas de protección contra rayos una nueva posibili-dad para su diseño y una manera fácil de conseguir ladistancia de separación (Figura 5.2.4.2).

5.2.4.1 Instalación y funcionamiento delsistema derivador aislado HVI

El concepto básico del sistema derivador aislado con-siste en revestir el conductor por el que circula lacorriente de rayo con material aislante, de tal mane-ra que se mantenga la distancia de separación nece-saria “s” respecto a otras partes conductoras de laconstrucción del edificio, así como respecto a conduc-tores eléctricos y a tuberías.

En principio, cuando se utiliza este tipo de materialesaislantes en la construcción de la instalación deriva-dora, deben cumplirse las siguientes exigencias:

⇒ Posibilidad de conexión mediante terminales,resistentes a la corriente de rayo, de los derivado-

res a la instalación captadora (punta captadora,conductor captador, etc.).

⇒ Conformidad con la necesaria distancia de sepa-ración “s” mediante una suficiente resistenciadieléctrica del derivador, tanto en la zona de

entrada como a lo largo de todo el derivador.⇒ Suficiente capacidad para conducir corriente

mediante una sección adecuada del derivador.

⇒ Posibilidad de conexión al sistema de puesta atierra o al sistema equipotencial.

Mediante el recubrimiento del derivador con mate-riales aislantes de elevada resistencia dieléctrica, pue-de reducirse la distancia de separación. Sin embargo,para ello, deben cumplirse determinados requeri-mientos tecnológicos de alta tensión. Esto es necesa-

rio ya que, la resistencia dieléctrica del derivador ais-lado depende de su propia colocación y de la posibi-lidad de que se originen descargas.

El uso de derivadores aislados, no apantallados, esuna solución fundamental que parece independien-te, en un principio, de su posición y tendido. Sinembargo, únicamente con un conductor recubiertopor un revestimiento de material aislante, no puedesolucionarse el problema. Sólo con tensiones deimpulso inducidas relativamente pequeñas, se produ-cirían pequeñas descargas en la zona de las proximi-

dades (p. ej. entre el metal, soportes puestos a tierray en el punto de entrada de corriente) que podríanocasionar una descarga total en la superficie de unasección importante de conductor.

En lo que se refiere a las descargas, son críticas laszonas en las que coinciden materiales aislantes,metal (puesto a potencial de alta tensión o puesto atierra) y aire. Este entorno está sometido a un esfuer-zo de alta tensión debido a la elevación de potencialde las descargas superficiales, obteniéndose comoresultando una considerable reducción de la resisten-cia eléctrica. Las descargas superficiales se debentener en cuenta, cuando componentes usuales deintensidad de campo eléctrica E (orientados vertical-mente respecto a la superficie del material aislante)dan lugar a que se sobrepase la tensión de descargay los componentes de campo tangenciales fomentenla propagación de las descargas superficiales (Figura5.2.4.1.1).

La tensión inicial de descarga determina la resistenciade todo el dispositivo aislante y se encuentra en el

orden de magnitudes de 250 - 300 kV de tensión deimpulso de rayo.

5.2.4.25.2.4.1

Fig. 5.2.4.1: Instalación captadora aislada con soportes distanciado-res.

Fig. 5.2.4.2: Instalación captadora aislada para antenas de telefonía.Aplicación del sistema DEHNconductor.



Mediante el cable coaxial conductor ( HVI conductor)- representado en la figura 5.2.4.1.2 - se evita que seoriginen descargas superficiales y se consigue derivara tierra la corriente de rayo con seguridad.

Los sistemas derivadores aislados concontrol de campo y apantallamientosemi-conductor impiden que las des-cargas superficiales influyan sobre elcampo eléctrico en la zona del pun-

to de entrada. Además, facilitan elguiado de la corriente de rayo por elinterior del cable especial y garanti-zan la distancia de separación exigi-da “s”. El blindaje semi-conductordel cable coaxial aísla del campoeléctrico. Sin embargo, debe tenerseen cuenta que, el campo magnéticoque rodea al conductor interior porel que fluye la corriente, no se veainfluido.

La optimización del control de cam-po permite una unidad de selladocon una longitud de 1,50 m paraconseguir una distancia de separa-

ción equivalente en aire “s” </- 0,75 o de “s” </- 1,50metros en material sólido (Figura 5.2.4.1.3).

Esta unidad especial de sellado esta realiza mediantela conexión apropiada a la instalación captadora(punto de entrada) y la conexión equipotencial a unadistancia fija. Todo el revestimiento semi-conductordel cable, tiene una resistencia claramente superior a

la de un cable coaxial con blindaje metálico. Con ello,incluso en el caso de una conexión equipotencialmúltiple del revestimiento del cable, podrían entraren el edificio corrientes parciales de rayo insignifican-tes.

Además de la distancia de separación necesaria “s”,la longitud máxima de cable Lmax de un derivador ais-lado de este tipo puede calcularse mediante la ecua-ción siguiente:

5.2.4.2 Ejemplos de instalaciones

Aplicación para estaciones de telefonía móvil

Con frecuencia, las estaciones de telefonía móvil seubican en la cubierta de los edificios. Por lo regular,existe un acuerdo entre el operador de telefoníamóvil y el propietario de la edificación, en virtud del

cuál se asegura que la construcción de la instalaciónde telefonía no representa ningún tipo de riesgo

L k sk k

m

i c

max = ⋅⋅


Fig. 5.2.4.1.1: Evolución de una descarga en un derivador aislado sin revestimiento especial.

Entrada decorriente derayo

Conexión a la

instalación captadora

Conductor interior

Aislamiento resistentea alta tensión Conexión

equipotencial

Revestimientosemi-conductor

Zona de sellado

Fig. 5.2.4.1.2: Componentes del conductor HVI.

Fig. 5.2.4.1.3: Conductor HVI I y componentes del sistema DEHNcon-ductor.

Elemento de conexión atierra (desmontable)

Borna de compensación de potencial Art.Nr. 405 020

Soporte de conductor Art.Nr. 275 120

Conductor HVI I Art.Nr. 819 020

Z o n a d e s e l l a d o

Elemento fijo paracompensación de potencial

Cabezal

Conexión a tierra



para el edificio. En relación con la protección contra

rayos, esto significa especialmente que, en caso deuna descarga de rayo en la estructura de la antena,no entrarán corrientes parciales de rayo en la edifica-ción. Una corriente parcial de rayo en el interior de laedificación pondría en peligroespecialmente los equipos y dispo-sitivos eléctricos y electrónicos quese encuentren en la misma.

En la figura 5.2.4.2.1 se reproduceuna solución para una “Instalacióncaptadora aislada” montada en laestructura soporte de una antena.

La punta captadora debe fijarse alsoporte de antena mediante untubo de apoyo de material no con-ductor para que esté aislada. Laaltura de la punta captadoradepende de que la estructura deantena y otros dispositivos eléctri-cos existentes, queden o no dentrode la zona de protección queaporta la punta captadora.

En edificios con varias antenas hay que instalar varias

“ puntas captadoras aisladas”.

En las figuras 5.2.4.2.2a y b se representa el montajesobre un poste de antena.

Fig. 5.2.4.2.2b: Conexión al soporte de la

antena para control de poten-cial.

Fig. 5.2.4.2.2a: Tubo aislante en la zona de la

antena.

Fig. 5.2.4.2.1: Integración de una nueva antena 2G/3G en la instalación ya existente de protección contra rayos con utilización del conductorHVI.

α α

cable de antenatoma de tierra según VDE 0855-300

Conductor HVI II

Tubo soporte GfK/Al

Punta captadoraZona desellado

BTS

Acometidaelectrica

Conductor de compensaciónde potencial

Zona de sellado

Derivador desnudo

Protección contra rayos aislada

Observación: Clarificar el estado actual de la protección

Instalación captadora

Punta captadora

Punto deentrada

Conductor HVI

Tubo soporte

Conductor HVI

Tubo soporte

Borna de tomade tierra

Conexión a tierra

Conexión atierra



Superestructuras de tejado

Las superestructuras metálicas y eléctricas de tejadosobresalen del plano de la cubierta y, consecuente-mente, son puntos expuestos a descargas directas derayo. Debido a la conexión conductora de estas

estructuras con el interior del edificio ( mediantetuberías y/o cables eléctricos ), existe el riesgo de quefluyan corrientes parciales de rayo al interior del mis-mo.

Para evitar esta situación y los daños que pueda pro-vocar, debe asegurarse la distancia de separaciónnecesaria y conectar la instalación captadora a la ins-talación derivadora aislada (Figuras 5.2.4.2.3a y5.2.4.2.3b).

De este modo, todas las estructuras metálicas/eléctri-

cas que sobresalen del tejado se encontrarán dentrode la zona protegida y libres de recibir descargasdirectas de rayo. La corriente de rayo se conducirá alo largo de la estructura hasta el sistema de puesta atierra.

Instalación derivadora

En el caso de las instalaciones aisladas, desde un pun-to de vista estético, resulta especialmente problemá-tico integrar la instalación derivadora en el edificio aproteger debido a que deben tomarse en considera-

ción las distancias de seguridad..Los conductores HVI pueden instalarse, por ejemplo,en la fachada y también pueden integrarse en suinterior. (Figura 5.2.4.2.5). El nuevo sistema derivadoraislado contribuye a mejorar el aspecto estético de laestructura. Funcionalidad y diseño pueden fusionarsey constituir una unidad, por lo que esta tecnologíainnovadora representa un aspecto importante parala arquitectura moderna.


Conductor circular

Conductor HVI

Fig. 5.2.4.2.3a:Ventiladores con puntas captadoras y tendido decable.

Fig. 5.2.4.2.3b:Punta captadora, conductor circular elevado conconexión a sistema derivador aislado.

Fig. 5.2.4.2.4: Conservación de la distancia de separación necesariamediante derivador aislado controlada por tensión (HVI). Fig. 5.2.4.2.5: Sistema captador con cable tendido y sistemaderivador aislado.

Instalacióncaptadora aislada

Recubrimiento metálico delpeto situado en la zona deprotección de una instala-ción captadora aislada

Zona de sellado

Conexión equipo-tencial

Estructura metálica del

tejado puesta a tierra

Canaleta con cables

Conductor HVI I

Armado Canaleta

con cables


Distancia deseparación "s"



5.2.4.3 Ejemplo de proyecto: Edificioresidencial

Estructura

El edificio de la figura 5.2.4.3.1 se construyó desde la

planta baja hasta el sexto piso en forma de construc-ción convencional.

Con posterioridad se levantó un piso más sobre lasuperficie de tejado existente. La fachada exteriordel séptimo piso está formada por planchas de metal.

En el tercer piso se encuentra el centro de mediosaudiovisuales y en la planta baja se localiza la admi-nistración. Los restantes pisos hasta el séptimo, estándedicados a viviendas.

Las cubiertas de los pisos sexto y séptimo están rema-

tadas con un peto metálico, cuyos elementos noestán conectados eléctricamente.

El edificio tiene 25,80 metros de altura (sin peto) has-ta el nivel de cubierta.

Más adelante, sobre la cubierta del séptimo piso, semontaron cinco instalaciones de antena para telefo-nía móvil y microondas de distintos operadores. Elemplazamiento de las antenas se efectuó en lasesquinas y en el centro de la cubierta.

Los cables (cables coaxiales) de las cuatro antenassituadas en las esquinas de la cubierta están instala-dos cerca del peto de la esquina sur-oeste.

Desde allí, se conducen a través de una bandejametálica que conecta el peto de la cubierta de lospisos sexto y séptimo con la estación de telefoníamóvil (BTS) situada en el sexto piso.

Los cables de la antena situada en el cen-tro de la cubierta están instalados enotra bandeja de cables metálica queconecta directamente hasta la segundaestación de telefonía móvil situada en el

lado noreste del edificio en el sexto piso.Esta conducción de cable está conectadaa los petos perimetrales del edificio.

El edificio estaba protegido con un siste-ma de protección contra rayos. La nuevainstalación de protección externa contrarayos para protección del edificio y de laspersonas se efectuó de acuerdo con lanorma de protección contra rayos DINVDE 0185 -3 (IEC 61024), que era a normade aplicación cuando el edificio se cons-

truyó.

Durante la instalación de las antenas, la compensa-ción de potencial y la puesta a tierra de la instalaciónse llevaron a cabo de acuerdo con la normativa ale-mana DIN VDE 0855-300 parte 300.

La puesta a tierra de los sistemas, sin embargo, no se

efectuó aislada de la protección externa contra rayosexistente hasta al sistema de puesta a tierra a nivelde suelo, sino solamente respecto de la instalacióncaptadora.

De este modo, en caso de una descarga de rayo, sepueden introducir corrientes parciales de rayo en eledificio a través de las pantallas de los cables coaxia-les. Estas corrientes parciales de rayo constituyen unpeligro, no sólo para las personas sino también paralos dispositivos eléctricos y electrónicos existentes enel mismo.

Nuevo concepto

Se requería una instalación de protección contrarayos que evitara que pudieran acceder al interior deledificio corrientes parciales de rayo a través de loscomponentes de las antenas (Estructuras soporte,blindajes de cables e instalaciones). Al mismo tiempo,debía asegurarse la distancia de separación necesaria“s” entre los soportes de las antenas y la instalacióncaptadora situada sobre la cubierta del séptimo piso.

Esto es algo que no puede conseguirse con una insta-lación de protección contra rayos de ejecución con-vencional.

Mediante la instalación del conductor HVI se constru-yó un sistema de protección contra rayos con una ins-

Fig. 5.2.4.3.1: Vista general.

54

3Bandeja decables

1 2

Antenas de los operadores de telefonía (1-5)



talación captadora aislada. Paraello se necesitaron los siguientescomponentes:

⇒ Puntas captadoras sobretubos aislantes, de material

GRP, fijados directamente almástil de las antenas (Figura5.2.4.2.2a).

⇒ Derivación desde la puntacaptadora mediante un con-ductor HVI hasta conectarcon el anillo aislado (Figura5.2.4.3.2).

⇒ Sellado del punto entrada, afin de garantizar la resisten-

cia a descargas en el puntode entrada (Figuras5.2.4.2.2a y 5.2.4.2.2b).

⇒ Anillo aislado realizado convarilla instalada sobre sopor-tes aislantes de GRP. La alturade los soportes se calcula deacuerdo con la distancia deseparación necesaria.

⇒ Derivadores del anillo aislado

tendidos a través del peto yde la fachada metálica hacialos derivadores desnudos enel sexto piso con la corres-pondiente distancia de sepa-ración “s” necesaria respectoal peto (Figura 5.2.4.3.3).

⇒ Anillo perimetral suplemen-tario, conectando todos losderivadores entre sí a unaaltura de aprox. 15 metros,

para reducir la distancia deseparación necesaria “s” dela instalación captadora y lainstalación derivadora (Figu-ras 5.2.4.3.4 y 5.2.4.4.1).

Los distintos pasos de la ejecu-ción, explicados en detalle, estánrepresentados en la figura5.2.4.3.4

Es importante advertir que el

concepto de ejecución proyecta-do ha sido analizado y discutido

punta captadora

conductor HVI®

Anillo aislado

Derivador desnudoBandeja de cable

Ático

Anillo perimetral

Derivador desnudo

Anillo aislado

Bandeja de cable

ConductorHVI

Fig. 5.2.4.3.2: Instalación captadora ais-lada y anillo aislado.Fuente: H. Bartels GMBH,Oldenburg.

Fig. 5.2.4.3.3: Derivador de anillo aislado.

Fig. 5.2.4.3.4: Vista general de la nueva protección externa contra rayos.

Anillo aislado

Conductor HVIConexión alsistema equipotencial



detalladamente con el instalador, a fin de evitarfallos o errores en la realización.

Al planificar la protección externa contra rayos se hatenido en cuenta el hecho de que la cubierta del teja-do, en el sexto piso del edificio (Figura 5.2.4.3.1) y los

anexos al edificio situado más abajo (Figura 5.2.4.3.4)también están situados en la zona deprotección/ángulo de protección de la instalacióncaptadora.

5.2.4.4 Distancia de separación

Para el cálculo de la distancia de separación “s”, hayque tener en cuenta, no sólo la altura del edificio,sino también la altura de cada una de las antenas consus correspondientes sistemas captadores aislados.

Las cuatro antenas situadas en las esquinas del edifi-cio sobrepasan la cubierta en 3,6 m. cada una. Laantena central sobresale de la cubierta 6,6 m.

Así pues, teniendo en cuenta la altura del edificio, seobtuvieron las siguientes alturas totales que debíanconsiderarse para el cálculo de la instalación:

⇒ 4 antenas situadas en las esquinas hasta el puntode base de la punta captadora +29,40 m

⇒ 1 antena en el medio de la cubierta hasta el pun-to de base de la punta captadora +32,40 m

⇒ Otras tres puntas captadoras aisladas, situadas enel lado oeste de la cubierta y dos mástiles capta-dores aislados situados en el balcón del sexto

piso, en el lado sur, que completan la protecciónde toda la cubierta del edificio.

Como cable de derivación aislado se utilizó el cableespecial DEHNconductor, con el que se consigue man-tener una distancia de separación equivalente de s =0,74 m (aire)/1,5 m (materiales sólidos de construc-ción).

El cálculo de las distancias de separación necesarias seefectuó para tres sectores parciales según figura5.2.4.4.1:

1. Sector parcial de altura +32,4 m y altura +29,4(antenas) hasta +27,3 m (anillo aislado) sobre lacubierta

2. Sector parcial de +27,3 m hasta +15,0 m (anilloaislado sobre cubierta hasta anillo perimetraladicional inferior)

3. Sector parcial de +15,0 m hasta ± 0 m (anillo peri-metral inferior hasta el nivel del suelo).

La instalación derivadora se compone de seis deriva-dores desde el anillo aislado a una altura de +27,3 m.

hasta el anillo perimetral adicional a +15,0 m. El ani-llo perimetral a nivel +15,0 m. está unido con el ani-llo de tierra a través de los seis derivadores del edifi-cio residencial y otros cuatro derivadores instaladosen anexos al edificio.

Con ello resulta una distribución de corriente dife-rente en cada uno de los sectores parciales, quedeberá tenerse en cuenta en la planificación de lainstalación de protección contra rayos.

La compensación de potencial necesaria y la toma de

tierra de los componentes de las antenas sobre lacubierta (incluyendo las bandejas de cables, lasfachadas metálicas y los petos en los dos niveles detejado) se efectuó a través de dos cables suplementa-rios de toma de tierra NYY 1 x 25 mm2, conectados alsistema equipotencial de cada una de las estacionesde telefonía.

Con la construcción de la instalación captadora aisla-da sobre cubierta y antenas, por un lado, y con losderivadores aislados en la zona de coexistencia conpartes metálicas del edificio, por otro, se evita la

entrada de corrientes parciales de rayo en el interiordel edificio.


Fig. 5.2.4.4.1: Cálculo de la distancia de separación necesaria.

Anillo perimetral D e r i v a

d o r

C o n

d u c t o r

d e

c o m p e n s a c

i ó n

d e p o t e n c

i a l

kc1

kc2

kc3

L 1

L 2

L 3

1º piso

2º piso

3º piso

4º piso

5º piso

7º piso

Planta baja

6º piso



Observaciones10)Secciónmínima mm2

Material Forma

Cobre material plano macizomaterial redondo macizo7)

cablematerial redondo macizo3), 4)

508)

508)

508)

2008)

Grosor mínimo 2 mm.Diámetro 8 mm.

Diámetro mínimo de cada cable 1,7 mm.Diámetro 16 mm.

Cobrecincado1)

material plano macizomaterial redondo macizo7)

cable

508)

508)

508)

Grosor mínimo 2 mm.Diámetro 8 mm.Diámetro mínimo de cada cable 1,7 mm.

Aluminio material plano macizomaterial redondo macizocable

70508)

508)

Grosor mínimo 3 mm.Diámetro 8 mm.Diámetro mínimo de cada cable 1,7 mm.

Aleación dealuminio

material plano macizomaterial redondo macizo

cablematerial redondo macizo3)

508)

50

508)

2008)

Grosor mínimo 2,5 mm.Diámetro 8 mm.

Diámetro mínimo de cada cable 1,7 mm.Diámetro 16 mm.

Acerocincadoal fuego 2)

material plano macizomaterial redondo macizo9)

cablematerial redondo macizo3), 4), 9)

508)

50508)

2008)

Grosor mínimo 2,5 mm.Diámetro 8 mm.Diámetro mínimo de cada cable 1,7 mm.Diámetro 16 mm.

AceroInoxidable5)

material plano macizo6)

material redondo macizo6)

cablematerial redondo macizo3), 4)

508)

50708)

2008)

Grosor mínimo 2 mm.Grosor mínimo 8 mm.Diámetro mínimo de cada cable 1,7 mm.Diámetro 16 mm.

1) Estañado al fuego o estañado galvánicamente. Espesor mínimo del recubrimiento 1 µm.

2) El revestimiento debe ser liso, continuo, libre de restos de fundentes y presentar un grosor mínimo de 50 µm.

3) Utilizable para puntas captadoras. Para aplicaciones en las que no sean críticos esfuerzos mecánicos comola carga del viento, puede utilizarse una punta captadora de 1 m de largo con fijación suplementaria y dediámetro de 10 mm.

4) Aplicable para barras de penetración en el terreno.

5) Cromo 16 %, nÍquel 8 %, carbono 0.03 %

6) En caso de acero inoxidable en hormigón y/o en contacto directo con materiales inflamables, la secciónmínima para el redondo macizo debe ser de 78 mm2 (10 mm. de diámetro) y para material plano macizo

75 mm2 (3 mm. de grosor)7) En determinadas aplicaciones en las que la resistencia mecánica no es de relevancia, la sección puede

reducirse de 50 mm2 (8 mm. de diámetro) a 28 mm2 (6 mm. de diámetro). En estos casos, hay que teneren cuenta la disminución de la distancia de los elementos de fijación.

8) Cuando las exigencias térmicas y mecánicas son relevantes, estas medidas pueden incrementarse a 60mm2 en el caso del material plano macizo y a 78 mm2 para el redondo macizo.

9) Con una energía específica de 10,000 kJ/ Ω la sección mínima para evitar la fusión es de 16 mm2 (cobre),25 mm2 (aluminio), 50 mm2 (acero) y 50 mm2 (acero inoxidable). Más información en el anexo E.

10) Grosor, achura y diámetro están definidos para una tolerancia de ± 10%.

Tabla 5.3.1: Material, forma y sección mínima de puntas captadoras, conductores captadores y derivadores.



5.3 Materiales y medidas mínimaspara dispositivos captadores yderivadores

En la tabla 5.3.1 se recogen las secciones mínimas, laforma y el material de elementos captadores.

Estas exigencias están condicionadas por la capacidadde los materiales para soportar la corriente de rayo(elevación de la temperatura) y por los esfuerzosmecánicos al usarlos.

Si se utiliza varilla de diámetro 8 mm. como puntacaptadora, se permite una altura máxima libre de 0,5m. La limitación de altura para una varilla de diáme-tro 10 mm. es de 1 m. de longitud libre.

Observación:Según la norma UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) punto 1de la tabla 8, la sección mínima para un cable de uniónentre dos barras equipotenciales es de 14 mm2 Cu.

En pruebas efectuadas con un cable de cobre aisladocon PVC y con una corriente de choque de 100 kA

(10/350 µs) se ha comprobado una elevación de latemperatura de 56 K. En este caso, puede utilizarse,

por ejemplo, un cable NYY 1 x 16 mm2 Cu como deri-vador o como conductor de unión sobre tierra o bajotierra.

5.4 Medidas de montaje parainstalaciones captadoras yderivadoras

Las medidas de montaje que se recogen a continua-ción están basadas en la experiencia práctica (Figura5.4.1) y vienen determinadas, principalmente, por lasfuerzas mecánicas que actúan sobre los componentesdel sistema de protección externa contra rayos.

Estas fuerzas mecánicas se originan, en menor medi-da, por las fuerzas electrodinámicas que se producendurante el flujo de la corriente de rayo y, en mayormedida, por fuerzas de presión y tracción (p. ej. porvariación de la longitud a causa de la temperatura),por esfuerzos derivados del viento o por carga de

nieve.Los datos sobre la distancia máxima de 1,2 metrosentre los soportes de conductores hacen referenciaprincipalmente al acero, que es un material relativa-mente rígido. En el caso del aluminio, la distanciaentre soportes es de 1 metro.

En la norma UNE EN 62305-3 (IEC62305 - 3) se reco-miendan las siguientes medidas de montaje para laprotección externa contra rayos (Figuras 5.4.1 y5.4.2).

La figura 5.4.3 muestra la aplicación sobre cubiertaplana.

0.3 m

1 . 0

m

0 . 3

m

1 . 5

m

0 . 5

m

0.05 m

α

e

e = 0.2 mdistanciaapropiada1.0 m

0 . 1

5 m

1 . 0

m

Lo más cerca posible al canto

Fig. 5.4.1: Ejemplos de detalles de una protección externa contra rayos en un edificio con tejadoa dos aguas.

Fig. 5.4.2: Punta captadora para chime-nea.

1 m

Fig. 5.4.3: Instalación en cubierta plana.



A ser posible, al instalar los derivado-res, deberá mantenerse la distanciade separación “s” respecto a venta-nas, puertas y otras aberturas.

En las figuras 5.4.3 - 5.4.5 se repre-

sentan otras medidas importantesde montaje.

El tendido de una toma de tierraalrededor de un edificio (p. j. anillode tierra), deberá realizarse a unaprofundidad de >0.5 m y con unadistancia respecto al mismo de apro-ximadamente 1 metro (Figura 5.4.4).

En las entradas a tierra o en lasconexiones a la toma de tierra de

cimientos (tomas de tierra anulares)deben tenerse en cuenta medidasde protección contra la corrosión,como, por ejemplo, la utilización decinta anticorrosiva o el uso de varilla con revestimien-to de PVC, 0,3 m por encima y por debajo de la entra-da en tierra (Figura 5.4.5)

Es posible realizar una conexión segura frente a lacorrosión y libre de impacto visual, utilizando unpunto fijo de toma de tierra realizado en NIRO parainstalar en el hormigón.

Igualmente, en el caso de lugares húmedos, el termi-nal de tierra debe protegerse contra corrosión en labarra equipotencial.

Las diferentes combinaciones de materiales que semuestran en la tabla 5.4.1 (entre elementos de lainstalación captadora, derivadores y con partes de laestructura) han sido experimentadas en la práctica yreflejan que son compatibles desde el punto de vistade la corrosión, incluso en el caso de que existaninfluencias medioambientales especialmente agresi-vas.

5.4.1 Variación de la longitud en cablesmetálicos

A menudo, en la práctica, tanto en instalaciones cap-tadoras como en las derivadoras, no se toma en con-sideración la variación de la longitud de los materia-les ocasionada por los cambios de la temperatura.

En las antiguas normas y disposiciones se recomenda-

ba, de forma general, instalar cada 20 metros aproxi-madamente una pieza de dilatación. Esta disposiciónse refería a que antiguamente solía utilizarse única yexclusivamente varilla de acero. No se tenían encuenta los valores más elevados de los coeficientes dedilatación longitudinal del acero inoxidable, el cobrey sobre todo del aluminio.

Hay que considerar que, en la cubierta y sus alrede-dores, a lo largo del año, pueden producirse variacio-nes de la temperatura de 100 K. En la tabla 5.4.1.1 seenumeran las variaciones longitudinales que se pro-

Acero (StZn)

Aluminio

Cobre

NIRO

Titanio

Estaño

Acero (StZn)

si

si

no

si

si

si

Aluminio

si

si

no

si

si

si

Cobre

no

no

si

si

no

si

NIRO

si

si

si

si

si

si

Titanio

si

si

no

si

si

si

Estaño

si

si

si

si

si

si

Edificio

≥ 0

. 5 m

≈ 1 m

0.3 m

Proteccióncontra lacorrosión

0.3 m

Fig. 5.4.4: Dimensiones para tomas detierra anulares.

Tabla 5.4.1: Combinación de materiales.

Fig. 5.4.5: Punto expuesto a riesgo decorrosión.



ducen en los distintos materiales. Es de destacar quela variación longitudinal debido a la temperaturaentre el acero y el aluminio difiere aproximadamen-te en un factor 2.

Los criterios para la utilización de piezas de dilataciónse exponen en la tabla 5.4.1.2. Al utilizar piezas dedilatación hay que tener en cuenta que se tiene quetratar de una compensación flexible de la longitud. Laflexión en forma de “S” de la varilla metálica no essuficiente, ya que estas “piezas de dilatación” realiza-das manualmente no son suficientemente flexibles.

Al conectar instalaciones captadoras, por ejemplo apetos metálicos continuos en los bordes del tejado,debería recurrirse a una conexión flexible mediantepiezas o medidas adecuadas. Si no se realiza estaconexión flexible, existe el riesgo de que el revesti-miento metálico de los petos del tejado resulte daña-do a causa de la variación de longitud de los materia-les debido a los cambios de temperatura.

Para compensar dicha variación, es necesario instalar

las correspondientes piezas de dilatación. (Figura5.4.1.1).

5.4.2 Protección externa contra rayos paraun edificio industrial y para unavivienda

La figura 5.4.2.1a muestra el diseño de la protecciónexterna contra rayos para una vivienda con garajeincorporado, y la figura 5.4.2.1b, para un edificioindustrial.

Las figuras 5.4.2.1a y 5.4.2.1b y las tablas 5.4.2.1a y bmuestran ejemplos de los componentes utilizados.

No se han tomando en consideración las medidasnecesarias de protección interior contra rayos, comop. ej. la equipotencialidad de protección contra elrayo y la protección contra sobretensiones (Ver al res-pecto el capítulo 6.)

Particularmente centramos nuestra atención en losprogramas de soporte de DEHN, DEHNsnap y DEHN-grip.

La generación de soportes de plástico DEHNsnap

(Figura 5.4.2.2) es apropiada como un componentebásico (para pared y tejado). El conductor se fija al

www.dehn.de

X

X

X

X

X

X

15

20

10

15

10

Material Superficie de fijación para conductores

captadores o derivadores

Distancia de las

piezas de dilataciónen mblanda,

p. ej. tejado plano con recubrimientobituminoso o de plástico

dura,p. ej. ladrillos o mampostería

Acero

Acero

inoxidable/Cobre

Aluminio

Utilización de piezas de dilatación cuando no se realiza ninguna otra medida de compensación de longitud

Tabla 5.4.1.2: Piezas de dilatación para protección contra rayos. Recomendaciones de uso.

Tabla 5.4.1.1: Cálculo de la variación longitudinal ∆ de varillas metálicas usadas en proteccióncontra rayos, condicionada por la temperatura.

Fig. 5.4.1.1: Instalación captadora.Compensación de dilataciónmediante bridas de puenteo.

Material

Coeficiente dedilatación

longitudinal 1 1

106 K

L

Fórmula de cálculo ∆ L = α ⋅ L ⋅ ∆T

variación de la temperatura asumida en eltejado: ∆T = 100 K

Acero 11,5 ∆L = 11,5 ⋅ 106 ⋅ 100 cm ⋅ 100 = 0,115 cm ⋅ 1,1 mm/m

Acero inoxid. 16 ∆L = 16 ⋅ 106 ⋅ 100 cm ⋅ 100 = 0,16 cm ⋅ 1,6 mm/m

Cobre 17 ∆L = 17 ⋅ 106 ⋅ 100 cm ⋅ 100 = 0,17 cm ⋅ 1,7 mm/m

Aluminio 23,5 ∆L = 23,5 ⋅ 106 ⋅ 100 cm ⋅ 100 = 0,235 cm ⋅ 2,3 mm/m



EBB

3

14

13

15

210

9

7

8

6

1

4

511

Pos. Artículo - Descripción Art.Nr.

1 Varilla diámetro 8 mm. - DEHNALUsemi-duro o blando.

840 008840 018

2 Pletina de acero 30 x 3,5 mm. St/tZnVarilla de 10 mm. de diámetro StSt V4A

810 335860 010

3 Soporte de conductor de tejado St/tZnpara caballetes StSt

StStStStStStStSt

202 020204 109204 249204 269206 109206 239

4 Soporte de conductor para cubierta StStStSt

St/tZnSt/tZnSt/tZn

StStSt/tZn

204 149204 179

202 010202 050202 080206 209206 309

5 DEHNsnapDEHNgripSoporte de conductor con taco y arandelaSoporte de conductor para aislamiento térmico

204 006207 009275 160273 740

6 Borna para canalones de tejado St/tZnStSt

Borna atornillada para canalones de tejado de St/tZnStSt

339 050339 059339 100339 109

7 Borna MV St/tZnBorna MV StSt

390 050390 059

8 Borna para rejilla para la nieve St/tZn 343 000

9 Abrazadera para canalones ajustable 60 - 150 mmAbrazadera para canalones para cualquier secciónConector KS para conexión de conductoresConector KS StSt

423 020423 200301 000301 009


10 Borna MV 390 051

11 Brida de puenteo AluminioBanda de puenteo Aluminio

377 006377 015

12 Barra de penetración diámetro 16 mmCompleta

480 150480 175

13

14

Conector paralelo

CrucetaBornas SV St/tZnBornas SV StSt

305 000306 020319 201308 220308 229

15

Soporte de barra con taco y arandelaSoporte de barra para aislamiento térmico

275 260273 730

Placa numerada para identificación de puntos deseparación

480 006480 005

16 Puntas captadoras con orejeta soldadaPuntas captadoras con extremos redondeadosConexión a punta

100 075483 075380 020

Fig. 5.4.2.1a: Protección externa contra rayos de una vivienda unifamiliar.

Tabla 5.4.2.1a: Componentes para la protección externa contra rayos de una vivienda unifamiliar.

16

12



soporte simplemente basculando la caperuza del mis-mo. La técnica especial de enclavamiento no ejerceningún tipo de esfuerzo mecánico sobre el cierre.

DEHNgrip (Figura 5.4.2.2) es un soporte de aceroinoxidable sin tornillos que se añadió al programa de

productos para complementar al sistema DEHNsnapde soportes de plástico.

Este sistema de soporte sin tornillos es apropiadopara utilizarse como soporte de conductores de diá-metro 8 mm. tanto en el tejado como en la pared.Basta sencillamente con presionar sobre el soporte yel conductor queda fijado en el DEHNgrip (Figura5.4.2.2).

1

2

3

4

5

6

8

9

7

10

11


1

2

3

4

5

6

7

Varilla de acero inoxidable diámetro 10 mm. StSt

Juego de barra de penetración en tierra St/tZn

Cruceta StSt

Varilla DEHNALU® AlMgSi

Soporte de conductores DEHNsnap®

Banda de puenteado Al

Punta captadora AlMgSi

Con zócalo de hormigón con placa protectora

860 010

480 150

319 209

840 008

204 120

377 015

104 200

120 340


8

9

10

11

Soporte de conductor de tejado para cubiertas planas

Soporte distanciador DEHNiso ZDC-St/tZn

Anillo elevado

con zócalo de hormigón con placa protectora

y distanciador StSt

Punta captadora aislada

253 050

106 100

102 340

106 160

105 500

Fig. 5.4.2.1b: Protección externa contra rayos de un edificio industrial.

Tabla 5.4.2.1b: Componentes para la protección externa contra rayos de un edificio industrial.



5.4.3 Consejos para el montaje de soportesde conductor de tejado

Tejas del caballete:

Ajustar los soportes de conductor de tejado según las

dimensiones de las tejas del caballete mediante tor-nillo de ajuste (Figura 5.4.3.1).

El guiado del conductor puede, además, ajustarse encualquier momento mediante soportes de conducto-res, desde el centro superior hasta el lateral inferior.

(Posibilidad de aflojar el soporte de conductor bien

girando el soporte o bien soltando el tornillo de suje-ción).

⇒ Soporte de conductor de tejado SPANNsnap consoporte de conductor de plástico DEHNsnap o

con soporte de conductor St/St DEHngrip (Figura5.4.3.2).Tensión permanente mediante muelle tensor deS/tSt.Margen de tensión universal de 180 - 280 mm.con guiado de conductores ajustable lateralmen-te, para conductores de diámetro 8 mm.

1

2

Componente básico

Caperuza

Soporte de conductorDEHNgrip

Soporte de conductorDEHNsnap

Fig. 5.4.2.2: Soportes de conductor DEHNsnap y DEHNgrip.

Fig. 5.4.3.1: Soporte de conductor de teja-do con DEHNsnap para tejasde caballete.

Fig. 5.4.3.2: SPANNsnap con soporte deconductor de plásticoDEHNsnap.

Fig. 5.4.3.3: FIRSTsnap para montaje sobrepiezas de caballete ya exis-tentes.



⇒ Soporte de conductor FIRSTsnap con soporte deconductor de plástico DEHNsnap, para colocarsobre abrazaderas de caballete ya existentes, enel caso de caballetes de madera.

El soporte de conductor DEHNsnap (1) (Figura

5.4.3.3) se monta sobre la pieza de caballete existen-te, (2) en el caso de caballetes de madera y se atorni-lla a mano (sólo hacer girar el DEHNsnap).

Tejas ranuradas:

El soporte de conductor de tejado UNIsnap con pun-tal preformado se utiliza para las superficies de teja-do. Después de doblarlo a mano, el soporte de con-ductor se inserta en los listones de tejado. Además,puede clavarse para mayor seguridad (Figura 5.4.3.4).

Tejas planas (Figura 5.4.3.5)

Cubiertas de pizarra:

Cuando se utiliza sobre tejados de pizarra hay quedoblar el enganche interior (Figura 5.4.3.6) o bienmontar una pieza adicional de apriete (Art.Nr. 204089).

Tejas con ranuras:

⇒ Soporte de conductor de tejado FLEXIsnap para

tejas con reborde, para colocar directamentesobre las ranuras (Figura 5.4.3.7)

El tirante flexible de NIRO se introduce entre lastejas con ranura.

Presionando sobre la teja con ranuras situada enla parte superior, se conforma el tirante flexiblede StSt y se ajusta al reborde. De este modo, que-

da fijo por debajo de la teja.Está prevista una muesca para la fijación a la ven-tana en su caso.

Además el puntal del soporte puede clavarse.

⇒ Soporte conductor de tejado con pletina prefor-mada para suspender en la ranura inferior. (Figu-ra 5.4.3.8).

Tejas planas:

El soporte de conductor DEHNsnap (1) (Figura5.4.3.9) se introduce con su dispositivo de apriete (2)entre las tejas planas (3) o entre las placas y se ator-nilla a mano (girar solamente el DEHNsnap).

Construcciones solapadas

En este caso (3) (p. ej. planchas y pizarras naturales)el soporte de conductor DEHNsnap con brida deapriete (1) (Figura 5.4.3.10) (2), se introduce lateral-mente y, estando el soporte abierto, se fija con ayu-da de un destornillador. El DEHNsnap, puede girarse

de tal manera que permite un guiado vertical a plo-mo del conductor.

Doblar manualmente

En caso de utilizaciónsobre tejados de piza-rra, doblar el engancheinterior

Fig. 5.4.3.4: Soporte de conductor de tejado

UNIsnap con puntal preformado.Utilización sobre tejas ranuradas.


UNIsnap con puntal preformado.Utilización sobre tejas planas.


UNIsnap con puntal preformado.Utilización sobre tejados de pizarra.



Meter el soporte por

debajo de la teja

Levantar la teja

Presionarla teja

Introducir el soporte

por debajo

evan arla teja

Presionarla teja

D

E H N s n a p

1

2

1

4

3

DEHNsnap

1

2

3

1

3

Fig. 5.4.3.7: Soporte de conductor FLEXIsnap para adaptacióndirecta a la junta.

Fig. 5.4.3.8: Soporte de conductor de tejado para instalar en elreborde inferior en cubiertas de teja con ranuras.

Fig. 5.4.3.9: ZIEGELsnap, para sujeción entre tejas o planchas planas. Fig. 5.4.3.10: Soporte de conductor de tejado PLATTENsnap paraconstrucciones solapadas.



5.5 Instalaciones de toma de tierra

Las normas IEC 62305-3, EN 62305-3 y UNE EN 62.305-3 “Protección contra rayos – Daño físico a estructurasy riesgo humano”, HD 637 S1 “Instalaciones de ener-

gía superiores a 1 kV”, IEC 60050-826 “VocabularioElectrotécnico Internacional Parte 826: Instalacioneseléctricas” e IEC 60363-5-54 “ Instalaciones Eléctricasde Edificios – Parte 5-54”, contienen una explicacióndetallada de los conceptos utilizados en la técnica detoma de tierra. En Alemania, además, se aplica lanorma DIN 18014 para tomas de tierra de cimientos.A continuación, se expone la terminología utilizada ysu significado para facilitar la comprensión de los sis-temas que se describen más adelante.

Terminología

Tierra

Es la parte del terreno cuyo potencial eléctrico encada punto, se pone igual a cero. La palabra “tierra”es también el concepto utilizado, tanto para definir ala tierra como lugar concreto como el material del

que se compone, p. ej., las diversas clase de tierrahumus (mantillo), arcilla, arena, grava y rocas.

Tierra de referencia(tierra neutra) es la parte de la tierra, especialmentede la superficie, fuera de la zona de influencia de una

instalación de toma de tierra, en la que entre dospuntos cualquiera no se producen tensiones percep-tibles originadas por la corriente en la toma de tierra(Figura 5.5.1).

Toma de tierraEs uno o varios componentes conductores que seencuentran en contacto con el terreno y que consti-tuyen una conexión eléctrica (se incluyen también lastomas de tierra de cimientos).


Es un conjunto de electrodos de tierra localizados enun emplazamiento limitado y unidos eléctricamenteentre sí, así como elementos metálicos que puedanactuar como electrodos de dispersión (p. ej. armadosde cimientos de hormigón, revestimientos o armadu-ras metálicas de cables en contacto con tierra, etc.).

Fig. 5.5.1: Potencial de la superficie del terreno y tensiones en la toma de tierra de cimientos FE y tomas de tierra de control cuando están atra-vesados por la corriente.

1 m

U B 2

ϕFE

U S

FE

ϕ

U B 1

ϕFE + SE

U E

UE Tensión de puesta a tierraUB Tensión de contactoUB1 Tensión de contacto sin control de potencial (en la

toma de tierra de cimientos)

UB2 Tensión contacto con control de potencial (Tomade tierra de cimientos + toma de tierra de control)

US Tensión de pasoϕ Potencial de la superficie de la tierraFE Toma de tierra de cimientosCE Toma de tierra de control (Toma de tierra anular)

Tierra de referencia

CE



Conductor de tierraEs un conductor que une una parte de la instalación quese ha de poner a tierra con una toma de tierra y queestá tendido sobre el terreno o aislado en el mismo.

Tierra de protección contra rayosEs la toma de tierra de una instalación de proteccióncontra rayos diseñada e instalada para derivar a tie-rra una corriente de rayo.Seguidamente se describen diversos tipos de tomasde tierra y su clasificación según situación, forma yperfil.

Clasificación según situación

Tomas de tierra superficiales

Es una toma de tierra que, por lo general, se introdu-ce a poca profundidad en el terreno, aproximada-mente hasta 1 m. Se puede realizar en material con-ductor redondo o pletinas, pudiendo disponerse enforma radial, en forma anular, malla o combinaciónde varias de estas formas.

Tomas de tierra de profundidadEs una toma de tierra que, por lo general, se introdu-ce verticalmente en tierra a mayor profundidad quela anterior ( picas de tierra ). Como material puedeutilizarse conductor redondo o de perfil.

Toma de tierra de cimientosSe compone de uno o varios conductores que estánembebidos en el hormigón de la cimentación y quese encuentran en contacto con el terreno en unagran superficie.

Toma de tierra de controlEs una toma de tierra que por su forma y disposición,está más destinada al control del potencial que almantenimiento de una determinada resistencia de

propagación.

Toma de tierra circularToma de tierra que, por debajo o sobre la superficiede la tierra, configura un anillo cerrado alrededor deledificio a proteger.

Toma de tierra naturalEs aquel elemento o componente metálico que seencuentra en contacto directo con tierra o con elagua, o que está dentro del hormigón, y cuyo objeti-

vo o finalidad original no es el de actuar como partedel sistema de puesta a tierra pero que actúa como

tal (armados de cimientos de hormigón, tuberíasmetálicas, etc.).

Clasificación según forma y perfil.Se puede diferenciar entre:

Tomas de tierra realizadas con conductor plano (ple-tinas); tomas de tierra realizadas con conductor deperfil en cruz y tomas de tierra realizadas con con-ductor redondo (varillas).

Clases de resistencia

Resistencia específica de tierraρE es la resistencia eléctrica específica de la tierra. Seindica en Ωm y representa la resistencia de un cubode tierra de 1 m de lado, entre dos planos opuestosde dicho cubo.

Resistencia de propagaciónRA de una toma de tierra es la resistencia de la tierraentre la toma de tierra y la tierra de referencia. RA esprácticamente una resistencia efectiva (óhmica).

Resistencia de choque de toma de tierraRst es la resistencia efectiva existente entre un puntode la instalación de toma de tierra y la tierra de refe-rencia al producirse el paso de la corriente de rayo.

Tensiones en instalaciones de toma de tierra atra-vesadas por la corriente, control de potencial

Tensión de puesta de tierraUE es la tensión existente entre una instalación detoma de tierra y la tierra de referencia (Figura 5.5.1).

Potencial de la superficie de tierraϕ es la tensión existente entre un punto de la superfi-cie de tierra y la tierra de referencia (Figura 5.5.1).

Tensión de contacto

UB es la parte del potencial de la puesta a tierra quepuede transmitirse a las personas (Figura 5.5.1), con-siderándose como vía para la corriente por el cuerpohumano la que va desde la mano hasta el pie (distan-cia horizontal de la pieza de contacto aproximada-mente 1 m) o bien de una mano a otra.

Tensión de pasoUS es la parte del potencial de la puesta a tierra quepuede afectar a las personas al dar un paso de 1metro de longitud siendo la vía de corriente la que va

de un pie al otro pie a través del cuerpo (Figura5.5.1).




Control de potencial

Es la posibilidad de influir sobre el potencial de tie-rra, en especial sobre el potencial de la superficie dela tierra, a través de tomas de tierra de control (Figu-ra 5.5.1).

Compensación de potencial

Es la conexión de instalaciones metálicas y de siste-mas eléctricos con la instalación de protección contrarayos a través de conductores, descargadores decorriente de rayo o de vías de chispas de separación.

Resistencia de propagación / Resistencia espe-cífica de toma de tierra

Resistencia de propagación RALa derivación de la corriente de rayo a tierra a través

del sistema de puesta a tierra no se produce en unsolo punto, sino que se pone bajo tensión una deter-minada zona alrededor de la toma de tierra. La for-ma de la toma de tierra y la forma del tendido tienenque elegirse de tal manera que las tensiones queactúan sobre la superficie de la tierra (tensiones decontacto y tensiones de paso) no adquieran valorespeligrosos. Como mejor puede explicarse en qué con-siste la resistencia de propagación R

Ade una toma de

tierra es con la ayuda de una bola de metal enterra-da en el suelo.

Si la bola de metal está enterrada a suficiente pro-fundidad, la corriente fluye de manera regular portoda la superficie de la tierra que la rodea de formaradial. Ver figura 5.5.2a. En comparación con ello, enla figura 5.5.2b se muestra el caso de una bola ente-rrada por debajo de la superficie de la tierra a pocaprofundidad. Los círculos concéntricos alrededor dela superficie de la bola representan superficies denivel de tensión constante. La resistencia de propaga-ción R

A

se compone de la conexión en serie de laresistencias parciales de cada una de las capas de tie-rra que rodean la bola. La resistencia de una de estascapas de bola se calcula según la ecuación siguiente:

siendo ρE la resistencia específica de la tierra conside-rado como un suelo homogéneo, espesor de unacapa de bola supuesta.

y

q superficie media de esta capa de bola.

Supongamos una bola de metal de 20 cm de diáme-tro enterrada a 3 m de profundidad, con una resis-tencia específica de suelo de 200 Ωm.

Al calcular el incremento de la resistencia para lasdiferentes capas de la esfera en función de la distan-cia al centro de la bola, se obtiene una curva como laque se muestra en la figura 5.5.3.

La resistencia de propagación ρA para la toma de tie-rra en forma de bola se calcula como sigue:

siendo:

ρE Resistencia específica de la tierra en Ωm

Rr

r

t A E

K

K

= ⋅⋅

⋅

+ρ

π 100

2

1

22

R l

q E = ⋅ρ


1 2 3 4 5

160

140

120

10080

60

40

20

RA = 161 Ω

R e s i s t e n c

i a d e p r o p a

g a c

i ó n R

A ( Ω )

aprox. 90%

Distancia x (m)

Fig. 5.5.2: Distribución de corriente de una toma de tierra en formade bola.

Fig. 5.5.3: Resistencia de propagación RA de una toma de tierra enforma de bola con diámetro 20 cm, a 3 m de profundidad,

siendo ρE = 200 Ωm dependiente de la distancia conrespecto al centro de la bola.

b) Electrodo en forma debola instalado próximoa la línea de superficiedel terreno.

Líneas del nivel

a) Electrodo en formade bola instaladoprofundamente entierra.



t Profundidad de enterramiento en cm.

rK Radio de la toma de tierra en forma de bola encm.

En base a esta fórmula se obtiene una resistencia depropagación RA = 161 Ω, para la toma de tierra enforma de bola.

De la curva expuesta en la figura 5.5.3 se deduce quela mayor parte de la resistencia de propagación totaltiene lugar en la zonas más próximas a la toma detierra. Así, por ejemplo, a 5 metros de distancia delcentro de la bola, se ha alcanzado ya el 90% del totalde la resistencia de propagación RA.

Resistencia específica de tierra ρE

La resistencia específica ρE, determinante para lamagnitud de la resistencia de propagación RA de unatoma de tierra, depende de la composición del suelo,de su humedad y de la temperatura. Puede oscilarentre límites muy amplios.

Valores para diferentes tipos desuelo

En la figura 5.5.4 se exponen lasamplitudes en las que puedeoscilar la resistencia específica

del terreno pE para diferentestipos de suelos.

Fluctuaciones dependientes dela época del año

Numerosas mediciones handemostrado que la resistenciaespecífica de tierra varia demanera notable en función dela profundidad de enterramien-

to de la toma de tierra. Debido al coeficiente negati-vo de temperatura del suelo (α = 0,02 … 0,004) lasresistencias específicas de tierra alcanzan un valormáximo en invierno y un valor mínimo en verano. Serecomienda, por lo tanto, calcular los valores demedición de las tomas de tierra de acuerdo con losvalores máximos que se pueden esperar, ya que losvalores admisibles no deben ser superados ni siquie-ra bajo las condiciones más desfavorables (tempera-turas mínimas). La evolución de la resistencia especí-fica de tierra ρE dependiendo de la época del año(temperatura del suelo) puede representarse con bas-tante aproximación mediante una curva sinusoide,que tiene su máximo valor aproximadamente amediados de febrero y el mínimo aproximadamentea mediados de agosto. Asimismo, ensayos realizadoshan demostrado que, en el caso de tomas de tierraque no están enterradas a más de 1,5 metros de pro-fundidad, las desviaciones máximas de la resistencia

0.1 1 10 100 1000 10000 ρE

Hormigón

Terreno pantanoso, turba

Terreno cultivable, arcilla

Terreno arenoso húmedo

Terreno arenoso seco

Tierra pedregosa

Grava

Cal

Agua de río y agua de lago

Agua de mar

in Ωm

e e e

a M a’

Aparato de medida

3020

10

0

10

20

30

Profundidad de enterramiento < 1.5 m+ ρE en %

Profundidad de enterramiento > 1.5 m

− ρE en %

Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov.

Ene. Feb. Mar. Abril May. Dic.

Fig. 5.5.4: Resistencia específica de tierra ρE de diferentes tipos de suelo.

Fig. 5.5.5: Resistencia específica de tierra ρE dependiendo de la época

del año, sin que influyan sobre ella las precipitaciones (pro-fundidad de enterramiento de la toma de tierra < 1,5 m).

Fig. 5.5.6: Determinación de la resistencia específica de tierra --E con

un puente de medida de cuatro bornas según el métodoWENNER.



específica de tierra respecto a los valores medios lle-gaban a ser del ± 30%. (Figura 5.5.5.5).

En tomas de tierra enterradas a mayor profundidad(especialmente en las tomas de tierra de profundi-dad) la variación supone solamente un ± 10%.

La resistencia de propagación RA de una instalaciónde toma de tierra puede calcularse sobre la base de lacurva sinusoide de la resistencia específica de tierra,medida en un día concreto, para obtener los valoresmáximos que se pueden esperar( ver figura 5.5.5).

Medición

Para determinar la resistencia específica de tierra ρE,se utiliza un puente de medida de resistencia contratierra con 4 bornas, que trabaja según el método

cero.La figura 5.5.6 reproduce la disposición del dispositi-vo de medida para este método denominado WEN-NER. La medición se realiza desde un punto medio

fijo M, que se mantiene para todas las medicionesque se hagan con posterioridad. A lo largo de unalínea recta en tierra a-a´, se introducen cuatro sondasde medida en el terreno (picas de tierra de 30 … 50cm de longitud). Partiendo de la resistencia R obteni-

da se calcula la resistencia específica de la tierra ρEpara esa zona del terreno:

siendo:R Resistencia medida en Ω

E Distancia entre sondas en metros.ρE Resistencia específica media de la tierra en Ωm

hasta una profundidad correspondiente a la dis-tancia entre las sondas e.

Incrementando la distancia de las sondas “e” y rea- justando el punto de medida de toma de tierra, pue-de determinarse la curva correspondiente a la resis-

ρ π E e R= ⋅ ⋅2

Tabla 5.5.1: Fórmulas de cálculo de la resistencia de propagación RA para diferentes tomas de tierra.

Toma de tierra

Toma de tierra superficial(Toma de tierra radial)

–

–

–

Toma de tierra de profundidad(Pica de tierra)

Toma de tierra anular

Malla de toma de tierra

Toma de tierra en placas

Toma de tierra semiesférica/


RA Resistencia de propagación (W)

ρE Resistencia específica de tierra (Wm)

I Longitud de la toma de tierra (m)

d Diámetro de una toma de tierra anular, de la superficie circular equivalente o de una toma de tierra semianular (m)

A Superficie (m2) de la superficie rodeada por una toma de tierra anular o por una malla de toma de tierra

a Longitud de los cantos (m) de una placa de toma de tierra cuadrada. En placas rectangulares deberá aplicarse = √ b ⋅ c,

siendo b y c los lados del rectángulo.

V Contenido (m3) de un cimiento único.

2 ⋅ ρ E

R A

=l

2 ⋅ ρ E

R A

=3 ⋅ d

2

d = 1,13 ⋅ √ A

2

d = 1,13 ⋅ √ A

2

d = 1,57⋅ √ V

ρ E

R A

=l

Fórmula empírica Magnitud auxiliar

ρ E

R A

=2 ⋅ d

ρ E

R A

=4,5 ⋅ a

ρ E

R A = π ⋅

d



tencia específica de tierra ρE en función de la profun-didad.

Cálculo de las resistencias de propagación

En la tabla 5.5.1 se han expuesto las fórmulas para elcálculo de las resistencias de propagación para lostipos de terreno más usuales. En la práctica, estas fór-mulas empíricas de cálculo son más que suficientes.Las fórmulas de cálculo exactas pueden encontrarseen los apartados siguientes.

Tomas de tierra superficiales extendidas

Las tomas de tierra superficiales, por lo general, seentierran horizontalmente en el suelo a 0,5... 1 metrode profundidad. Como la capa de terreno situada porencima de la toma de tierra se seca en verano y secongela en invierno, la resistencia de propagaciónRA, para este tipo de tomas de tierra superficiales, secalcula como si estuviera situada en la superficie delterreno:

siendo:RA Resistencia de propagación de una toma de tie-

rra superficial extendida en Ω

ρE Resistencia específica de tierra en Ωml Longitud de la toma de tierra superficial en mr Cuarta parte de la anchura del fleje de acero en

metros o diámetro del conductor redondo en m

La figura 5.5.7 muestra cómo puede calcularse laresistencia de propagación RA en función de la longi-tud de la toma de tierra.

En la figura 5.5.8 se ha representado la tensión de

puesta a tierra UE en sentido longitudinal y transver-sal para una toma de tierra de fleje de 8 metros de

Rl

l

r A

E =⋅

⋅ρ

π ln

50 100

100

50

ρE = 100 Ωm

ρE = 200 Ωm

ρE = 500 Ωm

Resistencia de propagación RA (Ω)

Longitud I de la toma de tierra superficial extendida (m)

UE

100

80

60

40

20

a

UE

100

80

60

40

20

a

V

a

t

V

V

t

V

a

100 cm

t = 0 cm

50 cm

t = 0 cm

50 cm

100 cm

SENTIDO LONGITUDINAL

SENTIDO TRANSVERAL

T e n s i ó n

d e p u e s t a a t i e r r a

l U

E ( % )

T e n s i ó n

d e p u e s t a a t i e r r a U

E U

E ( % )

Distancia a (m) de la toma de tierra

Distancia a (m) de la toma de tierra

100

80

60

4020

0.5 1 1.5 2 m

%

M á x i m

a t e n s i ó n

d e p a s o

e n

% d e

l a t e n s i ó n t o t a

l

Profundidad de enterramiento

Fig. 5.5.7: Resistencia de propagación RA en función de la longitud Ide la toma de tierra superficial con diferentes resistenciasespecíficas de tierra ρE.

Fig. 5.5.9: Máxima tensión de paso US en función de la profundidadde enterramiento para una toma de tierra de flejeextendida.

Fig. 5.5.8: Tensión de toma de tierra UE entre el conductor de tierra yla superficie del terreno en función de la distancia existen-

te hasta la toma de tierra, en una toma de tierra de flejede 8 m de longitud a diferentes profundidades.



longitud. En esta figura puede verse claramente lainfluencia de la profundidad de enterramiento sobrela tensión de puesta a tierra.

En la figura 5.5.9 se ha reproducido la tensión depasos US en función de la profundidad de enterra-

miento.En la práctica suele ser suficiente el cálculo realizadosegún la fórmula empírica de la tabla 5.5.1

Tomas de tierra de profundidad

La resistencia de propagación RA de una toma de tie-rra de profundidad se calcula según la fórmulasiguiente:

RA Resistencia de propagación en Ω

ρE Resistencia específica de tierra en Ωml Longitud de la toma de tierra con picas de pro-

fundidad en mr Radio de las picas de toma de tierra de profundi-

dad en m.

La resistencia de propagación RA puede calcularsecon la fórmula empírica indicada en la tabla 5.5.1:

En la figura 5.5.10 se representa la resistencia de pro-pagación RA en función de la longitud de picas l y dela resistencia específica ρE.

Combinación de tomas de tierra

Al introducir varias tomas de tierra de profundidadunas junto a otras, la distancia entre las tomas de tie-rra debe ser, como mínimo, equivalente a la profun-didad de enterramiento. Las distintas tomas de tierrade profundidad tienen que interconectarse entre sí.

Las resistencias de propagación calculadas según lasfórmulas y los resultados de las medidas representa-dos en los diagramas, son válidos para corriente con-tinua y corriente alterna de baja frecuencia y presu-poniendo una extensión relativamente reducida

(algunos cientos de metros) de la toma de tierra. Encaso de longitudes superiores, por ejemplo tomas de

tierra superficiales, hay que añadir, a la corrientealterna, una parte inductiva.

Por otra parte, las resistencias de propagación calcu-ladas no tienen validez para corrientes de rayo. Enestos casos, la parte inductiva adquiere un papel sig-

nificativo, especialmente en instalaciones de toma detierra de gran extensión, ya que puede dar lugar avalores mayores de la resistencia de la toma de tierrade choque.

Prolongando tomas de tierra superficiales o tomas detierra de profundidad por encima de 30 metros, sealcanza una reducción inapreciable de la resistenciade propagación de choque. Por ello resulta más efi-caz la combinación de varias tomas de tierra demenor longitud. En este caso, es preciso tener encuenta que, debido a la interacción de las tomas de

tierra, la resistencia de propagación real total essuperior que la resistencia de propagación calculadaa base de la suma de la conexión en paralelo de cadauna de las distintas resistencias.

Tomas de tierra radiales

Las tomas de tierra radiales dispuesta en forma decruz, son una solución interesante cuando, en terre-nos que son relativamente malos conductores, se hande conseguir resistencias de propagación relativa-

mente bajas y con un coste razonable.

Rl

A

E = ρ

Rl

l

r A

E =⋅

⋅ρ

π 2ln

Rl

A

E = ⋅2 ρ


2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

100

80

60

40

20

Resistencia de propagación RA

Profundidad de penetración I de la tomade tierra de profundidad (m)

ρE = 100 Ωm

ρE = 500 Ωm

ρE = 200 Ωm

Fig. 5.5.10: Resistencia de propagación RA de tomas de tierra deprofundidad en función de su longitud I con diferentesresistencias específicas de tierra ρE.



La resistencia de propagación RA de una toma de tie-

rra superficial dispuesta en forma de cruz, cuyosramales están situados en un ángulo de 90º uno res-pecto al otro, se calcula con la fórmula siguiente:

siendo:RA Resistencia de propagación de la toma de tierra

superficial en forma de cruz, expresado en Ω

ρE Resistencia específica de tierra en Ωml Longitud de los ramales en md Mitad de la anchura del fleje de acero (en

metros) o diámetro del conductor redondo (enmetros)

Para una aproximación basta, en casos de longitudesde las ramas de la cruz muy grandes ( l > 10 m), laresistencia de propagación RA puede calcularse con lalongitud total de las ramas según las ecuaciones de latabla 5.5.1

La figura 5.5.11 muestra la curva de la resistencia depropagación RA de tomas de tierra superficiales en

forma de cruz en función de la profundidad de ente-rramiento.

La figura 5.5.12 muestra las curvas de la tensión de

puesta a tierra.En las tomas de tierra radiales en forma de cruz el ángu-lo entre los diversos ramales debe ser superior a 60º.

De acuerdo con la figura 5.5.12 para el cálculo de laresistencia de propagación de una malla de toma detierra se aplica la fórmula siguiente:

siendo d el diámetro del círculo equivalente a lasuperficie incluida en la malla de toma de tierra quese calcula como sigue:

En dimensiones rectangulares o poligonales de lamalla de toma de tierra:

Siendo:

A Superficie de la malla de toma de tierra.

d A

= ⋅4

π

Rd

A

E =⋅

ρ

2

Rl

l

r A

E =⋅

⋅ +ρ

π 41 75

ln .

l

Resistencia de propagación RA (Ω)

Profundidad de enterramiento (m)

l = Longitud de los ramales

ρE = 200 Ωm

l = 10 m

l = 25 m

%

14

12

10

8

6

4

2

0.5 1 1.5

%

100

80

60

40

20

10 20 30 m

4 5 °

II

I

Tensión

Distancia al punto medio de la cruz

Sentido de lamedida I

S e n t i d

o d e

l a

m e d i d

a I I

Longitud de las ramas 25 m

Fig. 5.5.11: Resistencia de propagación RA de tomas de tierra super-ficiales en forma de cruz (90º) en función de la profundi-dad de enterramiento

Fig. 5.5.12: Tensión de puesta a tierra UE entre el conductor de tierra y lasuperficie del terreno de la toma de tierra superficial en for-ma radial (90º) en función de la distancia existente al puntode intersección (profundidad de enterramiento 0,5 m).



Para dimensiones cuadradas (longitud de cantos b):

La figura 5.5.13 muestra el desarrollo de la resisten-cia de propagación de choque de tomas de tierrasuperficiales, con una y varias ramas, con tensionesde choque rectangulares. Como puede verse en estediagrama resulta más conveniente, para una deter-minada longitud, tender una toma de tierra de variasramas en forma radial que una tierra de un soloramal.

Tomas de tierra de cimientos

La resistencia de propagación de un conductor metá-lico en cimientos de hormigón puede calcularse apro-ximadamente utilizando la fórmula para tomas detierra semiesféricas:

siendo aquí “d” el diámetro de la semiesfera decimientos de superficie equivalente.

V = volumen del cimiento.

Al efectuar el cálculo de la resistencia de propaga-ción, hay que tener en cuenta que la toma de tierrade cimientos solamente puede ser efectiva si el cuer-po del hormigón se encuentra en contacto directocon una amplia superficie de terreno. Los recubri-mientos hidrófugos, aislantes, incrementan conside-rablemente la resistencia de propagación o inclusoaíslan eléctricamente la toma de tierra de cimientos

(Ver 5.5.2).

Tomas de tierra de profundidad conectadas en para-lelo

Para mantener dentro de los límites aceptables lasinterferencias e interacciones mutuas en caso detomas de tierra de profundidad conectadas en para-lelo, la distancia entre las mismas no deberá ser infe-rior a la profundidad de introducción de dichastomas de tierra.

Si las distintas tomas de tierra se encuentran situadasen círculo y son aproximadamente de la misma longi-

d V = ⋅1 57.3

Rd

A

E =⋅

ρ

π

d b= ⋅1 1.

0 1 2 3 4 5 6

Ω

160

140120

100

80

60

40

20

0

R e s i s t e n c i a d e t o m a d e t i e r r a d e c h o q u e R s t

Tiempo en µs

n = 12

3

4

RA = 10 Ω

l

n = 4Z = 150 ΩRA = 10 Ωn = 1 ... 4n · l = 300 m

Z Impedancia del conductor de tierraRA Resistencia de propagaciónn Número de tomas de tierra conectadas en paralelol Longitud media de las tomas de tierra

a

l

p

n = 20

10

5

3

2

p Factor de reducciónn Número de tomas de tierra conectadas en paraleloa Distancia media entre las tomas de tierral Longitud media de las tomas de tierra

0.5 1 2 5 10

20

10

5

3

2

1

Fig. 5.5.13: Resistencia de toma de tierra de choque Rst, de unatoma de tierra de superficie con uno y varios ramalesde la misma longitud.

Fig. 5.5.14: Factor de reducción p para el cálculo de la resistenciatotal de propagación RA de tomas de tierra de profundi-dad conectadas en paralelo.



tud, la resistencia de propagación puede calcularsecomo sigue:

RA es la resistencia media de propagación de cadauna de las tomas de tierra. El factor de reducción p

puede calcularse según la figura 5.5.14 en funcióndel número de dichas tomas de tierra, de su longitudy de la distancia existente entre las mismas.

Combinación de tomas de tierra superficiales ytomas de tierra de profundidad

Cuando se trata de tomas de tierra de profundidadcon una resistencia de propagación suficiente ( por

ejemplo en capas profundas impregnadas de agua,en suelos de arena…), la toma de tierra de profundi-dad debe encontrarse lo más cercana posible al obje-to que se desea proteger. Si fuera imprescindible unalínea conductora larga, resulta muy conveniente ten-der en paralelo a la misma una toma de tierra en for-ma radial compuesta de varios ramales, con el fin dereducir la resistencia durante la elevación de lacorriente.

A modo de aproximación, la resistencia de propaga-ción de una toma de tierra superficial con picas de

tierra puede calcularse como si la toma de tierrasuperficial estuviera prolongada por la longitudenterrada de la toma de tierra de profundidad.

Tomas de tierra anulares

En anillos de toma de tierra de grandes diámetros (d>30 m), la resistencia de propagación se calcula con lafórmula para tomas de tierra superficiales (en cuyo

caso para la longitud de la toma de tierra se toma elperímetro del círculo π ⋅d):

siendo:

r = radio del conductor redondo o la cuarta parte dela anchura del fleje de acero de la toma de tierra,en metros.

El cálculo de la resistencia de propagación en anillosde toma de tierra que no tienen forma de círculo, se

realiza utilizando el diámetro de un círculo equiva-lente de la misma superficie:

siendo:

A = Superficie rodeada por la toma de tierra anular.

Ejecución

De acuerdo con la normativas, por cada instalación

que se desea proteger, se requiere una instalaciónpropia de toma de tierra que, por sí misma, tiene queser capaz de funcionar plenamente, incluso sinemplear otros elementos metálicos como tuberías deagua o conductores de la instalación eléctrica pues-tos a tierra. En el caso de la protección contra rayos,el valor de la resistencia de propagación RA solamen-te tiene una importancia secundaria. Lo más impor-tante es que la compensación de potencial esté reali-zada y consecuentemente la corriente de rayo puedafluir sin peligro por tierra.

El edificio o estructura a proteger se eleva, a travésde la corriente de rayo “i” hasta la tensión de puestaa tierra tierra UE,

respecto a la tierra de referencia.

El potencial de la superficie del terreno disminuyeconforme aumenta la distancia con la toma de tierra(Figura 5.5.1).

La caída de tensión inductiva que se produce en latoma de tierra durante el incremento de la corrientede rayo, solamente tiene que ser tomada en conside-ración en el caso de instalaciones de toma de tierrade grandes dimensiones (p. ej. las tomas de tierrasuperficiales de gran longitud son necesarias en sue-los que son malos conductores ).En general, la resis-tencia de propagación está determinada solamentepor la parte óhmica.

En conductores aislados introducidos en el edificio, el

potencial de puesta a tierra UE adquiere su valortotal con respecto a los conductores.

U i R L di

dt E A= ⋅ + ⋅ ⋅

1

2

d A

= ⋅ 4

π

Rd

A

E = ⋅

⋅

2

3

ρ

Rd

d

r A

E =⋅

⋅ ⋅ρ

π

π

2

ln

Rl l

A

E

flat strip eath rod

≈+

ρ

R R

p A

A= '




Para evitar el riesgo de perforaciones y saltos de chis-pas, estos conductores aislados se conectan con la ins-talación de toma de tierra, en el marco de la compen-sación de potencial para protección contra rayos, através de vías de chispas de separación o mediante

equipos de protección contra sobretensiones en elcaso de conductores con tensión (ver catálogo princi-pal DEHN de protección contra sobretensiones UE).

Para mantener lo más bajas posibles las tensiones depaso y contacto, es necesario reducir la resistencia depropagación. La instalación de toma de tierra puedediseñarse como toma de tierra de cimientos, comotoma de tierra anular o, en edificios de grandessuperficies, también como mallas de toma de tierra, yen casos especiales, como tomas de tierra aisladas.

En Alemania, las tomas de tierra de cimientos deben

dimensionarse según DIN 18014.

La toma de tierra de cimientos debe realizarse comoanillo cerrado instalado en la base de los muros exte-riores de la edificación o en la cimentación de la losa.En el caso de edificaciones de mayores dimensiones,la toma de tierra de cimientos deberá disponer deconexiones transversales, de manera que el tamañomáximo de las retículas no supere los 20 m x 20 m.

La toma de tierra de cimientos tiene que instalarse detal manera que esté rodeada de hormigón por todas

partes. En caso de pletinas o flejes de acero en hormi-gón no armado, el electrodo de toma de tierra tieneque disponerse de canto.

Hay que efectuar una conexión entre la toma de tie-rra de cimientos y la barra de compensación depotencial en la zona de acometida del edificio. Segúnla norma UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) una toma detierra de cimientos debe disponer de banderolas oesperas de conexión para la unión de los derivadoreso bajantes de la protección externa contra rayos a lainstalación de toma de tierra.

Debido al riesgo de corrosión, en el punto de salidade una banderola de conexión deberá preverse, ade-más, una protección suplementaria contra la corro-sión (con revestimiento de PVC o mediante utiliza-ción de acero inoxidable).

Las armaduras del hormigón de cimientos puedenutilizarse igualmente como toma de tierra, siempreque cuente con las necesarias banderolas de cone-xión y el armado del hormigón se conecte entre sí porencima de las juntas de dilatación.

Las tomas de tierra superficiales tienen que instalar-se, como mínimo, a una profundidad de 0,5 metros.

La resistencia de puesta a tierra de choque de las ins-talaciones de toma de tierra depende del valor máxi-mo de la corriente de rayo y de la resistencia especí-fica de tierra. Ver a este respecto también la figura5.5.13. La longitud de las tomas de tierra eficaces en

caso de corriente de rayo se calcula, de forma aproxi-mada, como sigue:

Tomas de tierra superficiales:

Tomas de tierra de profundidad:

Siendo:

Ieff Longitud efectiva de la toma de tierra en metros î Valor punta de la corriente de rayo en kAρE Resistencia específica de tierra en Ω m.

La resistencia de puesta a tierra de choque RST pue-de calcularse de acuerdo con las fórmulas de la tabla5.5.1, aplicando para la longitud l la longitud efecti-va de la toma de tierra Ieff.

Desde el punto de vista económico, las tomas de tie-rra superficiales son siempre más ventajosas que lastomas de tierra de profundidad, cuando las capassuperiores del terreno presentan una resistenciaespecífica más pequeña que las capas del subsuelo.

l î eff E = ⋅0 2. ρ

l î eff E = ⋅0 28. ρ


0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100

90

80

70

60

50

40

30

201510

50

Longitud de la toma de tierra l (m)

Toma de tierra de superficie

Toma de tierra de profundidad

ρE = 400 Ωm

ρE = 100 Ωm R e s i s t e n c i a

d e p r o p a g a c i ó n R A

( Ω )

Fig. 5.5.15: Resistencia de propagación RA de tomas de tierra de

superficie y de tomas de tierra de profundidad en fun-ción de la longitud de la toma de tierra l.



Cuando el terreno es relativamente homogéneo (esdecir cuando la resistencia específica de tierra esaproximadamente igual en la superficie del terrenoque en la profundidad del subsuelo), los costes deinstalación son similares para ambas.

Según la figura 5.5.15, en el caso de una toma de tie-rra de profundidad, se precisa aproximadamente sólola mitad de la longitud que en una toma de tierrasuperficial.

Si el terreno en la zona del subsuelo presenta unamejor conductividad que en la superficie, p.e j. porpresencia de corrientes subterráneas de agua, por loregular, resulta económicamente más ventajosa unatoma de tierra de profundidad que una toma de tie-rra superficial. La cuestión de si un tipo de toma detierra u otro resulta más ventajoso, sólo podrá deter-

minarse, en cada caso concreto, por medio de medi-ciones de la resistencia específica de tierra en funciónde la profundidad.

Las tomas de tierra de profundidad no precisan detrabajos de excavación, provocan pocos daños en elsuelo y sus costes de instalación son, en comparacióncon una toma de tierra superficial, normalmentebajos. Con estas tomas de tierra se pueden conseguirresistencias de propagación buenas y son muy apro-piadas para ampliar y mejorar instalaciones de tomade tierra ya existentes.

5.5.1 Instalaciones de toma de tierra segúnUNE EN 62305-3 (IEC 62305-3 )

La instalación de toma de tierra es, al fin y al cabo, laprolongación de los dispositivos captadores y deriva-dores para dispersar la corriente de rayo en el terre-no. Otros cometidos de la instalación de toma de tie-

rra son, por un lado, realizar la compensación depotencial entre los derivadores y, por otro, realizarun control del potencial en las proximidades de lasparedes del edificio. El sistema de puesta a tierradebe estar conectado a la barra equipotencial.

A partir de la norma UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3 )se asume la necesaria equipotencialidad del sistemade protección contra rayos. No se requiere ningúnvalor particular para la resistencia de la puesta a tie-rra, si bien, se recomienda un valor bajo (inferior a10 Ω, medida con baja frecuencia).

La normativa considera dos disposiciones de puesta atierra, Tipo A y Tipo B.

Para los dos tipos de tomas de tierra, tipo A y tipo B,la longitud mínima l1 de cada electrodo de tierra, esdeterminante para definir la clase de protección(Figura 5.5.1.1).

El valor de la resistencia específica de tierra en cadacaso, solamente puede determinarse mediante medi-ciones realizadas “in situ” por el método “WENNER”.(Medición de cuatro conductores).

Toma de tierra tipo A

La disposición de tomas de tierra tipo A describe elec-trodos de tierra en forma de líneas individuales dis-puestas horizontalmente (tomas de tierra superficia-

les) o verticalmente (tomas de tierra de profundidad)que, en cada caso, deben conectarse con un deriva-dor. El número mínimo de electrodos no debe se infe-rior a 2.

Para las clases de protección III y IV se exige una lon-gitud mínima de la toma de tierra de 5 metros. Paralas clases de protección I y II la longitud de la toma detierra se fijará en función de la resistencia específicadel terreno.

La longitud mínima de la toma de tierra l1 puede ver-

se en la figura 5.5.1.1. La longitud mínima de cadatoma de tierra es:

I1 x 0.5 para tomas de tierra verticales o inclinadas.I1 para tomas de tierra horizontales.

Estos valores son válidos para cada toma de tierraindividual. En caso de combinaciones de diferentestomas de tierra (verticales y horizontales) debe tener-se en cuenta la longitud total equivalente.

La longitud mínima de la toma de tierra puede notomarse en consideración cuando se alcanza una

resistencia de propagación en tierra inferior a 10 Ω(UNE EN 62 305-3).


8070

60

50

40

30

20

10

00 500 1000 1500 2000 2500 3000

l1 (m)

ρE (Ωm)

Clase de protección III-IV

C l a s e

d e p r o

t e c c i ó

n I

C l a s e d e

p r o t e c c

i ó n I I

Fig. 5.5.1.1: Longitudes mínimas de electrodos de tierra.



Las tomas de tierra de profundidad suelen introducir-se verticalmente en el terreno a gran profundidad. Seintroducen en terrenos firmes que, regularmente,sólo empiezan a encontrarse por debajo de lascimentaciones. La práctica ha mostrado como muyventajosas las tomas de tierra de 9 metros. Las tomasde tierra de profundidad tienen la ventaja de queestán en contacto con capas del suelo más profundas,

cuya resistencia específica, en general, es inferior a laque hay en zonas más cercanas a la superficie.

En zonas de posibles heladas es recomendable noconsiderar el primer metro de una toma de tierra ver-tical. La toma de tierra del tipo A no cumple las exi-gencias de la compensación de potencial entre losderivadores y el control de potencial. Por ello, han deinterconectarse entre sí para conseguir una distribu-ción regular de la corriente. Es importante tener encuenta este aspecto a la hora de realizar el cálculo dela distancia de separación “s”. La conexión de este

tipo de puesta a tierras puede efectuarse en la super-ficie o bajo tierra.

Toma de tierra tipo B

Las tomas de tierra tipo B son tomas de puesta a tie-rra anulares alrededor del objeto a proteger o bientomas de tierra de cimientos. Las exigencias que seplantean a este tipo de tomas de tierra están descri-tas en la norma DIN EN 18014.

Si no es posible disponer un anillo cerrado alrededor

del edificio, dicho anillo deberá completarse median-te la disposición de conductores en el interior de la

edificación o estructura. Para ello pueden utilizarsetuberías o cualquier otro tipo de estructuras metáli-cas que estén permanentemente conectados. Comomínimo, el 80% de la longitud de la toma de tierratiene que estar en contacto con el terreno. Las longi-tudes mínimas de las tomas de tierra, de acuerdo conlas disposiciones del tipo B, dependen de los nivelesde protección. En los niveles de protección I y II, la

longitud mínima de las tomas de tierra se fija, ade-más, en función de la resistencia específica del terre-no. (Ver al respecto la figura 5.5.4).

En las tomas de tierra del tipo B, el radio medio “r”de la zona rodeada por la toma de tierra no puedeser inferior a la longitud mínima l1 indicada. Paradeterminar el radio medio “r”, la superficie a consi-derar se traslada a una superficie circular equivalen-te y se determina el radio de acuerdo con las figuras5.5.1.2 y 5.5.1.3.

Seguidamente presentamos un cálculo a título deejemplo:

Si el valor exigido l1 es mayor que el valor de de “r”correspondiente a la estructura, es necesario comple-mentar con tomas de tierra radiales o verticales (otomas de tierra inclinadas) cuyas correspondienteslongitudes lr (radial/horizontal) y lv (vertical) se dedu-cen de las ecuaciones siguientes:

l l rr = −1

Fig. 5.5.1.2: Toma de tierra tipo B: determinación del radio medio.Ejemplo de cálculo.

Fig. 5.5.1.3: Toma de tierra tipo B: determinación del radio medio.Ejemplo de cálculo.

r

Superficie aconsiderar A1

Superficie circular A2,de radio medio r

A = A1 = A2

r =

r l1

Aπ

En los anillos de toma de tierra oen las tomas de tierra de cimien-tos, el radio medio r de la zonarodeada por la toma de tierra nodebe ser inferior a l 1.

12 m

1

2 m

5 m

5 m

7 m

7 m

r

Superficie aconsiderar A1

Ejemplo: edificio de viviendas,LPS Clase III, l1 = 5 m

A1 = 109 m2

r =

r = 5.89 m

109 m2

3.14

Superficie circular A2de radio medio r

A = A1 = A2

r =

r l1

Aπ

¡No sonnecesariastomas detierraadicionales!



El número de tomas de tierra adicionales no debe serinferior al número de derivadores, pero como míni-mo deben ser 2. Estas tomas de tierra adicionalesdeben estar distribuidas regularmente por todo elperímetro y han de conectarse con la toma de tierracircular (anillo de toma de tierra).

Si fuera necesario conectar tomas de tierra adiciona-les a la toma de tierra de cimientos, hay que prestarmucha atención al material que se utilice. En estesupuesto es preferible el uso de acero inoxidable,número de material 1.4571 (Figura 5.5.2.1).

Algunos sistemas o instalaciones pueden, a su vez,

requerir medias complementarias. Así:⇒ Sistemas eléctricos - Condiciones de desconexión

del suministro con respecto al tipo de red corres-pondiente (Sistemas TN, TT, IT), según normativaIEC 60364-4-41: 2005, mod y HD 60364-4-41:2007

⇒ Compensación de potencial según normativa IEC60364-5-54: 2002 y HD 60364-5-54: 2007.

⇒ Sistemas electrónicos - Técnica informática.

⇒ Puesta a tierra de antenas.

⇒ Compatibilidad electromagnética.

⇒ Centros de transformación en o junto a la instala-ción de obra.

5.5.2 Instalaciones de tomas de tierra,tomas de tierra de cimientos y tomasde tierra de cimientos en caso demedidas constructivas especiales

Toma de tierra de cimientos - Toma de tierra tipo B

En la norma alemana DIN 18014 “Tomas de tierra decimientos”, se detallan las exigencias o requisitoscorrespondientes para las tomas de tierra de este tipo.

Muchas normas, tanto nacionales como internaciona-les, especifican que la toma de tierra de cimientos esuna de las tomas de tierra preferidas, pues, con unacorrecta instalación, se consigue que el electrodo dedispersión esté rodeado de hormigón por todos ladosy sea, por tanto, además, resistente a la corrosión.Igualmente, las propiedades higroscópicas del hormi-

gón, favorecen que, por lo general, se alcancen valoresde resistencia de propagación muy bajos.

La toma de tierra de cimientos debe instalarse, comoanillo cerrado, en la fosa de cimentación o en la solerade cimientos encima del denominado hormigón delimpieza (Figura 5.5.2.1) cumpliendo, de este modo, lafunción de la compensación de potencial. Hay queprestar atención a la distribución de las mallas ≤ 20 mx 20 m, así como a las banderolas de conexión haciafuera necesarias para la conexión de los derivadores dela protección externa contra rayos, y hacia dentro para

la compensación de potencial (Figura 5.5.2.2).La instalación de una toma de tierra de cimientos esuna medida electrotécnica por lo que tiene que serrealizada y supervisada por un técnico.

l l r

v = −1

2

Banderola de conexiónmin. 1,5 m longitud, claramente identificada− Pletina de acero 30 mm x 3.5 mm− Varilla de acero inoxidable NIRO 10 mm de diámetro− Varilla de acero de 10 mm de diámetro con funda de PVC− Punto fijo de toma de tierra

Toma de tierra de cimientos− Pletina de acero 30 x 3,5 mm− Varilla de acero de 10 mm de diámetro

Fig. 5.5.2.1: Malla en tomas de tierra de cimientos. Fig. 5.5.2.2: Toma de tierra de cimientos.

Cable de conexión suplementario paraconformación de la malla ± 20 x 20 m.

Banderola de conexión

Recomendación:Varias banderolas de conexión,p. ej. en instalaciones técnicas



Tendido en hormigón no armado

En cimentaciones no armadas, como p. ej. cimientos deedificios de viviendas (Figura 5.5.2.3) es preciso utilizarsoportes distanciadores. Solamente si se instalansoportesde este tipo a una distancia de 2 metros pue-de garantizarse que, la toma de tierra de cimientos“este elevada” y, por tanto, quede totalmente rodea-da de hormigón.

Tendido en hormigón armado

En caso de utilización de planchas de acero, jaulas dearmado o hierros de armado en los cimientos, no sólopuede sino que deben unirse estos componentes natu-rales metálicos a la toma de tierra de cimientos. De estamanera, la toma de tierra de cimientos es aún más ven-tajosa. Es este caso, no es necesario utilizar soportesdistanciadores.

Con los modernos métodos para la colocación del hor-migón, con aplicación inmediata de compactado-res/prensadores, está totalmente garantizado que elhormigón “fluya” también por debajo de la toma detierra de cimientos y que la rodee por todos los lados.

La figura 5.5.2.4 muestra un ejemplo de aplicaciónpara el tendido horizontal de una pletina como tomade tierra de cimientos. Los puntos de cruce de la tomade tierra de cimientos tienen que estar conectados yser capaces de soportar la corriente. El acero cincadocomo material para las tomas de tierra de cimientos essuficiente.

Las banderolas de conexión hacia el exterior en la zonadel terreno tienen que protegerse adicionalmentecontra la corrosión en los puntos de salida. Para esto es

apropiado, por ejemplo, el uso de varillas de acero conrevestimiento de plástico (a causa del peligro de rotu-

ra del recubrimiento de plástico a bajas temperaturases necesario un cuidado especial durante el montaje),acero inoxidable de alta aleación, material Nr. 1.4571o puntos fijos de puesta a tierra.

Si la instalación está hecha correctamente, la toma detierra estará rodeada de hormigón por todos los ladosy será resistente a la corrosión.

Al instalar la toma de tierra de cimientos han de reali-zarse mallas con retículas no superiores a 20 m x 20 m.Esta amplitud de mallas no guarda ninguna relacióncon la clase de protección de la protección externa

contra rayos.En la actual técnica de edificación los diferentes tiposde cimientos se realizan en las más diferentes formasde ejecución y con las más diversas variantes de imper-meabilización. La reglamentación sobre proteccióntérmica ha adquirido una notable influencia sobre laejecución de zapatas y losas de cimentación.

Respecto a las tomas de tierra de cimientos que seconstruyen en nuevas edificaciones sobre la base de lanorma DIN 18014, la impermeabilización o aislamien-to tiene repercusiones sobre la colocación y disposi-

ción de dichas tomas de tierra.

Perímetros Aislados / Bases Aisladas

Con la expresión “Perímetro” se denomina la zona demuros y terreno de un edificio que está en contactocon la tierra. El aislamiento perimetral es el aislamien-to térmico exterior alrededor de la estructura. El aisla-miento perimetral situado en el exterior sobre la capade impermeabilización puede rodear al cuerpo deledificio sin puentes térmicos y constituye una protec-

ción adicional de impermeabilización frente a dañosmecánicos.

Fig. 5.5.2.3: Toma de tierra de cimientos Fig. 5.5.2.4: Aplicación de tomas de tierra de cimientos.



Capa de limpieza

Plancha del suelo

Hormigón

Suelo del sótano

Drenaje

Bloqueo de humedad

Aislamiento

Zona del suelo

Perímetro/Aislamiento del zócalo



Bibliografía: En base a la norma DIN EN 18014-2:2006-05; Serie de escritos VDE 35,Schmolke, H.; Vogt D.: “La toma de tier rade cimientos”; HEA-Elektro+: 2004

Capa de limpieza

Placa del suelo

Hormigón

Suelo del sótano

Drenaje

Bloqueo de humedad

Aislamiento

Zona del suelo

Perímetro /Aislamiento del suelo



Línea de separación

Bibliografía: En base a la norma DIN EN 18014-2: 2006-05; Serie de escritos VD 35, Schmolke, H.; Vogt,D. “La toma de tierra de cimientos”; HEA Elktro+: 2004

Borna MVArt. Nr. 390 050

Soporte distanciadorArt. Nr. 290 001

Pieza de crucetaArt Nr. 318 201

Punto fijo de toma de tierra para

PAS Part No. 478 800

Borna MVArt Nr. 390 050

Soporte de distanciadorArt. Nr. 290 001

Pieza de cruceta

Art. Nr. 318 201

Punto fijo de toma de tierra para PASArt. Nr. 478 800

Fig. 5.5.2.5: Disposición de la toma de tierra de cimientos (Pared del sótano aislada).

Fig. 5.5.2.6: Disposición de toma de tierra de cimientos (Pared del sótano y plancha de suelo aisladas).



La resistencia específica de las planchas aislantes peri-metrales representa un factor decisivo al considerar lasconsecuencias del aislamiento perimetral sobre laresistencia de propagación de tomas de tierra decimientos en ejecución convencional en los cimientos(zapatas de cimentación, losas de cimientos). Así porejemplo, se indica una resistencia específica 5,4 • 1012

Ωm para una espuma dura de poliuretano con unadensidad bruta de 30 kg/m2. Frente a esto, la resisten-cia específica del hormigón se encuentra entre 150

Ω /m y 500 Ω /m. Sólo en base a estas consideracionespuede deducirse que, con un aislamiento perimetralcontinuo, una toma de tierra convencional instaladaen los cimientos no tiene prácticamente ningún efec-to. El aislamiento perimetral también actúa como ais-lante eléctrico.

Las siguientes figuras muestran las diferentes posibili-dades de instalación de tomas de tierra de cimientosen edificios con aislamiento perimetral y aislamientode base (Figuras 5.5.2.5 hasta 5.5.2.7)

La disposición de la toma de tierra en las zapatas de

cimentación, con aislamiento en los lados situados

exteriormente y en la solera de suelo, no debe conside-rarse crítico (Figuras 5.5.2.5 y 5.5.2.6).

En caso de un aislamiento completo de la losa decimientos, la toma de tierra debe instalarse por deba-

jo de la capa del terreno. Aquí debería usarse para elloV4A (Nr. de material 1.4571). (Figura 5.5.2.7)


Hormigón

Suelo del sótano

Bloqueo de humedad

Aislamiento

Zona del suelo

Aislamiento delperímetro/zócalo

Anillo de toma de tierra material Nr. 1.4571

Banderola de conexiónNr. material 1.4571

Plancha de cimientos

Armado Capa de limpieza

Bibliografía: En base a la norma E DIN EN 18014-05, Serie de escritos VDE 35, Schmolke H.; Vogt, D.: “La toma de tierra de cimientos”; HEA-Elektro+: 2004

Borna MVArt. Nr.. 390 050

Pieza en cruz (cruceta)Art. Nr. 318 209

Punto fijo de toma de tierra para

PAS (carril de compensación de

potencial). Art. Nr. 478 800

Fig. 5.5.2.7: Disposición de la toma de tierra de cimientos en una plancha de suelo cerrada (completamente aislada).

Fig. 5.5.2.8: Punto fijo de toma de tierra.



En la construcción con armados resulta muy conve-niente la instalación de puntos fijos de toma de tierra.En este caso hay que prestar especial atención a que lainstalación se lleve a cabo de manera correcta durantela fase de construcción (Figura 5.5.2.8).

Cubeta negra, cubeta blanca

En edificios que se construyen en zonas con niveles ele-

vados de aguas subterráneas o emplazamientos con“presión del agua”, por ejemplo, edificaciones enladeras, es necesario prever medidas especiales contrala humedad en los sótanos. Las paredes exterioresrodeadas de tierra y las losas de cimientos deben estarselladas contra la penetración de agua de modo que,en el interior de la obra, no puedan formarse humeda-des peligrosas. En la técnica de edificación, hoy en día,existen los dos procedimientos para efectuar la imper-meabilización.

Una cuestión especial al respecto en estos casos, es

conocer si el funcionamiento de una toma de tierra decimientos está garantizado según las medidas de pro-

tección de personas de la norma IEC 60364-4-41 y segúnlas medidas de toma de tierra de protección contra elrayo de la norma UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).

Tomas de tierra de cimientos en edificios con “cubetablanca”

El nombre “cubeta blanca” está en contraposición a“cubeta negra”: La cubeta blanca no tiene ningún tra-tamiento adicional en el lado orientado al suelo, es porlo tanto “blanco”.Debido a los materiales utilizadosen la producción, el cuerpo del hormigón es absoluta-mente impermeable al agua. Frente a lo que sucedíaen años anteriores, en la cubeta blanca ya no se produ-ce la penetración de humedad en un espacio de algu-nos centímetros. Por esta razón, en los edificios concubeta blanca debe tenderse una toma de tierra fuerade la cubeta.

La figura 5.5.2.8 muestra la ejecución de una conexiónde tierra con un punto fijo de toma de tierra.

La disposición de la toma de tierra de cimientos en unacubeta blanca está representada en la figura 5.5.2.9.

Hormigón

Suelo del sótano

Drenaje

Aislamiento para la humedad

Aislamiento

Zona de tierra

Banderola deconexión

Conductor de compensación de potencial

Bibliografía: En base a la norma DIN EN 18014-2: 2006-05; Serie de escritos VD 35, Schmolke, H.; Vogt, D. “La toma de tierra de cimientos”; HEA Elktro: 2004+: 2004

Lámina

Placa de cimientos

MEBB

Capa de limpieza

Toma de tierra circular resistente a la corrosión, p. ej. NIRO V4A (Nr. de material 1.4571)Armado

Banda deimpermeabilización

Borna MVArt. Nr. 390 050

Borna de conexiónArt. Nr. 308 025


Punto fijo de toma de tierra paraPAS (Carril de compensación depotencial) Art. Nr. 478 200

Fig. 5.5.2.9: Disposición de una toma de tierra de cimientos en una cubeta cerrada, ejecución "cubeta blanca".



Tomas de tierra en edificios con “cubeta negra”

El nombre “cubeta negra” proviene de las bandasnegras de alquitrán de varias capas adosadas exterior-mente al edificio en la zona del suelo. El cuerpo del edi-ficio se recubre con masa de alquitrán/brea, sobre la

que luego se disponen, por lo regular, hasta 3 capas debandas de alquitrán.

Un conductor circular instalado en la losa de cimientospor encima de la impermeabilización puede servircomo control del potencial en el edificio. Sin embargo,debido al aislamiento de alta impedancia hacia el exte-rior, el electrodo de tierra es ineficaz.

Para cumplir las exigencias de toma de tierra, según lasdiversas normas, es necesaria la instalación de unatoma de tierra por el exterior y alrededor del edificio o

en la capa de limpieza por debajo de todas las imper-meabilizaciones.

En edificios con “cubeta negra” la amplitud de retícu-las debería ser, como máximo de 10 m x 10 m.

Las líneas de entrada de conexión al interior del edifi-cio, procedentes de la toma de tierra exterior, deberán

situarse, siempre que sea posible, por encima de laimpermeabilización del edificio (Figura 5.5.2.10) con elfin de garantizar, también a largo plazo, una cubetadel edificio que sea impermeable. Atravesar la “cube-ta negra” únicamente puede hacerse con una conduc-

ción especial de toma de tierra en el edificio.

Losas de cimientos de hormigón de fibra

El hormigón de fibra es una clase de hormigón que seconsigue añadiendo fibras de acero en hormigón líqui-do. Después del endurecimiento de éste, se forma unalosa de hormigón capaz de soportar cargas muy eleva-das. Las fibras de acero tienen una longitud aproxima-da de 6 cm y un diámetro de 1-2 mm. Están ligeramen-te onduladas y se mezclan uniformemente con el hor-migón líquido. La proporción de fibras de acero es

aproximadamente de 20-30 kg/m3 de hormigón.Gracias a esta mezcla, la losa de hormigón no sólo esresistente en gran parte a la presión, sino también ala tracción, y en comparación con una losa de hormi-gón armado convencional, presenta, además, unaelasticidad muy superior.

Fig. 5.5.2.10: Disposición de una toma de tierra de cimientos en una cubierta cerrada, ejecución “cubeta negra”.

Capa de limpieza

Hormigón

zona de tierra

Aislamiento parala humedad

Nivel máximo de aguaen tierra Alquitrán

Banderola de conexiónp. e. NIRO V4A(Nr. de material 1.4571)

MEBB

Toma de tierra circular resistente a la corrosión, p. ej. NIRO V4A (Nr. de material 1.4571)

Amplitud de retícula máxima de la toma de tierra 10 m x 10 m

Bibliografía: En base a la norma DIN EN 18014-2: 2006-05; Serie de escri tos VD 35, Schmolke, H.; Vogt, D. “La toma de tierra de cimientos”; HEA Elktro: 2004+: 2004

zona de tierraConductor de compensación de potencial


Borna de conexiónArt. Nr. 308 025

Punto fijo de toma de tierraArt.Nr. 478 320



El hormigón líquido es vertido in situ y puede conse-guirse una superficie muy lisa, sin fisuras, para grandesextensiones. Se utiliza, por ejemplo, para losas de hor-migón en cimentaciones de naves industriales de gran-des dimensiones.

El hormigón de fibra no tiene armado, de modo que enlo que se refiere a las medidas de toma de tierra hayque instalar adicionalmente una conductor circular ouna malla. El electrodo de tierra puede introducirse enel hormigón. Si es de material cincado, tiene que estarcerrado y rodeado de hormigón por todos los lados.Esto es algo que, in situ suele ser muy difícil de realizar.Por eso, se recomienda instalar, por debajo de la losade hormigón, acero inoxidable de alta aleación, resis-tente a la corrosión ( Nr. de material 1.4751). No debenolvidarse las correspondientes banderolas de cone-

xión.

Observación:

El montaje de conductores de toma de tierra y co-nexiones en hormigón tiene que ser realizado por per-sonal técnico especializado. Si esto no fuera posible, elresponsable de la obra puede llevar a cabo esta tareasólo si el trabajo es supervisado por un especialista.

5.5.3 Toma de tierra anular - Toma de tierratipo B

En todos los edificios públicos de nueva construcción lanorma DIN 18914 prescribe la instalación de una tomade tierra de cimientos. En edificios públicos ya existen-tes puede realizarse como toma de tierra anular (Figu-ra 5.5.3.1).

Estas tomas de tierra tienen que ejecutarse como unanillo cerrado alrededor del edificio y, si esto no fueraposible, habría que disponer una conexión para cerrarel anillo en el interior del edificio.

El 80 por ciento del electrodo de tierra debe estar en

contacto con el terreno. Si no se puede llegar a este80% es necesario comprobar la necesidad de tomas detierra adicionales tipo A. Han de tenerse en cuenta laslongitudes mínimas de las tomas de tierra en funcióndel nivel de protección (Ver capítulo 5.5.1).

Al instalar el anillo de toma de tierra, es preciso asegu-rarse de que se encuentre instalado a una profundidadde > 0,5 m y a 1 metro de separación del edificio. Si seinstala la toma de tierra como acabamos de exponer,se consigue reducir la tensión de paso y, de este modo,puede emplearse como control de potencial alrededor

del edificio.El anillo de toma de tierra deberá tenderse en suelo fir-me. La instalación debe realizarse en terrenos natura-les. Si se hace en zonas de relleno, escombros de obrao grava, la resistencia de propagación de tierra sedeteriora.

La corrosión es un aspecto que debe tenerse muy encuenta a la hora de escoger el material que va a utili-zarse en la instalación de puesta a tierra. El empleo deacero inoxidable es muy recomendable. Este tipo dematerial no sufre corrosión y, por tanto, no precisará

en un futuro medidas de saneamiento que puedenresultar muy costosas.

Además las banderolas de conexión tienen que prote-gerse de forma adecuada contra la corrosión.

EBB

Tipo S Tipo Z Tipo AZ

Fig. 5.5.3.1: Anillo perimetral de toma de tierra de un edificio de viviendas. Fig. 5.5.4.1: Tomas de tierra de profundidadautoempalmables DEHN.



5.5.4 Tomas de tierra de profundidad -Tomas de tierra tipo A

Las tomas de tierra de profundidad autoempalmables,sistema DEHN, se construyen en acero especial y soncincadas al fuego en un baño completo, o bien están

realizadas en acero inoxidable de alta aleación dematerial Nr. 1.4571 (la toma de tierra de acero inoxida-ble de alta aleación se utiliza en sectores especialmen-te expuestos al riesgo de la corrosión). Una caracterís-tica especial identificativa de estas tomas de tierra deprofundidad es su punto de acoplamiento, que posibi-lita la unión de las picas de toma de tierra sin aumen-tar el diámetro de las mismas. Cada pica tiene, en suextremo inferior, un taladro y en el otro extremo de labarra presenta una espiga (Figura 5.5.4.1).

En la toma de tierra tipo “S”, durante el proceso de

introducción o hincado en tierra, el relleno de metalblando se introduce en el taladro de manera que selogra una unión mecánica y eléctrica extraordinaria-mente buena.

En la toma de tierra tipo “Z” la elevada calidad de aco-plamiento se consigue mediante una espiga moletea-da varias veces.

En la toma de tierra tipo “AZ” la elevada calidad deacoplamiento se consigue mediante un moleteadodoble de la espiga con distinto diámetro.

Las ventajas de las tomas de tierra de profundidadDEHN son:

⇒ Acoplamiento especial

⇒ Sin incremento del diámetro, de manera que, latoma de tierra de profundidad, en toda su longi-tud, está en contacto directo con el terreno.

⇒ Cierra automáticamente al introducirse las picas

⇒ Facilidad de introducción con martillo neumáticosde vibración (Figura 5.5.4.2) o martillo manual.

⇒ Se alcanzan valores de resistencia constantes,invariables, debido a que las tomas de tierra deprofundidad penetran en capas del terreno queno se ven afectadas por las variaciones de hume-dad y temperatura dependientes de la época delaño.

⇒ Elevada resistencia a la corrosión gracias a un cin-cado al fuego en baño completo de inmersión(espesor de la capa de cinc 70 micras).

⇒ Los puntos de acoplamiento también están cinca-dos al fuego.

⇒ Facilidad de almacenaje y transporte, gracias a lalongitud de cada una de las picas de 1,5 m ó 1 m.

5.5.5 Tomas de tierra en suelos rocosos

En terrenos rocosos o de piedra, las tomas de tierrasuperficiales son, con mucha frecuencia, la única posi-bilidad real para realizar la instalación de una toma depuesta a tierra. Al instalar la toma de tierra, la pletinao el redondo a utilizar se ha de disponer sobre las rocaso piedras del terreno, y posteriormente debe cubrirsecon grava, hormigón, tierra vegetal o similar.

Es muy conveniente utilizar material de acero inoxida-

ble, Nr. de Material 1.4571. Los puntos de enclava-miento deben realizarse con especial cuidado y serprotegidos contra la corrosión.

5.5.6 Interconexión de tomas de tierra

Una instalación de puesta a tierra puede tener múlti-ples finalidades.

La tarea de la toma de tierra de protección es conectarinstalaciones eléctricas y equipos de servicio de formasegura con el potencial de tierra y, en caso de un fallo

eléctrico, garantizar la seguridad de personas e insta-laciones.


Fig. 5.5.4.2: Introducción de una toma de tierra de profundidad conayuda de trípode y martillo neumático motocompresor.



La toma de tierra de protección contra rayos se encar-ga de recoger, con seguridad, la corriente de las bajan-tes y dispersarla en el terreno.

La toma de tierra de servicios tiene como cometidogarantizar que las instalaciones eléctricas y electróni-

cas funcionan de un modo seguro.La instalación de toma de tierra de protección debe sercomún para todos los elementos y equipos que debanestar conectados a ella. En otro caso podrían surgirdiferencias de potencial entre equipamientos/elemen-tos puestos a tierra en diferentes toma de tierra.

Anteriormente, en la práctica se utilizaba, para latoma de tierra de sistemas electrónicos, una “tierralimpia” separada de la protección contra rayos y de latoma de tierra protección. Sin embargo, esta disposi-ción es poco aconsejable e incluso puede resultar peli-

grosa. Por la acción de rayos, en la instalación de tomade tierra, aparecen diferencias de potencial muy eleva-das, hasta de algunos cientos de kV, lo que puede lle-gar a ocasionar la destrucción de instalaciones eléctri-cas e incluso suponer un grave peligro para las perso-nas.

Por lo tanto, las normas UNE EN 62305-3 y -4 (IEC62305-3 y -4) recomiendan una compensación depotencial continua dentro de una instalación. La tomade tierra de equipos puede realizarse en el interior deun edificio, en forma radial, central o mallada. Una dis-

posición en forma de malla es lo más aconsejable. Entodo caso, esto depende tanto del entorno electro-magnético como de las características de los sistemaselectrónicos.

En una instalación de grandes dimensiones, con dife-

rentes edificios interconectados con conductores eléc-tricos y líneas de datos, la combinación de los distintossistemas de puesta a tierra puede reducir la resistencia(total) de tierra. (Figura 5.5.6.1). De este modo, sereducen notablemente las diferencias de potencialexistentes entre los diversos edificios. Al mismo tiem-po se disminuyen los esfuerzos por cargas de tensiónde los diferentes conductores de conexión eléctricos yde datos. En cualquier caso, las uniones de los distintossistemas de toma de tierra de los edificios, deben cons-tituir entre sí una red mallada. Esta red mallada de

toma de tierra deberá estar realizada de tal modo quese una con la instalación de toma de tierra allí dondetambién se conectan las derivaciones verticales. Lasdiferencias de potencial entre edificios, en caso de unadescarga de rayo, son tanto más pequeñas cuanto másestrechas sean las retículas de la red mallada de tomade tierra. Esto, por otra parte, depende de la superficietotal de la edificación. Se ha demostrado que retículasde malla de 20 m x 20 hasta 40 m x 40 m son efectivas yeconómicamente ventajosas. Si, por ejemplo, existenchimeneas de aireación muy elevadas (puntos preferi-dos para las descargas de rayo), alrededor de las partes

Fig. 5.5.6.1: Instalación de toma de tierra en forma de malla de una instalación industrial.

Taller Almacén Administración

Centro detransformación Portería

Producción

Producción

Producción



de la edificación correspondientes, las uniones deberí-an ser más estrechas y, a ser posible, realizarse en for-ma radial con conexiones transversales circulares (Con-trol de potencial). Al elegir el material a utilizar comoelectrodos de la malla de puesta a tierra es preciso

tener en cuenta su resistencia a la corrosión y la com-patibilidad de los mismos.

5.5.7 Corrosión de las tomas de tierra

5.5.7.1 Sistemas de puesta tierra conespecial consideración a la corrosión

Los metales en contacto directo con el suelo o el agua(electrolitos) pueden sufrir corrosión por causa decorrientes parásitas, suelos corrosivos y la formaciónde celdas voltaicas. No es posible proteger a los elec-

trodos de puesta a tierra de la corrosión aislándolescompletamente, es decir, separando los metales delterreno, pues todas los revestimientos convencionalesque se emplearon hasta ahora han tenido una altaresistencia eléctrica y, por lo tanto, invalidan el efectode los electrodos de puesta a tierra.

Los electrodos de puesta a tierra fabricados con unmaterial uniforme pueden estar expuestos al riesgo decorrosión por suelos agresivos y a la formación de cel-das de concentración. El riesgo de corrosión dependede la naturaleza del material y del tipo y composición

del terreno.Cada vez aumentan más los daños por corrosión debi-do a la formación de celdas voltaicas. Esta formaciónde celdas entre diferentes metales con potenciales demetal/electrolitos ampliamente diferentes se conocedesde hace muchos años. Sin embargo, lo que aún esdesconocido es que las armaduras del hormigón decimentación también pueden convertirse en el cátodode una celda y, de esta manera, causar corrosión a otrasinstalaciones.

Con los cambios en las técnicas de construcción de edi-ficios -estructuras de hormigón armado más grandes yáreas de metal libre más pequeñas en tierra – la rela-ción de superficie ánodo/cátodo es cada vez más des-favorable y el riesgo de corrosión de los metales másbásicos se incrementa inevitablemente.

El aislamiento eléctrico de las instalaciones que actúancomo ánodos para evitar la formación de estas celdassólo es posible en casos excepcionales. Hoy en día, elobjetivo es integrar todos los electrodos de puesta atierra, incluidas las instalaciones metálicas conectadas

a tierra para poder lograr la equipotencialidad y, enconsecuencia, la máxima seguridad contra tensiones

con riesgo de choque por fallas o por impactos derayos.

En las instalaciones de alta tensión, los electrodos depuesta a tierra de protección se conectan a electrodosde puesta a tierra que operan a baja tensión, de con-

formidad con la norma HD 63751. Asimismo, la normaIEC 60364-4-41 2005 modificada y la HD 60364-41(2007) requieren de la integración de conductos ydemás instalaciones en las medidas de protección con-tra riesgo de choque eléctrico. Así, la única manera deprevenir o, por lo menos, reducir el riesgo de corrosiónde los electrodos de puesta a tierra y demás instalacio-nes en contacto con ellos, es eligiendo materiales ade-cuados para la fabricación de electrodos de puesta atierra.

La norma DIN VDE 0151 titulada “Materiales y dimen-

siones mínimas de electrodos de puesta a tierra respec-to de la corrosión” está disponible desde junio de 1986como documento oficial. Además de décadas de expe-riencia en el campo de la tecnología de puesta a tierra,esta norma incluye, también, los resultados de exten-sivos exámenes preliminares. Hay muchos resultadosinteresantes disponibles que resultan importantespara los electrodos de puesta a tierra, incluidos los delos sistemas de protección contra rayos.

A continuación, se explican los procesos fundamenta-les que llevan a la corrosión.

De los conocimientos adquiridos por el grupo de Tra-bajo VDE “materiales de la puesta tierra” se derivan lasmedidas prácticas anticorrosivas y de conservación delbuen estado del material, especialmente en lo que res-pecta a los electrodos de puesta tierra para la protec-ción contra las descargas atmosféricas.

Términos empleados en protección contra la corrosióny en las medidas de protección contra corrosión

Corrosión

Reacción de un material metálico con el entorno quelleva al deterioro de las características de dicho mate-rial y/o de su entorno. Por lo general, la reacción es decarácter electroquímico.

Corrosión electroquímica

Corrosión durante la cual tienen lugares procesos elec-troquímicos. Se producen exclusivamente en presen-cia de un electrolito.

Electrolito

Medio corrosivo conductor de iones (como por ejem-plo, suelo, agua, sales fundidas).




ElectrodoMaterial conductor de electrones en un electrolito. Elsistema de electrodo y electrolito forma una mediacelda.

ÁnodoElectrodo desde el cual una corriente continua ingre-sa al electrolito.

CátodoElectrodo desde el cual una corriente continua dejael electrolito.

Electrodo de referencia

Electrodo de medición para determinar el potencialde un metal en el electrolito.

Electrodo de cobre / sulfato de cobreElectrodo de referencia que apenas puede polarizar-se, fabricado de cobre en una solución saturada desulfato de cobre.

El electrodo de sulfato de cobre es la forma máscomún del electrodo de referencia para la medicióndel potencial de objetos metálicos subterráneos (Fig.5.5.7.1.1).

Celda de corrosiónCelda voltaica con diferentes densidades locales decorrientes parciales para disolver el metal. Puedenformarse ánodos y cátodos de la celda de corrosión:⇒ En el material

Por diferentes metales (corrosión por contacto) opor diferentes componentes estructurales (corro-sión selectiva o intercristalina).

⇒ En el electrolitoPor diferentes concentraciones de determinadosmateriales con características estimulantes o

inhibitorias para disolver el metal.

PotencialesPotencial de referenciaPotencial de un electrodo de referencia respecto delelectrodo de hidrógeno estándar.Potencial eléctrico de un metal

Potencial eléctrico de un metal o de un sólido con-ductor de electrones en un electrolito.

5.5.7.2 Formación de celdas voltaicas,corrosión

Los procesos de corrosión pueden explicarse claramen-te con la ayuda de una celda voltaica. Si, por ejemplo,se sumerge una varilla de metal en un electrolito, losiones con carga positiva pasan al electrolito y, a lainversa, los iones positivos se absorben del electrolitodesde la banda de metal. En este contexto, se habla de“presión de la solución” del metal y de “presión osmó-tica” de la solución. Dependiendo de la magnitud deambas presiones, o bien, los iones del metal de la vari-lla pasan a la solución (por lo que la varilla se convier-te en negativa respecto de la solución) o los iones delelectrolito se agrupan en grandes números en la vari-lla (la varilla se torna positiva respecto del electrolito).Así, se crea una tensión entre dos varillas de metal enel electrolito.

En la práctica, los potenciales de los metales en tierrase miden con la ayuda de un electrodo de sulfato decobre. Ello consiste en una varilla de cobre que se

i

i

Electrolito

Electrodo IICu

Electrodo IFe

i

i

Electrolito I

Permeable a iones

Electrodo IIElectrodo I

Electrolito II

12

34

5

6

1 Varilla de cobre del electrolito contaladro para la conexión de medidas

2 Tapón de goma

3Cilindro cerámico con fondo poroso

4 Barnizado5 Solución saturada Cu/CuSO46 Cristales de Cu/CuSO4

Fig. 5.5.7.1.1: Ejemplo de aplicación de un electrodo de medida nopolarizada (electrodo de cobre-sulfato de cobre) paraadquirir un potencial dentro del electrolito (vista sec-ción transversal).

Fig. 5.5.7.2.1: Celda galvánica: hierro/cobre.

Fig. 5.5.7.2.2: Celda de concentración.



sumerge en una solución saturada de sulfato decobre (el potencial de referencia de este electrodo dereferencia permanece constante).

Considérese el caso de dos varillas fabricadas condiferentes metales que se sumergen en el mismo

electrolito. Se crea ahora una tensión de determina-do valor en cada varilla del electrolito. Puede emple-arse un voltímetro para medir la tensión entre vari-llas (electrodos); esta es la diferencia entre los poten-ciales de los electrodos individuales respecto del elec-trolito.

¿De qué manera surge ahora que la corriente fluyeen el electrolito y, por lo tanto, que el material setransporta, es decir, se produce la corrosión?

Si, según se muestra en este documento, los electro-dos de cobre y hierro se conectan mediante un ampe-rímetro fuera del electrolito, por ejemplo, se verificalo siguiente en el circuito exterior, la corriente i fluyede + a –, es decir, del electrodo de cobre “más noble”de acuerdo con la Tabla 5.5.7.2.1, al electrodo de hie-rro. (Figura 5.5.7.2.1).

Por otro lado, en el electrolito, la corriente i debefluir del electrodo de hierro “más negativo” al elec-trodo de cobre para cerrar el circuito. Esto significaque los iones positivos pasan del polo más negativoal electrolito y, por lo tanto, se convierte en el ánodo

de la celda voltaica, es decir, se disuelve. La disolucióndel metal tiene lugar en estos puntos, donde lacorriente ingresa al electrolito.

También puede surgir una corriente de corrosión apartir de una celda de concentración (Figura5.5.7.2.2). En este caso, dos electrodos del mismo tipode metal se sumergen en diferentes electrolitos. Elelectrodo en el electrolito II que tiene la mayor con-centración de iones de metal se torna eléctricamentemás positivo que el otro. La conexión de ambos elec-trodos permite que la corriente i fluya y el electrodo,

que es más negativo desde el punto de vista electro-químico, se disuelve.

Puede formarse una celda de concentración de estetipo, por ejemplo, por dos electrodos de hierro, unode los cuales se fija en el hormigón; mientras el otroqueda en tierra (Figura 5.5.7.2.3).

Tabla 5.5.7.2.1: Valores de potenciales y tasas de corrosión de materiales de metal común.

Definición

Potencial de corrosiónlibre en el suelo1)1 UM-Cu/CuSO4 V De -0,5 a -0,83)De 0 a -0,1 De -0,5 a -0,6 De -0,4 a -0,62) De -0,9 a -1,15)

Potencial de proteccióncatódica en el terreno1)2 UM-Cu/CuSO4 V -0,2 - 0,65 -0,65 2) -0,85 4) -1,2 5)

Equivalenteelectroquímico

Velocidad de corrosiónlineal a J = 1 mA/dm2

3

4

∆m K = ––––

lt

∆s W

lin = ––

t mm/año 0,12 0,3 0,27 0,12 0,15

Kg/(A·año) 10.4 33.9 19.4 9.1 10.7

Símbolo(s) Unidad demedición Cobre HierroPlomo Latón Zinc

1) Medida con el electrodo de cobre/sulfato de cobre saturado (Cu/Cu SO4)2) Valores verificados en ensayos realizados recientemente. El potencial del cobre revestido en latón depende del espesor del recubrimiento de

latón. Los recubrimientos de latón comunes hasta el presente representan una pocos µm y, por lo tanto, se encuentran entre los valores del latóny el cobre en el suelo.

3) Estos valores también se aplican a tipos de hierro de menor aleación. El potencial del acero en el hormigón depende considerablemente deinfluencias externas. Medido con un electrodo saturado de cobre/sulfato de cobre, generalmente representa de -0,1 a 0,4 V. En el caso de

conexiones conductoras de metal con amplias instalaciones subterráneas de metal con potencial más negativo, es polarizado catódicamente y,por lo tanto, alcanza valores de hasta aproximadamente -0,5V.

4) En suelos anaeróbicos, el potencial de protección debería ser de -0,95V.5) Acero galvanizado por inmersión en caliente, con recubrimiento de zinc, de acuerdo con la tabla antes mencionada, que posee una capa de zinc

pura externa y cerrada. El potencial del acero galvanizado por inmersión en caliente en el suelo, por lo tanto, corresponde aproximadamente ael valor indicado de zinc en el suelo. En caso de pérdida de la capa de zinc, el potencial se hace más positivo. Con esta corrosión completa, pue-de alcanzar el valor del acero.El potencial del acero galvanizado por inmersión en caliente en el hormigón posee aproximadamente los mismos valores iniciales. Con el tiem-po, el potencial se hace más positivo. Sin embargo, todavía no se hallaron valores más positivos de aproximadamente -0,75V. El cobre enérgi-camente galvanizado por inmersión en caliente con una capa de zinc de, por lo menos, 70 µm también posee una capa externa cerrada de zincpuro. El potencial del cobre galvanizado por inmersión en caliente del suelo, por lo tanto, corresponde a aproximadamente el valor indicado dezinc en el suelo. En el caso de una capa de zinc más delgada o de corrosión de la capa de zinc, el potencial se hace más positivo. Aún no se handefinido los valores límite.



Al conectar estos electrodos, el hierro en el hormigónse convierte en el cátodo de la celda de concentra-ción y el de tierra se convierte en el ánodo; por lo

tanto, este último se destruye por pérdida de iones.Para la corrosión electroquímica, cuanto más grandesson los iones y menor es su carga, mayor es el trans-porte de metal asociado al flujo de corriente i (esdecir, i es proporcional a la masa atómica del metal).

En la práctica, los cálculos se realizan con corrientesque fluyen durante un período de tiempo determina-do, por ejemplo, un año. La Tabla 5.5.7.2.1 indicavalores que expresan el efecto de la corriente decorrosión (densidad de corriente) en términos de lacantidad de metal disuelto. Así, las mediciones de lacorriente de corrosión posibilitan el cálculo por ade-lantado de cuántos gramos de un metal erosionarándurante un período de tiempo considerado.

Sin embargo, más práctica es la predicción de si, ydurante qué período de tiempo, la corrosión causaráorificios o picaduras en los electrodos de puesta a tie-rra, tanques de acero, cañerías, etc.

Por lo tanto, resulta importante si el ataque de lapresunta corriente tendrá lugar de manera difusa ouniforme.

Para el ataque corrosivo, no es sólo la magnitud de lacorriente de corrosión la que resulta decisiva, sinotambién y en especial, su densidad, es decir, lacorriente por unidad del área de descarga.

A menudo no se puede determinar directamenteesta densidad de corriente. En esos casos, se manejacon mediciones de potencial desde los cuales puedetomarse el grado de “polarización” disponible. Elcomportamiento de los electrodos respecto de lapolarización sólo se expone básicamente en estedocumento.

Considérese el caso de una pletina de acero galvani-

zada situada en tierra y conectada a la armadura deacero (negro) del hormigón de cimiento (Figura5.5.7.2.4). De acuerdo con nuestras mediciones, se

producen las siguientes diferencias de potencial res-pecto del electrodo de sulfato de cobre:

Acero (desnudo) en hormigón: –200 mV.Acero galvanizado en arena: –800 mV.

Así, existe una diferencia de potencial de 600 mVentre estos dos metales. Si ahora se los conecta sobretierra, fluye una corriente i en el circuito exterior des-de el hormigón armado hasta el acero en la arena yen el suelo desde el acero en la arena hasta el aceroen el refuerzo.

La magnitud de la corrientei

ahora es una función dela diferencia de tensión, la conductividad del suelo yla polarización de los dos metales.

Por lo general, se observa que la corriente i en tierraes generada por cambios en el material.

Sin embargo, un cambio en el material también sig-nifica que la tensión de los metales individuales cam-bia respecto del suelo. Esta variación de potencialcausada por la corriente de corrosión i se denominapolarización. La resistencia de la polarización esdirectamente proporcional a la densidad de la

corriente. Ahora, los fenómenos de polarización tie-nen lugar en los electrodos negativos y positivos. Sinembargo, las densidades de corriente en ambos elec-trodos son muy diferentes.

A modo de ilustración, consideraremos el siguienteejemplo:

Se conecta un tubería de gas de acero, con un buenaislamiento de tierra, a electrodos de cobre de pues-ta a tierra.

Si la tubería aislada sólo posee unos pequeños pun-tos donde falta material, existe una mayor densidad

i

i

Tierra

Electrodo IISt

Electrodo ISt/tZn

HormigónTierra

i

Electrodo IIFe

Electrodo IFe

i

Hormigón

Fig. 5.5.7.2.3: Celda de concentración: Hierro en tierra / Hierro enhormigón.

Fig. 5.5.7.2.4: Celda de concentración:Acero galvanizado entierra/acero (negro) en hormigón.



de corriente en estos puntos como resultado de lacorrosión rápida del acero.

En oposición, la densidad de corriente es baja en elárea más grande de los electrodos de puesta a tierrade cobre donde ingresa la corriente.

Así, la polarización es mayor en el conductor de ace-ro aislado más negativo que en los electrodos depuesta a tierra de cobre positivos. El potencial delconductor de acero cambia a valores más positivos.Así, también disminuye la diferencia de potencialentre los electrodos. Por lo tanto, la magnitud de lacorriente de corrosión es también una función de lascaracterísticas de polarización de los electrodos.

La resistencia de polarización puede estimarsemidiendo los potenciales de los electrodos de un cir-cuito dividido. El circuito se divide para evitar la caí-da de tensión en el electrolito. Por lo general, paradichas mediciones se utilizan instrumentos de regis-tro, ya que frecuentemente existe una rápida despo-larización inmediatamente después de interrumpidala corriente de corrosión.

Si ahora se mide la fuerte polarización en el ánodo(el electrodo más negativo), es decir, si hay un cambioobvio a potenciales más positivos, habrá un alto ries-go de corrosión del ánodo.

Volvamos a nuestra celda de corrosión – acero (des-

nudo) en hormigón/acero, galvanizado en la arena(Figura 5.5.7.2.4). Con respecto a un electrodo de sul-fato de cobre distante, es posible medir un potencialde celdas interconectadas de entre -200 y -800 mV. Elvalor exacto depende de la relación del área anódicaa catódica y de la polaridad de los electrodos.

Si, por ejemplo, el área del cimiento de hormigónarmado es muy grande en comparación con la super-ficie del conductor de acero galvanizado, se produci-rá en el último una densidad de corriente anódicaalta, que se polariza a prácticamente el potencial de

la armadura de acero y se destruye en un período detiempo relativamente corto. Así, una polarizaciónpositiva alta indica siempre un mayor riesgo de corro-sión.

En la práctica, obviamente, es importante conocer ellímite sobre el cual un cambio de potencial positivosignifica un riesgo elevado de corrosión. Lamenta-blemente para este caso, no es posible indicar unvalor preciso que puede aplicarse, debido a que lainfluencia de las características del terreno es dema-siado elevada. Sin embargo, sí es posible determinar

los márgenes de desviación del potencial para suelosnaturales.

Resumen:

Una polarización por debajo de +20 mV, por lo gene-ral, no es peligrosa. Los cambios de potencial queexceden de +100 mV son definitivamente peligrosos.Entre 20 y 100 mV siempre habrá casos en los que la

polarización causará fenómenos de corrosión consi-derables.

A modo de resumen se puede concluir lo siguiente:

La condición previa para la formación de celdas decorrosión (celdas voltaicas) es siempre la presencia deánodos y cátodos de metal conectados y electrolíticosque cierran el circuito conductivo.

Los ánodos y cátodos se forman a partir de:

⇒ Materiales

•Diferentes metales o diferentes condiciones desuperficies de un metal (corrosión por contac-to).

•Diferentes componentes estructurales (corro-sión selectiva o intercristalina).

⇒ Electrolitos:

•Diferente concentración (como por ejemplo,salinidad, ventilación).

En las celdas de corrosión, los campos anódicos siem-pre poseen un potencial de metal/electrolito más

negativo que los campos catódicos.Los potenciales de metal/electrolito se miden utili-zando un electrodo de cobre/sulfato de cobre satura-do dispuesto en los alrededores inmediatos del metalen el terreno o sobre éste. Si existe una conexión con-ductora metálica entre el ánodo y el cátodo, la dife-rencia de potencial produce una corriente continuaen el electrolito que pasa desde el ánodo y se intro-duce en el electrolito disolviendo el metal antes dereingresar al cátodo.

Con frecuencia se aplica la “regla de superficies”

para estimar la densidad de corriente anódica pro-medio IA:

JA densidad media de la corriente anódica.UA,UC Potenciales de ánodo o cátodo en V.ϕC Resistencia de polarización específica del cáto-

do en m2.

AA,AC Superficies de ánodo o cátodo en m2.

J U U A

A A

C A

C

C

A

= −

⋅ϕ

in A/m2



La resistencia de polarización es la relación de la ten-sión de polarización y la corriente total de un electro-do mixto (un electrodo donde tiene lugar más de unareacción de electrodo).

En la práctica, es posible determinar las tensiones de

excitación de celda UA - UC y el tamaño de las superfi-cies AC y AA como una aproximación para estimar latasa de corrosión. Sin embargo, no se dispone conexactitud suficiente, de los valores de ϕA (resistencia depolarización específica de ánodo) y ϕC, sino que depen-den de los materiales de los electrodos, los electrolitosy las densidades de corriente anódica y catódica.

Los resultados de los exámenes disponibles hasta aho-ra permiten concluir que ϕA es mucho más pequeñoque ϕC.

Para ϕC

se aplica lo siguiente:

Acero en tierra Aprox. 1 Ωm2

Cobre en tierra Aprox. 5 Ωm2

Acero en hormigón Aprox. 30 Ωm2

De la regla de superficies puede deducirse claramenteque aparecen fuertes manifestaciones de corrosióntanto en conductores de acero recubiertos y depósitosde acero con pequeños puntos de fallo donde faltamaterial en el recubrimiento protector conectados acon tomas de puesta a tierra de cobre, como en con-ductores de toma de tierra de acero cincado conecta-

dos a instalaciones de toma de tierra muy extensas decobre o en cimientos de hormigón armado muy gran-des.

Mediante la elección de materiales apropiados, pue-den evitarse o reducirse considerablemente los riesgospor corrosión para tomas de tierra. Para conseguir unadurabilidad suficiente hay que respetar las dimensio-nes mínimas de los materiales (Tabla 5.5.8.1).

5.5.7.3 Elección de los materiales para los

electrodos de puesta a tierraEn la tabla 5.5.8.1 se enumeran los materiales y dimen-siones mínimas que habitualmente se emplean en laactualidad en los electrodos de puesta a tierra.

Acero galvanizado por inmersión en caliente

El acero galvanizado por inmersión en caliente tam-bién es adecuado para empotrar en el hormigón. Lastomas de tierra de cimiento, los electrodos de puesta atierra y las conexiones equipotenciales de acero galva-

nizado en el hormigón, pueden conectarse con lasarmaduras metálicas.

Acero con revestimiento de cobre

En el caso del acero con recubrimiento de cobre, parael material del revestimiento se aplican las mismasobservaciones que para el cobre desnudo. Sin embar-go, el eventual daño que se infiera al recubrimiento de

cobre, supone un elevado riesgo de corrosión delnúcleo de acero; de ahí que siempre deba existir unacapa de cobre cerrada completa y de grosor suficiente.

Cobre desnudo

El cobre desnudo es muy resistente debido a su posi-ción en la calificación de aislamiento electrolítico. Asi-mismo, en combinación con electrodos de puesta a tie-rra u otras instalaciones en tierra realizadas con mate-riales “menos nobles”, como por ejemplo, el acero,posee una protección catódica adicional. Ahora bien,

a costa de los metales más “básicos”.

Aceros inoxidables

Determinados aceros inoxidables de alta aleación deacuerdo con la norma EN 10088 son inertes y resisten-tes a la corrosión en el terreno. El potencial de corro-sión libre de estos materiales en terrenos normalmen-te aireados se encuentra, en la mayoría de lo casos,próximo al valor del cobre. Los materiales de tomas detierra superficiales de acero inoxidable en el espaciode pocas semanas se comportan de forma neutral fren-

te a otros materiales (nobles y menos nobles).En base a múltiples mediciones se ha deducido que,únicamente un acero inoxidable de alta aleación con,por ejemplo el material número 1.4571, es suficiente-mente resistente a la corrosión en tierra.

Otros materiales

Se pueden utilizar otros materiales, si en determina-dos entornos son especialmente resistentes a la corro-sión o si son equivalentes, como mínimo, a los materia-les especificados en la tabla 5.5.8.1.

5.5.7.4 Combinación de tomas de tierra dediferentes materiales

La densidad de corriente de la celda resultante de lacombinación de dos metales diferentes instalados entierra para ser eléctricamente conductores lleva a lacorrosión del metal que actúa como ánodo (Figura5.5.7.4.1). Ello depende esencialmente de la relaciónentre el tamaño de la superficie catódica AC respectoal tamaño de la superficie anódica AA.

El proyecto de investigación “Comportamiento frentea la corrosión de materiales de tomas de tierra” ha




dado los siguientes resultados para la elección delmaterial de la toma de tierra, especialmente en lo quese refiere a la interconexión de diferentes materiales:

Se espera un mayor grado de corrosión si la relación delas superficies es la siguiente:

En general puede partirse del supuesto de que, elmaterial con el potencial más positivo pasa a ser cáto-do. El ánodo de un elemento de corrosión, efectiva-mente existente, puede reconocerse por el hecho deque, tras separarse la unión metálica conductora, pre-senta el potencial más negativo.

En conexión con instalaciones de acero tendidas en tie-

rra (en terrenos que forman varias capas), los siguien-tes materiales de tomas de tierra, se comportan siem-pre catódicamente:

– cobre desnudo.– cobre cincado.– acero inoxidable de alta aleación.

Armados de acero del hormigón de cimentación

El armado de acero del hormigón de cimientos puedepresentar un potencial muy positivo (similar al cobre).

Por ello, las tomas de tierra y los conductores de tomasde tierra que se unen directamente con los armadosdel hormigón de grandes cimentaciones, deberían serde acero inoxidable o cobre.

Esto es válido, sobre todo, para conductores deconexiones cortas situadas junto a los cimientos.

Instalación de vías de chispas de separación

Como ya hemos citado, es posible interrumpir la co-

nexión eléctrica entre instalaciones tendidas en tierracon potenciales muy diferentes, mediante el montajede vías de chispas de separación. Normalmente, ya noes posible que fluyan corrientes de corrosión. Al pro-ducirse una sobretensión, se activa la vía de chispas de

separación y conecta las instalaciones entre sí duranteel tiempo que dure dicha sobretensión. Sin embargo,en las tomas de tierra de protección y de servicio nodebe instalarse estas vías de chispas de separación, yaque estas tomas de tierra tienen que estar conectadassiempre con las instalaciones de servicio.

5.5.7.5 Otras medidas de protección contra lacorrosión

Conductores de conexión de acero cincado de tomas

de tierra de cimientos hacia conductores de bajada oderivadores.

Los conductores de conexión de acero cincado de tomasde tierras de cimientos hacia los derivadores o bajantesdeben llevarse siempre en hormigón o en mamposteríahasta por encima de la superficie del suelo.

Si los cables de unión se llevan por el terreno hay queutilizar acero cincado con revestimiento de hormigóno con recubrimiento de plástico, o bien habrá que uti-lizar banderolas de conexión con cable NYY, de aceroinoxidable o puntos fijos de toma de tierra.

Los cables de toma de tierra pueden llevarse por den-tro de la mampostería sin protección contra la corro-sión.

Entradas en tierra de acero cincado

Las entradas en tierra de acero cincado tienen que pro-tegerse contra la corrosión desde la superficie de la tie-rra hacia arriba y hacia abajo como mínimo 0,3 m.

Por lo general, las capas de asfalto no son suficientes.Sí ofrecen protección revestimientos que no absorban

humedad, como por ejemplo, bandas de caucho o fun-das termorretráctiles.

Conexiones y uniones subterráneas

Las superficies de corte y los puntos de conexión enel terreno tienen que estar diseñados de tal modoque sean equivalentes en su resistencia a la corrosión,con la capa de protección contra la corrosión delmaterial de las tomas de tierra. Por eso los puntos deunión en la zona del suelo tienen que estar provistosde una capa protectora adecuada, por ejemplo recu-

brimiento con una banda de protección contra lacorrosión.

A

A

C

A

> 100


Tabla 5.5.7.4.1 Combinaciones de material de sistemas de puesta a

tierra para diferentes relaciones de superficie(AC > 100 x AA).

Material con

pequeñasuperficie

Acero galvanizado + +zinc removal

+ +

– –

––

+ + + +

+ + + +

+ ++ combinable – no combinable

+ +

Acero

Acero en hormigón

Acero con rev. de Cu

Cobre/acero inox.

Acero gal-vanizado

Acero Acero enhormigón

CobreAceroinox.

Material con gran superficie



Tabla 5.5.8.1: Material, configuración y dimensiones mínimas de los electrodos de puesta a tierra, de acuerdo la Tabla 7 de la norma UNE EN62305-3 (IEC 62305-3)

Material

Cobre

Acero

AceroInoxidable 7)

Diámetro mínimo de un alambre1,7 mm

Placa tipo rejilla

Barra redonda maciza

galvanizada 1), 2)

Tubería galvanizada 1), 2)

Cableado 3)

Barra maciza redonda 3)

Placa maciza 3)

Barra maciza redonda

Tubería

Placa maciza

Diámetro 8 mm

Espesor 2 mm

Espesor mínimo de pared 2 mm

Espesor mínimo 2 mm

25 mm x 2 mm de sección.

Longitud mínima de una placatipo rejilla: 4,8 m

Espesor mínimo de pared 2 mm

50 mm2

Diámetro

10 mm

90 mm2

Diámetro10 mm

Diámetro10 mm

100 mm2

75 mm2

70 mm2

16 9)

25

14

15

Revestimiento de cobre99,9% 250 µm

30 mm x 3 mm de sección.


Diámetro mínimo de unalambre 1,7 mm


Plancha galvanizada 1)

Placa tipo rejilla galvanizada 1)

Placa maciza galvanizada 1)

Barra redonda revestida encobre 4)

Barra redonda desnuda 5)

Placa maciza desnuda ogalvanizada 5),6)

Cableado galvanizado 5), 6)

Barra maciza redonda

Placa maciza



50 mm2

50 mm2

500 x 500

500 x 500

600 x 600

600 x 600

15 8)

20

ConfiguraciónDimensiones mínimas

ObservacionesPica de Tie-rra Ø (mm)

Conductorde tierra

Placa de Tierra(mm)

1) Los revestimientos deben ser lisos, continuos y libres de fundentes y manchas residuales, con unespesor mínimo de 50 µm para las barras redondas y 70 µm para las placas.

2) Los materiales deben ser mecanizados antes del galvanizado.3) Puede ser también revestido en estaño.4) Es conveniente que el cobre esté unido al acero de forma íntima.5) Admitido solamente si se embuten completamente en el hormigón.6) Admitido solamente para la parte de la cimentación en contacto con la tierra, si se conecta correc-

tamente por lo menos cada 5 m con las armaduras naturales de acero de la cimentación...7) Cromo ≥ 16%, níquel ≥ 5%, molibdeno ≥ 2%, carbono ≤ 0,08%.8) En algunos países, son admisibles valores de 12 mm.9) En algunos países, se utiliza el electrodo de tierra para conectar el conductor de bajada en el pun-

to de entrada a tierra.



Residuos agresivos

Al efectuar el relleno de zanjas y fosas en las que haytendidas tomas de tierra, los electrodos de dispersiónno deben entrar en contacto directo con escombros,residuos ni carbón.

5.5.8 Materiales y dimensiones mínimaspara tomas de tierra

En la tabla 5.5.8.1 se exponen las secciones mínimas,formas y materiales para tomas de tierra.

5.6. Aislamiento eléctrico de laprotección externa contra rayos –Distancia de separación

Existe un riesgo de descarga incontrolada (chispas)desde los elementos de la protección externa contrarayos a las instalaciones eléctricas y metálicas en elinterior del edificio cuando no existe suficiente distan-cia entre los dispositivos captadores o derivadores ydichas instalaciones.

Instalaciones metálicas, como por ejemplo, tuberías deagua, conducciones de aire acondicionado, cableseléctricos, etc… originan tensiones de choque porbucles de inducción en el interior del edificio como

consecuencia de la rápida evolución magnética delcampo del rayo. Hay que impedir que, como conse-cuencia de estas tensiones de choque, se produzca unadescarga incontrolada que pueda dar origen a unincendio.

Como consecuencia de una descarga, por ejemplosobre un cable eléctrico, pueden originarse dañosenormes en la instalación y en los consumidores a ellaconectados. La figura 5.6.1 representa el principio dela distancia de separación.

La fórmula para el cálculo de la distancia de separación

no es fácil de aplicar.La fórmula es:

donde

ki depende del nivel de protección elegido parala instalación de protección (Factor de induc-ción).

kc depende de la disposición geométrica (coefi-ciente de distribución de la corriente).

km depende del material en el punto de aproxima-ción (Factor de material).

l (m) Longitud a todo lo largo del dispositivo capta-dor, o de la derivación, desde el punto a partirdel cual se ha de determinar la distancia de

separación hasta el punto más próximo de lacompensación de potencial.

El coeficiente ki (Factor de inducción) se aplica deacuerdo con el riesgo derivado de la pendiente de lacorriente y en función del nivel de protección quecorresponda.

El factor kc toma en consideración la distribución de lacorriente entre los diferentes derivadores de la protec-ción externa contra rayos. En la norma se indican dife-rentes fórmulas para determinar kc. Para conseguir, enla práctica, que se puedan obtener las distancias de

separación sobre todo en edificios de mucha altura, serecomienda la instalación de anillos conductores, esdecir, una malla de los derivadores. Con esta malla seconsigue una simetría en el flujo de la corriente, lo queinfluye para la reducir la distancia de separación nece-saria.

El factor de material km tiene en cuenta las caracterís-ticas de aislamiento del entorno. A las característicasde aislamiento eléctrico del aire, en estos cálculos, se leasigna el factor 1.Todos los restantes materiales utili-zados en la construcción (por ejemplo, mampostería,

s k k

k l mi

c

m

= ⋅ ( )


l

s

s

Terreno

EBB

MDB


Instalación eléctrica

Instalación metálica

Derivador

s Distancia de separaciónMDB Cuadro general de distribución

Fig. 5.6.1: Distancia de separación.



madera etc.) tienen una características de aislamientoinferior que el aire, de la mitad.

No se citan otros factores de material. Los valores quedifieran de lo especificado tienen que demostrarse con

ensayos técnicos. Para el material GFK (plástico refor-zado con fibra de vidrio) utilizado en los productos delos dispositivos captadores aislados de DEHN + SÖHNE(Soporte de distanciador DEHNiso, DEHNiso Combi) seespecifica el factor 0,7. Este factor puede aplicarsepara los cálculos igual que otros factores de materia-les.

La longitud “l” es la longitud real a lo largo del dispo-sitivo captador o derivador, desde el punto que se hade determinar la distancia de separación hasta la com-pensación de potencial más próxima, o hasta el nivel

más próximo de compensación de potencial para laprotección contra rayos.

Los edificios con equipotencialidad de protección con-tra rayos tienen próxima a la superficie del suelo unasuperficie equipotencial de la toma de tierra decimientos o de la toma de tierra. Esta superficie es elnivel de referencia para la determinación de la distan-cia “l”.

En el caso de edificios muy elevados, es necesario crearun nivel equipotencial de protección contra rayos, por

ejemplo, a una altura de 20 m, realizando dicha com-pensación equipotencial para todos los cableados tan-

to en líneas eléctricas como de datos, así como en todaslas instalaciones metálicas. La equipotencialidad deberealizarse con dispositivos de protección del tipo 1.

Por lo demás, también en edificios elevados, como

base para la longitud “I”, debe utilizarse la superficieequipotencial de la toma de tierra de cimientos/tomade tierra como punto de referencia. Debido a estas ele-vadas alturas, en algunos edificios es difícil mantenerlas distancias de separación requeridas.

La diferencia de potencial entre las instalaciones deledificio y las derivaciones es igual a cero cerca de lasuperficie del suelo. Al aumentar la altura se incremen-ta la diferencia de potencial. Esto puede representarsecomo un cono invertido sobre la punta (Figura 5.6.2).

Por lo tanto, la distancia de separación que se ha demantener, es mayor en la cubierta del edificio y vareduciéndose al aproximarse a la instalación de tomade tierra. Por este motivo, puede resultar necesariocalcular varias veces la distancia con los derivadoresdando como resultado distancias distintas.

El cálculo del coeficiente de distribución de la corrien-te kc es a menudo complicado de realizar, a causa dediferentes estructuras. Si, por ejemplo, se instala unsólo terminal de captación junto a la edificación, todala corriente del rayo fluye por este terminal captador y

derivador. El factor kc es por lo tanto igual a 1. Lacorriente de rayo, en este caso, no puede repartirse y

s

s

Terreno

Derivador

Electrodo depuesta a tierra

α

Ángulo de protección

s

I

Fig. 5.6.2: Diferencia de potencial al aumentar la altura. Fig. 5.6.3: Terminal de captación con kc = 1.



por eso muchas veces resulta difícil mantener la distan-cia de separación. En la figura 5.6.3 se muestra comopuede lograrse si el terminal de captación se instalaalejado del edificio.

La misma situación se da también en el caso de puntascaptadoras para protección de estructuras en cubierta.La corriente de rayo sigue este camino definido al

100% (kc = 1) hasta la conexión más próxima de la pun-ta captadora a la instalación captadora o a los deriva-dores.

Si se disponen dos mástiles captadores, la corriente derayo puede repartirse por dos vías (Figura 5.6.5). La dis-

tribución o reparto no tiene lugar al 50% para cadavía, debido a las diferentes impedancias (longitudes) ydebido a que el rayo no siempre descarga en el centrodel dispositivo captador.

El caso más desfavorable es considerado en la fórmulacon el cálculo del factor “kc”. En este cálculo se consi-dera una instalación de toma de tierra del tipo B. Siexisten también tomas de tierra aisladas del tipo A,éstas deben conectarse entre si.

h Longitud del derivador.c Distancia de los mástiles captadores entre sí.

El ejemplo siguiente muestra el cálculo del coeficienteen un tejado a dos aguas con dos derivadores (Figura5.6.6). Existe una instalación de toma de tierra del tipoB (Toma de tierra circular o toma de tierra de cimien-tos).

k c =

+

⋅ + =

9 12

2 9 12 0 7 .

k

h c

h cc =

+

+2

s

Suelo

kc = 1

M

h

c

h

c

Fig. 5.6.4: Protección equipo de ventilación en cubierta.

Fig. 5.6.5: Cálculo de Kc en caso de dos mástiles captadores conecta-dos mediante un cable y toma de tierra del tipo B. Fig. 5.6.6: Cálculo de Kc en caso de un tejado a dos aguas con 2derivadores.



La disposición de los derivadores según figura 5.6.6,no debería instalarse en una vivienda unifamiliar.Con la incorporación de otros dos derivadores, untotal de 4, el coeficiente de distribución de corrientemejora notablemente (Figura 5.6.7).

Para el cálculo se aplica la fórmula siguiente:

siendo:

h Longitud del derivador hasta el canalón del teja-do del edificio, como punto más desfavorablepara un impacto de rayo.

c Distancia de los derivadores entre sí.

n Número total de derivadores.

Resultado: kc ≈ 0,51

En edificaciones con tejados planos, el coeficiente dedistribución de la corriente se calcula como sigue.

Se considera una disposición de toma de tierra tipo B

(Figura 5.6.8).

k c =⋅

+ +1

2 40 1 0 2

12

43

. .

k n

c

hc = + +

1

20 1 0 2 3. .

siendo:

h Distancia o altura sobre conductores circulares.c Distancia de un derivador al siguiente.

n Número total de derivadores.

Las distancias entre las derivaciones se consideraniguales. Si la distancia es diferente, ha de tomarsecomo “c” la distancia mayor.

Si sobre el tejado plano se encuentran dispositivoseléctricos o lucernarios (Figura 5.6.9), deberán tenerseen cuenta dos coeficientes de distribución de lacorriente para el cálculo de la distancia de separación.Para los captadores hasta la punta captadora siguien-te se tiene un kc = 1. El cálculo de los coeficientes de dis-tribución de la corriente kc para el recorrido posteriorde los dispositivos captadores y derivaciones se efectúacomo hemos expuesto arriba.

Para una mejor comprensión vamos a analizar la dis-tancia de separación spara un tejado plano con estruc-turas sobre él.

Ejemplo:En un edificio con un nivel de protección III se han cons-truido lucernarios con accionamientos eléctricos.

Datos del edificio:

⇒ Largo 40 m.Ancho 30 m.Alto 14 m.

⇒ Sistema de puesta a tierra, toma de tierra decimientos tipo B.

⇒ Número de derivadores: 12.

⇒ Distancia de las derivadores:mínima: 10 m.máxima: 15 m.

⇒ Altura de los lucernarios con accionamiento eléc-trico: 1,5 m.

El cálculo del coeficiente de distribución de la corrien-te kc para el edificio es como sigue:

Resultado: kc ≈ 0,35

k c =⋅

+ +1

2 120 1 0 2

15

143. .

k n

c

hc = + +

1

20 1 0 2 3. .

l

c

h

Fig. 5.6.7: Tejado a dos aguas con 4 derivadores.



El factor kc para la barra captadora no tiene que cal-cularse, kc = 1.

En relación con la distribución de corriente se consi-dera que la punta captadora está posicionada sobreel borde del tejado y que no se encuentra dentro dela malla captadora. Si la punta captadora está dentrode la malla, deberá tenerse en cuenta adicionalmen-te la distribución de la corriente y la longitud mínima

de la malla.Cálculo de la distancia de separación para el bordesuperior del tejado del edificio:

Como factor de material km se supone material deconstrucción sólido km = 0,5.

Resultado: s ≈ 0,49m

Cálculo de la distancia de separación para la puntacaptadora:

Por la posición de la punta captadora sobre el tejadoplano, el factor de material es: km = 0,5

Resultado: s ≈ 0,15 m

Esta distancia de separación calculada sería correctasi la punta captadora estuviera emplazada sobre la

superficie del terreno (Nivel de equipotencialidadpara protección contra rayos).

Para obtener una distancia de separación completa ycorrecta, hay que sumar la distancia de separacióndel edificio.

Sges = Sedificio + Sbarra captadora

= 0,49 m +0,15 m

Sges = 0,64 m.Según este cálculo, en el punto más alto del lucerna-rio hay que mantener una distancia de separación de0,64 m en el aire. Esta valor se ha determinado con elfactor de material 0,5 para materiales sólidos y se haefectuado la conversión para al aire.

Debido a la instalación de la punta captadora en unzócalo de hormigón sobre un techo (materiales sóli-dos), en el pie de la barra captadora no se da la “pro-piedad total de aislamiento” del aire. (Figura 5.6.9).En el pie del zócalo de hormigón, es suficiente unadistancia de separación del edificio de 0,39 m (mate-rial sólido).

Si en edificios de gran altura se crean niveles de equi-potencialidad de protección contra rayos a diferentesalturas, conectando para ello todas las instalacionesmetálicas y todos los conductores eléctricos y dedatos mediante descargadores de corriente de rayo(DPS tipo I), puede aplicarse el cálculo siguiente. Estoimplica el cálculo de distancias hacia conductores queestán tendidos en un nivel equipotencial, así como

hacia los que están instalados a lo largo de variosniveles.

s m= 0 041

0 5.

.( ) 1.5

s m= 0 040 35

0 5.

.

.( ) 14

c h

s

km = 0.5

km = 1

Fig. 5.6.8: Valores del coeficiente Kc en caso de una malla captadoray una toma de tierra tipo B.

Fig. 5.6.9: Factores del material en una punta captadora sobretejado plano.



Esto supone un sistema de puesta a tierra en formade toma de tierra de cimientos o anillo de tierra (tipoB) o una red mallada (Figura 5.6.10).

Como ya se ha indicado, pueden instalarse adicional-mente varios anillos perimetrales alrededor del edifi-cio para un mejor reparto de la corriente de rayo y de

este modo tener un efecto positivo sobre la distanciade separación. La figura 5.6.10 ilustra el principio deanillos perimetrales al edificio sin que se establezcaun nivel equipotencial de protección contra rayos a laaltura de los anillos mediante la utilización de descar-gadores de corrientes de rayo.

A cada uno de los segmentos se les asigna distintoscoeficientes de distribución de corriente kc. Si sedesea determinar la distancia de separación para unaestructura sobre el tejado, hay que basarse en la lon-gitud total desde la superficie equipotencial de la

toma de tierra hasta la parte superior de la estructu-ra de tejado (suma de las longitudes parciales). Si se

pretende calcular la distancia total de separación Stot,hay que efectuar los cálculos con la fórmula siguien-te:

Con esta forma de ejecución de anillos perimetralesadicionales alrededor del edificio, no se conduce nin-gún tipo de corrientes parciales de rayo al interior deledificio.

Si, debido a un número elevado de derivadores y alos numerosos anillos perimetrales adicionales, no se

pudiera mantener la distancia de separación paratoda la instalación, existe la posibilidad de definir elperímetro superior del edificio como superficie equi-potencial de protección contra rayos (+/-0). Estasuperficie equipotencial sobre el nivel del cubierta,suele realizarse, por lo regular, en edificios muy ele-vados, donde es físicamente imposible mantener ladistancia de separación.

En estos casos se incluyen en la compensación depotencial todas las instalaciones metálicas y todos losconductores eléctricos y de datos, mediante descar-

gadores de corriente de rayo Tipo 1. Esta compensa-ción de potencial se conecta también directamentecon la protección externa contra rayos. Medianteestas medidas, descritas anteriormente, se igualan acero las distancias de separación en el borde superiordel edifico. El inconveniente de esta forma de ejecu-ción es que, todos los conductores, instalacionesmetálicas (p. ej. armados), carriles de ascensores, ytambién los descargadores son portadores decorriente de rayo. Las repercusiones y consecuenciasde estas corrientes sobre sistemas eléctricos y de

datos tienen que ser tenidas muy en cuenta al plani-ficar la protección interna contra rayos.

5.7. Tensión de paso y de contactoEn las normas UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) se hacereferencia expresa a que, en casos especiales, fueradel edificio y en las proximidades de los derivadores,la tensión de contacto y la tensión de paso puedenser peligrosas para la vida de las personas, aún cuan-do el sistema de protección contra rayos haya sido

proyectado de acuerdo con el estado actual de lanormativa.

s k k

k l k l k ltot

i

m

l tot c c= ⋅ + ⋅ + ⋅( ) 3 3 4 4


h 1

h 2

h 3

h 4

h n

I a

I g

I f

I b

I c

I d

c c

sa

sb

sc

sd

sf

sg

(A)

Fig. 5.6.10: Valores del coeficiente Kc en caso de una malla captado-ra, anillos perimetrales que unen los derivadores y unatoma de tierra tipo B.



Casos especiales, a título de ejemplo, son zonas congran afluencia de personas, como teatros, cines, cen-tros comerciales, guarderías infantiles, en los que, enocasiones los derivadores e incluso las tomas de tierrase encuentran situados muy próximos a las personas.

En instalaciones de libre acceso o de pública concu-rrencia que estén especialmente expuestas al riesgode descargas de rayos, puede ser necesario tomarmedidas especiales para la limitación de las tensionesde paso y contacto.

En estos casos, se aplican controles de potencial, ais-lamiento de los emplazamientos y otras medidas quea continuación se van a describir. Estas medidas pue-den combinarse entre sí.

Definición de tensión de contactoLa tensión de contacto es la tensión que actúa sobreuna persona entre la superficie de posicionamientosobre el terreno al tocar un derivador.

La vía de corriente va desde la mano, a través delcuerpo, hasta los pies (Figura 5.7.1).

El riesgo de una tensión de contacto elevada no exis-te en el caso de edificaciones construidas en estructu-ras de acero o de hormigón armado, siempre que losarmados estén interconectados entre si de formasegura o los derivadores estén instalados

en el hormigón.Asimismo, en el caso de fachadas metáli-cas, la tensión de contacto puede despre-ciarse si las fachadas están integradas enla compensación de potencial y/o se utili-zan como componentes naturales de lasderivaciones.

Si en zonas de riesgo (exterior de la insta-laciones) hay hormigón armado bajo lasuperficie de tierra, el conexionado deeste armado de manera segura a la tomade tierra de cimientos, permitirá mejorarconsiderablemente el desarrollo delembudo de potencial y actuar como con-trol del potencial. Con esta medida esposible no tener que tomar en considera-ción la tensión de paso.

El riesgo de que una persona sufra dañosal tocar un derivador, puede reducirsemediante las medidas siguientes:

⇒ Recubrir el derivador con de material

aislante (mínimo 3 mm de polietileno

reticulado con una resistencia a la tensión dechoque vertical de 100 kV 1,2/50 µs).

⇒ Modificar la posición de los derivadores. Porejemplo, no deben estar en la zona de acceso ala instalación.

⇒ Poner carteles de aviso o carteles de prohibiciónasí como pensar en cierres o bloqueos de acceso.

⇒ Conseguir que la resistencia específica de la capade superficie de la tierra a una distancia de has-ta 3 metros alrededor del derivador no sea infe-rior a 5000 Ohmios m. Normalmente, esto selogra con una capa de asfalto de 5 cm de espesoro una capa de grava con un grosor de 15 cm.

⇒ Reducir el reticulado de la mallas de puesta a tie-rra mediante - Control de potencial.

ObservaciónUna canalón de recogida de aguas de lluvia, aúncuando esta tubería no esté definido como derivador,puede suponer un peligro para las personas en casode contacto. En estos casos debe sustituirse la tuberíametálica, por ejemplo, por una tubería de PVC (Altu-ra: 3 m).

Fig. 5.7.1: Ilustración de la tensión de paso y de contacto.

1 m

ϕFE

U S

FE

ϕ

U E

U t

UE Tensión de toma de tierra

Ut Tensión de contacto

US Tensión de paso

ϕ Potencial de la superficie de la tierra

FE Toma de tierra de cimientos

Tierra de referencia



Definición de la tensión de paso

La tensión de paso es la parte de la tensión de toma

de tierra que puede aparecer en un cuerpo humano,al dar un paso de 1 metro de longitud, en cuyo casola vía de corriente discurre a través del cuerpo huma-no desde un pie hasta el otro pie (Figura 5.7.1).

La tensión de paso depende de la forma del embudode potencial.

Como puede verse en la ilustración, la tensión depaso decrece al aumentar la distancia al edificio. Conello, el riesgo para personas se reduce al aumentar ladistancia a la instalación.

Para la reducción de la tensión de paso pueden adop-tarse las medidas siguientes:

⇒ Impedir el acceso de personas a las zonas de ries-go, por ejemplo mediante prohibición de paso obloqueo de accesos.

⇒ Reducir el reticulado de la mallas de puesta a tie-rra mediante - Control de potencial.

⇒ Conseguir que la resistencia específica de la capade superficie de la tierra a una distancia de has-ta 3 metros alrededor del derivador no sea infe-rior a 5000 Ωm. Normalmente, esto se logra conuna capa de asfalto de 5 cm de espesor o unacapa de grava con un grosor de 15 cm.

Cuando en una zona peligrosa en las cercanías del

edificio que se pretende proteger suelen reunirse confrecuencia muchas personas, debería preverse un

Recorrido simbólico R e

f e r e n c i a

a t i e r r a

0 . 5

m

1

m

1 . 5 m

1 m 3 m 3 m

2 m

3 m

Fig. 5.7.2: Control de potencial. Ilustración y recorrido simbólico del área del gradiente.



control de potencial para protección de estas perso-nas.

El control de potencial es suficiente cuando la caídade tensión en la superficie de la tierra de la zona a

proteger no supone más de 1 “Ohmio/m. Para ellodebería instalarse, adicionalmente a una toma de tie-rra de cimientos existente, una toma de tierra circu-lar a una distancia de 1 metro y a una profundidadde 0,5 metros.

Si en la edificación ya existe una instalación de tomade tierra perimetral, ésta ya puede considerarsecomo el “primer anillo” del control de potencial.

No obstante, se deberán instalar otros anillos detoma de tierra a una distancia de 3 metros de la pri-

mera toma de tierra y de las demás tomas de tierra.Será necesario un incremento de la profundidad de

0,5 m en cada nueva tierra, en sentido creciente des-de el edificio (Ver tabla 5.7.1).

Si se realiza un control de potencial para una instala-ción, deberá instalarse según se indica en las figuras

5.7.2 y 5.7.3).Los derivadores han de conectarse con todos los ani-llos del control de potencial.

La conexión de cada uno de los anillos tiene que rea-lizarse, como mínimo, dos veces (Figura 5.7.4).

Si los anillos de toma de tierra (tomas de tierra decontrol) no pueden ejecutarse en forma circular,deberán conectarse sus extremos con los otros extre-mos de las tomas de tierra circulares. Deben realizar-se, al menos, dos conexiones en el interior de cada

anillo (Figura 5.7.5).Al elegir los materiales para los anillos de toma detierra es necesario tener muy en cuenta la posiblecarga ocasionada por la corrosión (Capítulo 5.5.7).

Teniendo en cuenta los procesos galvánicos de loselementos entre las tomas de tierra de cimientos y delos anillos de toma de tierra, una opción muy reco-mendable es el empleo de material NIRO V4A (Nr. dematerial 1.4571).

Las anillos de toma de tierra pueden realizarse como

conductor redondo o varilla de 10 mm de diámetro opletinas de de 30 mm x 3,5 mm.

1m 3m 3m 3m

Mástil

Puntos de fijación

1m3m 3m 3m

C o n e x

i ó n a

e j . c i m e n t a c

i o n e s y a e x

i s t e n t e s

( h o r m

i g ó n

, a r m a

d o

d e

l h o r m

i g ó n

)

Mástil

Distancia aledificio

Profundidad

1 anillo

2 anillo

3 anillo

4 anillo

1 m

4 m

7 m

10 m

0.5 m

1.0 m

1.5 m

2.0 m

Tabla 5.7.1: Distancia de los anillos y profundidades de los con-troles de potencial.

Fig. 5.7.3: Posible control depotencial en lazona de acceso auna instalación deobra.

Fig. 5.7.4: Ejecución del control de potencial para torre deiluminación o para una torre de antenas de tele-fonía móvil.

Fig. 5.7.5: Control de conexión al anillo de tomade tierra/toma de tierra de cimientos.



5.7.1 Control de la tensión de contacto enderivadores de instalaciones deprotección contra rayos

La zona de riesgo en términos de tensiones de paso yde contacto para personas que se encuentren fuera

de un edificio, viene definida por una distancia de 3metros al mismo y por una altura máxima de otrostres. Esta zona a proteger se corresponde en su altu-ra con la máxima altura alcanzable por una personacon el brazo extendido más una distancia de separa-ción adicional. (Figura 5.7.1.1).

En zonas de acceso con gran afluencia de personas,como teatros, cines, centros comerciales, guarderíasinfantiles,etc… en los que se encuentran situadosmuy próximos derivadores y tomas de tierra, serequieren medidas especiales de protección.

En instalaciones especialmente expuestas (al riesgode rayos), que sean de libre acceso ( por ejemplorefugios), puede ser necesario tomar medidas espe-ciales para la limitación de las tensiones de contacto.

Por otra parte, en el análisis de riesgos de una insta-lación, según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) es nece-sario considerar el riesgo de personas como paráme-tro L1 (Lesiones o muerte de personas).

El peligro derivado de las tensiones de contacto pue-de reducirse adoptando las medidas siguientes:

⇒ Recubrir los derivadores con material aislante(mínimo 3 mm de polietileno reticulado con unaresistencia a la tensión de choque vertical de 100kV 1,2/50 µs).

⇒ Modificar la posición de los derivadores. Así, porejemplo, no deben instalarse en la zona de acce-so a la instalación.

⇒ Conseguir que la resistencia específica de la capade superficie de la tierra a una distancia de has-

ta 3 metros alrededor del derivador será comomínimo de 5000 Ohmios m.⇒ Reducir la probabilidad del agrupamiento de

personas mediante carteles de aviso o carteles deprohibición. También es posible pensar en cierreso bloqueos de acceso.

Las medidas de protección contra tensiones de con-tacto no siempre son suficientes para una protecciónefectiva de las personas en cada caso. Así, por ejem-plo, la exigencia de un revestimiento con un aisla-miento resistente eléctrico a altas tensiones, para un

derivador expuesto, no es suficiente si, al mismotiempo, no se adoptan medidas de protección contrasaltos de chispa en la superficie del aislamiento. Estotiene especial relevancia cuando las influenciasmedioambientales como la lluvia (humedad) tambiéndeben tenerse en cuenta.

Al igual que en un derivador desnudo, en un deriva-dor aislado se produce una elevada tensión en casode una descarga de rayo. Esta tensión, sin embargo,se mantiene separada de las personas por su aisla-miento.

Como el cuerpo humano puede considerarse un buenconductor en comparación con el material aislante, lacapa de aislamiento es sometida prácticamente atoda la tensión de contacto. Si el aislamiento nosoporta la tensión, una parte de la corriente de rayopuede fluir a tierra a través del cuerpo humano, igualque en el caso de un derivador desnudo. Para garan-tizar una protección segura de las personas frente atensiones de contacto, es absolutamente imprescindi-ble impedir, tanto la penetración a través del aisla-


s

2.50 mConductor de cobre

Aislamiento PEX(polietileno reticulado)

Revestimiento PE (polietileno)

Fig. 5.7.1.1: Zona a proteger para una persona. Fig. 5.7.1.2: Estructura del conductor CUI.



miento como un salto de chispa por el recorrido delmismo.

Una solución a este problema es el conductor CUI quecumplen con las exigencias de resistencia de aisla-miento y saltos de chispa requeridas para la protec-ción contra tensiones de contacto.

Estructura del conductor CUI

El conductor CUI está formado por un conductorinterior de cobre con una sección de 50 mm2, y recu-bierto por una capa aislante de polietileno (PEX) reti-culado resistente a tensiones de choque con un gro-sor de aprox. 6 mm (Figura 5.7.1.2).

Para dotarle de una protección contra influenciasexternas, el conductor aislado está recubierto adicio-nalmente con una delgada capa de polietileno (PE).El derivador aislado se tiende por toda la zona deriesgo, es decir, 3 metros por encima de la superficie

de la tierra . El extremo superior del conductor seconecta con el derivador procedente del dispositivocaptador, mientras que el extremo inferior se conec-ta a la instalación de toma de tierra.

Además de la resistencia eléctrica de aislamiento, hayque considerar asimismo el riesgo de saltos de chispasentre el punto de conexión a los derivadores desnu-dos y la mano de la persona que lo toca. Este proble-ma de salto de chispa, ya conocido en la técnica dealta tensión, se agrava aún más en caso de lluvia.Mediante ensayos se ha demostrado que, un deriva-

dor aislado, sin medidas adicionales, en un tramo demás de 1 metro puede sufrir saltos de chispas en casode lluvia. Con la disposición de un blindaje apropia-do en el derivador aislado, se crea en el conductorCUI una zona suficientemente seca que impide el sal-to de chispas a lo largo de la superficie del aislamien-to. Con las pruebas de tensión vertical bajo la lluviasegún IEC 60060-1.se demostró la seguridad de servi-cio del conductor CUI, tanto en lo que se refiere a laseguridad frente aislamiento eléctrico, como al saltosde chispa con tensiones de impulso de hasta 100 kV

(1,2/50 Micros). Para estas pruebas de lluvia, se rocíasobre el conductor una cantidad definida de aguacon una conductividad determinada y con un ángulode rociado de aprox. 45º.

El conductor CUI está prefabricado con un elementode conexión para conectar al derivador (punto deseparación), y puede acortarse en la propia instala-ción para la conexión con la toma de puesta a tierra.Este producto puede adquirirse con una longitud de3,5 m y 5 m y con los soportes de anclaje necesariosen plástico o metálicos. (Figura 5.7.1.4).

Con el conductor especial CUI, las medidas para elcontrol de las tensiones de contacto en derivadoresresultan sencillas y con reducidos gastos de instala-ción, minimizando considerablemente el peligro parapersonas en zonas especialmente expuestas.

Acoplamiento inductivo con grandes pendientes decorriente

En relación con el riesgo para las personas, debetenerse también en cuenta el campo magnético del

dispositivo y las repercusiones sobre el entorno máspróximo del derivador.

Punto deconexión

Blindaje

Soporte deconductor

Fig. 5.7.1.4: Conductor CUI.

Fig. 5.7.1.3: Prueba de tensión vertical bajo lluvia.



En bucles de instalación muy exten-sos pueden aparecer en las proximi-dades de la derivación, tensiones devarios 100 kV, que pueden ocasionarelevadas pérdidas económicas. Tam-

bién el cuerpo humano, debido a suscaracterísticas conductivas, forma unbucle junto con el derivador y lazona del terreno conductora conuna inductancia mutua M, en la quese pueden inducir tensiones muy ele-vadas Ui. (Figuras 5.7.1.5a. y5.7.1.5b). En esta situación el sistemaderivador - persona actúa como untransformador.

Esta tensión acoplada se encuentra

en el aislamiento, ya que el cuerpohumano y la zona del suelo, en prin-cipio, pueden suponerse como con-ductores. Si la carga de tensión esdemasiado elevada, puede originaruna descarga o salto de chispas del aislamiento. Latensión inducida conduce entonces por este bucleuna corriente, cuya magnitud depende de las resis-tencias y de la propia inductividad del bucle, pudien-do resultar mortalmente peligrosa para la personaafectada. El aislamiento, por tanto, tiene que podersoportar estas cargas de tensión. Los valores de lanorma de 100 kV en 1,2/50 micros, incluyen impulsosde tensión, muy elevados pero muy cortos, que úni-camente están aplicados durante la elevación de la

corriente (0,25 micros con rayo consecutivo negati-vo). Al aumentar la profundidad de empotramientode los derivadores aislados, el bucle se hace másgrande y con ello la inductancia mutua. De estemodo se incrementa, en la medida correspondiente,la tensión inducida y los esfuerzos a que es sometidoel aislamiento. Tras estas consideraciones el acopla-miento inductivo es algo que debe ser tenido muy encuenta.

h

a

∆i/∆t

a)

∆i/∆t

b)

M

Ui

U M i

t i = ⋅

∆∆

M h a

rconductor

= ⋅ ⋅

0 2. ln

Fig. 5.7.1.5: a) Bucle derivador-personab) Inductancia mutua M y tensión inducida U i.



6.1 Compensación de potencial parainstalaciones metálicas

Equipotencialidad según IEC 60364-4-41 e IEC60364-5-54

La compensación de potencial se exige para todaslas instalaciones eléctricas de nueva construcción.Según IEC 60364 la compensación de potencial evi-ta las diferencias de potencial, es decir, impide laformación de tensiones de contacto peligrosas,por ejemplo, entre el conductor de protección dela instalación de consumidores de baja tensión ylas tuberías metálicas de agua, gas y calefacción.

Según la norma IEC 60364-4-41 la compensaciónde potencial se compone de:

Compensación principal de potencial (en adelante:equipotencialidad de protección).

y:

Compensación adicional de potencial (en adelan-te: equipotencialidad de protección adicional).

En todos los edificios debe instalarse una equipo-tencialidad de protección principal según las nor-mas arriba citadas (Figura 6.1.1).

La equipotencialidad de protección adicional estáprevista para aquellos casos en los que no se pue-den cumplir las condiciones de desconexión, opara determinados sectores especiales según laserie IEC 60364 Parte 7.


6. Protección interna contra rayos

kWh

I n s t a l a c i ó n t e n d i d a e n t i e r r a

s e p a r a d a p o r r a z ó n d e s e r v i c i o

( p .

e j . i n s t a l a c i ó n d e d e p ó s i t o

p r o t e g i d a c a t ó d i c a m e n t e )

P i e z a s m e t á l i c a s q u e

a t r a v i e s a n e l e d i f i c i o

A n t e n a

I n s t a l a c i ó n d e t e l e c o m u n i c a c i o n e s

C o m p e n s a c i ó n d e p o t e n c i a l d e l b a ñ o

2 3 0 / 4 0 0 V

P i e z a d e a i s l a

m i e n t o

Z

SEB

Hacia PEN

R e d d e

d i s t r i b u c i ó n

S i s t e m a d e

t e l e c o m u -

n i c a c i ó n

Banderola de conexiónhacia la protecciónexterior contra rayos

Z

Agua Desa-gües

Gas

Calefacción

Barra equipotencial(Compensación principal depotencial, en el futuro: barraprincipal de toma de tierra)


Conectores


Borna de conexión

Abrazadera de tuberías


Vía de chispas de separación

Toma de tierra de cimientos o respectivamenteToma de tierra de protección contra rayos

6

8

5

1

6

4

4

32

7

6 6

1

2

3

3

4

5

6

7

8

Fig. 6.1.1 Principio de la compensación de potencial de protección contra rayos, compuesta de compensación de potencial principal y de protec-ción contra rayos (En el futuro: compensación de potencial de protección).



Compensación de potencial principal

Las siguientes partes o piezas conductoras tienen queincluirse directamente en la compensación de poten-cial principal:

⇒ Conductores para la compensación principal de

potencial según IEC 60364-1-41(en adelante,conductores de tierra).

⇒ Tomas de tierra de cimientos o respectivamentetoma de tierra de protección contra rayos.

⇒ Instalaciones centrales de calefacción.

⇒ Tuberías de conducción para agua de consumo.

⇒ Piezas conductoras de la estructura del edificio(p. ej. guías de ascensores, armados de acero,conductos de ventilación y aire acondicionado).

⇒ Tuberías metálicas de desagüe.

⇒ Tuberías interiores para gas.

⇒ Conductores de toma de tierra para antenas (enAlemania DIN VDE 0855-300).

⇒ Conductores de toma de tierra para instalacionesde telecomunicaciones (en Alemania DIN VDE0800-2).

⇒ Conductor de protección de la instalación eléctri-ca según IEC 60364 series (Conductor PEN en sis-temas TN y conductor PE en sistemas TT o IT).

⇒ Blindajes metálicos de conductores eléctricos yelectrónicos.

⇒ Revestimientos metálicos de cables de corriente

de alta intensidad hasta 1000 V.⇒ Instalaciones de toma de tierra de instalaciones

de más de 1 kV según HD 637 S1, cuando no pue-den arrastrase tensiones de toma de tierra exce-sivamente elevadas.

Definición normativa en la norma IEC 60050-826 deun componente conductor extraño:

Es aquél que no pertenece a la instalación eléctricapero que, sin embargo, puede introducir un poten-cial eléctrico, incluido el potencial de tierra.

Observación: En los componentes conductores extra-ños se incluyen también suelos y paredes conductorascuando, a través de ellos, puede introducirse unpotencial eléctrico, incluido el potencial de tierra.

Las siguientes partes de la instalación deben incluirseindirectamente, en la compensación de potencialprincipal a través de vías de chispas de separación:

⇒ Instalaciones con protección catódica contra lacorrosión y medidas de protección contracorrientes parásitas según EN 50162.

⇒ Puestas a tierra de instalaciones superiores a 1 kV

según DIN VDE 0101, cuando puedan arrastrarsetensiones de toma de tierra indebidamente altas.

⇒ Toma de tierra de ferrocarriles en ferrocarriles decorriente alterna y corriente continua según DINVDE 0155 (Los carriles de los ferrocarriles alema-nes sólo pueden conectarse previa autorizaciónexpresa por escrito).

⇒ Tierra de medida para laboratorios, siempre queesté separada de los conductores de protección.

En la figura 6.1.1 se representan las conexiones y loscorrespondientes componentes de la compensaciónprincipal de potencial.

Realización de la toma de tierra para la compensa-ción de potencial

La instalación eléctrica de consumidores de baja ten-sión requiere determinadas resistencias de toma detierra (condiciones de desconexión de los elementos

de protección). La toma de tierra de cimientos pro-porciona una buena resistencia de puesta a tierra concostes económicos muy asumibles. Por tanto, la tomade tierra de cimientos representa un complementoóptimo y eficaz a la compensación de potencial.

El diseño de la toma de tierra de cimientos está regu-lado en Alemania por la norma DIN 18014 que, porejemplo, exige banderolas de conexión para lasbarras equipotenciales.

En el capítulo 5.5 se incluyen descripciones detalladas

y formas de ejecución de las tomas de tierra decimientos.

Al utilizar tomas de tierra de cimientos como tomasde tierra de protección contra rayos, eventualmentehabrá que cumplir otras exigencias, que pueden con-sultarse asimismo en el capítulo 5.5.

Conductores de compensación de potencial (en ade-lante: conductores de protección equipotencial)

Los conductores de protección equipotencial, en elcaso de que tengan funciones de protección, deben

identificarse como cables de protección, es decir,amarillo/verde.

Los cables de compensación de potencial no llevancorriente de servicio y, por lo tanto, pueden ir desnu-dos o aislados.

La sección del cable principal de protección es deter-minante para el dimensionado de los cables de com-pensación de potencial según IEC 60364-5-54 y60364-5-54. El cable principal de protección es el con-ductor que parte de la fuente de corriente, de la caja

de conexiones de la instalación o del distribuidorprincipal.



En cualquier caso, la sección mínima del conductorprincipal de compensación de potencial son 6 mm2Cu. Como posible limitación hacia arriba se han fija-do 25 mm2 Cu.

Como secciones mínimas para la equipotencialidadde protección adicional (Tabla 6.1.1) se exigen 2,5mm2 Cu en caso de tendido protegido y 4 mm2 Cu encaso de tendido no protegido.

Para cables de toma de tierra de antenas, según EN60728-11 (IEC60728-11), la sección mínima es de 16

mm2 Cu, 25 mm2 Al, ó 50 mm2 acero.

Barras equipotenciales

La barra equipotencial es un elemento básico de lacompensación de potencial y tiene que poder embor-narse en ella con seguridad todos los conductores deconexión, así como conducir la corriente de formasegura y cumplir las exigencias de protección frente ala corrosión.

En la norma alemana DIN VDE 0618-08 se describenlas exigencias que deben cumplir este tipo de barraspara la equipotencialidad de protección. En dichanorma se definen las posibilidades de conexión que,como mínimo, deben ofrecer:

⇒ 1 x conductor plano 4 x 30 mm. o conductorredondo diámetro 10 mm.

⇒ 1 x 50 mm2.⇒ 6 x 6 mm2 hasta 25 mm2.⇒ 1 x 2,5 mm2 hasta 6 mm2.El modelo K-12 cumple sobradamente estas exigen-cias (Figura 6.1.2).

También está incluida en esta norma la prueba decapacidad para soportar corrientes de rayo para pun-

tos de conexión a partir de una sección de 16 mm2.Aquí se hace referencia a la verificación de los com-ponentes de la protección contra rayos según la nor-ma EN 50164-1.

Si se cumplen las condiciones y exigencias de la nor-ma antes indicada, estas piezas o elementos de obrapueden aplicarse asimismo para la compensación depotencial de protección contra rayos según la normaUNE EN 62305-1-4 (IEC 62305-1-4).

Terminales para conexión equipotencial

Los terminales de conexión equipotencial deben pro-porcionar un contacto seguro y duradero.


Compensación del potencial principal Compensación de potencial adicional

Normal 0.5 x sección del conductor deprotección más más pequeño

Entre dos cuerpos 1 x sección del conductorconductor de protecciónmás pequeño

Entre un cuerpo y unaparte conductora ajena 0,5 x sección del conductorde protección

Mínimo 6 mm2 Con protecciónmecánica

2.5 mm2 Cu o valor deconducción similar

Sin protecciónmecánica

4 mm2 Cu o valor deconducción similar

Posiblelimitación

25 mm2 Cu o valor de conducciónsimilar

− −

Tabla 6.1.1 Secciones para conductores de protección equipotencial.

Fig. 6.1.2 Barra de compensación de potencial K-12,Art. Nr. 563 200



Inclusión de tuberías en la compensación de potencial

Para la inclusión de tuberías en la compensación de

potencial se utilizarán abrazaderas adaptadas a losdiámetros correspondientes. (Figuras 6.1.3 y 6.1.4).

Las abrazaderas de banda para puesta a tierra detuberías en NIRO ofrecen grandes ventajas, ya quepueden adaptarse a los diferentes diámetros de lastuberías (Figura 6.1.5). Además, con este tipo deabrazaderas, pueden conectarse tuberías de diferen-tes materiales (p. ej. acero, cobre o acero inoxidable).

Igualmente, con estos componentes, es posible efec-tuar un cableado de paso.

La figura 6.1.6 muestra una equipotencialidad detuberías de calefacción con cableado de paso.

Prueba e inspección de la equipotencialidad

Antes de la puesta en servicio de la instalación eléc-trica hay que comprobar su eficacia y si las conexio-nes están correctamente efectuadas.

Se recomienda una baja impedancia hacia las diver-sas partes de la instalación y la conexión equipoten-cial. A título orientativo, un valor inferior a 1 Ω seconsidera suficiente para las conexiones equipoten-

ciales.

Equipotencialidad de protección adicional

Si no se pueden cumplir las condiciones de descone-

xión para una instalación o para una parte de la mis-ma, es necesario realizar una equipotencialidad localadicional. La cuestión esencial es conectar entre sítodos los elementos metálicos que pueden ser toca-dos simultáneamente y conectar también partes aje-nas conductoras. El objetivo final es mantener lo másbaja posible cualquier tensión de contacto que even-tualmente pudiera darse.

Asimismo, deberá aplicarse la equipotencialidad deprotección adicional en instalaciones o partes de ins-talaciones en sistemas IT con vigilancia del aislamien-

to.Igualmente es necesaria la equipotencialidad de pro-tección adicional en casos especiales de riesgo debidoa las condiciones medioambientales.

En la serie IEC 60364 Parte 7, se hace referencia espe-cial a la equipotencialidad de protección adicionalpara locales de servicio, recintos o instalaciones decarácter especial.

Estos pueden ser, por ejemplo:

⇒ DIN VDE 0100-701 Recintos con bañeras o

duchas.⇒ DIN VDE 0100-702 Piscinas y otros recintos simila-

res.

⇒ DIN VDE 0100-705 Para recintos agrícolas o de jardinería.

La diferencia respecto a la equipotencialidad de pro-tección principal radica en el hecho de que puedenelegirse secciones de conductores más pequeñas.(Tabla 6.1.1), y que esta compensación de potencialadicional puede estar limitada localmente.

Fig. 6.1.3 Abrazadera de tubería de toma de

tierra, Art. Nr. 408 014.

Fig. 6.1.4 Abrazadera de tubería de toma de

tierra, Art. Nr. 407 114.

Fig. 6.1.5 Abrazadera de tubería en banda de

toma de tierra, Art. Nr. 540 910.

Fig. 6.1.6 Compensación de potencial con cableado de paso.



6.2 Compensación de potencial parainstalaciones de suministro deenergía

La equipotencialidad para instalaciones de consumi-

dores de baja tensión en el marco de la proteccióninterna contra rayos supone una ampliación de laequipotencialidad de protección principal según IEC60364-4-41. (Figura 6.1.1).

Además de todos los sistemas conductores, se inclui-rán en la compensación de potencial, los cables deentrada de la línea suministro de baja tensión. Dichaconexión equipotencial solamente puede efectuarseutilizando descargadores de corrientes de rayo ysobretensiones.

Las exigencias que se plantean a este tipo de equiposde protección están descritas con detalle en el AnexoE, apartado 6.2.1.2 de la norma UNE EN 62305-3 (IEC62305-3), así como en el apartado 7 y en los AnexosC y D de UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4).

Análogamente a la equipotencialidad en instalacio-nes metálicas (Ver capítulo 6.1), la equipotencialidadde protección para instalaciones de consumidores debaja tensión debe efectuarse directamente en el pun-to de acceso al equipo a proteger. Para la instalaciónde los equipos de protección contra sobretensionesen zona no especificada de la instalación de consumi-dores de baja tensión (sistema de suministro decorriente principal) son aplicables las exigencias des-critas en la directriz VDN “Dispositivos de proteccióncontra sobretensiones – tipo 1 – Directriz para aplica-ción en sistemas de suministro de corriente princi-pal”. (Ver también al respecto el capítulo 7.5.2 y el8.1) (Figuras 6.2.1 y 6.2.2).

6.3 Compensación de potencial para

instalaciones detelecomunicaciones

La equipotencialidad de protección contra el rayoexige que todas las partes metálicas conductoras,como líneas de cableado y blindajes, se incluyan en lacompensación de potencial a la entrada del edificio,a ser posible con baja impedancia. Entre estos ele-mentos se incluyen, por ejemplo, cables de antena(Figura 6.3.1), cables de telecomunicaciones con con-ductores metálicos y también sistemas de fibra óptica

con elementos metálicos. Los conductores se conec-tan con ayuda de dispositivos capaces de soportar


Fig. 6.2.1 Descargador de corriente de rayo DEHNbloc NH instalado

en barras de contadores (Ver al respecto la figura 6.2.2).

Fig. 6.2.2 Descargador combinado DEHNventil ZP para instalardirectamente sobre barras de contadores.



corrientes de rayo (descargadores con técnica deconexión del blindaje). Una zona muy adecuada parala instalación de este tipo de protecciones, es el pun-to de transición exterior/interior o acometida de losdiferentes cables de entrada al edificio.

Tanto los descargadores como la técnica de conexióndel blindaje deben elegirse en conformidad con losparámetros de corriente de rayo que cabe esperar.

Para minimizar la formación de bucles de inducciónen el interior del edificio, se recomienda:

⇒ Disponer la entrada de cables y tuberías metáli-cas por el mismo lugar.

⇒ Hacer un tendido conjunto pero blindado decables de energía y cables de datos.

⇒ Evitar longitudes innecesarias de cables median-te tendido directo del conductor.

Instalaciones de antenas

Por razones de servicio, las instalaciones de antenas,se ubican en lugares expuestos y están sometidas a

una mayor influencia de sobretensiones, especial-mente en caso de descargas directas de rayo. En Ale-mania deben integrarse en la compensación depotencial según DIN VDE 0855-300 a través de su pro-pia construcción (estructura del cable, conectoresenchufables y blindados) y/o mediante medidas adi-cionales apropiadas. Los elementos de antena que nopuedan conectarse directamente a la equipotenciali-

dad de protección y que están unidos a un cable dealimentación, deben protegerse mediante descarga-dores.

En términos generales, se asume que el 50% de lasdescarga directas de rayo fluye a través de los blin-dajes o apantallamientos de los cables de antena. Siuna instalación de antena está dimensionada paracorrientes de rayo de hasta 100 kA (10/350 µs) (NivelIII de protección ), tendremos una división de lacorriente de rayo de 50 kA sobre el cable de toma detierra y de 50 kA a través de los blindajes de los

cables de antena. Las instalaciones de antena que nopuedan soportar corrientes de rayo, deberán equi-

αα

Instalación detoma de tierra

Equipotencialidad para BTS(Base Transceiver Station)

Conexiónequipotencial

Antena

Tubo aislado

Punta captadora

Punto de

alimentación

Derivación aislada(Conductor HVI)

s = 0.75 m en aires = 1.5 m en mamposterías = Distancia de separación

Z o n a d e l

c i e r r e

t e r m i n a l

Fig. 6.3.2 Instalación de sistema captador aislado de protección

contra rayos en antena de telefonía móvil.

α α

Sistema captador aislado(DEHNconductor)

230V~

230V~

DATA

Fig. 6.3.1 Equipotencialidad de protección contra rayos con sistema

captador aislado, tipo DEHNconductor para instalacionesde antena según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3)



parse con dispositivos captadores, dentro de cuyazona de protección deben quedar situadas las ante-nas.

Al elegir un cable apropiado hay que tener en cuen-ta la parte correspondiente de corriente de rayo para

cada uno de los conductores de antena que intervie-nen en la derivación. La resistencia necesaria a la ten-sión del cable puede determinarse en base a la resis-tencia de acoplamiento, a la longitud del conductorde antena y a la amplitud de la corriente de rayo.

Según la norma actual UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3),las antenas instaladas en la cubierta de los edificios,deben integrarse en la zona protegida contra descar-gas de rayo, respetando la distancia de separación s,mediante:

⇒ Puntas captadoras.

⇒ Cables elevados.

⇒ Cables mallados.

Con el aislamiento eléctrico de la instalación de pro-tección contra rayos de las partes conductoras de laconstrucción del edificio (piezas metálicas de la cons-trucción, armados etc.) y el aislamiento frente a con-ductores eléctricos en el edificio, se evita la penetra-ción de corrientes parciales de rayo en los cables decontrol y suministro, y con ello se impide la interfe-rencia/destrucción de equipos eléctricos y electróni-

cos sensibles. (Figura 6.3.1 y Figura 6.3.2).

Instalación de fibra óptica

Las instalaciones de fibra óptica con elementos metá-licos pueden clasificarse, normalmente, en lossiguientes tipos:

⇒ Cable con núcleo no metálico, pero con revesti-miento de metal (p. ej. bloqueo metálico de pre-sión) o elementos metálicos portantes.

⇒ Cable con elementos metálicos en el núcleo y con

revestimiento de metal o con elementos metáli-cos portantes.

⇒ Cable con elementos metálicos en el núcleo perosin revestimiento de metal.

Para todos los tipos de cables con elementos metáli-cos tiene que determinarse el valor mínimo de crestade la corriente de rayo que pueda ocasionar un dete-rioro de las propiedades de transmisión del conduc-tor de fibra óptica. Deben elegirse cables capaces desoportar la corriente de rayo y los elementos metáli-cos deben conectarse a la barra equipotencial bien

directamente o a través de un equipo de proteccióncontra sobretensiones.

⇒ Revestimiento de metal: Conexión en la entradadel edificio por ejemplo con bornas de conexióntipo SAK.

⇒ Núcleo con elemento metálico: Conexión conbornas de toma de tierra tipo SLK, cerca de la

caja de empalme.⇒ Evitar corrientes de compensación: Conexión indi-

recta a través de vías de chispas de separación, porejemplo, descargador tipo DEHNgap C S.

Cables de telecomunicaciones;

Las líneas de telecomunicaciones con conductoresmetálicos, por lo general, consisten en cableadossimétricos o coaxiales de los tipos siguientes:

⇒ Cable sin elementos metálicos adicionales.

⇒

Cable con revestimiento metálico y/o elementosmetálicos de soporte.

⇒ Cable con revestimiento de metal y con armadoadicional de protección contra el rayo.

La distribución de la corriente de rayo sobre los con-ductores de telecomunicación se determina según elAnexo E de la norma UNE EN 62305-1 (IEC 62305-1).Los diferentes cables deben incluirse en la compensa-ción de potencial de la siguiente manera:

a) Cables no blindados deben conectarse con descar-gadores capaces de soportar la corriente de rayo:

corriente parcial de rayo del cable dividida por elnúmero de conductores individuales = corrientede rayo por hilo.

b) Si el blindaje del cable puede soportar corrientesde rayo, ésta fluirá a través del mismo. Sin embar-go, pueden aparecer acoplamientos de perturba-ción capacitivos/inductivos en los hilos, siendonecesario, en estos casos, utilizar descargadoresde sobretensiones. Condiciones previas:


Fig. 6.3.3 Sistema de conexión de blindaje SAK capaz de soportarcorrientes de rayo.



⇒ El blindaje en sus dos extremos ha de conectarseal sistema equipotencial de protección capaz desoportar la corriente de rayo.

⇒ En los dos edificios, en los que termina el cable,tiene que aplicarse el concepto de zonas de pro-tección contra rayos y efectuarse la conexión delos cables activos en la misma zona de proteccióncontra rayos (generalmente LPZ 1).

⇒ Si se tiende un cable no blindado en una tuberíade metal, ésta debe tratarse como si fuera uncable con blindaje capaz de soportar corrientesde rayo.

c) Si el blindaje del cable no es capaz de soportarcorrientes de rayo, entonces tendremos que:

⇒ En caso de conexión del cable en ambos lados,hay que proceder igual que con un hilo de señalde un conductor no blindado. Corriente parcial

de rayo del conductor dividido por el número dehilos individuales + 1 blindaje = corriente parcialde rayo por hilo.

⇒ Si el blindaje no está tendido por ambos lados, seconsidera como no existente:

⇒ Corriente parcial de rayo del conductor divididapor el número de los hilos individuales = Corrien-te parcial de rayo por hilo.

Si no se puede determinar la carga de los hilos, esmás conveniente recurrir a los parámetros de riesgo

según IEC 61643-22. De aquí se deriva una cargamáxima por hilo de 2,5 kA (10/350) para un conduc-tor de telecomunicaciones.

Naturalmente, no solo los equipos de protección con-tra sobretensiones tienen que poder soportar lacorriente de rayo esperada, sino también la propialínea de derivación. (Figura 6.3.4).

Esto puede explicarse con el ejemplo de un cable detelecomunicaciones de cuatro hilos:

⇒ En una distribución principal de edificio tenemos

un cable de telecomunicaciones con 100 pares dehilos, procedente de una LPZ 0A y que pretendeconectarse con descargadores.

⇒ La carga de corriente de rayo para el cable se hasupuesto con aproximadamente 30 kA (10/350).

⇒ Se tendrá entonces una distribución simétrica dela corriente de rayo a cada uno de los hilos indi-viduales: 30 kA/200 hilos = 150 A por hilo.

Esto, en principio, significa que no hay exigenciasespeciales respecto de la capacidad de derivación delos elementos de protección que se han de utilizar.Una vez que ha fluido la corriente por todos los ele-mentos de protección, vuelve a sumarse cada una delas corrientes parciales hasta su valor de 30 kA ysobrecargan en la línea posterior de derivación porejemplo, carcasas de bornas, bornas de toma de tie-rra o conductores de equipotencialidad. Para asegu-rarse de que no se produzcan daños en la línea dederivación, pueden utilizarse envolventes certificadascontra descargas de rayo (Figura 6.3.5).

3 O U T 4

1 I N 2

B L I T Z D U C T O R

B C T M L C B D 1 1 0

N o . 9

1 9

3 4 7

BLITZDUCTOR XT

BXT ML2 BD 180

5 kA (10/350 µs)

APL

TAE

CompañíaTelefónica

Cliente

Equipo terminalde comunicación

Fig. 6.3.4 Equipotencialidad de protección contra rayos para línea

telefónica con el BLITZDUCTOR XT.

(Utilización autorizada por el Deutsche TELEKOM).

Fig. 6.3.5 Envolvente DEHN capaz de soportar corrientes de rayo

(DPG LSA) para técnica LSA 2/10.



7.1 Concepto de zonas de proteccióncontra rayos

Con un sistema de protección contra rayos (Sistemade protección LEMP (LPMS) según UNE EN 62305-3, el

edificio, las personas y los bienes materiales que seencuentran en el mismo queden protegidos frente alimpacto directo del rayo. Sin embargo, los sistemaseléctricos y electrónicos, que son sensibles frente asobretensiones de corta duración pero de gran ener-gía, no lo están.

Precisamente estos sistemas de gestión, telecontrol,seguridad,…. de utilización cada vez más frecuente,llegan a prácticamente todas las zonas de los edifi-cios ya sean viviendas o edificios industriales o de ser-vicio. Las exigencias que los propietarios/usuarios de

estas instalaciones demandan sobre la permanentedisponibilidad y la fiabilidad de estos sistemas sonmuy altas.

La protección de sistemas eléctricos y electrónicos enedificios o estructuras contra sobretensiones, causa-das por el impulso electromagnético del rayo (LEMP),

se basa en el principio de las zonas de protección con-tra el rayo (LPZ – Lightning Protection Zones). Segúneste principio, el edificio o estructura que se preten-de proteger debe dividirse en zonas de proteccióncontra el rayo, según el nivel de riesgo por LEMP

(Figura 7.1.1). De este modo, las áreas con diferentesvalores de riesgo LEMP pueden ajustarse a la inmuni-dad de los sistemas electrónicos.

Con este concepto flexible, se pueden definir LPZapropiadas, en función del número, tipo y sensibili-dad de los equipos/sistemas electrónicos existentes.Desde pequeñas zonas locales hasta grandes zonasque pueden abarcar todo el volumen del edificio. Apartir de la zona de amenaza de impacto de rayo, sedefinen las siguientes zonas de protección:

Zonas exteriores

⇒ LPZ 0A – Zona de riesgo por impacto directos derayo, por corrientes de impulso, hasta porcorriente total de rayo y por todo el campo elec-tromagnético del rayo.


7. Protección de sistemas eléctricos y electrónicos contraLEMP

Ventilación

Sistema dederivación

Blindaje del recinto

Equipo final

Armadura de acero

Sistema técnico deinformación


Sistema de captación

Sistema de suministrode baja tensión

Compensación de potencial de protección contra rayosDescargador de corriente de rayo (DPS tipo 1)

Compensación de potencial localDescargador de sobretensiones (DPS tipo 2, DPS tipo 3)

Compensación de potencial de protección contra rayosDescargador de corriente de rayo

Compensación de potencial localDescargador de sobretensiones

Impulso electromagnéticodel rayo

Impulso electromagnéticode conmutación

Zona de protección de rayos

Fig. 7.1.1: Concepto de zonas de protección contra el rayo según UNE EN 62305-4 (IEC 63205-4).



⇒ LPZ 0B – Zona protegida contra impactos directos

de rayo, pero expuesta al riesgo de todo el cam-po electromagnético del mismo. Los sistemasinteriores pueden estar expuestos a corrientes derayo (parciales).

Zonas interiores

⇒ LPZ 1 – Corrientes de impulso limitadas por la dis-tribución de la corriente y por dispositivos deprotección contra sobretensiones (SPDs) en lospasos de zona. El campo electromagnético delrayo puede atenuarse mediante blindaje local.

⇒ LPZ 2…n – Corrientes de impulso más limitadaspor distribución de la corriente y por dispositivosde protección contra sobretensiones (DPS) en lospasos de zona. El campo electromagnético delrayo está atenuado generalmente mediante blin-daje local.

Las exigencias para las zonas interiores tienen quedefinirse de acuerdo con la resistencia de los sistemaseléctricos y electrónicos que se pretenden proteger.

En los límites de cada zona interior tiene que reali-

zarse la compensación de potencial para todas laspartes metálicas y conductores de suministro que

acceden a la misma. Esta compensación de potencial

se realiza o bien directamente o mediante DPS apro-piados.

La figura 7.1.2 muestra un ejemplo de ejecución delas medidas descritas para el concepto de zonas deprotección contra rayos.

7.2 Gestión de protección LEMP

En el caso de edificios de nueva construcción, la pro-tección de los sistemas electrónicos, puede optimizar-

se en términos económicos y de servicio si dichos sis-temas se diseñan al mismo tiempo y conjuntamentecon el edificio y antes de comenzar su construcción.De esta forma, se pueden integrar en la gestión deprotección LEMP componentes del edificio como porejemplo: armadura de hormigón, vigas metálicas,pilares metálicos etc.

En el caso de edificios ya construidos, los costes parala protección LEMP son casi siempre más altos quepara edificios nuevos. Sin embargo, si se eligen laszonas de protección contra rayos adecuadas y se

aprovechan instalaciones ya existentes, pueden redu-cirse considerablemente.


Fig. 7.1.2: Ejemplo para la realización del concepto de zonas de protección contra rayos.

A la distribuciónde enegía

A la central de teléfonos

A la central de ordenadores

Agua Depósito

Desagües

Red de energía

Impresora

Unidad central

Ordenador



En caso de que el análisis de riesgos según UNE EN62305-2 ( IEC 62305-2) exija la protección LEMP, sólopodrá conseguirse si:

⇒ Las medidas a adoptar son diseñadas por un téc-nico especializado en protección contra rayoscon conocimientos profundos sobre compatibili-dad electromagnética (EMC).

⇒ Hay una coordinación estrecha en todos los

aspectos de la ejecución de obra entre los exper-tos de la edificación (p. ej. ingenieros civiles yeléctricos) y aquellos expertos en protecciónLEMP.

⇒ Si se sigue el plan de gestión según tabla 7.2.1(UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4, apartado 8.1).

El análisis final de riesgos tiene que demostrar que elriesgo residual es inferior al riesgo asumible.


Tabla 7.2.1: Plan de gestión de la protección contra LEMP para nuevos edificios y para modificaciones de la construcción o de utilización de

edificios según UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4).

Paso Objetivo Medidas a realizar por

• Técnico en protección contra rayos b).• Propietario

• Técnico en protección contra rayos b).• Propietario.

Análisis de riesgos inicial a)

Análisis de riesgos final a)

Diseño del sistema

protección contra LEMP(LPMS)

Diseño del LEMP

Instalación e InspecciónLEMP

Recepción del LPMS

Inspección repetitiva

a)

Véase UNE EN 62305-2.b) Con conocimientos fundamentados de la compatibilidad electromagnética y de la práctica en instalaciones.

Evaluación de la necesidad de protección LEMP.Si fuera necesario hay que elegir un sistema deprotección contra LEMP adecuado (LPMS)

basado en la evaluación de riesgos.Optimizar la relación coste/beneficio para lasmedidas de protección elegidas medianteevaluación de riesgos. Como resultado se fijará:• Clase de protección (LPL) y los parámetros de

rayo.• LPZs y sus límites.

Definición del LPMS:• Medidas para blindaje local.• Redes de compensación de potencial.• Sistemas de puesta a tierra.

• Tendido de conductores y blindajes.• Blindaje de conductores de alimentación

entrantes.• Dispositivos de protección contra

sobretensiones.

Planos y descripciones generales.Preparación de la documentación para lalicitación.Esquemas de detalle y calendarios para lainstalación.

Calidad de la instalación.Documentación.Posible revisión de los esquemas de detalle.

Inspección y documentación del sistema.

Garantía de un LPMS adecuado

• Técnico en protección contra rayos.• Propietario.

• Arquitecto.• Proyectista de los sistemas electrónicos.• Proyectista de las instalaciones específicas.

• Oficina de ingeniería o similar.

• Técnico en protección contra rayos.• Instalador del LPMS.• Oficina de ingeniería.• Representante de la inspección.

• Técnico en protección contra rayos.• Instalador del LPMS.• Oficina de ingeniería.• Representante de la inspección.

• Técnico en protección contra rayos.• Inspector autorizado.



7.3 Cálculo de la atenuaciónmagnética del blindaje enblindajes de edificios/locales

La corriente de rayo y el campo electromagnéticoasociado a la misma representan la principal fuentede perturbación para las instalaciones y equipos a

proteger ubicados en el interior de un edificio. En lafigura 7.3.1 se representa el principio de funciona-miento en estructuras blindadas en forma de rejilla.Las bases de cálculo están descritas en la norma UNEEN 62305-4 (IEC 62305-4). La distribución del campomagnético dentro de este tipo de blindajes es muycompleja y los cálculos se realizan sobre la base deestimaciones y aproximaciones. Las fórmulas para ladeterminación del campo magnético se basan sobrecálculos numéricos del campo magnético. En los cál-culos se ha tenido en cuenta el acoplamiento de cam-

po magnético de cada varilla del blindaje con las res-tantes varillas del mismo, incluido el canal de rayosimulado.

Para determinar si el efecto del campo electromag-nético del primer impacto parcial de rayo o delimpacto de rayo consecutivo supone la magnitud deperturbación más crítica para la instalación eléctricaque se pretende proteger, deberán realizarse los cál-culos con el valor máximo de la corriente del primerimpacto corto (short strike) (if/max) y con el valor máxi-mo de la corriente del rayo consecutivo (long strike)

(is/max) de acuerdo con la clase de protección según latabla 5 de la norma UNE EN 62305-1 (IEC 62305-1).

El efecto de blindaje en estos casos, en el supuesto deun impacto directo de rayo, puede calcularsemediante la fórmula indicada en la figura 7.3.2. Estaconsideración se basa en el hecho de que el impactode rayo puede tener lugar en cualquier punto de lacubierta del edificio.

Los valores calculados para el campo magnético tie-

nen validez para el volumen de seguridad Vs dentrodel blindaje en forma de rejilla, que está definido porla distancia de separación ds/…. (Figura 7.3.3).

Este volumen de seguridad considera el valor máxi-mo de la intensidad de campo magnético tomadodirectamente junto a la estructura de rejilla, el cuálno es tenido suficientemente en cuenta por la fórmu-la de aproximación. Los equipos informáticos sola-mente pueden instalarse dentro del volumen Vs.


Altas fuerzas de campo, grandes cam-pos magnéticos/tensiones inducidascerca de los derivadores

Corrientes parciales más pequeñas,campos magnéticos/tensiones induci-das menores en el edificio

w

dr

dw

i

H1 = kH ⋅ io ⋅w

dw ⋅ √ dr [A/m]

Impacto directo de rayoen un edificio blindado

io = Corriente de rayo en LPZ 0A

ds/1

w

Volumen Vs

para equiposelectrónicos

Blindaje para LPZ 0A – LPZ 1

Distancia deseparación

Impacto directode rayo: ds/1 = w

Fig. 7.3.1: Reducción del campo magnético mediante blindaje de rejilla.

Fig. 7.3.3: Volumen para equipos electrónicos dentro de la zona de

protección contra rayos 1 (LPZ 1).

Fig. 7.3.2: Campo magnético en un impactode rayo (LEMP) UNE EN 62305-4

(IEC 62305-4).



(Figura 7.3.3) que se encuentra dentro de la zona deprotección contra rayos con una distancia de separa-ción ds/1 al blindaje.

La distancia de separación ds/1 es (para SF <10):

Siendo:

w medida de las mallas del blindaje en forma derejilla en metros.

Realización de la atenuación magnética en blindajesde edificios/locales

Los componentes metálicos extensos existentes en laobra, como son p. ej. tejados y fachadas metálicas,

armaduras de acero en hormigón, extensiones metáli-cas en paredes, rejillas, estructu-ras de soporte metálicas y siste-mas de tuberías son de especialimportancia para el blindajefrente campos magnéticos, y conello para la instalación de zonasde protección contra rayos.Mediante la interconexión enforma de malla de todos estoscomponentes se consigue unblindaje electromagnético real-mente efectivo.

La figura 7.3.6 muestra el princi-pio de cómo una armadura deacero puede convertirse en una

jaula electromagnética (blindajecon orificios). En la práctica, sinembargo, en grandes edificios yestructuras, no será posible sol-dar o unir con clemas cada pun-to de unión. Lo más usual en lapráctica es disponer en el arma-do de un sistema de conductoren forma de malla con unamedida típica a ≤ 5 m.

Esta red de mallas está conecta-da de forma eléctricamentesegura en los puntos de cruce, p.ej. mediante clemas y “adosadaeléctricamente” a la armaduracon una distancia de seguridadde b ≤ 1 m. Esto se realiza en laobra, por ejemplo, mediantepuntos de unión.

d w ms / ]

1= [


La base de cálculo para el efecto de blindaje en for-ma de rejilla en el caso de impactos de rayo próximosse expone de forma más detallada en las figuras 7.3.4y 7.3.5.

La figura 7.3.4 muestra la formación del campo elec-

tromagnético, cuya intensidad se reduce de formaindirectamente proporcional a la distancia sa. Eltamaño del campo magnético dentro de un volumenprotegido, p. ej. dentro de la zona de protección con-tra rayos 1 (LPZ 1) (Figura 7.3.5) puede describirse porla calidad del blindaje.

El factor de blindaje SF puede calcularse como semuestra en la tabla 7.3.1.

Los resultados de este cálculo del campo magnéticotienen validez para un volumen de seguridad Vs

sa

Campo delcanal derayo

H0 =i

2 πSa [A/m]

H0

sa

Campo delcanal derayo

H0 =i

2πSa

H0 H1

sin blindaje

H1 =

con blindaje

H0

10 SF1/20

Fig. 7.3.4: Campo magnético en un impacto de

rayo (LEMP) UNE EN 62305-4 1.

Tabla 7.3.1: Atenuación magnética de rejillas en caso de impacto próximo de rayo según UNE EN62305-4 (IEC 62305-4).

Fig. 7.3.5: Campo magnético en un impacto de

rayo lejano (LEMP) UNE EN 62305-4 1.

Material

CobreAluminio

Acero

Ejemplo: rejilla de acero

W(m) r (m) dB con 25 kGz dB con 1 MHz

0,012 0,0010 44 57

0,100 0,0060 37 39

0,200 0,0090 32 33

0,400 0,0125 26 27

20 ⋅ log (8,5/ w)

(8,5/w)20 ⋅ log –––––––––––––

√ 1+18 ⋅ 10-6/r 2

Factor de blindaje SF (dB)

25 kHz (primer impacto) 1 MHz (impacto consecutivo)w = medida de malla (m)

(w ≤ 5 m)r = radio de la varilla (m)

µ = 200 (permeabilidad)

20 ⋅ log (8,5/ w)

20 ⋅ log (8,5/ w)



Los mallazos del hormigón armado pueden tambiénutilizarse para estos fines.

En el caso de instalaciones existentes, este tipo deplanchas de hormigón pueden incorporarse poste-riormente. En estos casos, es necesario galvanizar las

planchas de obra para proteger el mallazo metálicocontra la corrosión. Una vez galvanizadas, se dispo-nen superpuestas sobre tejados o bien se instalansobre las paredes externas del edificio, bien por fue-ra o por dentro de las mismas.

Las figuras 7.3.7a y 7.3.7.b muestran la instalación aposteriori de planchas de acero de obra galvanizadassobre el tejado de un edificio.

Para puentear juntas de dilatación, para la conexiónde la armadura de piezas de hormigón prefabricadasy para conexiones a la instalación exterior de tomas

de tierra o a la compensación de potencial interiordel edificio es necesario prever en el edificio de unnúmero suficiente de puntos fijos de toma de tierra.

La figura 7.3.8 muestra una instalación de este tipo,que tiene que ser tenida en cuenta en el proyecto ini-cial de obra.

El campo magnético dentro del edificio o estructurase reduce en un amplio margen de frecuencias

mediante bucles de reducción que se producen por lared de mallas de compensación de potencial. Lasamplitudes típicas de mallas son a ≤ 5 m.

Con la interconexión de todos los componentesmetálicos en el interior así como con los elementosmetálicos y estructuras de los edificios, se logra una“red tridimensional de mallas de compensación depotencial.

La figura 7.3.9 muestra una red de mallas de compensa-ción de potencial con las correspondientes conexiones.

Si se instala una red de compensación de potencial enlas zonas de protección contra rayos, el campo mag-nético calculado según las fórmulas indicadas ante-riormente, se reduce a la mitad (corresponde a 6 dB).


a

b a

41

4

2

3

6

7

8

9

5

1 Cubierta metálica del ático

2 Varillas de acero de la armadura

3 Conductores en reticulado superpuestos a la armadura

4 Conexión del sistema de captación

5 Barra de compensación de potencial interior

6 Conexión capaz de soportar corrientes de rayo

7 Unión

8 Toma de tierra circular (si existe)

9 Toma de tierra de cimientos

(Medidas típicas: a ≤ 5 m, b ≤ 1 m)

Fig. 7.3.6: Utilización de las varillas de la armadura de un edificio o

estructura para blindaje y para compensación depotencial.

Fig. 7.3.7b: Utilización de rejillas de acero para blindaje, p. ej. encubiertas de tejado ajardinadas.

Fig. 7.3.7a: Rejillas de acero galvanizadas.



Solera

Punto fijo de tomade tierra

Viga de hormigón

Fachada dehormigón

Anillo de toma de tierra

Soporte para conductor

Viga de hormigón

Mínimo 50 mm2

Electrodo de puesta a tierra

Armadura

Conexión al conductorcolector de tomas de tierra

Fig. 7.3.8: Blindaje de un edificio o estructura.

Fig. 7.3.9: Conductor colector de tomas de tierra según DIN VDE 0800-2.



7.3.1 Apantallamiento de cables

Los apantallamientos de cables se utilizan para dismi-nuir los efectos de interferencias sobre los hilos acti-vos y para reducir la emisión de interferencias sobresistemas vecinos. Desde el punto de vista de la pro-

tección contra rayos y contra sobretensiones, debentenerse en consideración los siguientes casos en rela-ción con conductores apantallados:

⇒ El apantallamiento no está puesto a tierra

Hay sistemas de instalación que, si bien recomiendanun cable apantallado, no permiten la puesta a tierrade los apantallamientos (p. ej. KNX). Sin conexión delapantallamiento, éste no actúa contra interferenciasy debe considerarse como no existente (Figura7.3.1.1).

⇒ El apantallamiento está puesto a tierra en ambosextremos

Un apantallamiento del conductor tiene que estarunido a lo largo de todo su recorrido y tiene queestar puesto a tierra, como mínimo, en ambos extre-mos.

Solamente un apantallamiento utilizado en amboslados puede minimizar los acoplamientos inductivosy capacitivos.

Para evitar que se originen chispas peligrosas, losapantallamientos de cable que entran en un edificio

o estructura tienen que tener una sección mínima. Sino es así, los apantallamientos deben considerarsecomo no aptos para soportar corrientes de rayo.

La sección mínima de un apantallamiento de conduc-tor (Scmin) tendido aislado de tierra o aire, dependede la resistencia específica del apantallamiento (ρc),(Tabla 7.3.1.1), de la corriente de rayo que fluye porel conductor (lf), de la tensión de choque vertical delsistema (Uw) y de la longitud del conductor (Lc).

If puede calcularse según UNE EN 62305-1 (IEV 62305-1). Como la técnica de conexión del apantallamientose prueba, generalmente, hasta 10 kA (10/350 µs), enuna primera aproximación, puede utilizarse estevalor como un valor máximo.

Uw puede interpretarse de muy diversas formas. Si elapantallamiento del cable se interrumpe a la entradadel edificio, entonces hay que considerar la rigidezeléctrica del mismo. Sin embargo, si el apantalla-miento del cable se mantiene continuo hasta el equi-

po final, entonces es la rigidez eléctrica del equipofinal la que debe ser tenida en cuenta. (Tabla 7.3.1.2).

S I L U mmcmin f c c w= ⋅ ⋅ ⋅( / )[ ]ρ 106 2

La diferencia puede explicarse mejor con dos ejem-plos:

Apantallamiento del cable TC hasta la entrada deledificio, Al, cargado con 10 kA, longitud 100 m:Scmin ≈ 6 mm2. Hay que tener también en cuenta, quelas conexiones del apantallamiento en la barra equi-potencial principal deben ser capaces de soportarcorrientes de rayo.

Apantallamiento del conductor bus hasta el equipo

final, Cu, cargado con 5 kA, longitud 100 m: Scmin ≈17 mm2. Este tipo de apantallamientos de cables paraconductores bus no es apropiado pues no es capaz desoportar corriente de rayo.

⇒ Puesta a tierra en un solo lado y puesta a tierraindirecta del apantallamiento

Por razones de funcionamiento, puede suceder quelos apantallamientos de los cables se pongan a tierraen un solo lado del cable. Con ello, si bien se da unacierta atenuación contra campos de interferenciacapacitivos, no hay ninguna protección contra la

inducción electromagnética que se produce con lasdescargas de rayo. La razón para la puesta tierra delapantallamiento en un solo lado es el temor acorrientes de compensación de baja frecuencia. Eninstalaciones de gran extensión, un conductor bus,por ejemplo, se extiende con frecuencia a lo largo devarios cientos de metros entre edificios. Especialmen-te en instalaciones antiguas, puede suceder que unaparte de la instalación de toma de tierra ya no estéoperativa, o que no haya ninguna malla de compen-sación de potencial. En estos casos, pueden originar-

se perturbaciones a causa de las múltiples tomas detierra de los apantallamientos. Las diferencias de


Material del apantallamiento ρc in Ωm

Cobre

Aluminio

Plomo

Acero

17.241 . 10-9

28.264 . 10-9

214 . 10-9

138 . 10-9

Ejemplos Rigidez eléctrica

15 kV

5 kV

1.5 kV

0.5 – 1 kV

Cable de baja tensión

Cable de telecomunicación

Telecomunicación al lado del usuario

Equipos de control y medida

Tabla 7.3.1.1: Resistencia específica del apantallamiento Uc para

diferentes materiales.

Tabla 7.3.1.2: Rigidez eléctrica.



potencial de varios sistemas detoma de tierra diferentes en losedificios pueden favorecer quefluyan corrientes de compensa-ción de baja frecuencia (n x 50

Hz), y éstas, a su vez, puedenprovocar corrientes transitoriassuperpuestas. Con ello, son posi-bles intensidades de corrientede varios amperios, lo que encasos extremos, puede provocarque se quemen los cables.

Además, pueden ocasionarsealteraciones de la señal porsobreactuación cuando la fre-cuencia de la señal está en el

mismo margen de frecuenciasque la señal de perturbación.

El objetivo es implementar almismo tiempo las exigencias dela compatibilidad electromagné-tica y evitar corrientes de com-pensación. Esto se puede conse-guir mediante la combinaciónde la puesta a tierra del apanta-llamiento en un solo lado delcable, con la puesta a tierra indi-

recta del mismo. En un puntocentral, por ejemplo, en la salade control, se pueden conectardirectamente todos los apanta-llamientos con la compensaciónde potencial local.

En los extremos lejanos de losconductores se conectan losapantallamientos indirectamen-te con el potencial de tierra através de vías de chispas de

separación. Como la resistenciade una vía de chispas tiene unvalor aproximado de 10 GΩ, seprevienen las corrientes de com-pensación, en condiciones defuncionamiento, sin sobreten-siones. Si se producen perturba-ciones de compatibilidad elec-tromagnética, como son losefectos de descargas de rayo, lavía de chispas se ceba y deriva elimpulso de perturbación sin quese produzca ningún daño en el


EBB 1 EBB 2

Puesta a tierra directa

Puesta a tierra indirectaa través de descar-gadores de gas

EBB 1 EBB 2A tener en cuenta:

¡Resistencia dechoque deacoplamiento delapantallamiento!

C

EBB 1 EBB 2

Fig. 7.3.1.1: Sin conexión del apantallamiento. No hay apantallamiento frente a acoplamientos

capacitivos/inductivos.

Fig. 7.3.1.2: Conexión del apantallamiento en ambos extremos.Apantallamiento frente a

acoplamientos capacitivos/inductivos.

Fig. 7.3.1.3: Conexión del apantallamiento en ambos extremos. Solución: Puesta a tierra directa eindirecta del apantallamiento.



equipo. Con ello se reduce el impulso residual sobrelos conductores activos y los equipos finales estánsujetos incluso a menos esfuerzos. El descargadorBLITZDUCTOR XT está preparado para integrar, sifuese necesario, un descargador de gas. Éste se

conecta entre el apantallamiento del cable y la tierralocal. El descargador de gas puede insertarse oextraerse durante trabajos de mantenimiento, paracambiar entre puesta a tierra del apantallamientodirecta o indirecta. (Figura 7.3.1.3).

⇒ Puesta a tierra del apantallamiento de bajaimpedancia

Los apantallamientos de los cables pueden soportarcorrientes de choque de hasta varios kA. Durante ladescarga, las corrientes de choque fluyen a través delapantallamiento y de los terminales de conexión del

apantallamiento hacia tierra. La impedancia delapantallamiento del conductor y los terminales deconexión del apantallamiento originan diferenciasde tensión entre el potencial del apantallamiento ytierra. En estos casos, pueden aparecer tensiones dehasta algunos kV y destruir los aislamientos de losconductores o de los equipos conectados. Las puestasa tierra en carril de los apantallamientos gruesos y latorsión que puedan sufrir los mismos, son particular-mente críticos. La calidad del apantallamiento delconductor utilizado influye en el número necesariode puestas a tierra del mismo. En determinadas cir-cunstancias puede ser necesario realizar puestas atierra cada 10 metros para lograr un efecto eficaz deapantallamiento. Para la conexión del mismo se reco-

mienda utilizar bornas elásticas de contacto de gransuperficie. (Figura 7.3.1.4).

⇒ Longitud máxima de cables apantalladosLos apantallamientos de los cables poseen la denomi-nada resistencia de acoplamiento, que se correspon-

de aproximadamente con la resistencia de corrientecontinua indicada por el fabricante del cable. A cau-sa de esta resistencia, sobre el apantallamiento delconductor, tiene lugar una caída de tensión cuandoes recorrido por un impulso de perturbación. En fun-ción de la rigidez eléctrica del equipo final y delcable, así como en función de la longitud del mismo,se puede determinar la resistencia de acoplamientoadmisible para el apantallamiento del conductor. Esimprescindible que la caída de tensión sea máspequeña que la resistencia de aislamiento del siste-

ma. Si no es así, será necesario utilizar descargadoresde sobretensiones (Figura 7.3.1.5).

⇒ Extensión de LPZs con la ayuda de cables apan-tallados

Según UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4), al utilizar uncable apantallado entre dos zonas de proteccióniguales, puede prescindirse de la utilización de des-cargadores. Esta afirmación es válida en el caso deperturbaciones que pueden esperarse en el entornodel cable apantallado (p. ej. campos electromagnéti-cos) y con compensación de potencial con mallas

según las normas. En cualquier caso, es necesario sermuy cuidadoso. Dependiendo de las condiciones dela instalación, pueden surgir riesgos que harán nece-saria la utilización de descargadores. Riesgos poten-


RKh = = = 0.4 ΩUiso

I

2000 V

5000 A

l = 200 m: RKh = = 20.4 Ω

200 m

10-3 Ω

m

U = 2 kVRigidez dieléctrica

l = 200 m

I = 5 kA

iso

Debe calcularse: resistencia de acoplamiento máxima admisible RKh delapantallamiento del cable.

Terminal de conexióndel apantallamiento

cable

Apantallamientodel cable

Carril

Fig. 7.3.1.4: Conexión del apantallamien-Fig. 7.3.1.5: Conexión del apantallamiento en ambos extremos.Apantallamiento contra

acoplamiento capacitivo/inductivo.



ciales típicos son: la alimentación de los equipos fina-les desde distintos cuadros generales de baja tensión(CGBT), sistemas TN-C, elevadas resistencias de aco-plamiento de los apantallamientos del cable o pues-ta a tierra insuficiente de los mismos. También hay

que tener cuidado en el caso de conductores con unapantallamiento pobre, los cuales se utilizan conmucha frecuencia por razones económicas. La conse-cuencia de ello son perturbaciones residuales sobrelos hilos de señal. Este tipo de perturbaciones se pue-den controlar mediante un cable apantallado de altacalidad o con la aplicación de dispositivos de protec-ción contra sobretensiones.

7.4 Red de compensación de

potencialLa función principal de la red de compensación depotencial es evitar en las diferencias de potencialpeligrosas y reducir el campo magnético del rayo.

La red de compensación de potencial de baja induc-tancia se consigue mediante múltiples conexiones detodos los componentes metálicos con ayuda de con-ductores de compensación de potencial dentro de lazona de protección contra rayos (LPZ) del edificio.Con ello se origina una red de malla tridimensional(Figura 7.4.1). Los componentes típicos de la red son:

⇒ Todas las instalaciones metálicas (p. ej. tuberías,calderas).

⇒ Armados en el hormigón (en suelos, paredes ytechos).

⇒ Entramados de rejilla (p. ej. suelos intermedios).⇒ Escaleras, puertas y bastidores de metal.⇒ Canalizaciones de cables.⇒ Canalizaciones de ventilación.⇒ Carriles de ascensores.⇒ Suelos metálicos.

⇒ Líneas de suministro.Una solución ideal consistiría en una estructura enforma de malla de retícula 5 m x 5 m. Con ello sereduciría el campo electromagnético del rayo dentrode una zona de protección contra rayos por el factor2 (equivalente a 6 dB).

Las carcasas y racks de equipos y sistemas electrónicosdeben integrarse con conexiones cortas a la red de com-pensación de potencial. Para ello hay que prever en eledificio suficientes barras de compensación de potencialy/o anillos circulares que lo faciliten (Figura 7.4.2). Todos

ellos, a su vez, tienen que conectarse a la red de com-pensación de potencial general. (Figura 7.4.3).


Fig. 7.4.1: Red de compensación de potencial en un edificio.

Fig. 7.4.2: Anillo de compensación de potencial en una instalación

de ordenadores.

Fig. 7.4.3: Unión del anillo circular de compensación de potencial

con la red de compensación de potencial mediante puntosfijos de toma de tierra.



El conductor de protección (PE) y los apantallamien-tos de los cables de datos de equipos y sistemas elec-trónicos tienen que integrarse en la red de compen-sación de potencial de acuerdo con las indicacionesdel fabricante del sistema. La conexión puede reali-zarse en forma de malla o de estrella. (Figura 7.4.4).

Si se utiliza una disposición en estrella S, todos loscomponentes metálicos del sistema electrónico tie-nen que estar aislados adecuadamente frente a lared de compensación de potencial. Por eso, una dis-posición en forma de estrella está indicada, en la

mayoría de los casos, a sistemas pequeños limitadoslocalmente. En este caso, todos los conductores tie-

nen que entrar en el edificio o en una sala dentro deledificio por un único punto. La disposición en estre-lla S solamente puede conectarse a la red de compen-sación de potencial en un único punto de referenciade toma de tierra (ERP). De aquí se deduce la dispo-sición Ss.

Si se utiliza la disposición en mallas M, los componen-tes metálicos del sistema electrónico no tienen que

estar aislados frente a la red de compensación depotencial. Todos los componentes metálicos debenintegrarse en la red de compensación de potencial, aser posible, en muchos puntos de compensación depotencial. La disposición resultante Mm se utilizará parasistemas extensos y abiertos, en los que hay muchoscables y conductores entre los distintos equipos. Otraventaja complementaria de esta disposición es que loscables o conductores del sistema pueden entrar en eledificio o en una sala por diferentes puntos.

En sistemas electrónicos complejos pueden también

realizarse combinaciones de disposiciones en estrellay en mallas (Figura 7.4.5), a fin de poder disponer delas ventajas de ambas disposiciones.

7.5 Compensación de potencial en loslímites entre las zonas LPZ 0 y LPZ 1

7.5.1 Compensación de potencial para insta-laciones metálicas

En las intersecciones de las zonas de compatibilidad

electromagnética de protección contra rayos debentomarse medidas para la reducción de los campos


S M

MmSs

ERP

Disposición en forma de estrella S Disposición en forma de malla M

Disposición básica

Integración enla red decompensaciónde potencial

Leyenda para 7.4.4 y 7.4.5

ERP

Ss

Mm

Ms

Red de compensación de potencial


Equipo

Punto de conexión a la red decompensación de potencial

Punto de referencia de toma de tierra

Disposición en forma de estrella integradaa través de un punto común

Disposición en forma de malla integradaa través de una rejilla de mallas

Disposición en forma de malla integradaa través de un punto común

Combinación 1 Combinación 2

Ss

ERP

Mm

Ms

Mm

ERP

Fig. 7.4.4: Integración de sistemas electrónicos en la red de compensación de potencial.

Fig. 7.4.5: Combinación de los métodos de integración según figura

7.4.4. Integración en la red de compensación de potencial.



electromagnéticos. Así, todos los conductores/siste-mas metálicos y eléctricos que cruzan las interseccio-nes deben incluirse, sin excepción, en la compensa-ción de potencial.

Esta exigencia de la compensación se debe llevar a

cabo de conformidad con la norma IEC 60364-4-41 eIEC 60364-5-54, HD 60364-5-54.

Complementariamente a la barra de compensaciónprincipal de potencial, en esta intersección de zonas,debe realizarse también la compensación de poten-cial de protección contra rayos para cables y sistemaseléctricos y electrónicos (ver también capítulo 7.5.2).Esta compensación de potencial se llevará a cabo lomás cerca posible al punto de entrada al edificio delos conductores y de los dispositivos metálicos. El con-ductor de compensación de potencial debe tener la

menor longitud posible (baja impedancia).En la compensación de potencial, deben tenerse encuenta diferentes secciones mínimas para: la uniónde la barra de compensación de potencial al sistemade toma de tierra, para la unión de diferentes barrasde compensación de potencial entre sí y para la cone-xión de instalaciones metálicas a la barra de compen-sación de potencial. A saber:

Las siguientes instalaciones metálicas deben incorpo-rarse a la compensación de potencial:

⇒ Canalizaciones metálicas de cables.⇒ Cables y conductores apantallados.⇒ Armado del edificio.⇒ Tuberías de agua de consumo.⇒ Tubos metálicos para conductores.⇒ Otros sistemas de tuberías metálicas o compo-

nentes conductores (p. ej. aire comprimido).

La conexión a tierra puede realizarse de manera sen-cilla y resistente a la corrosión mediante puntos fijosde toma de tierra. Aquí puede conectarse al mismotiempo el armado con la compensación de potencial(Figura 7.5.1.1).

La unión de los apantallamientos de cables a la com-pensación de potencial se trata con detalle en el capí-tulo 7.3.

7.5.2 Compensación de potencial para insta-laciones de suministro de energía

De manera análoga a las instalaciones metálicas,todos los conductores de energía y de datos, debenunirse en la entrada al edificio (transición de zona deprotección contra rayos LPZ 0A a LPZ 1) con la com-pensación de potencial. Mientras que en el apartado

7.3.5 se describe el diseño para líneas de datos, a con-tinuación se va a entrar en detalle en el diseño de lacompensación de potencial para líneas de energía.Las intersecciones para la compensación de potencialen los límites de la zona de protección contra rayos


Fig. 7.5.1.1: Conexión de barra equipotencial a un punto fijo de

toma de tierra

Fig. 7.5.2.1: Transformador situado fuera del edificio.

Material

Cu

Al

Fe

Sección

14 mm2

22 mm2

50 mm2

SPD

0/1



gencias (Nivel de riesgo 1). La carga de corriente derayo resultante de cada una de las vías de descargaestá representada en la tabla 7.5.2.1.

En la instalación de descargadores de corriente derayo en los límites entre la zona de protección contrarayos 0A y 1, debe tenerse en cuenta que, si el lugarde instalación recomendado directamente es la cajade conexiones de entrada del edificio, muchas veces

solamente puede realizarse de acuerdo con la com-pañía de suministro de energía. Las exigencias paralos descargadores de corriente de rayo en los siste-

LPZ 0A a 1 se definen con la ayuda del diseño especí-fico de la propiedad que requiere protección. Parainstalaciones con sistemas de alimentación de bajatensión, los límites LPZ 0A-1 suelen estar generalmen-te en los límites del edificio. (Figura 7.5.2.1).

En instalaciones o edificios que se alimentan directa-mente de la red de media tensión, la zona de protec-ción contra rayos LPZ 0A se extiende hasta el lado delsecundario del transformador. La compensación depotencial para protección contra rayos se realiza enel lado de 230/400 V del transformador (Figura7.5.2.2).

Para evitar daños en el transformador, se recomiendainstalar adicionalmente dispositivos de proteccióncontra sobretensiones en el lado de alta tensión (p.ej. Descargador DEHNmid).

Para prevenir el flujo de corrientes parciales de rayoen LPZ 0 de partes afectadas de la instalación/siste-mas en la zona LPZ 1, se necesitan medidas adiciona-les de apantallamiento para los conductores demedia tensión que entran en el edificio.

Para evitar la formación de corrientes de compensa-ción entre los diferentes puntos de compensación depotencial de una instalación eléctrica, se recomiendarealizar la compensación de potencial de proteccióncontra el rayo de todos los conductores metálicos yde todas las líneas de energía y datos que entren en

el edificio centralmente en un único punto. Si esto nofuera posible, se recomienda la aplicación de un ani-llo circular de compensación de potencial. (Figuras7.5.2.3 y 7.5.2.4).

La capacidad de derivación de losdescargadores de corriente derayo utilizados (DPS Tipo 1) tieneque corresponderse con las car-gas en el lugar de la instalación,basándose en el nivel de riesgofijado para el objeto a proteger.

La protección idónea se definiráa partir del correspondiente cál-culo de riesgos.

Si no se dispone de un cálculo deriesgos, o no se pueden propor-cionar informaciones detalladassobre la distribución de lacorriente de rayo en los límitesde la zona de protección contrarayos LPZ 0A hacia 1, se recomien-da adoptar la protección corres-

pondiente al caso de máxima exi-


SPD

0/1

2

31

84 10

5

7

9

6

Armado de las paredes exteriores y delos cimientos

Otras tomas de tierra, p. ej. mallas hacialos edificios vecinos

Conexión al armado

Conductor circular interior (de potencial)

Conexión a partes externas conductoras,p. ej. a tuberías de agua

Toma de tierra tipo B, toma de tierracircular

Dispositivo de protección contra sobre-tensiones

Barra de compensación de potencial

Línea de energía o de comunicaciones

Conexión a otras tomas de tierra adicio-nales, tomas de tierra tipo A

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Fig. 7.5.2.2: Transformador dentro del edificio (LPZ 0 intercalado en

LPZ 1).

Fig. 7.5.2.3: Ejemplo de la compensación de potencial en un edificio con varias entradas y con unconductor circular interior para unión de las barras de compensación de potencial.



mas principales de suministro de corriente se derivande la directriz VDN 2004-08: “Dispositivos de protec-ción contra sobretensiones tipo 1. Directriz para laaplicación de dispositivos de protección contra sobre-tensiones (ÜSE) tipo 1 (hasta ahora Clase de exigen-cias B) en sistemas principales de suministro decorriente” y DIN V VDE V 0100-534.

En la elección de descargadores de corriente de rayoen los límites de la zona LPZ 0A a 1, además de lacapacidad de derivación, hay que tener en cuenta lacorriente de cortocircuito que cabe esperar en ese

punto de la instalación. Según UNE EN 62305-3 (IEC

62305-3) Anexo E, apartado 6.2.1.2, los descargado-res de corriente de rayo basados en vías de chispasdeberían tener una elevada capacidad de apagado yuna elevada limitación de la corriente consecutiva dered, para garantizar una desconexión automática delas corrientes consecutivas de frecuencia de red ypara impedir que se disparen indebidamente los dis-positivos de protección contra sobrecorrientes, porej., fusibles. (Figuras 7.5.2.5 – 7.5.2.7).

Las peculiaridades en relación a la elección, instalacióny montaje de descargadores de corriente de rayo ( DPS

Tipo 1) se describen con detalle en el apartado 8.1.


Contador

Caja de conexio-nes de entrada aledificio

Contador


Cable de antena

Equipos electrónicos

EBB

Circuitos de los consumidores

Contador de agua

Agua

Calefacción

Gas

Energía

Fig. 7.5.2.4: Protección interna contra rayos con una entrada común de todas las líneas de suministro eléctrico.

Tabla 7.5.2.1: Capacidad exigida para soportar corrientes de choque de rayo por dispositivos de protección contra sobretensiones DPS Tipo 1,en función del nivel de riesgo y del tipo de la instalación de consumidores de baja tensión.

Nivel de protección(antes: Clase de protección contra

rayos)en sistemas TN en sistemas TT

(L – N)en sistemas TT

(N – PE)

Capacidad para soportar corriente de choque de rayo

I

II

III / IV

100 kA / m

75 kA / m

50 kA / m

100 kA / m

75 kA / m

50 kA / m

100 kA

75 kA

50 kA

m : Número de conductores, p. ej.: para L1, L2, L3, N y PE m es =5



7.5.3 Compensación de potencial para insta-laciones de transmisión de datos

LPZ 0 – 1

La compensación de potencial para protección contrael rayo de LPZ 0 a 1 debe realizarse para todos los sis-temas metálicos que entran en un edificio. Las líneasIT deben conectarse lo más cerca posible al punto deentrada al edificio con descargadores de corriente de

rayo que dispongan de una capacidad adecuada dederivación.

Para líneas IT se exige capacidad de derivación gene-ral de 2,5 kA (10/350 µs) por hilo en la transición dela zona LPZ 0A a 1.

Sin embargo, cuando se dimensiona la capacidad dederivación para instalaciones con un gran número delíneas IT se prescinde de esta estimación. Tras el cál-culo de la corriente parcial de rayo esperada para uncable IT (UNE EN 62305-1; IEC 62305-1) la corriente de

rayo debe dividirse entre el número de hilos utiliza-dos en el cable, a fin de obtener la corriente de cho-


Fig. 7.5.2.5: Descargador combinado contra rayos y sobretensiones

DEHNventil.

Fig. 7.5.2.7: Descargadores de corriente de rayo en la zona de intersección LPZ 0A-1.

Fig. 7.5.2.6: Compensación de potencial de protección contra el rayo

para un sistema de alimentación y de tecnología de la

información centralizado en un punto.



⇒ la corriente nominal de choque especificada(8/20 µs) es > 25 x corriente de choque de deriva-ción exigida (10/350 µs) por hilo (Figura 7.5.3.1).

Si la compensación de potencial para conductores selleva a cabo en el punto de transición LPZ 0B a 1, es sufi-

ciente la utilización de dispositivos de protección con-tra sobretensiones con una capacidad de derivación de20 kA (8/20 µs), ya que no tiene lugar flujo de corrien-tes parciales de rayo acopladas galvánicamente.

7.6 Compensación de potencial enlos límites entre las zonasLPZ 0A y LPZ 2

7.6.1 Compensación de potencial para

instalaciones metálicasVer capítulo 7.5.1

7.6.2 Compensación de potencial para insta-laciones de suministro de energía

LPZ 0A – 1

Dependiendo del diseño del edificio, con frecuenciaes inevitable ejecutar en una zona límite la transicióndel LPZ 0A a 2. Esto es especialmente frecuente en el

caso de instalaciones compactas (Figura 7.6.2.1).Llevar a cabo una transición de este tipo plantea ele-vadas exigencias a los dispositivos de protección con-tra sobretensiones que se utilicen así como al entor-no de la instalación.

Además de los parámetros ya descritos en el aparta-do 7.5.2, debe alcanzarse un nivel de protección quegarantice el funcionamiento seguro de equipos y sis-temas de la zona de protección contra rayos LPZ 2.Un bajo nivel de protección y una alta limitación dela energía de perturbación que deja pasar el descar-

gador, son la base para una coordinación energéticasegura con los dispositivos de protección contrasobretensiones en la zona de protección contra rayosLPZ 2 o con los componentes supresores de sobreten-siones en los circuitos de entrada de los equipos aproteger. Los descargadores combinados contra rayosy sobretensiones de la familia DEHNventil M estándiseñados para este tipo de aplicaciones y hacen posi-ble para el usuario la combinación, en un solo dispo-sitivo, de la compensación de potencial para protec-ción contra rayos con la protección coordinada de los

equipos finales. (Figura 7.6.2.2).

que para cada uno de ellos. En el caso de cables demuchos hilos, la carga de corriente parcial de rayoserá, obviamente, más baja por hilo que en el caso decables con pocos hilos. (Ver informaciones comple-mentarias en el capítulo 6.3).Pueden utilizarse los siguientes dispositivos de pro-tección contra sobretensiones:

1. Descargadores diseñados para una corriente dechoque de derivación (10/350 µs).

2. Descargadores diseñados para una corriente dechoque de derivación (8/20 µs) si:

⇒ no tienen ninguna inductancia como elemento

de desacoplo.


0

5

10

15

20

25

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

C o r r i e n t e d e i m p u l s o ( 8 / 2 0 µ s ) e n k A

Corriente de prueba de rayo (10/350 µs) en kA

SPD

0/1/2

Fig. 7.5.3.1: Comparación de la amplitud de corrientes de prueba,forma de onda 10/350 µs y 8/20 µs, en cada caso con la

misma carga.

Fig. 7.6.2.1: Solamente es necesario un SPD (0/1/2) – (LPZ 2 integra-

do en LPZ 1).



Como en la transición de LPZ 0 a 2, necesariamentelas dos zonas de protección contra rayos limitandirectamente una con otra, es absolutamente impres-

cindible un elevado apantallamiento en los límites delas zonas. Por principio se recomienda realizar laszonas de protección contra rayos LPZ 0 y 2 lo máspequeñas posibles. Si el edificio lo permite, la LPZ 2debería equiparse con un apantallamiento de zonasuplementario, construido separadamente del apan-tallamiento de zona recorrido por la corriente derayo y que esté instalado en el límite de zona 0, de

manera que, como puede verse en la figura 7.6.2.1, laLPZ 1 se realice para un sector más amplio de la ins-talación. La atenuación del campo electromagnéticoen LPZ 2, conseguida con esta medida, evita el apan-tallamiento sistemático de todos los conductores y

sistemas dentro de LPZ 2, que en otro caso sería nece-sario.

7.6.3 Compensación de potencial para insta-laciones de técnica de la información

LPZ 0A – 2

Normalmente un descargador de corriente de rayode la LPZ 0 a 1 trabaja como una especie de rompeo-las. Deriva una gran parte de la energía de perturba-ción y, de este modo, ofrece una primera barrera de

protección frente a los daños derivados de corrientesde rayo. Sin embargo, con frecuencia, la tensión resi-dual de perturbación aguas debajo de este DPS,resulta demasiado alta para aportar una protecciónadecuada a los equipos finales.

En un paso posterior, en la transición de LPZ 1 a 2, seinstalan dispositivos de protección contra sobreten-


?

Descargador de corriente de rayo Descargador de sobretensiones

?

Descargador combinado contra

rayos y sobretensiones

Cable apantallado

Protecciónexterna

contra

rayos

Equipo final (grado

de exigencia 1)

Equipo final (grado

de exigencia 1)

Clase de descargadorH QClase de descargador

MClase de descargador

Fig. 7.6.2.2: DEHNventil M TT 255.

Fig. 7.6.3.1: Combinación para clases de descargadores Y/L.



siones, con el fin de obtener un nivel de protecciónadecuado para los los equipos que se pretende pro-teger.

Si se lleva a cabo la compensación de potencial deLPZ 0 a 2, lo primero que hay que hacer es decidir el

lugar de instalación de los DPS y calcular la corrienteparcial de rayo de cada uno de los hilos y apantalla-mientos, tal y como como se ha descrito en el aparta-do 6.3.

Sin embargo, las exigencias que se plantean tanto alcableado como al DPS que se ha de instalar en latransición LPZ, varían. El dispositivo de proteccióndebe estar diseñado como un descargador combina-do contra rayos y sobretensiones y estar coordinadoenergéticamente con el equipo final (Figura 7.6.3.1).Los descargadores combinados contra rayos y sobre-

tensiones tienen, por una parte, una gran capacidadde derivación y, por otra parte, un nivel residual deperturbación muy bajo, adecuado para proporcionarprotección a equipos finales sensibles. Además, debeprestarse atención a que el cable que sale del dispo-sitivo de protección al equipo final esté apantallado,y que el apantallamiento del cable esté incluido en lacompensación de potencial en ambos extremos.

Se recomienda la utilización de descargadores combi-nados contra rayos y sobretensiones:

⇒ Cuando los equipos finales están situados cercade la entrada del cable al edificio.⇒ Cuando se pueda establecer una compensación

de potencial de baja impedancia desde el dispo-sitivo de protección hasta el equipo final.

⇒ Cuando el conductor que va desde el dispositivode protección al equipo está apantallado en todasu extensión y en los dos extremos está puesto atierra.

⇒ Cuando se busca una solución especialmente ren-table y económica.

Se recomienda la utilización de descargadores decorriente de rayo y de descargadores de sobretensio-nes:

⇒ Cuando desde el dispositivo de protección hastael equipo final hay grandes longitudes de cable.

⇒ Cuando la toma de tierra de los dispositivos deprotección (energía y datos) se realiza a través dedistintas barras de compensación de potencial.

⇒ Cuando se utilizan conductores no apantallados.⇒ Cuando pueden aparecer grandes perturbacio-

nes dentro de la zona de protección contra rayos(LPZ) 1.

7.7 Compensación de potencial enlos límites de las zonas LPZ 1 yLPZ 2 y superiores

7.7.1 Compensación de potencial para insta-

laciones metálicasEsta compensación de potencial debe realizarse lomás cerca posible al punto de entrada de los conduc-tores y de las instalaciones metálicas en la zona.

Además deben conectarse todos los sistemas y todaslas partes conductoras como se indica en el capítulo7.5.1.

El cableado debe hacerse lo más corto posible (debaja impedancia).

Un anillo circular de compensación de potencial en

estas zonas facilita la conexión de baja impedanciade los sistemas a la compensación de potencial.

La figura 7.7.1.1 muestra la preparación de la cone-xión de un cable al anillo de compensación de poten-cial en la zona de transición.

Las siguientes instalaciones metálicas deben incluirseen la compensación de potencial:

⇒ Canalizaciones metálicas de cables.

⇒ Cables y conductores apantallados.

⇒ Armados del edificio.

⇒ Tuberías metálicas de conducción de agua deconsumo.

⇒ Tubos metálicos para conductores.

⇒ Otros sistemas de tuberías metálicas o de piezasconductoras (p. ej. tuberías de aire acondicionado).

Se tienen que utilizar las mismas secciones para losconductores de conexión de la barra de compensa-


Fig. 7.7.1.1: Anillo de compensación de potencial y punto fijo de tomade tierra para la conexión de instalaciones metálicas.



ción de potencial a las instalaciones de toma de tie-rra y a otras barras de compensación de potencial taly como se ha descrito en el capítulo 7.5.1.

Para las conexiones de instalaciones metálicas a lacompensación de potencial, en las zonas de transi-ción, pueden utilizarse secciones menores:

7.7.2 Compensación de potencial para instala-

ciones de suministro de energía

LPZ 1-LPZ 2 y superiores

También en las transición de las zona LPZ 1 a 2 ysuperiores, se consigue una limitación de sobreten-siones y una atenuación del campo, mediante la inte-gración sistemática de las líneas de energía y datosen la compensación de potencial en cada transiciónLPZ, tal y como se hace con todos los sistemas metá-licos. (Figura 7.7.2.1). Mediante la realización delapantallamiento de recintos y equipos se alcanza una

atenuación del efecto electromagnético.

Los dispositivos de protección contra sobretensionesque se instalan en las transiciones de las zonas deprotección contra rayos LPZ 1 a 2 o en las LPZ supe-riores, tienen como cometido terminar de minimizarlas magnitudes residuales de los dispositivos de pro-

tección contra sobretensiones instalados aguas arri-ba. Tienen que reducir las sobretensiones inducidasque afectan a los conductores tendidos en la zona deprotección contra rayos, así como las sobretensionesgeneradas en la propia zona de protección contrarayos. Dependiendo del lugar en el que se adopten


U2, I2 U1, I1 Corrientede rayoparcial

H2

H1

H01

2

Primera fuente de perturbaciónI0, H0

Sistema electrónico(dispositivo sensible)

Apantallamiento

Apanta-llamiento

Apantallamiento (carcasa)

1 La primera fuente de perturbación definidasegún el nivel de riesgo elegido mediante:

UNE EN 62305-1 (IEC 62305-1):I0 y H0: impulso 10/350 µs y 0,25/100 µs

Sistema electrónico (dispositivo sensible)definido por la inmunidad contra efectos delrayo conductivos (U, I) e inductivos (H).

IEC 61000-4-5:U: Impulso 1.2/50 µsI: Impulso 8/20 µs

IEC 61000-4-9H: impulso 8/20 µs (oscilación atenuada 25

kHz), Tp = 10 µs

IEC 61000-4-10:

H: Impulso 0,2/5 µs), oscilación atenuada 1MHz, Tp = 0.25 µs

2

Material

Cu

Al

Fe

Sección

5 mm2

8 mm2

16 mm2

Fig. 7.7.2.1: Compatibilidad electromagnética en caso de impacto de rayo.

Fig. 7.7.2.2: Dispositivo de protección contra sobretensiones paracircuitos finales, DEHNflex M.



las medidas de protección, éstas pueden asignarse, o

bien a un equipo (protección del equipo) (Figura7.7.2.2) o bien constituir la base infraestructural parael funcionamiento de un equipo o sistema en la ins-talación.(Figura 7.7.2.3).

Las formas de ejecución de la protección contrasobretensiones en los límites de las zonas de protec-ción contra rayos 1 a 2 y superiores pueden estar rea-lizadas de maneras muy diferentes.

7.7.3 Compensación de potencial para insta-laciones de técnica de la información

LPZ 1 – LPZ 2 and higher

En los puntos de transición de las zonas de proteccióncontra rayos dentro de los edificios hay que adoptarotras medidas de protección adicionales para reducirel nivel de perturbación (Figura 7.7.3.1). Como en lazona de protección contra rayos 2 y superiores, por loregular, suelen estar instalados equipos finales, lasmedidas de protección adoptadas tienen que garan-tizar un nivel de perturbación residual que esté pordebajo de los valores que puedan soportar los equi-

pos finales a proteger.⇒ Montaje de dispositivos de protección contra

sobretensiones cerca de equipos finales.⇒ Integración de los apantallamientos de los con-

ductores en la compensación de potencial.⇒ Compensación de potencial de baja impedancia

del DPS para instalaciones IT hacia el equipo finaly DPS para instalaciones de energía.

⇒ Prestar atención a la coordinación energética deDPS y equipos finales.

⇒ La distancia de instalación entre los cables de

telecomunicaciones y las lámparas de descargade gas tiene que ser, como mínimo, de 130 mm.

⇒ Los cuadros de distribución de instalaciones eléc-

tricas y de datos tienen que estar localizados enarmarios diferentes.

⇒ Los cables de baja tensión y de telecomunicacio-nes tienen que cruzarse en un ángulo de 90º.

⇒ Los cruces de cables deben realizarse por la víamás corta.

7.8 Coordinación de las medidas deprotección en diferentes límites

de las zonas de protección7.8.1 Instalaciones de suministro de energía

Una protección contra sobretensiones en el equipofinal o instalada inmediatamente por delante delmismo, cumple expresamente la función de protec-ción del mismo mientras que, la función de los dispo-sitivos de protección contra sobretensiones en la ins-talación general es, la de proteger todo el sistema ensu conjunto. Los parámetros de riesgo del sistema y laresistencia a perturbaciones del equipo a proteger

son, de este modo, factores de dimensionado paradefinir la cascada de protección que se pretende ins-talar. Para que esta cascada de protección, empezan-do por el descargador de corriente de rayo hasta ter-minar en la protección del equipo final, pueda fun-cionar, debe asegurarse que los diferentes dispositi-vos de protección sean efectivos selectivamente, esdecir, que cada dispositivo de protección solamenteasuma la energía de perturbación para la que estárealmente dimensionado. Esta sincronización entrelas diversas etapas de protección se denomina coordi-

nación energética y está explicada con más detalle enla norma UNE EN 62305-4 apartado 7 (IEC 62305-4).


Fig. 7.7.2.3: Descargador multipolar de sobretensiones

DEHNguard M TT.

Fig. 7.7.3.1: Protección de equipos de electrónica industrial (p. ej. un

SPC) con el BLITZDUCTOR XT y el SPS-Protector.



Para conseguir la selectividad descrita en el funciona-miento del dispositivo de protección, los parámetrosde las distintas etapas o fases de derivación debencoordinarse entre sí de tal manera que, en caso deuna amenaza de sobrecarga energética de una etapa

de protección, el derivador preconectado de mayorcapacidad “se active” y de este modo asuma la deri-vación de la energía de perturbación. En el dimensio-nado de la coordinación hay que prestar mucha aten-ción a que la forma de onda con la mayor duraciónde impulso tiene que ser considerada como una ame-naza para toda la cadena de descargadores.

Aunque los dispositivos de protección contra sobre-tensiones, según su definición, solamente están veri-ficados con forma de onda de impulso 8/20 µs, esimprescindible, para la coordinación entre descarga-

dores de sobretensiones y de corriente de rayo, ladeterminación de la capacidad para soportar corrien-te de choque de corrientes parciales de rayo de la for-ma de onda 10/350 µs. Para impedir una coordina-ción defectuosa y la subsiguiente sobrecarga resul-tante de etapas de protección de energía más débil,se ha creado la familia de productos Red/Line coordi-nada energéticamente.

Estos dispositivos de protección contra sobretensio-nes coordinados entre sí y también con el equipo aproteger, ofrecen la máxima seguridad al usuario.

Con las versiones de los equipos de protección comodescargadores de corriente de rayo, descargadoresde sobretensiones y descargadores combinados, seconsigue una adaptación ideal a las correspondientestransiciones de las zonas de protección contra rayos(Figuras 7.8.1.1 – 7.8.1.3).

7.8.2 Instalaciones IT

En la definición de las medidas de protección dentrode un edificio contra las perturbaciones procedentes

de los efectos cercanos, lejanos y directos de descar-gas de rayo, es aconsejable aplicar un concepto de dis-positivos de protección en varias fases. De este modose reduce la magnitud de perturbación de gran ener-gía (corriente parcial de rayo) en varias etapas, para locuál una primera etapa de absorción de energía, evi-ta que la parte principal de la perturbación alcance alsistema aguas abajo. Las sucesivas etapas sirven parareducir las magnitudes de perturbación a valoressoportables por el sistema. Según las condiciones de lainstalación, también pueden realizarse varias etapas

de protección en un mismo DPS mediante una combi-nación de circuitos de protección.


Fig. 7.8.1.1: Descargador de corriente de rayo – DEHNbloc 3 y

descargador combinado DEHNventil ZP.

Fig. 7.8.1.2: DEHNguard TT H LI – Descargador multipolar de

sobretensiones con indicación de estado de fun-

cionamiento.

Fig. 7.8.1.3: DEHNventil M TNS – Descargador combinado modular.



Fig. 7.8.2.1: Coordinación según el método “let-through” de 2 dispositivos de protección y de un equipo final (según IEC 61643-21).

Fig. 7.8.2.2: Ejemplos para la aplicación de descargadores coordinados energéticamente según el TIPO de descargadores Yellow-Line y estructu-ra del símbolo de los descargadores .

SPD 1 SPD 2 ITE

IP1

U P 1

U I N 2

IIN2 IP2

U P 2

U I N I T

E

IIN ITE UIN Resistencia a la destruc-ción frente a tensionesde impulso

IIN Resistencia a la destruc-ción frente a corrientes

de impulsoUP Nivel de protección de

la tensión de impulso

M

H Q

HQ

H Q

Equipofinal

1

Corriente de rayo

Resistencia a perturbacionesGrado de intensidad de prueba

según EN 61000-4-5-

Utilización de un descargador combinado contra rayos y sobretensiones

Equipofinal

1

Sobretensión

Utilización escalonada de descargadores

Corriente de rayo

La coordinación energética de la Yellow-Line esindependiente de la longitud del cable

Capacidad de derivación

+Desacoplo para

coordinación con otrosdescargadores ( )

Descargador coordinado conotros derivadores

( +)

Protección específicade equipos finales

EN 61000-4-5-

Resistencia a perturbacionesGrado de intensidad de prueba

según EN 61000-4-5



Los interfaces más relevantes en los que se emplean encascada los dispositivos de protección son, p. ej. loslímites de zonas (LPZ) de un concepto de proteccióncontra rayos según UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4).

La disposición en cascada de los dispositivos de pro-

tección debe realizarse respetando los criterios decoordinación energética.

Existen diversos métodos para determinar las condi-ciones de coordinación según IEC 61643-22 (IEC60364-5-53/A2), algunos de los cuales requierendeterminados conocimientos de la estructura de losdispositivos de protección.

Un método “caja negra” es el denominado método“Let-Through-Energy” (Energía de penetración) que


Cableado DPS

a LPZ 1 a LPZ 2 a LPZ 3

Ejemplo de asignación de las clases dedescargadores a las transiciones LPZ

De LPZ 0A

De LPZ 0B

De LPZ 1

De LPZ 2

DPS combinado

Cascada

Solución igual que LPZ 0A

Descargador de sobretensiones

Cascada

DPS combinado


Solución igual que LPZ 1


M

H

G

Ver arriba.

T oQ

F

−

−

−

−−

−

Q

O

J

M

T oQ

ver arriba

−−

−

T

W

[

Capacidad del descargador(según categorías deIEC 61643-21)

Efecto de protección de undescargador (limitación pordebajo de grados deintensidad de prueba segúnEN 61000-4-5)

Coordinación energética(con otro descargadorYellow Line)

Característica Símbolo Leyenda

A

B

C

D

k

Impulso D1 (10/350 µs), corriente de choque de derivación de un de rayo ≥ 2.5kA/hilo o ≥ 5 kA/total • sobrepasa la capacidad de derivación deB –D

Impulso C2 (8/20 µs), carga de choque intensificada ≥ 2.5 kA/hilo o ≥ 5 kA/total• sobrepasa la capacidad de derivación deC –D

Impulso C1 (8/20 µs), carga de choque ≥ 0.25 kA/hilo o ≥ 0.5 kA / total• sobrepasa la capacidad de derivación deD

Carga <C

Grado de intensidad de prueba exigido al equipo final: 1 o superior



Grado de intensidad de prueba exigido al equipo final: 4

El descargador contiene una impedancia de desacoplo y es apropiado para lacoordinación con un descargador identificado con

Descargador apropiado para la coordinación con un descargador que contenga unaimpedancia de desacoplok

Tabla 7.8.2.1: Símbolo de la clase de descargador.

Tabla 7.8.2.2: Asignación de las clases de descargadores a las transiciones LPZ.



se basa en parámetros de impulso Standard y, por lotanto, puede entenderse tanto desde un punto devista aritmético como práctico.

La cascada según figura 7.8.2.1 se considera coordi-nada recíprocamente cuando los valores residuales Ip

para una salida cortocircuitada y Up para una salidaen circuito abierto, son más pequeñas que las magni-tudes de entrada Iin /Uin.

Sin embargo, estos métodos son muy difíciles de uti-lizar por el usuario, ya que son muy costosos y com-plicados. Para ahorrar tiempo y esfuerzos, la normapermite también usar los datos aportados por elfabricante para realizar la coordinación.

Los descargadores de corriente de rayo en la zona deprotección contra rayos LPZ 0/1 o superiores, presen-tan, por lo regular, una capacidad de derivación de la

forma de onda 10/350 µs.Los descargadores de sobretensiones, por el contra-rio, solamente con la forma de onda 8/20 µs. Esto sedebe a que los descargadores de sobretensiones hansido desarrollados, para proteger frente a perturba-ciones de acoplamiento inductivo y capacitivo.

Sin embargo, si se conecta un cable que sale del edi-ficio, con una cascada de protección compuesta pordescargadores de corriente de rayo y descargadoresde sobretensiones, de las condiciones de coordina-

ción se deduce que:⇒ En primer lugar, se activa el elemento más sensi-ble – el descargador de sobretensiones.

⇒ El descargador de sobretensiones tiene quepoder soportar también una parte – si bienpequeña – de la corriente parcial de rayo con laforma de onda 10/350 µs.

⇒ Antes de que el descargador de sobretensionesresulte sobrecargado, tiene que activarse el des-cargador de corriente de rayo y asumir la energíade derivación.

Los dispositivos de protección de la familia deYellow-Line están coordinados de forma segura entresí y también con los equipos finales. Para ello llevanlos símbolos de su clase de descargador (Figura7.8.2.2, tablas 7.8.2.1 y 7.8.2.2).

7.9 Inspección y mantenimiento dela protección LEMP

En lo que se refiere a la inspección y al mantenimien-to de la protección LEMP, tienen vigencia las mismasbases y supuestos que para la inspección y manteni-miento de sistemas de protección contra rayos que yase han descrito en el capítulo 3.4.

Las inspecciones de la protección LEMP realizadasdurante la fase de construcción tienen una importan-cia especial, ya que una gran parte de los componen-tes de la protección LEMP no son accesibles una vezterminados los trabajos de construcción. Las medidasnecesarias (p. ej. unión y conexión del armado)deben documentarse fotográficamente y adjuntarseal informe de inspección.

Deben realizarse pruebas:⇒ Durante la instalación de la protección LEMP.

⇒ Después de la instalación de la protección LEMP.

⇒ Periódicamente.

⇒ Después de cualquier modificación de compo-nentes que sean de relevancia para la protecciónLEMP.

⇒ En caso necesario, después de que se haya produ-cido una descarga de rayo en el edificio.

Una vez finalizada la inspección tienen que subsanar-

se inmediatamente todos los defectos o fallos detec-tados. En caso necesario deberá actualizarse la docu-mentación técnica.

Una amplia inspección de la protección LEMP deberealizarse, como mínimo, cada dos o cuatro años,como parte de la revisión de la instalación eléctrica.




8.1 Sistemas de suministro de energía(en el marco del concepto de zonasde protección contra rayos (LPZ)según UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4)

Un sistema de protección contra rayos y sobretensio-nes para instalaciones eléctricas es, hoy en día, condi-ción indispensable para poder asegurar un serviciolibre de perturbaciones así como para prevenir la des-trucción de sistemas eléctricos y electrónicos. Losrequisitos exigidos a los DPS que se precisan para lainstalación de un sistema de protección contra rayosy sobretensiones en el marco del concepto de zonasde protección contra rayos según UNE EN 62305-4(IEC 62305-4) para sistemas de suministro de energía,están fijados en la norma IEC 60364-5-53/A2 (E DIN

VDE 0100-534).Los DPS se clasifican en dispositivos de proteccióncontra sobretensiones del Tipo 1, 2 y 3 en función delas exigencias y cargas y de su lugar de instalación yse verifican de acuerdo con la norma UNE EN 61643-11(IEC 61643-1).

Las máximas prestaciones en términos de capacidadde derivación, hacen referencia a los descargadoresdel Tipo 1. Estos aparatos se instalan en la intersec-

ción de la zona de protección contra rayos (LPZ) 0A a1 y superiores, según figura 8.1.1 en el marco del sis-tema de protección contra rayos y sobretensiones.Estos dispositivos de protección tienen que poderconducir varias veces, sin destruirse, corrientes parcia-

les de rayo de la forma de onda 10/350 µs. Se deno-minan “Descargadores de corriente de rayo”. Lamisión de estas protecciones es impedir la entrada decorrientes parciales de rayo en la instalación eléctricade un edificio.

En la transición de la zona de protección contra rayos0A a 1 y superiores, o en la transición de la zona deprotección contra rayos 1 a 2 y superior, se instalanDPS del Tipo 2 para protección contra sobretensio-nes. Su capacidad de derivación es de algunas dece-nas de kA (onda 8/20 µs).

El último elemento del sistema de protección contrarayos y sobretensiones en instalaciones de suministrode energía es el DPS de Tipo 3 que se instala en latransición de la zona de protección contra rayos LPZ2 a LPZ 3 y superior. La tarea principal de los disposi-tivos del Tipo 3 es la de aportar protección contra lassobretensiones que aparecen entre L y N en el siste-ma eléctrico. Se trata, especialmente, de sobretensio-nes de conmutación.


8. Selección, instalación y montaje de dispositivos deprotección contra sobretensiones (DPS)

Equipo final

L1

L2

L3

N

PE

Cuadro de subdistribución


F3

Barra equipo-tencial local

Cuadro general de distribución


F2

Wh

SEBPEN

ContadorF1

MEBB

P r o t e c c i ó n

e x t e r n a

c o n t r a

r a y o s

Fig. 8.1.1: Utilización de DPS en un sistema de suministro de energía.



8.1.1 Características técnicas de los DPSMáxima tensión permisible de servicio Uc

La máxima tensión permisible de servicio (antigua-mente: tensión de dimensionado) es el valor efectivode la tensión máxima que, por razones de servicio,

puede aplicarse en las bornas de conexión del dispo-sitivo de protección contra sobretensiones.

Es aquella tensión máxima que se aplica al descarga-dor en situación definida, no conductora y que des-pués de haberse activado, el descargador garantice lareposición a la situación anterior.

El valor de UC depende de la tensión nominal del sis-tema a proteger así como de las indicaciones delfabricante (IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-534).Para sistemas de 230/400 V, se define á una tensiónpermanente máxima UC de 253 en sistemas TN y TT,

con tolerancia de tensión del 10%.

Corriente de choque de rayo

Es una curva de la corriente de choque estandariza-da con la forma de onda 10/350 µs., también llamada“Corriente de impulso”. Con sus parámetros (valorcresta, carga, energía específica) reproduce losesfuerzos de carga propios de las corrientes de rayonaturales.

Los descargadores de corrientes de rayo Tipo 1 tie-nen que ser capaces de derivar varias veces, sin des-truirse, este tipo de corrientes de choque de rayo.

Corriente nominal de descarga InEl valor nominal de descarga es el valor cresta In de lacorriente que fluye por el dispositivo de proteccióncontra sobretensiones (DPS). Tiene la forma de ondade corriente de choque de 8/20 µs y se utiliza paraclasificar y probar los DPS del Tipo 2.

Nivel de protección Up

Con la expresión nivel de protección de un DPS seindica el valor momentáneo máximo de la tensión en

las bornas de un DPS, y al mismo tiempo caracterizala capacidad de un descargador para limitar sobre-tensiones a un nivel residual.

El nivel de protección de un DPS se determina enbase a las siguientes pruebas individuales:

⇒ Tensión de choque de rayo de respuesta 1,2/50 µs(100%).

⇒ Tensión residual en caso de corriente de choquenominal (según EN 61643-11: Ures).

El nivel de protección determina el lugar de instala-ción o emplazamiento del dispositivo de protecciónde acuerdo con las categorías de sobretensiones des-critas en la norma EN 60664-1 (IEC 60664-1). Hay quetener en cuenta que, el valor mínimo exigido de 2,5kV para un sistema trifásico de 230/400 V solamentees aplicable para aparatos de servicio de la instala-

ción eléctrica fija. Los equipos alimentados por ellaque estén instalados en la parte final del circuito,precisan un nivel de protección considerablementeinferior a 2,5 kV.

También según IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-534), se requiere un nivel mínimo de protección de2,5 kV para una instalación de consumidores de bajatensión de 230/400 V. Este nivel mínimo de protec-ción se consigue mediante la instalación coordinadade DPS del Tipo 1 y DPS del Tipo 2, o bien mediantela utilización de un dispositivo combinado de corrien-

te de rayo y sobretensiones del Tipo 1.

Resistencia a cortocircuitos

Es el del valor de la corriente prospectiva de cortocir-cuito, de frecuencia de servicio, que puede ser sopor-tada por el aparato de protección contra sobreten-siones estando debidamente conectados los fusiblesprevios exigidos (Protección Back-up).

Capacidad de apagado de corrientes consecutivascon U

C

(Ifi

)

La capacidad de apagado de corrientes consecutivas,


E DINVDE 0675-6 con A1, A2... etc (Ya retirada)

IEC 61643-1:2005

EN 61643-11:2002

Descargador de corriente de rayo – DescargadorCombinado

Descargador de clase de exigencias B DPS clase I DPS Tipo 1

Descargador de sobretensiones para cuadros dedistribución, sub distribuciones, instalación fija

Descargador de clase de exigencias C DPS clase II DPS Tipo 2

Descargador de sobretensiones para tomas de enchufe/Equipo final

Descargador de clase de exigencias D DPS clase III DPS Tipo 3

NormaTipo/Denominación

Tabla 8.1.1: Clasificación de los DPS según VDE, IEC y EN.



conocida también como capacidad de desconexión, esel valor efectivo no influenciado (prospectivo) de lacorriente consecutiva de red que puede ser apagadoautomáticamente por el aparato de protección contrasobretensiones al estar aplicada UC (Tensión perma-

nente máxima).Según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3) y IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-534) la capacidad de apagadode corrientes consecutivas de los DPS debería corres-ponderse con la corriente máxima de cortocircuito quecabe esperar en el lugar de emplazamiento de los DPS.

En el caso de instalaciones industriales con corrientesde cortocircuito muy altas, hay que elegir fusiblesque permitan interrumpir, a través del aparato deprotección, las corrientes consecutivas de red.

Según IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-534) y

según UNE EN 61643-11 (IEC 61643-1) los DPS queestán conectados entre el conductor PE y el conduc-tor neutro, y en los que, tras activarse el aparato,pueda producirse una corriente consecutiva con fre-cuencia de red (p. ej. vías de chispas) tienen que pre-sentar una capacidad de apagado de corrientes con-secutivas de Ifi ≥ 100 Aeff.

Limitación de corrientes consecutivas (en DPS del Tipo1 sobre la base de vías de chispas).

Con la expresión limitación de corrientes consecuti-

vas se define la capacidad de un DPS, desarrolladosobre la base de vías de chispas, para limitar lascorrientes consecutivas de tal modo que, la corrienteque efectivamente fluya sea notablemente máspequeña que la corriente de cortocircuito posible enel lugar de instalación del descargador.

Una limitación de corrientes consecutivas alta impideque los elementos de protección preinstalados (p. ej.fusibles) se disparen a causa de una corriente conse-cutiva de red excesivamente elevada.

Especialmente en el caso de los DPS desarrollados

sobre la base de vías de chispas y que ofrecen unnivel de protección bajo, la limitación de corrientesconsecutivas es un parámetro muy importante paragarantizar la disponibilidad y continuidad de serviciode la instalación eléctrica.

Coordinación

Para garantizar un efecto selectivo de los diferentesDPS es imprescindible una coordinación energéticaentre los mismos. En este caso, el principio básico dela coordinación energética radica en que, cada etapa

de protección, solamente derive la energía de pertur-bación para la que el DPS está dimensionado. Así, si

aparecen energías de perturbación aguas arribas deun DPS, por ejemplo del Tipo 1, éste tiene que hacer-se cargo de la derivación de la corriente de choque y,de este modo, liberar de esta tarea a los aparatos deprotección instalados aguas abajo. Una adecuada

coordinación energética entre diferentes tipos deDPS debe tomar en consideración toda clase de per-turbación independientemente de su origen, comoson sobretensiones por conmutación, corrientes par-ciales de rayo etc. El fabricante debe asegurar lacoordinación energética de los DPS de acuerdo conlas normas UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4). Los descar-gadores de la familia de productos de la Red/Lineestán coordinados entre sí y verificados en lo que a lacoordinación energética se refiere.

Tensión TOV

Con la expresión tensión TOV (TOV = TemporaryOver Voltage) se hace referencia a las sobretensionestemporales que pueden originarse como consecuen-cia de fallos en redes de media y de baja tensión.

Para sistemas TN y para la vía L-N en sistemas TT conuna duración de dimensionado de 5 segundos, elvalor de UTOV es de1,45 x U0, siendo U0 la tensiónalterna nominal del conductor exterior contra tierra.

En sistemas de 230/400 V, para los DPS situados entreL y N el valor de TOV a considerar será de UTOV =

333,5 V.En el caso de TOVs que se originan el sistema de altatensión como consecuencia de de fallos de tierra, elvalor de TOV, para la vía N-PE en sistemas TT, seráUTOV = 1200 V, con una duración de dimensionado de200 ms.

La norma IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-534)exige para los DPS en instalaciones de consumidoresde baja tensión, una capacidad de resistencia frentea TOV.

Los descargadores de productos de la familiaRed/Line están dimensionados para tensiones TOVsegún la norma EN 61643-11 y cumplen además lasexigencias de la norma IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE0100-534).

8.1.2 Utilización de DPS en diferentessistemas

Las medidas para la protección de personas tienensiempre prioridad frente a las medidas para protec-ción contra sobretensiones. Ambos tipos de medidas

están en estrecha relación con el tipo de los sistemasde red utilizados y, consecuentemente, con el uso de




dispositivos de protección contra sobretensiones. Acontinuación, se describen los diferentes sistemas dered - TN TT e IT - y las correspondientes aplicacionesde DPS en los mismos. Las corrientes eléctricas quefluyen por el cuerpo humano pueden tener graves

consecuencias. Por eso es necesario adoptar medidasde protección para reducir este riesgo al máximo. Así,debe evitarse que los elementos o componentes quese encuentran bajo tensión puedan entrar en contac-to con las personas, mediante el aislamiento, revesti-miento o disposición adecuada de los mismos, evitan-do que el cuerpo humano sea recorrido por corrien-tes eléctricas peligrosas. Esta medida de protección sedenomina “Protección contra descargas eléctricasbajo condiciones normales”. Más allá de esto, natu-ralmente, tampoco debe haber peligro para las per-sonas como consecuencia de un fallo o deterioro delaislamiento de un equipo eléctrico.

Esta protección frente a los peligros que pueden sur-gir en caso de fallo como consecuencia del contactocon cuerpos o con piezas ajenas conductoras se deno-mina “Protección contra descargas eléctricas bajocondiciones de fallo”.

Por lo regular, el límite de la tensión de contacto per-manente tolerada UL, es de 50 V en caso de tensiónalterna, y de 120 V en caso de tensión continua.

Las tensiones de contacto más altas que pueden pro-ducirse en caso de fallo, tienen que desconectarseautomáticamente en un espacio de tiempo de 0,4 sen los circuitos de corriente con cajas de enchufes yen circuitos de corriente que contengan aparatos deservicio móviles de la clase de protección I, y que nor-malmente durante el servicio se tienen en la mano deforma duradera. En todos los demás circuitos decorriente, tensiones de contacto más altas tienen quedesconectarse automáticamente en un tiempo de 5 s.

En la norma IEC 60364-4-41: 2005-12 (DIN VDE 0100-

410) se describen medidas de protección para contac-to indirecto con conductores de protección. Estasmedidas de protección actúan, en caso de fallo,mediante desconexión automática o aviso. Al dispo-nerse las medidas para “Protección contra descargaseléctricas bajo condiciones de fallo” es necesaria unasubordinación entre la forma de sistema y los dispo-sitivos de protección.

Según IEC 60364-4-41: 2005-12 (DIN VDE 0100-410)un sistema de distribución de baja tensión, en sutotalidad, desde la fuente de corriente hasta el últi-

mo aparato de servicio se caracteriza esencialmentepor:

⇒ Situación de la toma de tierra de la fuente decorriente (p. ej. lado de baja tensión del transfor-mador local de red).

⇒ Situación de la toma de tierra de las carcasas delos equipos eléctricos en instalaciones eléctricas

de consumidores de baja tensión.Con ello se definen, esencialmente tres tipos de siste-mas o redes de distribución:

Sistema TN, Sistema TT y Sistema IT.

Las letras utilizadas tienen el significado siguiente:

La PRIMERA LETRA describe las condiciones de tomade tierra de la fuente de corriente de alimentación:

T Toma de tierra directa de un punto de la fuentede corriente (por lo regular el punto de estrelladel devanado del transformador).

I Aislamiento de todas las partes activas frente atierra o conexión de un punto de la fuente decorriente con tierra a través de una impedancia.

La SEGUNDA LETRA describe las condiciones de tomade tierra de las carcasas de los consumidores en la ins-talación eléctrica:

T La carcasa del equipo está directamente puesta atierra, independientemente de una eventualtoma de tierra de un punto de la alimentación decorriente.

N Está unida directamente con la toma de tierra de

servicio (Toma de tierra de la fuente de corrien-te).

OTRAS LETRAS describen la disposición del conductorneutro y del conductor de protección:

S El conductor neutro y el conductor de protecciónestán separados uno de otro.

C El conductor neutro y el conductor de protecciónestán combinados en un mismo conductor.

Con ello, para el sistema TN hay tres variantes posi-bles:

Sistema TN-S, Sistema TN-C, Sistema TN-C-S.Los dispositivos de protección que pueden instalarseen los diferentes sistemas son:

⇒ Dispositivo de protección contra sobrecorrientes.⇒ Dispositivo de protección contra corriente de

defecto.⇒ Dispositivo de vigilancia del aislamiento.⇒ Dispositivo de protección contra tensiones de

error (en casos especiales).

Como ya hemos dicho, es necesaria una correspon-

dencia entre la forma del sistema y el dispositivo deprotección. Así, se dan las siguientes posibilidades:




Sistema TN:

⇒ Dispositivo de protección contra sobrecorriente.⇒ Dispositivo de protección contra corrientes de

defecto.

Sistema TT:

⇒ Dispositivo de protección contra sobrecorrientes.⇒ Dispositivo de protección contra corrientes de

defecto.⇒ Dispositivo de protección contra tensiones de

error (En casos especiales).

Sistema IT:

⇒ Dispositivo de protección contra sobrecorrientes.⇒ Dispositivo de protección contra corrientes de

defecto.⇒ Dispositivo de vigilancia del aislamiento.

Estas medidas de la protección de personas tienen lamáxima prioridad en la construcción de instalacionesde corriente de alta intensidad. Todas las demás,como son las medidas de protección contra rayos ysobretensiones, deben subordinarse a las medidasadoptadas para protección contra contacto indirectocon conductor de protección, teniendo en cuenta laforma de sistema. Además, debe tenerse siempre encuenta la posibilidad de un caso de fallo de un DPS,aun cuando sea sumamente improbable. Esto es deespecial relevancia ya que la instalación de los apara-

tos de protección contra sobretensiones tiene lugarsiempre contra el conductor de protección.En los capítulos siguientes se describirá la utilizaciónde DPS en diferentes tipos de redes, de acuerdo conla norma IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-534).Los ejemplos de soluciones expuestos muestran lainstalación de descargadores de corriente de rayo,fundamentalmente, en la acometida de baja tensión,por ejemplo, delante del contador. La norma IEC60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-534) define el lugarde instalación de los descargadores de corriente de

rayo lo más “cerca posible de la acometida de bajatensión”.

En Alemania, la instalación de descargadores decorriente de rayo por delante del contador, estáregulada por la directriz VDN 2004-08: “Dispositivosde protección contra sobretensiones del Tipo 1.Directriz para la utilización de dispositivos de protec-ción contra sobretensiones (ÜSE), del tipo 1 en siste-mas de suministro de corriente”.Esta directriz elaborada por VDN fija determinadasexigencias básicas que, dependiendo del VNG (Usua-

rio de la red de distribución) pueden dar lugar a dife-rentes ejecuciones técnicas.

8.1.3 Utilización de DPS en sistemas TN

En sistemas TN los dispositivos de protección contrasobrecorrientes y contra corrientes de defecto estánpermitidos como equipos de protección para la “Pro-tección contra descargas eléctricas bajo condiciones de

fallo”. A efectos de instalación de DPS esto significaque solamente pueden instalarse por detrás de los dis-positivos de protección para “Protección contra des-cargas eléctricas bajo condiciones de fallo”, a fin degarantizar la operatividad de las medidas de protec-ción de las personas incluso en caso de fallo de un DPS.

Si se instala un DPS del Tipo 1 ó 2 por detrás de uninterruptor de corriente de defecto, entonces hayque contar con que, debido a la corriente de choquederivada contra PE este proceso pueda ser interpreta-do por un interruptor de protección (RCD) como unacorriente de defecto y, en consecuencia, interrumpael circuito de corriente.

Además de lo dicho, en los esfuerzos por corrientesparciales de rayo a que se ven sometidos los DPS delTipo 1, hay que partir del supuesto de que, debido ala elevada dinámica de la corriente de rayo, el inte-rruptor de protección contra corrientes de defectoresultaría dañado mecánicamente. (Figura 8.1.3.1).

Con ello quedaría anulada la medida de protección“Protección contra descargas eléctricas bajo condicio-

nes de fallo”. Naturalmente, esto debe evitarse. Porello, ambos descargadores Tipo 1 y Tipo 2 deben ins-talarse por delante del interruptor de proteccióncontra corrientes de defecto. Con ello para DPS delTipo 1 y del Tipo 2 solamente puede tenerse en cuen-ta como medida para “Protección contra descargaseléctricas bajo condiciones de fallo” la instalación dedispositivos de protección contra sobrecorrientes. Lainstalación de un DPS, por lo tanto, debe estar siem-pre en coordinación con un fusible como comple-mento de protección contra sobrecorrientes. La dis-

posición de un fusible adicional en la rama del des-cargador depende del valor de los fusibles previosexistentes en la instalación. Para la instalación de DPSde los Tipos 1, 2 y 3 en el sistema TN, hay que consi-derar las tensiones permanentes máximas que serecogen en las figuras 8.1.3.2 y 8.1.3.3.a hasta b.

La figura 8.1.3.4 muestra un ejemplo de instalaciónde descargadores de corriente de rayo y de sobreten-siones en el sistema TN-C-S. Puede verse que la insta-lación de DPS del Tipo 3 tiene lugar por detrás deldispositivo de protección contra corrientes de defec-

to (RCD). En este contexto, hay que hacer notar losiguiente:




Debido a la frecuencia de sobretensionesde conmutación en circuitos finales decorriente, los DPS del Tipo 3 se instalanfundamentalmente para aportar protec-

ción contra sobretensiones transversales.Estas sobretensiones suelen aparecer, porlo regular, entre el conductor L y N. Conuna limitación de sobretensión entre L y N,no se deriva ninguna corriente de choquehacia PE, de manera que este proceso tam-poco puede ser reconocido por el RCDcomo corriente de defecto. Hay que indicarque los DPS del Tipo 3 están dimensiona-dos para una capacidad nominal de deriva-ción de 1,5 kA. Estos valores son suficientes

siempre que existan etapas de protecciónpreconectadas de DPS de los Tipos 1 y 2que se hagan cargo de la derivación deimpulsos de gran energía. Al utilizar unRCD resistente a corrientes de choque,éstas no pueden provocar el disparo de losRCD ni tampoco originar daños mecánicos.Las figuras 8.1.3.5 hasta 8.1.3.9 muestran lainstalación de DPS en el marco del concep-to de zonas de protección contra rayos, asícomo las medidas de protección contra

rayos y sobretensiones necesarias para unsistema TN-C-S.


U0 = tensión nominal A.C. delconductor de fase respectoa tierra

L1L2L3

PEN

U0 = 230 V a.c.Uc 1.1 x 230 V = 255 V a.c.

=> 3 x DPS con Uc 255 V a.c.

1.1 U0

RA

U0 = 230 V a.c.Conductor de fase respecto al PEUc 1.1 x 230 V = 255 V a.c.Conductor de neutro respecto a PE:Uc 230 V a.c.

3 x DPS con Uc 255 V a.c.1 x DPS con Uc 230 V a.c.

Los valores de U0 entre el conductorneutro y PE se refieren a las condi-ciones en el caso más desfavorablede servicio, por eso no se toma en

consideración la tolerancia del 10%

1.1 U0 U0

L1L2L3NPE

U0 = Tensión nominal a.c. del conductor de fase respecto a tierra

RA

U0 = 230 V a.c.Conductor de fase respecto al con-ductor neutro:Uc 1.1 x 230 V = 255 V a.c.Conductor neutro respecto a PE:

Uc 230 V a.c.


Los valores de U0 entre el conductorneutro y PE se refieren a las condi-ciones en el caso más desfavorablede servicio. Por eso no se toma enconsideración la tolerancia del 10%.

1.1 U0

U0

L1L2L3NPE

U0 = Tensión nominal a.c. delconductor de fase respectoa tierra

RA

Fig. 8.1.3.1: RCD destruido por corriente de choque

de rayo.

Fig. 8.1.3.2: Variante de circuito “3-0” en un sistema TN-C.

Fig. 8.1.3.3a: Variante de circuito “4-0” en un sistema TN-S.

Fig. 8.1.3.3b: Variante de circuito “3+1” en un sistema TN-S.



Equipos finales

L1

L2

L3

N

PE

Cuadro de Sub-distribución


F3

PAS (Barra de compensación de potencial) local



F2

Wh

F1

SEBPEN

P

r o t e c c i ó n

e x t e r n a

c

o n t r a

r a y o s

MEBB

R C D

Protección según IEC 60364-4-443 (DIN VDE 0100-443)

Protección según UNE EN 62305 (IEC 62305)

Equipos finales

L1

L2

L3

N

PE



F3




Wh

P r o t e c c i ó n

e x t e r n a

c o n t r a

r a y o s

MEBB

F2

SEB

F1Protección según IEC 60364-4-443 (DIN VDE 0100-443)

Protección según UNE EN 62305 (IEC 62305)

Fig. 8.1.3.4: Instalación de DPS en un sistema TN-C-S.

Fig. 8.1.3.5: Instalación de DPS en un sistema TN-S.



Fig. 8.1.3.6: Instalación de DPS en un sistema TN – Ejemplo de un edificio de oficinas con separación del conductor PEN en el cuadro general dedistribución.

D E H N g u a r d ®

D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PE


D G

M O D

2 7 5

L3


D G

M O D

2 7 5

N


D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PE


D G

M O D

2 7 5

L3


D G

M O D

2 7 5

N

DEHNflex

ÜS-Schutz

L1 L1' L2 L2' L3 L3'

N / PE N N /P EN

DEHNbloc® DB 3 255 H

L1 L1´ L2 L2´

PEN

L3 L3´

D E H N v e n t i l ®

D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5

L L'

N ’/ PE N N /P ENDSI!

DEHNbloc® MaxiDBM 1 255 L

L L'



L L'



L1L2L3N PE

Lo n g i t u d d e c ab l e ≥ 5 m

16 A

P a r a t o m a d e e

n c h u f e s

A l a r m a

1 x DSA 230 LA Art.Nr. 924 370Para canaleta

1 x STC 230 Art.Nr. 924 350Para cajas de enchufes existentes

ó con contacto de señalización a distancia1 x DG M TNS 275 FM Art. Nr. 952 405

1 x DV M TNC 255 Art. Nr. 951 300alt. 1 x DV M TNC 255 FM Art. Nr. 951 305También disponible como variante

1 x DV M TNS 255 Art. Nr. 951 400alt. 1 x DV M TNS 255FM Art. Nr. 951 405

1125 A

Descargador desobretensiones – DPS Tipo 2

1125 A


1 x DG M TNS 275 Art.Nr. 952 400

Conductor ≥ 15 m

Descargador de corrientede rayo – DPS Tipo 1

1 x DB 3 255 H Art. Nr. 900 120alt. 3 x DB 1 255 H Art. Nr. 900 222

1 x MVS 1 8 Art. Nr. 900 611

1315 A

Descargador coordinado decorrientes de rayo – DPS Tipo 1

DEHNbloc® MaxiCoordinado con el DEHNguard®

sin longitudes suplementarias de cable.

3 x DBM 1 255 L Art. Nr. 900 0261 x MVS 1 8 Art. Nr. 900 611

alt. 3 x DBM 1 255 Art. Nr. 900 0251 x MVS 1 8 Art. Nr. 900 611

1315 A

A c o m e t i d a

C u a d r o d e d i s t r i b u c i ó

n

Descargador combinado decorriente de rayo y

sobretensiones – DPS Tipo 1

DEHNventil®

Coordinado directamente sin longitudessuplementarias de cable con los Descargadores

Tipos 2 y 3 de la Red/Line

1315 A

Descargador desobretensiones - DPS Tipo 3

1 x DFL M 255 Art.Nr. 924 396Para sistemas de suelo técnico



EBB

1) sólo necesario si en la red preinstalada no se encuentran unos fusibles con este valor nominal o con valor nominal más pequeño



L L'



L L'



L L'



S-PROTECTOR

230V~ Defect

Überspannungsschutz

SFL-Protector 0 1


D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PEN


D G

M O D

2 7 5

L3


D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PEN


D G

M O D

2 7 5

L3

L1 L1' L2 L2' L3 L3'

N / PE N N/PEN

DEHNbloc® DB 3 255 H


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5

L1 L1´ L2 L2´

PEN

L3 L3´

L1L2L3N PE


16 A

P a r a t o m a s d e e

n c h u f e

A c o m e t i d

a

C u a d r o d e d i s t r i b u c i ó n


Conductor ≥ 15 m

Descargador de corriente derayo – DPS Tipo 1

Descargador coordinado decorriente de rayo – Tipo 1


sobretensiones – Tipo 1


sin longitudes suplementarias de cable

A l a r m a

1 x NSM PRO EW Art.Nr. 924 3421 x SF PRO Art.Nr. 909 8201 x S PRO Art.Nr. 909 821 1 x SFL PRO Art.Nr. 912 260

1 x DG M TNC 275 Art.Nr. 9 52 300ó con contacto de señalización a distancia1 x DG M TNC 275 FM Art.Nr. 952 305

1 x DB 3 255 H Art.Nr. 9 00 120alt. 3 x DB 1 255 H Art.Nr. 9 00 222

1 x MVS 1 8 Art.Nr. 900 611

3 x DBM 1 255 L Art.Nr. 900 0261 x MVS 1 8 Art.Nr. 900 611

alt. 3 x DBM 1 255 Art.Nr. 900 0251 x MVS 1 8 Art.Nr. 900 611

1 x DV M TNC 255 Art.Nr. 951 300alt. 1 x DV M TNC 255 FM Art.Nr. 951 305

1) Sólo necesario si en la red preinstalada no se encuentran unos fusibles con este valor nominal o con valor nominal más pequeño.

DEHNventil®

Coordinado directamente sin longitudessuplementarias de cable con los Descargadores

Tipo 2 y 3 de la Red/Line

1125 A 1125 A

Descargador desobretensiones- DPS Tipo 2

1315 A 1315 A 1315 A

Descargador desobretensiones . DPS Tipo 3



EBB

Fig. 8.1.3.7: Instalación de DPS en un sistema TN – Ejemplo de un edificio de oficinas con separación del PEN en el cuadro de sub-distribución.



DEHN SPDSPSPRO

/ IN function

OUT /FM

D E H N r a i l

D R

M O D

2 5 5

4 3

2 1

NETZFILTER

L' L' N' N'OUT

L L N NIN

N L1

N L1

L2 L3

L2 L3

DEHNrail 230/3N FMLDR 230 3N FML

D E H N g u a r d

D G

M O D

2 7 5

D E H N g u a r d

D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PEN

D E H N g u a r d

D G

M O D

2 7 5

L3

DEHNbloc®

NHDBNH00255

DEHNbloc®

NHDBNH00255

DEHNbloc®

NHDBNH00255

L L'

N ’/ PE N N /P ENDSI

!


L L'


!


L L'


!


1 2 3

14 11 12

DEHNsignalDSI DBM

D E H N v e n t i l

D V

M O D

2 5 5

D E H N v e n t i l

D V

M O D

2 5 5

D E H N v e n t i l

D V

M O D

2 5 5

L1 L1´ L2 L2´

PEN

L3 L3´

VNHVNH00280

VNHVNH00280

VNHVNH00280

3 x V NH00 280 Art.Nr. 900 261

3 x DB NH00 255 H Art.Nr. 900 273alt. 3 x DB 1 255 H Art.Nr. 900 222

1 x MVS 1 8 Art.Nr. 900 611

1315 A

3 x DBM 1 255 L Art.Nr. 900 0261 x MVS 1 8 Art.Nr. 900 611

alt. 3 x DBM 1 255 S Art.Nr. 900 220

1315 A

A l a r m a

1 x DV M TNC 255 FM Art.Nr. 951 305alt. 1 x DV M TNC 255 Art.Nr. 951 300

1315 A

A l a r m a

1 x DG M TNC 275 Art.Nr. 952 300ó con contacto de señalización a distancia1 x DG M TNC 275 FM Art.Nr. 952 305

1125 A

13 A

1 x SPS PRO Art.Nr. 912 253 1 x DR 230 3N FML Art.Nr. 901 130

116 A

Equipoelectrónico

25 A. También

posible sin filtro

NF

1 x DR M 2P 255 FM Art.Nr. 953 2051 x NF 10 Art.Nr. 912 254

110 A

L1L2L3N PE


16 A

C u a d r o d e m a n d o s

/ M á q u i n a



Conductor ≥ 15 m


Descargador coordinado decorriente de rayo – DPS Tipo 1



A c o m e t i d a







DEHNventil®

Coordinado directamente sin longitudessuplementarias de cable con los descargadores

Tipo 2 y 3 de la Red/Line

2

EBB

PLC PLC

1) sólo necesario si en la red preinstalada no se encuentran unos fusibles con este valor nominal o con valor nominal más pequeño

2) No necesario fusible previo si la instalación es segura contra cortocircuito

Fig. 8.1.3.8: Instalación de DPS en un sistema TN – Ejemplo de una industria con separación del PEN en el cuadro de subdistribución.



8.1.4 Utilización de DPS ensistemas TT

En el sistema TT está permitida lautilización de dispositivos de pro-tección contra sobrecorrientes,dispositivos de protección contracorrientes de defecto (RCD) y, encasos especiales, también el usode dispositivos de protección con-tra tensiones de fallo (Dispositivos

de protección FU) como dispositi-vos para la “Protección contradescargas eléctricas bajo condicio-nes de error”.

Esto significaría en principio, quesolamente pueden instalarse traslos dispositivos de protección arri-ba enunciados, para que, en casode fallo de un dispositivo de pro-tección contra sobretensiones(DPS), quedase garantizada la

“Protección contra descargas eléc-tricas bajo condiciones de fallo”.


D E H N r a i l

D R

M O D

2 5 5

43

21

S-PROTECTOR

230V~ Defect

DEHNventil® ZPDVZPTNC255

PEN

PEN

L3

L2

L1

L1L2L3N PE

16 A

P a r a t o m a d e e

n c h u f e s

EBB

C o n t r o l d e l a c a

l e f a c c i ó n

Descargador combinadode corriente de rayo y


A c o m e t i d a y

c u a d r o d e

d i s t r i b u c i ó n

1 x DV ZP TNC 255 Art. Nr. 900 390También disponible como variante para sistemasde 5 conductores1 x DV ZP TT 255 Art. Nr. 900 391

Observación:Alternativamente pueden instalarse descargadoresde sobretensiones (p. ej. DG M TNC 275 Art. Nr.952 300), si:- No hay ninguna instalación de protección contra rayos.

- No hay ninguna alimentación eléctrica aérea.- No hay ninguna antena sobre el tejado.

1 x S PRO Art. Nr. 909 8211 x SF PRO Art. Nr. 909 8201 x SFL PRO Art. Nr. 912 260


1 x DR M 2P 255 Art. Nr. 953 200


KW h

L1L2L3

PEN

heating

315 A gL/gG

Fig. 8.1.3.9: Instalación de DPS en el sistema TN – Ejemplo de una vivienda unifamiliar.

Fig. 8.1.4.1: Sistema TT (230/400 V); Variante de circuito “3+1”.

U0 = 230 V a.c.

Conductor de fase respecto aconductor neutro;Uc 1.1 x 230 V = 255 V a.c.

Conductor neutro respecto a PE:Uc 230 V a.c.

3 x DPS con Uc 255 V a.c.

1 x N-PE con Uc 230 V a.c.

Los valores de U0 entre el conductorneutro y PE se refieren a las condicionesen el caso de servicio más desfavorable,por eso no se toma en cuenta la tole-rancia del 10%.

1.1 U0

U0

L1L2L3NPE

U0 = Tensión nominal a.c. del conductorde fase respecto a tierra.RA



Como ya hemos descrito en el capítulo 8.1.3, en elcaso de la instalación de un DPS del Tipo 1 y 2 pordetrás de un RCD hay que contar con que el procesode derivación pueda ser reconocido por el RCD comocorriente de defecto y en consecuencia interrumpir elcircuito de corriente.

En el caso de instalación de DPS del Tipo 1 hay quepartir, además, del supuesto de que, lo mismo que enel sistema TN, el RCD pudiera resultar dañado mecá-nicamente por la dinámica de la corriente parcial derayo derivada al activarse el DPS del Tipo 1. Unasituación de este tipo naturalmente debe evitarse ya

que puede comportar riesgos para las personas. Poreso, en un sistema TT los DPS del Tipo 1 y Tipo 2deben instalarse por delante de los dispositivos deprotección contra corrientes de defecto.

En caso de fallo, es decir, en caso de un DPS defectuo-so, deben fluir corrientes de cortocircuito que inicienuna desconexión automática de los dispositivos deprotección contra sobrecorrientes en 5 s. Si la dispo-sición de los descargadores en un sistema TT se efec-túa como se indica en las figuras 8.1.3.4 y 8.1.3.5 parael sistema TN, en caso de fallo no se formarían

corrientes de cortocircuito sino tan solo corrientes dederivación a tierra. Estas corrientes de derivación a

tierra, sin embargo y bajo determinadas circunstan-cias, no provocan el disparo del dispositivo protec-ción contra sobrecorriente instalado aguas arriba enel tiempo exigido.

La instalación de los DPS del Tipo 1 y del tipo 2 en unsistema TT se realiza, por lo tanto, entre fases y neu-tro. Con esta disposición se pretende garantizar que,en el caso de que haya un descargador defectuoso seproduzca una corriente de cortocircuito que hagaque se dispare el dispositivo de protección contrasobrecorriente instalado aguas arriba (fusible o inte-rruptor). Como, por otra parte, las corrientes de rayo,

por principio, solamente aparecen contra tierra, esdecir contra PE, es necesario habilitar una vía de deri-vación entre N y PE a través de los correspondientesdescargadores.

Estos “descargadores N-PE” tienen que cumplir cier-tas exigencias especiales, ya que, por una parte, tie-nen que ser capaces de conducir la suma de lascorrientes parciales de derivación de L1, L2, L3 y N y,por otra parte, y condicionado por un eventual des-plazamiento del punto de estrella, tiene que teneruna capacidad de apagado de corrientes consecutivasde 100 Aeff.


Fig. 8.1.4.2: Instalación de DPS en un sistema TT.


Equipos finales

L1

L2

L3

N

PE


F3


Cuadro de distribución general


F2

Wh

F1

SEB

P r

o t e c c i ó n

e x t e r n a

c o

n t r a

r a y o s

MEBB

R C D

Protección contra sobretensiones según IEC 60364-4-443 (DIN VDE 0100-443)

Protección contra rayos y sobretensiones según UNE EN 62305 (IEC 62305)



Las tensiones máximas permanentes para la instala-ción de DPS en el sistema TT entre L y N se recogenen la figura 8.1.4.1.

La capacidad de soportar corrientes de rayo de losDPS del Tipo 1 se dimensiona de acuerdo con los nive-les de protección I, II, III y IV según UNE EN 62305-1(IEC 62305-1).

En el caso de los descargadores de corrientes de rayopara N-PE deben cumplirse los valores siguientes:

Nivel de protección:

I Iimps >/- 100 kA (10/350 µs).II Iimps >/- 75 kA (10/350 µs).III/IV Iimps >/- 50 kA (10/350 µs).

Los DPS del Tipo 2 se conectan igualmente entre L yN, así como entre N y PE. En el caso de los DPS conec-tados entre N y PE, en combinación con DPS del Tipo2, la capacidad de derivación debe ser como mínimoIn >/- 20 kA (8/20 µs) en el caso de sistemas trifásicosy de In >/- 10 kA (8/20 µs) para sistemas monofásicos.

Como la coordinación se realiza siempre sobre la

base de las magnitudes de riesgo más desfavorables(forma de onda 10/350 µs), un descargador N-PE Tipo

2 de la familia de productos de la Red/Line derivahasta un valor de 12 kA(10/350 µs).

En las figuras 8.1.4.2 hasta 8.1.4.6 se muestran ejem-plos de conexión para la instalación de DPS en un sis-tema TT. Los dispositivos de protección contra sobre-tensiones del Tipo 3, tanto en redes TT como en redesTN, se instalan detrás del RCD. La corriente de cho-que derivada por este DPS, por lo regular es tan redu-cida que, este proceso no es detectado por el RCDcomo corriente de defecto.

Pese a ello, también aquí no debería prescindirse dela instalación de un RCD resistente a corriente dechoque.

8.1.5 Utilización de DPS en sistemas IT

Para un sistema IT están admitidos como dispositivosde protección para la “Protección contra descargaseléctricas bajo condiciones de fallo” dispositivos deprotección contra sobrecorriente, dispositivos de pro-tección contra corrientes de defecto (RCD) y disposi-tivos de vigilancia del aislamiento.

Mientras que en los sistemas TN y TT la “Protección


D E H N r a i l

D R

M O D

2 5 5

43

21

D E H N v e n t i l

D V M O D

2 5 5

D E H N v e n t i l

D V M O D

2 5 5

D E H N v e n t i l

D V M O D

2 5 5

D E H N v e n t i l

D V

M O D

N P E

5 0

L1 L1´ L2 L2´

PE

L3 L3´ N N´

DEHNflex

L1L2L3N PE

16 A

P a r a t o m a s d e e n c h u f e s

C o n t r o l d e l a c a l e f a c c i ó n



1 x DV M TT 255 Art. Nr. 951 310alternativamente:1 x DV ZP TT 255 Art. Nr. 900 391(Ejecución de principio ver figura 8.1.3.9.)

Observación:Alternativamente pueden instalarse descargadores

de sobretensiones (p. ej. DG M TT 275Art. Nr. 952 310), si:- No hay protección externa contra rayos.- No hay ninguna alimentación eléctrica desde el tejado.- No hay ninguna antena sobre el tejado.

C u a d r o p r i n c i p

a l

1 x DR M 2P 255 Art. Nr. 953 200


125 A

1 x DFL M 255 Art. Nr. 924 396

heating

EBB


Fig. 8.1.4.3: Instalación de DPS en un sistema TT – Ejemplo de una vivienda unifamiliar.



Fig. 8.1.4.4: Instalación de DPS en un sistema TT – Ejemplo de un edificio de oficinas.


D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PE


D G

M O D

2 7 5

L3 N


D G

M O D

N P E


D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PE


D G

M O D

2 7 5

L3 N


D G

M O D

N P E

DEHNflex

ÜS-Schutz


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

N P E

5 0

L1 L1´ L2 L2´

PE

L3 L3´ N N´

DEHNgap MaxiDGP M255

DSI!

N N'

N

L L'



L L'



L L'



L1 L1' L2 L2' L3 L3'

N / PE N N/PEN

DEHNbloc® DB 3 255 HDurchgangsklemme

DK 35

DEHNgap B/nDGP BN 255

1 x DB 3 255 H Art. Nr. 900 120alt. 3 x DB 1 255 H Art. Nr. 900 222

1 x DGP BN 255 Art. Nr. 900 1321 x DK 35 Art. Nr. 900 6991 x MVS 1 4 Art. Nr. 900 610

1315 A

3 x DBM 1 255 L Art. Nr. 900 026alt. 3 x DBM 1 255 Art. Nr. 900 025

1 x DGPM 255 Art. Nr. 900 0551 x MVS 1 8 Art. Nr. 900 611

1315 A

1 x DV M TT 255 FM Art. Nr. 951 315alt. 1 x DV M TT 255 Art. Nr. 951 310

1315 A

Alarma

L1L2L3N PE


16 A

P a r a t o m a d e e n

c h u f e s

A l a r m a

1 x DSA 230 LA Art. Nr. 924 370para canaletas de cables

1 x STC 230 Art. Nr. 924 350para cajas de enchufes ya existentes

ó con contacto de señalización a distancia1 x DG M TT 275 FM Art. Nr. 952 315

1125 A


1125 A


1 x DG M TT 275 Art. Nr. 952 310

Conductor ≥ 15 m


Descargador coordinado decorriente de rayo – DPS Tipo 1

DEHNbloc® MaxiCoordinado con DEHNguard®


A c o m e t i d a




Descargador desobretensiones DPS Tipo 3

1 x DFL M 255 Art. Nr. 924 396para sistemas de suelo técnico



DEHNventil®

Coordinado directamente con descargadoresdel Tipo 2 y descargadores del Tipo 3 sin

longitudes suplementarias de cable.

RCD

EBB

1) Solamente es necesario si en la red no hay fusibles previos con este valor nominal o inferior.




D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PE


D G

M O D

2 7 5

L3 N


D G

M O D

N P E


D G

M O D

2 7 5


D G

M O D

2 7 5

L1 L2

PE


D G

M O D

2 7 5

L3 N


D G

M O D

N P E

DEHN SPDSPSPRO

/ IN function

OUT /FM

D E H N r a i l

D R

M O D

2 5 5

4 3

2 1

NETZFILTER

L' L' N' N'OUT

L L N NIN

N L1

N L1

L2 L3

L2 L3

DEHNrail 230/3N FMLDR 230 3N FML

DEHNgap MaxiDGP M255

DSI!

N N'

N

L L'



L L'



L L'



1 2 3 4

14 11 12

DEHNsignalDSI DV


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5


D V

M O D

2 5 5


D V M O D

N P E

5 0

L1 L1´ L2 L2´

PE

L3 L3´ N N´

DEHNbloc®

NHDBNH00255

DEHNbloc®

NHDBNH00255

DEHNbloc®

NHDBNH00255

DEHNbloc®

NHDBNH00255

RCD

13 A

1 x SPS PRO Art. Nr. 912 253

3 x DB NH00 255 H Art. Nr. 900 2731 x DGP B NH00 N 255 Art. Nr. 900 269

1315 A

1 x DV M TT 255 FM Art. Nr. 951 315alt. 1 x DV M TT 255 Art. Nr. 951 310

1315 A

Alarma

1 x DR 230 3N FML Art. Nr. 901 130

116 A

electronicequipment

3 x DBM 1 255 L Art. Nr. 900 026alt. 3 x DBM 1 255 Art. Nr. 900 025

1 x DGPM 255 Art. Nr. 900 0551 x MVS 1 8 Art. Nr. 900 611

1315 A

A l a r m a

25 A. También

posible sin filtro

NF

1 x DR M 2P 255 FM Art. Nr. 953 2051 x NF 10 Art. Nr. 912 254

110 A

L1L2L3N PE


16 A

E q u i p o f i n a

l

A l a r m a

ó con contacto de señalización a distancia1 x DG M TT 275 FM Art. Nr. 952 315

1125 A


1125 A


1 x DG M TT 275 Art. Nr. 952 310

Cable ≥ 15 m


Descargador coordinado decorrientes de rayo – DPS Tipo 1

DEHNbloc® MaxiCoordinado con DEHNguard®

sin longitudes suplementarias de cable.

A c o

m e t i d a







DEHNventil®

Sin longitudes suplementarias de cablecoordinado directamente con descargadores

del Tipo 2 y 3 de la Red/Line.

EBB

PLC PLC


Fig. 8.1.4.5: Instalación de DPS en un sistema TT - Ejemplo de una industria.



contra descargas eléctricas bajo condiciones de fallo”está garantizada en el caso del primer fallo median-te las correspondientes condiciones de desconexiónde los dispositivos de protección contra sobrecorrien-tes o de los RCDs, en el sistema IT, al producirse el pri-

mer fallo tiene lugar únicamente un aviso. No se pue-de ocasionar una tensión de contacto excesivamentealta, ya que al producirse un primer fallo en el siste-ma IT solamente se establece una conexión a tierradel sistema. El sistema IT, en lo que se refiere a susituación de servicio pasa a un sistema TN y TT. Poreso, un sistema IT puede seguir funcionando sin ries-go alguno tras el primer fallo, de modo que los tra-bajos o procesos de producción iniciados (p. ej. de laindustria química) pueden finalizarse. Al producirseel primer fallo, el conductor de potencial asume elpotencial del conductor exterior defectuoso, lo queno supone riesgo alguno, ya que a través del conduc-tor de protección todos los cuerpos y piezas de metalque puedan ser tocados adoptan este potencial y portanto no es necesario puentear diferencias de poten-cial peligrosas. Hay que tener en cuenta que, al pro-ducirse el primer caso de fallo, la tensión del sistemaIT de los conductores no afectados de fallo contra tie-rra, se corresponde con la tensión entre los conducto-res exteriores. De este modo, en un sistema IT de230/400 V en caso de un DPS defectuoso, asume enlos DPS no defectuosos una tensión de 400 V. Esta

posible situación de servicio debe ser tenida en cuen-ta al elegir los DPS, en lo que se refiere a su máximatensión permanente.

Al analizar los sistemas IT hay que diferenciar entresistemas IT con conductor neutro integrado y siste-mas IT sin conductor neutro integrado. En los siste-mas IT sin conductor neutro integrado, los DPS seconectan en el denominado circuito “3-0” entre cadaconductor exterior y el conductor PE.

Para sistemas IT con conductor neutro integrado pue-

de aplicarse tanto el circuito “4-0” como también elcircuito “3+1”. Al utilizar el circuito “3+1” hay queasegurarse de que en la vía N-PE también se encuen-tre instalado un DPS con una capacidad de apagadode corrientes consecutivas conforme con las condicio-nes del sistema.

Los valores de las tensiones permanentes máximas enel caso de instalación de DPS de los Tipos 1, 2 y 3 ensistemas IT con y sin conductor neutro integrado serecogen en la figura 8.1.5.1a (hasta c).

En caso de un segundo fallo en un sistema IT, tieneque dispararse un dispositivo de protección. Para la


L1L2L3PE

UL-L

RA

UL-L 500 V a.c.

Conductor de fase respecto a PE:Uc 500 V a.c.

3 x DPS con Uc 500 V a.c.

Los valores de Uc se refieren a lascondiciones de servicio en el caso másdesfavorable, por lo que no se ha to-mado en consideración la toleranciadel 10%.

√ 3 U0

L1

L2L3NPE

RA

U0

U0 = 230 V a.c.

Conductor de fase respecto aconductor neutro:Uc 3 x 230 V = 398 V a.c.

Conductor neutro respecto a PE:Uc 230 V a.c.


Los valores de Uc se refieren a lascondiciones de servicio en el casomás desfavorable, por lo que no seha tomado en consideración la tole-rancia del 10%.

U0 = Tensión alterna nominal delconductor de fase respecto atierra.

1,1 U0

L1L2L3NPE

U0

RA

U0 = 230 V a.c.

Conductor de fase respecto a conductorneutroUc 1.1 x 230 V = 255 V a.c.

Conductor neutro respecto a PE:

Uc 230 V a.c.


Los valores de Uc se refieren a lascondiciones en el caso de servicio másdesfavorable, por lo que no se ha to-mado en consideración la toleranciadel 10%.

1.1 U0

L1L2L3NPE

U0 = Tensión alterna nominal delconductor de fase respecto atierra.

U0

RA

Fig. 8.1.5.1a: Sistema IT sin conductor neutro integrado:Variante de conexión “3-0”.

Fig. 8.1.5.1b: Sistema IT con conductor neutro integrado:Variante de conexión “4-0”.

Fig. 8.1.5.1c: Sistema IT con conductor neutro integrado:Variante de conexión “3+1”.



instalación de DPS en unsistema IT en relacióncon un dispositivo deprotección para la “Pro-tección contra descargaseléctricas bajo condicio-nes de fallo” son válidaslas indicaciones que figu-ran en el capítulo 8.1. y8.2 para el sistema TN ypara el sistema TT.

De este modo, tambiénen el sistema IT es acon-sejable la instalación deDPS Tipos 1 y 2 pordelante de un RCD. Enlas figuras 8.1.5.2 y8.1.5.3 se muestranejemplos de conexiónpara la instalación deDPS en un sistema IT sinconductor neutro inte-grado.

La figura 8.1.5.4 muestrala instalación de DPS ensistemas IT con conduc-tor neutro integrado.



Equipos finales

L1

L2

L3

PE


F3

PAS (local)


Descargador de corriente de rayos

F2

Wh

F1 P

r o t e c c i ó n

e x t e r n a

c

o n t r a

r a y o s

MEB

Protección según IEC 60634-4-443 (DIN VDE 0100-443)

Protección según UNE EN 62305

SEB

D E H N g u a r d

D G

M O D

4 4 0

D E H N g u a r d

D G

M O D

4 4 0

D E H N g u a r d

D G

M O D

4 4 0

125 A

1

250 A1

L L' PE PE'

DEHNbloc® MAXI DBM 440

L L' PE PE'


L L' PE PE'


D E H N g u a r d

D G

M O D

4 4 0

D E H N g u a r d

D G

M O D

4 4 0

D E H N g u a r d

D G

M O D

4 4 0

125 A

1

C u a d r o g e n e r a l d e d i s t r i b u c i ó n

C u a d r o d e S u b - d i s t r i b u c i ó n


A l a r m a

ó con contacto de señalización a distancia3 x DG S 440 FM Art. Nr. 952 0951 x MVS 1 4 Art. Nr. 900 610

3 x DG S 440 Art. Nr. 952 0751 x MVS 1 4 Art . Nr. 900 610

Descargador coordinado de corriente de rayo – DPS Tipo 1

DEHNbloc® Maxi



L1L2 L3PE

3 x DBM 440 Art. Nr. 900 044

Fig. 8.1.5.2: Instalación de descargadores en un sistema IT sin conductor neutro integrado.

Fig. 8.1.5.3: Instalación de DPS en un sistema IT de 400 V – Ejemplo sin conductor neutro integrado.



8.1.6 Dimensionado de la longitud de los con-ductores de conexión para DPS

El dimensionado de las longitudes de conexión deaparatos de protección contra sobretensiones es unaparte esencial de la directriz de instalación de estetipo de dispositivos IEC 60364-5-53/A2 (E DINVDE0100-534).

Los aspectos que se citan a continuación son, conmucha frecuencia, motivos de reclamaciones en ins-pecciones efectuadas por técnicos, colaboradores deentidades de inspección, etc.

Técnica de conexión en –V- según IEC 60364-5-53/A2(E DIN VDE 0100-534)

El nivel de tensión de choque que está aplicado real-mente en la instalación a proteger es determinantepara la protección de la misma y de los consumidores

conectados a ella. Cuando el nivel de la tensión dechoque en el equipo a proteger coincide con el nivel

de protección del DPS, se lograun efecto óptimo de protec-ción.

Por esta razón, en la norma IEC60364-5-53/A2 (E DIN VDE

0100-53), en el caso de los DPS,se aconseja una conexión enserie (conexión en V) según lafigura 8.1.6.1. En este caso, nose utilizan conductores enparalelo para la conexión delos aparatos de protección con-tra sobretensiones.

Técnica de conexión en parale-lo según IEC 60364-5-53/A2 (E

DIN VDE 0100-534)No siempre es posible realizarel conexionado en serie.

La corriente nominal de la ins-talación, en el caso de un cone-xionado en –V- debe pasar porlas bornas de conexión y estodetermina una limitación debi-do a la capacidad térmica decarga de las mismas. Por estarazón, el fabricante del DPS,

exige un determinado valormáximo tolerado de fusiblesprevios, lo que en sistemas concorrientes nominales de servi-

cio muy grandes lleva a que, en ciertos casos, no sepueda aplicar el cableado en –V-.

La industria, sin embargo, dispone de las denomina-das “Bornas de conexión de dos conductores” o bor-nas de casquillo de conexión, con las que se puedensolucionar mejor estos problemas. Así, se puedenmantener reducidas las longitudes de conexión al

aumentar la corriente nominal de servicio. Al utilizarestas “Bornas de conexión de dos conductores” debetenerse muy en cuenta el valor de los fusibles previosindicado por el fabricante. (Figuras 8.1.6.2 y 8.1.6.3).

Si definitivamente se prescinde del cableado en serie(–V-) los DPS deben instalarse en una rama paralelodel circuito de corriente. Si el valor nominal de losfusibles de la instalación situados más próximos alDPS sobrepasa la intensidad de la corriente nominalde los fusibles máximos tolerados por éste, la ramaparalelo tiene que equiparse con unos fusibles pre-

vios para el DPS (Figura 8.1.6.4), o bien hay que utili-


Fig. 8.1.5.4: Instalación de DPS en un sistema IT de 230/400 V – Ejemplo con conductor neutrointegrado.

D E H N g u a r d

D G

M O D

2 7 5

Durchgangsklemme

DK 35

D E H N g u a r d

D G

M O D

2 7 5

D E H N g u a r d

D G

M O D

2 7 5

D E H N g u a r d

D G

M O D

2 7 5

125 A

1

315 A1

Durchgangsklemme

DK 35

L L'

N /P EN N /P ENDSI!


L L'

N /P EN N /P ENDSI!


L L'

N /P EN N /P ENDSI!


L L'

N /P EN N /P ENDSI!


C u a d r o g e n e r a l d e d i s t r i b u c i ó n

C u a d r o d e S u b - d i s t r i b u c i ó n

EBB 1) Solamente es necesario si en la red no hay fusibles previos coneste valor nominal o i nferior.


4 x DG S 275 Art. Nr. 952 0701x MVS 1 8 Art . Nr. 900 6111x DK 35 Art. Nr. 900 699

4x DBM 1 255 Art. Nr. 900 0251x MVS 1 8 Art . Nr. 900 6111x DK 35 Art. Nr. 900 699

L1L2L3N PE

Descargador coordinado de corriente de rayo – DPS Tipo 1

DEHNbloc®



zar DPS con fusibles previos integrados (Figuras

8.1.6.5 y 8.1.6.6).Al activarse el dispositivo de protección contra sobre-tensiones en la rama paralelo, la corriente de deriva-ción pasará por elementos suplementarios (conduc-tores, fusibles) que pueden ocasionar caídas de ten-sión adicionales.

Aquí puede constatarse que la componente óhmicaes despreciablemente pequeña en contraposición a lacomponente inductiva.

Teniendo en cuenta la ecuación:

Y considerando las velocidades de variación de la

corriente (di/dt) en casos de procesos transitorios dealgunos 10 kA/µs, la caída de tensión Udyn generadaen estos elementos, estará determinada esencialmen-te por la componente inductiva.

Para mantener esta caída dinámica de tensión lo máspequeña posible, la inductividad del cable de cone-xión y, con ello también su longitud, tiene que ser lomás pequeña posible. En la norma IEC 60364-5-53/A2(E DIN VDE 0100-534) se recomienda, por lo tanto,que la longitud total de conexión de aparatos de pro-tección contra sobretensiones en derivación no sea

superior a 0,5 m (Figura 8.1.6.7).u i R

di

dt Ldyn = ⋅ +

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟


iimp Corriente de impulso derivadauSPD Tensión de limitación de los DPSUtotal Tensión de limitación aplicada en el

equipo final

Utotal = uSPD

UtotaluSPDiimp

iimp Corriente de impulso derivada

uSPD Tensión de limitación del DPS

Utotal Tensión de limitación aplicada en el equipofinal

udyn 1 Caída de tensión en la conexión del ladode fase del dispositivo de protección

udyn 2 Caída de tensión en la conexión en el ladode tierra del dispositivo de protección

Utotal = udyn 1 + uSPD + udyn 2

L/N

PE

UtotaluSPDiimp

udyn 1

udyn 2

Fig. 8.1.6.1: Conexión de aparatos deprotección contra sobretensionesen técnica de conexión en –V.

Fig. 8.1.6.2: Principio de la “Borna deconexión de dos conductores”(TCT) – Representación unipolar.

Fig. 8.1.6.3: Casquillo de borna de conexióntipo STAK 2x16.

Fig. 8.1.6.4: Conexión de dispositivos de protec-

ción contra sobretensiones enparalelo.

Fig. 8.1.6.5: DEHNbloc Maxi S: Descargador coor-dinado de corriente de rayo para

embarrados con fusibles previos inte-grados.

Fig. 8.1.6.6: Descargador de sobreten-siones NV NH Tipo 2 para

instalación en bases defusibles NH.



Configuración del cable de conexión en el lado de

tierraEsta exigencia, aparentemente muy difícil de poneren práctica, vamos a explicarla con ayuda de las figu-ras 8.1.6.8a y b. En ellas se muestra la compensaciónprincipal de potencial (en el futuro: compensación depotencial de protección) de una instalación de consu-midores de baja tensión según IEC 60364-4-41 (DINVDE 0100-410) e IEC 60364-5-54 (DIN VDE 0100-540),completándose aquí la utilización de dispositivos deprotección contra sobretensiones del Tipo 1 con lacompensación de potencial para protección contra

rayos.

La figura 8.1.6.8a muestra como sehan instalado ambas medidasseparadas una de otra. Para ello, elPEN se ha conectado con el carrilde compensación de potencial y, a

través de un cable separado decompensación de potencial, se haefectuado la conexión de la tomade tierra de los dispositivos de pro-tección contra sobretensiones.

La longitud efectiva de conexión(la) para los dispositivos de protec-ción contra sobretensiones es, deeste modo, la distancia existenteentre el lugar de instalación delDPS (p. ej. caja de conexión de la

casa, cuadro general de distribu-ción) hasta la barra de compensa-ción de potencial. Con una configu-ración de este tipo, en muy pocoscasos puede lograrse una protec-ción efectiva de la instalación.

Sin embargo, sin grandes costesadicionales, se puede reducir lalongitud efectiva de conexión delos dispositivos de protección con-tra sobretensiones (lb < 0,5 m)

mediante un guiado del cablesegún figura 8.1.6.8b.

Esto se consigue mediante un con-ductor “By-pass” (y) desde la salidaen el lado de tierra del descarga-dor hacia PEN. La conexión de lasalida en el lado de tierra del des-cargador hacia la barra de com-pensación de potencial (x) conti-núa manteniéndose.

Según la directriz VDN 2004-08: “Dispositivos de pro-

tección contra sobretensiones Tipo 1. Directriz para lautilización de dispositivos de protección contra sobre-tensiones (ÜSE) Tipo 1 (hasta ahora clase de exigenciasB) en sistemas principales de corriente”, solamentepuede prescindirse del conductor (y) cuando el dispo-sitivo de protección contra sobretensiones está instala-do muy próximo (≤ 0,5 m) a la caja de conexiones de lacasa y junto a la compensación de potencial.

La solución de este problema se refería exclusivamen-te a la configuración del cable de conexión en el ladode tierra de los dispositivos de protección contra

sobretensiones.


Fig. 8.1.6.7: Longitudes máximas para cables recomendadas para dispositivos de protección contrasobretensiones en la rama paralelo.

Fig. 8.1.6.8a: Desde el “punto de vista delconsumidor” guiadodesfavorable de conductor.

Fig. 8.1.6.8b: Desde el “punto de vista delconsumidor” guiado favorablede conductor.

l a

L1L2L3

PEN

EBB

x

Desfavorable

l b

L1L2L3

PEN

EBB

x

Favorable

y

a

b

b 1

b2

S

P D

TEI

a+b ≤ 0.50 m

EBB

S P D TEI

(b1 + b2) < 0.50 m

EBB

TEI = Terminal Equipment Interface



Configuración del cable de conexión en el lado defase

También es importante tener en cuenta la longituddel cable de conexión en el lado de fase. A este res-pecto vamos a exponer el siguiente ejemplo:

En una instalación de conexión muy extensa en tér-minos de longitud de cableado, debe instalarse una

protección contra sobretensiones para el embarradoy para los circuitos conectados (A hasta D) con suscorrespondientes consumidores. (Figura 8.1.6.9).

Para la instalación de los dispositivos de proteccióncontra sobretensiones se consideran los lugares deemplazamiento 1 y 2. El lugar de emplazamiento 1 seencuentra situado inmediatamente junto a la entra-da de alimentación del sistema. Esta ubicación garan-tiza el mismo nivel de protección con-tra sobretensiones para todos los con-sumidores. La longitud efectiva de

conexión del aparato de proteccióncontra sobretensiones en el lugar deemplazamiento 1 es la medida l1 paratodos los consumidores. Algunasveces, por razones de espacio, se eligecomo lugar de emplazamiento de losdispositivos de protección contrasobretensiones el embarrado. En uncaso extremo tendríamos la disposi-ción considerada en la figura 8.1.6.9.En este supuesto, la longitud efectiva

de conexión será l2. Los sistemas deembarrados, tienen una reducida

inductividad en comparación con cables y conducto-res (aprox. 1/4) y con ello una caída de tensión induc-tiva baja. Sin embargo, esto no significa que puedaobviarse.

La disposición de los cables de conexión tiene unainfluencia determinante en el grado de eficacia delos dispositivos de protección contra sobretensiones.

Los contenidos de la norma IEC 60364-5-53/A2 (E DINVDE 0100-534) arriba descritos, fueron tenidos muyen cuenta en el desarrollo del nuevo descargadorcombinado de corriente de rayo y sobretensionesDEHNventil, el cuál, en un solo dispositivo, unifica lasexigencias de los descargadores de corriente de rayoy de sobretensiones, de acuerdo con las normas UNEEN 62305-1-4 (IEC 62305-1-4).


l1

l2

A B C D

L u g a r d e e m p l a z a m i e n t o 2

L u g a r

d e e m p l a z a m i e n t o 1

l1: Longitud total de conexión en el lugarde emplazamiento 1

l2: Longitud total de conexión en el lugarde emplazamiento 2

EBB

L1'

L2'

L3'

PEN

L1 L2 L3PEN

Cable de conexión

F4 F5 F6

F1-F3

SEBF1 – F3

> 125 A gL/gG

F4 – F6= 125 A gL/gG


D V M O D 2 5 5


D V M O D 2 5 5


D V M O D 2 5 5

L1 L1´ L2 L2´

PEN

L3 L3´

Fig. 8.1.6.9: Disposición de dispositivos deprotección contra sobretensiones enuna instalación y las longitudes deconductor efectivas resultantes.

Fig. 8.1.6.10: Cableado serie.

Fig. 8.1.6.11: Cableado serie en –V- del descargador combinado de corriente de rayo ysobretensiones DEHNventil M TNC mediante regleta de peine.



Así, es posible realizar un cableado en –V- directamen-te sobre el equipo de protección. Ver figura 8.1.6.10.

En la figura 8.1.6.11 puede verse cómo hacer un cable-ado en –V- con ayuda de una regleta de peine.

El cableado serie en forma de –V- es válido hasta unvalor máximo 125 A debido a la capacidad de cargatérmica de las bornas dobles que incorpora el descar-

gador.Para el caso de corrientes de instalación > 125 A, laconexión de los dispositivos de protección contrasobretensiones debe hacerse en paralelo.

En estos casos hay que tener muy en cuenta las longi-tudes máximas de conexión según norma IEC 60364-5-53/A2 (E DIN VDE 0100-453). La figura 8.1.6.12 mues-tra un cableado paralelo.

En este contexto es de señalar que, también en estecaso, la borna doble facilita el conexionado del cable

de tierra. Aquí, como se muestra en la figura 8.1.6.12,con frecuencia y sin grandes costes, puede alcanzarseuna longitud efectiva de conexión <0,5 m mediante elguiado del conductor desde la borna marcada como“PE” de la borna doble en el lado de tierra, hacia elconductor PEN.

En la instalación de dispositivos de protección contrasobretensiones, como norma general, debe tenerse encuenta que los cables afectados de corriente de cho-que y los cables no afectados por corriente de choquedeben tenderse lo más separados posible uno de otro.

En cualquier caso, hay que evitar un tendido directoen paralelo de ambos cables (Figura 8.1.6.13).

8.1.7 Secciones de conexión y dimensiona-miento de la protección previa de losdescargadores de sobretensiones

Los cables de conexión de los descargadores puedenestar sometidos a esfuerzos de corrientes de choque,de servicio y de cortocircuito. Las diferentes cargasdependen de diversos factores:

⇒ Tipo del circuito de protección un-puerto (Figura8.1.7.1) o dos-puertos (Figura 8.1.7.2).

⇒ Tipo de descargador: Descargador de corrientede rayo, descargador combinado de corriente derayo y sobretensiones o dispositivos de protec-ción contra sobretensiones.


Fig. 8.1.6.12: Cableado paralelo. Fig. 8.1.6.13: Guiado del cable.

Fig. 8.1.7.1: Circuito de protección. Un puerto.

Fig. 8.1.7.2: Circuito de protección. Dos puertos.

EBB

L1'

L2'

L3'

PEN

L1 L2 L3PEN

F4 F5 F6

F1-F3

SEBF1 – F3

> 315 A gL/gG

F4 – F6= 315 A gL/gG

s s s

Cable de conexión


D V M O D 2 5 5


D V M O D 2 5 5


D V M O D 2 5 5

L1 L1´ L2 L2´

PEN

L3 L3´ IN (OUT)

OUT (IN)

ok

IN (OUT)

OUT (IN)

1

2

S2

S3

3

4

1

2



⇒ Comportamiento del descargador respecto decorrientes consecutivas: capacidad de apagado ylimitación de las mismas.

Si se instalan dispositivos de protección contra sobre-tensiones según figura 8.1.7.1, los cables de conexión

S2 y S3 deben dimensionarse de conformidad con loscriterios de la protección contra cortocircuitos segúnIEC 60364-4-43 (DIN VDE 0100-430) y según su capaci-dad para soportar corrientes de choque. En la hoja dedatos técnicos del dispositivo de protección se indicael máximo valor de protección contra sobrecorrienteadmisible, que puede instalarse para el descargadoren el marco del concepto de protección previa.

En la instalación de los DPS hay que prestar atencióna que la corriente de cortocircuito que efectivamen-te fluye, no impida el eventual funcionamiento de la

protección previa existente. El dimensionado de lasección del conductor se obtiene en base a la ecua-ción siguiente:


L1 L1' L2 L2' L3 L3'

H1 H2 H3

PEN- only for DEHNsignal -

- nur für DEHNsignal -

DEHNventil® DV TNC 255


D V M O D

2 5 5


D V M O D

2 5 5


D V M O D

2 5 5

L1 L1´ L2 L2´

PEN

L3 L3´

F2

L1L2L3

PEN

L1'L2'L3'PEN

S3

F1

S2

DEHNventil DV M TNC 255

F1

F2

F1 > 315 A gL / gG

F2 ≤ 315 A gL / gG

F1 ≤ 315 A gL / gG

F2

Fusible F1 S2 / mm2 S3 / mm2 Fusible F2A gL / gG A gL / gG

25 10 16 ---35 10 16 ---40 10 16 ---50 10 16 ---63 10 16 ---80 10 16 ---100 16 16 ---125 16 16 ---160 25 25 ---200 35 35 ---250 35 35 ---315 50 50 ---

> 315 50 50 ≤ 315

MEBB

Material delconductor GomaPVC EPR / XLPE

Material del aislamiento

Cu

Al

141

93

115

76

143

94

DEHNguard M TNC 275DEHNguard M TNS 275DEHNguard M TT 275

F1

F1 > 125 A gL / gG

F2 ≤ 125 A gL / gG

Fusible F1 S2 / mm2 S3 / mm2 Fusible F2A gL / gG A gL / gG

35 4 6 ---40 4 6 ---50 6 6 ---63 10 10 ---80 10 10 ---

100 16 16 ---125 16 16 125160 25 16 125200 35 16 125250 35 16 125315 50 16 125400 70 16 125

F2

F1 ≤ 125 A gL / gG

F2

A

F2

L1'L2'L3'

L1L2L3N

PE

F1

S2

S3

D E H N g u a r d

®

D G M

O D 2 7 5

D E H N g u a r d

®

D G M

O D 2 7 5

L1 L2

PE

D E H N g u a r d

®

D G M

O D 2 7 5

L3 N

D E H N g u a r d

®

D G M

O D

N P E

Atención a lacapacidad desoportarcorriente de rayodel carril DIN

PAS local(Barra de compensación de potencial local)

Tabla 8.1.7.1: Coeficiente del material k para conductores de cobre yde aluminio con diferentes materiales de aislamiento(según IEC 60364-4-43).

Fig. 8.1.7.3: DPS con cableado serie.

Fig. 8.1.7.4: Ejemplo DEHNventil DV TNC 255. Fig. 8.1.7.5: Ejemplo de un DEHNguard (M) TNC/TNS/TT.



siendo:

t Tiempo tolerado de desconexión en caso de corto-circuito en s.

S Sección del conductor en mm2.I Corriente en caso de cortocircuito completo en A.k Coeficiente del material en A . s/mm2 según tabla

8.1.7.1.

Por otra parte, hay que tener en cuenta el valor de laresistencia indicada frente a cortocircuito asignada aldescargador. Si la corriente de cortocircuito en ellugar de emplazamiento es superior al valor de laresistencia a cortocircuito indicada para el aparato deprotección, hay que seleccionar unos fusibles previosadecuados. Estos fusibles deben ser más pequeños

que los fusibles máximos indicados en la hoja técnicadel descargador en una relación 1: 1.6.

En el caso de dispositivos de protección contra sobre-tensiones instalados según figura 8.1.7.2, la corrientemáxima de servicio no debe sobrepasar la corrientenominal de carga indicada en los mismos. En los apa-ratos de protección con posibilidad de instalación enserie se aplica la corriente máxima del cableado inter-no de paso (Figura 8.1.7.3).

Las secciones de conexión y la protección previa paradescargadores de corriente de rayo y descargador

combinado de corriente de rayo y sobretensiones delTipo 1, se recogen en la figura 8.1.7.4.

La figura 8.1.7.5 muestra las seccionesde conexión y los fusibles previos paralos descargadores de Tipo 2. Y la figu-ra 8.1.7.6 hace lo propio respecto delos descargadores de sobretensión delTipo 3.

El dimensionado de fusibles previospara DPS se efectúa tomando en consi-

deración el comportamiento de éstosfrente a la corriente de choque. Losfusibles presentan claras diferencias enla desconexión de corrientes de corto-circuito en comparación con los esfuer-zos derivados de corrientes de choque,en especial con corrientes de choquede rayo de la forma de onda 10/350 µs.

El comportamiento de los fusibles pre-vios viene determinado en función delvalor de la corriente de choque de

rayo (Figura 8.1.7.7).

k S I t 2 2 2⋅ = ⋅


D E H N r a i l

D R

M O D 2 5 5

43

21

D E H N r a i l

D R M O D

2 5 5

43

21

F1

F1 ≤ 25 A gL / gG

F1

F2 ≤ 25 A

F2

LN

PE

LN

PE

Equipoelectrónico

Equipoelectrónico

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

250 A/1

200 A/1

160 A/00

100 A/C00

63 A/C00

35 A/C00

20 A/C00

I (kA)

25 kA 75 kA

22 kA 70 kA

20 kA 50 kA

25 kA

20 kA

4 kA 15 kA

8 kA

Corrientesnominalesy tamaño

explosion

Fusión Explosión

9.5 kA

5.5 kA

1.7 kA

Fig. 8.1.7.6: Ejemplo DEHNrail.

Fig. 8.1.7.7: Comportamiento de fusibles NH durante cargas por corrientes de choque de10/350 µs.



Caso 1: No hay fusión

La energía generada por la corriente de choque derayo es demasiado baja para provocar la fusión delfusible.

Caso 2: Fusión

La energía de la corriente de choque de rayo es sufi-ciente para hacer que se fundan los fusibles y con ello

interrumpir el paso de corriente a través de los mis-mos. (Figura 8.1.7.8).

Los fusibles no deben interferir el paso de la corrien-te de rayo. Los fusibles se activan después de que sehaya atenuado la corriente de choque de rayo.

Por tanto, no son selectivos en lo que se refiere a lacapacidad de desconexión en caso de corrientes dechoque de rayo. En consecuencia, deben utilizarsesiempre los fusibles previos máximos indicados en lascorrespondientes instrucciones de montaje del dispo-sitivo de protección.

En la figura 8.1.7.8 puede verse también que, duran-te el proceso de fusión, a través de los fusibles se ori-gina una caída de tensión que puede estar claramen-te por encima de 1 kV. En aplicaciones como lasexpuestas en la figura 8.1.7.9, la fusión de unos fusi-bles puede llevar a que el nivel de protección de lainstalación sea significativamente más alto que elnivel de protección de los dispositivos de proteccióncontra sobretensiones instalados.

Caso 3: Explosión

Si la energía de la corriente de choque de rayo estámuy por encima de la energía de pre-arco de los fusi-

bles, puede suceder que el filamento de los mismosse evapore en forma de explosión. La destrucción dela carcasa de los fusibles suele ser la consecuenciainmediata de ello. Además de las consecuenciasmecánicas hay que tener en cuenta que la corrientede choque de rayo, en forma de arco voltaico, siguefluyendo a través de los fusibles en proceso de des-trucción. Por ello, la corriente de choque de rayo nose interrumpe. Por esa misma razón, no se puedereducir la capacidad soportar corrientes de rayo deldescargador empleado.

Selectividad para protección de las instalaciones

En la aplicación de dispositivos de protección contrasobretensiones sobre la base de vías de chispas(spark-gap) es importante destacar que la corrienteconsecutiva de red iniciada se limitará de tal modoque los elementos de protección contra sobrecorrien-te, como son por ejemplo los fusibles de protección

de conductores y/o los fusibles previos de descarga-dores, no se disparen. Esta propiedad de los disposi-tivos de protección se denomina limitación decorrientes consecutivas, o supresión de corrientesconsecutivas. Únicamente con técnicas sofisticadas,como la tecnología RADAX-Flow, se consigue desa-rrollar descargadores y combinaciones de descarga-dores que, incluso en caso de corrientes de cortocir-cuito de la instalación muy elevadas, son capaces dereducir y de apagar de tal manera la corriente pros-pectiva de cortocircuito, que los fusibles preinstala-

dos con corrientes de dimensionado más pequeñasno llegan a dispararse. (Figura 8.1.7.10).


F1... F3 > fusibles

previos máximosdel descargador

F4 F5 F6

F4... F6 = fusiblesprevios máximosdel descargador

L1L2L3N

F1

F2

F3

PE

US

UP

8

7

6

54

3

2

1

0

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

kA

I

t µs

kV

U

8

7

6

54

3

2

1

0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

kA

I

t µs

kV

U

-200

Corriente de choque

Tensión de los fusibles

4.0

3.5

3.0

2.52.0

1.5

1.0

0.5

0

Fig. 8.1.7.8: Corriente y tensión en unos fusibles de 25 A NH sometidos a corrientes de rayo

(10/350 µs).Fig. 8.1.7.9: Instalación de fusibles previos

separados para dispositivos deprotección contra sobretensiones.



La disponibilidad de las instalaciones exigida en lanorma EN 60439-1, incluso en caso de activación delos dispositivos de protección contra sobretensiones,se garantiza con la utilización de equipos de protec-ción que incorporan esta capacidad de limitación decorrientes consecutivas. En los dispositivos de protec-

ción contra sobretensiones con baja tensión de ceba-do, que no sólo deben cumplir en la instalación la

tarea de compensación de potencial para proteccióncontra rayos, sino también la protección contrasobretensiones en la instalación, es especialmenteimportante su comportamiento frente a la limitaciónde corrientes consecutivas, para garantizar la conti-nuidad de servicio y disponibilidad de la instalación

eléctrica (Figura 8.1.7.11).


100 000

10 000

1 000

100

Integral de fusiónde los fusiblesI2 t en A2 s

0.1 1 10 100

Corriente prospectiva decortocircuito [kArms]

Integral de paso I2 • t de la víade chispas RADAX-Flow,p.ej. en DEHNventil® modular

No hay corrientesconsecutivas

25A

32A

63A

100A

250A

NH-gGInstalación defusibles – corrientenominal

20A

= Valores mínimos de fusión I2tde los fusibles utilizados

I2 t de una semiondasinusoidal (10 ms)

50

16A

400

200

0

-200

-400

U0

U (V)

70

35

0

0 5 10 15 20 25 t (ms)

I (kA)

0.5

0

0 10 15 t (ms)

I (kA)

Tensiónde red

Tensión de arco voltaico U

Corrienteprospectiva decortocircuito Ikpros

Flujo de corrienteconsecutiva If

Fig. 8.1.7.10: Apagado de la corriente consecutiva mediante la tecnología patentada RADAX-Flow.

Fig. 8.1.7.11: Selectividad de desconexión del DEHNventil M en relación con la utilización de fusibles NH de distintas corrientes de dimensionado.



8.2 Sistemas de transmisión de datos

La primera función de los descargadores es la protec-ción de los equipos finales postconectados y, al propiotiempo, reducir el riesgo de daños en los conductores.

La elección de los descargadores depende, entreotras, de las siguientes consideraciones:

⇒ Zonas de protección contra el rayo, si existen.⇒ Energías que se han de derivar.⇒ Disposición de los dispositivos de protección.⇒ Resistencia a perturbaciones de los equipos fina-

les.⇒ Protección contra perturbaciones simétricas y/ó

asimétricas.⇒ Exigencias del sistema, p. ej. parámetros de trans-

misión.

⇒ Coincidencia con normas específicas de productoo de aplicación, si se exigen.⇒ Adaptación a las condiciones medioambienta-

les/condiciones de instalación.Los dispositivos de protección para cables de antenase clasifican de acuerdo con su idoneidad para siste-mas coaxiales, simétricos o huecos, dependiendo dela ejecución física de los cables de antena.

En sistemas coaxiales y de conductor hueco, por lo

regular el conductor de protección puede conectarsedirectamente con la compensación de potencial, paralo cual son apropiados manguitos de toma de tierra.

Procedimiento para la selección e instalación de des-

cargadores:Ejemplo BLITZDUCTOR CT

Contrariamente a lo que sucede en la elección de dis-positivos de protección para sistemas de alimenta-ción de energía, (ver capítulo 8.1), donde en un siste-ma de 230/400 V cabe contar con condiciones unifica-das en los que se refiere a la tensión y a la frecuen-cia, en los sistemas de automatización existen diver-sos tipos de señales a transmitir, en relación con:

⇒ Tensión (p. ej. 0-10 V).⇒

Corriente (p. ej. 0-20 mA, 4-20 mA).⇒ Referencia de la señal (simétrica, asimétrica).⇒ Frecuencia (DC, NF, HF).⇒ Tipo de señal (analógica, digital).Cada una de estas magnitudes eléctricas de la señal atransmitir, puede contener la información que real-mente debe transmitirse.

Por eso la señal no debe verse influenciada por la dis-posición de descargadores de corriente de rayo y de


U in V500

400

300

200

100

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

t in µs

U in V

500

400

300

200

100

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

t in µs

U in V

500

400

300

200

100

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

t in µs

l in kA10

8

6

4

2

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

t in µs

l in kA

10

8

6

4

2

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

t in µs

l in kA

10

8

6

4

2

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

t in µs

DPS Clasificación

B = Descargador de corriente derayo Iimp = 2.5 kA (10/350 µs)por hilo

B_ = Descargador combinado de co-rriente de rayo y sobretensio-

nes Iimp = 2.5 kA (10/350 µs)por hilo.Pero nivel de protección comoel descargador de sobretensio-nes M_

M_ = Descargador de sobretensio-nes Isn = 10 kA (8/20 µs)por hilo

BCT MLC _ _ _ _ _

BCT MOD __ __ _

Nivel de protecciónCapacidad de descarga

MLC = Módulo de descargador con LifeCheck integrado (LC)MOD = Módulo de descargador standard

Fig. 8.2.1: Clasificación de los DPS.



sobretensiones en instalaciones de medición, controly regulación (MCR). A este respecto, a la hora de ele-gir los dispositivos de protección deben tenerse encuenta determinadas variables para conseguir que elcircuito de protección sea compatible con la señal aproteger. A continuación, se describen y se ilustrancasos pácticos de aplicación, utilizando como ejemploel equipo de protección universal BLTZDUCTOR CT(Figuras 8.2.1 hasta 8.2.4. y tabla 8.2.1).

Identificación de los módulos de protección

C Limitación suplementaria de tensiones transver-sales y resistencias de desacoplo adicionales en la

salida del BLITZDUCTOR CT para desacoplo de losdiodos de protección con eventuales diodos situa-dos en la entrada del aparato a proteger (p. ej.diodos Clamping, diodos optoacopladores).

HF Ejecución especial para protección de transmisiónde señales de alta frecuencia (Instalación de unamatriz de diodos para limitación fina de sobre-tensiones). Limitación de tensiones longitudinalesy transversales.

EX Equipo de protección para instalación en circuitosde medida auto-protegidos, homologación ATEX y

FISCO (Resistencia de la tensión contra tierra 500 VAC).


Up

Up

Up

E = Protección finade sobretensio-nes hilo-tierra(limitación delas interferen-cias en modocomún).

D = Protección fina desobretensiones hi-

lo-hilo (limitaciónde las interferenciasen modo diferen-cial).

DPS Clasificación

MLC = Módulo con Life Check integrado.MOD = Módulo estándar.

BCT MLC _ _ _ _ _BCT MOD __ __ _

1

2

3

4

1

2

3

4

_E = Tensión entre hilo y tierra

El dato de tensión nominal identifica el valor máximo en el espectrode tensiones de las señales, que bajo condiciones nominales puedanser transmitidas a través del equipo de protección sin que éstemuestre efecto de limitación. Los datos del valor de la tensiónnominal se dan como valor DC.

Las tensiones nominales están indicadas para los distintos tiposcomo sigue:

_D = Tensión entre hilo e hilo

_E C = Tensión entre hilo e hilo, así comoentre hilo y tierra

_D HF = Tensión entre hilo e hilo, así comoentre hilo y tierra

_D HFD = Tensión entre hilo e hilo

_D EX = Tensión entre hilo e hilo

DPS Clasificación

BLITZDUCTOR CT

UHilo-tierra

BLITZDUCTOR CT

UHilo-hilo

Tipo Tensión nominal UN

BCT MLC _ _ _ _ _BCT MOD __ __ _

C = Limitación suplementaria de ten-

siones transversales y resisten-cias suplementarias de desaco-plo en la salida delBLITZDUCTOR CT para desaco-plo de los diodos de proteccióncon eventuales diodos existentesen la entrada del aparato a pro-teger (p, ej. diodos Clamping,diodos optoacopladores)

HF = Ejecución especial para protec-ción de transmisión de señalesde alta frecuencia (Instalación

de una matriz de diodos paralimitación fina de sobretensio-nes). Limitación de tensioneslongitudinales y transversales

EX = Equipo de protección para ins-talación en circuitos de medidaauto-protegidos (Resistencia dela tensión contra tierra 500 V)

DPS Clasificación

BCT MLC _ _ _ _ _BCT MOD __ __ _

Fig. 8.2.2: Comportamiento de limitación. Fig. 8.2.3: Observaciones sobre aplicaciones especiales.

Fig. 8.2.4: Tensión nominal.



Datos técnicosNivel de protección Up

El nivel de protección de un DPS es la capacidad delprotector de limitar la tensión de salida en las bornasde conexión. La tensión residual que deja pasar unavez haya actuado la protección.

En los DPS destinados a instalarse en redes de transmi-sión de datos, el nivel de protección debe adaptarse ala resistencia frente a perturbaciones electromagnéti-cas de los equipos a los que se pretende proteger.

Tensión de limitación con una pendiente de la onda detensión de prueba utilizada de 1 kV/µs

Esta prueba sirve para determinar el comportamientode respuesta de descargadores de gas (gas dischargetubes: GTD). Estos elementos de protección tienen una“Característica de conmutación”. El funcionamientode un GTD puede describirse como el de un interrup-tor, cuya resistencia, al sobrepasarse un determinadovalor de la tensión puede saltar “automáticamente”desde >10 G Ω (en situación de no encendido) a valo-

res de <0,1 Ω (en situación de encendido), de maneraque la sobretensión aplicada casi es cortocircuitada. El

valor de la tensión con el que se produce la activacióndel GTD depende de la velocidad de ascenso de laonda de tensión entrante (du/dt).

Como regla general:

Cuando mayor sea du/dt tanto mayor será la tensiónde respuesta del descargador de gas (GTD). Para per-mitir una comparación entre los valores de respuesta

de diferentes GTD, se aplica a los electrodos del mis-mo una tensión con una velocidad de respuesta de


Tensióndu/dt = 1 kV/µs

1

2

3

4

Tensión de limitación

Valor de la pendientede la tensión du/dtdu/dt = 1 kV/µs

U in V

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0 0 . 1

0 . 2

0 . 3

0 . 4

0 . 5

0 . 6

0 . 7

0 . 8

0 . 9

1 . 0

1 . 1

1 . 2

t in µs

MLC B 110MLC BE 5MLC BE 12MLC BE 15MLC BE 24MLC BE 30MLC BE 48MLC BE 60MLC BE 110MLC BD 5MLC BD 12MLC BD 15MLC BD 24MLC BD 30MLC BD 48MLC BD 60MLC BD 110MLC BD 250

MLC BE C 5MLC BE C 12MLC BE C 24MLC BE C 30MLC BD HF 5MLC BD HFD 5MLC BD HFD 24

MOD B 110MOD ME 5MOD ME 12MOD ME 15MOD ME 24MOD ME 30MOD ME 48MOD ME 60MOD ME 110MOD MD 5MOD MD 12MOD MD 15MOD MD 24MOD MD 30MOD MD 48MOD MD 60MOD MD 110MOD MD 250

MOD ME C 5MOD ME C 12MOD ME C 24MOD ME C 30MOD MD HF 5MOD MD HFD 5MOD MD HFD 24

MOD MD EX 24MOD MD EX 30MOD MD EX HFD 6

B 1 ABE 1 ABD 1 ABE C 0.1 ABD HF 0.1 ABD HFD 0.1 A

ME 1 AMD 1 AME C 0.1 AMD HF 0.1 AMD HFD 0.1 AMD EX 0.5 AMD EX HFD 4.8 A

Tabla 8.2.1: Identificación de tipos de los módulos de protección BCT.

Fig. 8.2.5: Estructura de prueba para determinación de la tensión delimitación con una velocidad de elevación de la tensióndu/dt = 1kV/µs.

Fig. 8.2.6: Comportamiento de cebado de un DPS con

du/dt = 1kV/µs.

Tabla 8.2.2: Corrientes nominales de los módulos de protección BCT.



ascenso de 1 kV/µs. Esto nos permite determinar latensión de respuesta dinámica (Figuras 8.2.5 y 8.2.6).

Tensión de limitación medida con corriente nominalde descarga

Esta prueba sirve para determinar el comportamientode limitación de elementos de protección con caracte-rística de limitación constante (Figuras 8.2.7 y 8.2.8).

Corriente nominal IL

La corriente nominal del BLITZDUCTOR CT caracterizaa la corriente de servicio tolerada del circuito de medi-da a proteger. La corriente nominal del BLITZDUCTORCT se determinada por la capacidad de soportarcorrientes y por las pérdidas de inserción de las impe-dancias empleadas para el desacoplo de los descarga-dores de gas y los elementos de protección fina, asícomo por la capacidad de apagado de corrientes con-

secutivas de aquellos. Se expresa como valor decorriente continua (Figura 8.2.9).

Las corrientes nominales de losdiferentes tipos de módulos deprotección del BLITZDUCTOR CTpueden verse en la tabla 8.2.2.

Frecuencia límite fG

La frecuencia límite describe elcomportamiento de un descarga-dor en función de la frecuencia. Seconsidera frecuencia límite, aquellafrecuencia que, bajo determinadascondiciones de prueba, da lugar auna atenuación de intercalación(aE) de 3 dB. (Ver EN 61643-21).

Si no se indica otra cosa, los datosde frecuencia se refieren a un siste-

ma de 50 Ω (Figura 8.2.10).

Criterios de selección (CS)

1. ¿Qué capacidad de derivaciónse requiere?

El dimensionado de la capacidadde derivación de un BLITZDUCTORCT depende de las tareas de protec-ción que deban ser realizadas poreste descargador. A continuación,se exponen algunos casos para faci-

litar su elección.

Caso a: En este caso, el equipo final a proteger seencuentra situado en un edificio que tiene un siste-ma de protección externa contra rayos, o que cuentacon estructuras metálicas sobre la cubierta que estánexpuestas al riesgo de descargas directas de rayo (p.ej. mástiles de antena o equipos de aire acondiciona-do). El cable de medición, control o telecomunicacio-nes conecta el equipo final con un sensor de medida,(Figura 8.2.11) que se encuentra situado en el exte-

rior del edificio. Como quiera que en éste hay unaprotección externa contra rayos, en ese punto seránecesario instalar un descargador de corriente derayo del Tipo 1. Por ejemplo el BLITZDUCTOR CT BCTMLC B….ó B.

Caso b: El caso b es similar al caso a, pero aquí el edi-ficio en el que está situado el equipo final, no tieneprotección externa contra rayos. Por tanto, no se con-sidera el riesgo de que existan corrientes de rayo.

La instalación de un descargador capaz de soportarcorrientes de rayo del Tipo 1, solamente será necesa-

U in V

60

40

20

0−20

−40

−60

0 1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

t in µs

Tensión de limitación

1

2

3

4

BLITZDUCTOR CTIL

aE en dB

f en Hz3 dB

f G

1

2

3

4

Corriente isn

Fig. 8.2.7: Estructura de prueba para determi-

nar la tensión de limitación en

caso de corriente nominal de

descarga.

Fig. 8.2.8: Tensión de limitación con corriente

nominal de descarga.

Fig. 8.2.9: Corriente nominal del

BLITZDUCTOR CT.

Fig. 8.2.10:Respuesta de frecuencia típica de

un BLITZDUCTOR CT.



ria si el cable de medición y control pudiera estarinfluenciado por corrientes de rayo de edificios veci-nos.

Si puede descartarse esta circunstancia, entonces seinstalará el BLITZDUCTOR CT módulo BCT MOD M….como protección contra sobretensiones tipo 2 (Figura8.2.12).

Caso c: En este caso no existe ningún conductor quesalga fuera del edificio. A pesar de que el éste dispo-ne de una protección externa contra rayos, en la

zona considerada del sistema de telecomunicacionesno puede acoplarse ninguna corriente directa de

rayo. Por eso, en este caso, se instalarán descargado-res de sobretensiones y no de corrientes de rayo(Figura 8.2.13).

Caso d: El caso d se diferencia del caso c en que, eledificio considerado no cuenta con protección exter-na contra rayos y tampoco cables de datos y de tele-comunicaciones que salgan fuera del edificio. Asípues, aquí solamente hay que instalar descargadoresde sobretensiones. Al igual que en los casos b y c, seinstalarán los módulos de descargadores de la familia

de productos del BLITZDUCTOR CT BCT MOD M….(Figura 8.2.14).


DPS

Equipo final

Caso b:

Cable de medición/control

Cable de telecomunicaciones

Protección exterior contra rayos

Equipo final

Dispositivo deprotección

Sensor

Caso c:

Equipo final

Dispositivo deprotección

Sensor

Caso d:

Cable de medición/control

Cable de telecomunicacionesEquipo final

DPS

Protección externa contra rayosCaso a:

Fig. 8.2.11: Edificio con protección externa contra rayos y cables

que salen fuera del edificio, de acuerdo con el conceptode zonas de protección contra rayos.

Fig. 8.2.12: Edificio sin protección externa contra rayos y cables que

salen fuera del edificio.

Fig. 8.2.13: Edificio con protección externa contra rayos y cables en

el interior del edificio, de acuerdo con el concepto de

zonas de protección contra rayos.

Fig. 8.2.14: Edificio sin protección externa contra rayos y con cables

en el interior del edificio.



2. ¿Contra qué fenómenos de perturbación debe-mos protegernos?

Básicamente las interferencias se dividen en sobreten-siones longitudinales (modo común) y transversales(modo diferencial). Las sobretensiones longitudinales

se producen siempre entre el conductor de señal y tie-rra, mientras que las sobretensiones transversales tie-nen lugar entre dos conductores de señal. La mayoríade las perturbaciones que aparecen en los circuitos decorriente de señal son sobretensiones longitudinales.Esto significa que, normalmente, deben elegirse dispo-sitivos de protección que lleven a cabo una limitaciónfina de las sobretensiones entre el conductor de señaly tierra (Tipo….E). En determinadas entradas de apa-ratos, como p. ej. en convertidores de señal es impres-cindible una limitación fina de las sobretensiones

entre el hilo y tierra. Aquí la protección contra sobre-tensiones longitudinales se efectúa mediante descar-gadores de gas. Como estos dispositivos presentan uncomportamiento de respuesta diferente en el tiempo,los descargadores de gas contribuyen con su activacióna que de una sobretensión longitudinal se puedagenerar, bajo determinadas circunstancias, una sobre-tensión transversal.

Por eso, en estos casos, se instala un elemento de pro-tección fina entre los hilos de señal (Tipo….D).

3. ¿Existen exigencias especiales en cuanto a la adap-tación del circuito de protección al circuito deentrada del equipo a proteger?.

A veces, puede ser necesario proteger las entradas deequipos contra la aparición de tensiones longitudina-les y trasversales. En muchas ocasiones, los equiposelectrónicos a proteger, por lo regular, disponen ya desus propios circuitos de protección, o bien tienenentradas de optoacopladores para separación depotencial del circuito de señal y del circuito interno delequipo. Esto hace que sean necesarias medidas suple-mentarias de protección para desacoplar el BLITZDUC-TOR CT del circuito de entrada del aparato a proteger.Este desacoplo se realiza mediante elementos suple-mentarios instalados entre los elementos de protec-ción fina y las bornas de salida del DPS.

4. ¿Cómo es la frecuencia y la velocidad de transmi-sión de la señal a proteger?

El circuito de protección del BLITZDUCTOR CT presen-ta un comportamiento similar a paso bajo. Los datos

de la frecuencia límite indican a partir de qué valor laamplitud de la frecuencia a transmitir se ve atenuada

(más de 3 dB). Para mantener en límites admisibles losefectos de transmisión del BLITZDUCTOR CT sobre elsistema de transmisión, la frecuencia de señal del cir-cuito tiene que estar por debajo de la frecuencia lími-te para el BLITZDUCTOR CT. Los datos de la frecuencia

límite tienen validez para magnitudes sinusoidales. Sinembargo, en el sector de la transmisión de datos nosuelen aparecer formas de señal sinusoidales. En rela-ción con esto hay que tener en cuenta que la velocidadmáxima de transmisión de datos del BLITZDUCTOR seasuperior a la velocidad de transmisión del circuito deseñal. En la transmisión de magnitudes de señal de for-ma de impulso, en la que se valora el flanco de impul-so creciente o descendiente, hay que prestar atencióna que este flanco, en un espacio de tiempo determina-do pase de L hacia H o de H hacia L. Este intervalo detiempo es importante para detectar y reconocer unflanco y para recorrer una “zona prohibida”. Así pues,esta señal precisa una anchura de banda de frecuenciaque sea considerablemente superior a la onda básicade esta oscilación. La frecuencia límite para el aparatotiene que aplicarse, por lo tanto, correspondientemen-te alta. Como regla básica se considera que : “la fre-cuencia límite no debe ser inferior a 5 veces el valor dela onda fundamental”.

5. ¿Cómo es la corriente de servicio del sistema a pro-teger?.

Debido a las propiedades eléctricas de los componen-tes utilizados en el circuito de protección del BLITZ-DUCTOR CT, la corriente de servicio que puede sertransmitida a través del aparato de protección, es limi-tada. Esto significa que la corriente de servicio de unsistema de señal debe ser más pequeña o igual a lacorriente nominal del aparato de protección.

6. ¿Qué tensión máxima posible de servicio puedeaparecer en el sistema a proteger?.

La tensión máxima de servicio que puede aparecer enel circuito de señal tiene que ser más pequeña o iguala la tensión máxima permanente del BLITZDUCTOR CTpara que el aparato de protección, bajo condicionesnormales de servicio, no presente ningún efecto limi-tador.

La tensión máxima de servicio que aparece en un cir-cuito de corriente de señal es, por lo regular, la tensiónnominal del sistema de transmisión, tomando en con-sideración ciertas tolerancias. En el caso de bucles decorriente (ej. 4-20 mA), para la máxima tensión posible

de servicio, debe aplicarse siempre la tensión a circui-to abierto del sistema.




7. ¿Qué referencias tiene la máxima tensión de servi-cio que pueda presentarse?

Los diferentes circuitos de corriente de señal tienendistintas referencias de señal (simétrica/asimétrica).Por una parte, la tensión de servicio del sistema puede

definirse como tensión hilo/hilo y, por otra parte,como tensión hilo/tierra.

Esto debe tenerse en cuenta al elegir el dispositivo deprotección: existen diferentes tensiones nominalespara distintos módulos de protección del BLITZDUC-TOR CT. Ver figura 8.2.4 y Tabla 8.2.1.

8. ¿Pueden afectar los elementos de desacoplo delBLITZDUCTOR CT a la transmisión de la señal?.

Para lograr la coordinación de los elementos de pro-tección del BLITZDUCTOR CT se instalan impedancias

de desacoplo. Éstas, bajo ciertas circunstancias, pue-den influir sobre dicho circuito a proteger. Especial-mente en el caso de bucles de corriente (0…20 mA,4….20 mA) la conexión (activación) del BLITZDUCTORCT puede ocasionar que se sobrepase la máxima cargatolerada del circuito de corriente de señal, cuando éstese encuentra ya trabajando a su máxima carga. ¡Estodebe ser tenido muy en cuenta antes de la instalación¡

9. ¿Cuál es el nivel de protección necesario?Por principio, se puede dimensionar el nivel de protec-

ción para un dispositivo de protección contra sobre-tensiones de manera que se encuentre por debajo dellímite de destrucción del equipo final a proteger. Elproblema es que, por lo general, esta información sedesconoce. Por eso es necesario recurrir a otro criteriode comparación. En el marco de la prueba de compa-tibilidad electromagnética (EMC) los equipos de servi-cio eléctricos y electrónicos tienen que presentar unaresistencia frente a magnitudes de perturbación deforma de impulso, llevadas por el conductor. Las exi-gencias para estas pruebas están descritas en la norma

IEC 61000-4-5:2005 (DIN EN 61000-4-5- (VDE 0847-4-5)). Para diferentes aparatos, que se instalan en dife-rentes condiciones medioambientales electromagnéti-cas, se fijan diferentes grados de intensidad de pruebaen cuanto a la resistencia a perturbaciones frente amagnitudes de perturbación de forma de impulso.

Estos grados de intensidad de prueba se identificandesde 1 hasta 4, teniendo el grado de intensidad deprueba 1 las menores exigencias de resistencia a lasperturbaciones (en los equipos a proteger), mientrasque el grado de intensidad de prueba 4 garantiza las

máximas exigencias de resistencia de un equipo a per-turbaciones electromagnéticas.

En términos de protección, esto significa que, la “ener-gía de paso” unida al nivel de protección, tiene queencontrarse por debajo de la resistencia a perturbacio-nes del correspondiente equipo a proteger. Por eso, losproductos de la familia Yellow/Line se clasifican

teniendo en cuenta ciertas características que permi-ten la instalación coordinada de los mismos con losequipos y elementos eléctricos y electrónicos a prote-ger. Así, por ejemplo, si un equipo se ha fabricado conel grado de intensidad de prueba 1, el DPS solamentepodrá presentar una máxima “energía de paso” quese corresponda con este nivel de perturbación. En lapráctica esto significa que los equipos verificados conel grado de intensidad de prueba 4, pueden trabajarsin problemas cuando la salida del dispositivo de pro-tección presente un nivel de protección correspon-diente a los grados de intensidad de pruebas 1, 2, 3 ó4. De este modo es muy fácil para el usuario elegir losdispositivos de protección apropiados.

10- ¿Debe realizarse la protección en una instalaciónen una sola fase o en dos fases?

Dependiendo de la infraestructura del edificio y de lasexigencias de protección que se plantean en virtud delconcepto de zonas de protección, puede ser necesarioinstalar descargadores de rayos y sobretensiones sepa-rados espacialmente unos de otros, o bien instalarlos

en un punto determinado de la instalación.En el primer caso se procederá a la instalación delBLITZDUCTOR CT con el módulo de descargador BCTMLC B, como descargador de corriente de rayo, y eldescargador BLITZDUCTOR CT módulo BCT MOD M…como descargador de sobretensiones.

Si fuera necesario instalar medidas de protección con-tra rayos y contra sobretensiones en el mismo puntode la instalación, entonces se instalará un descargadorcombinado de corrientes de rayo y sobretensionesBLITZDUCTOR CT, tipo B….

Observación:

Los siguientes ejemplos de soluciones muestran laelección de dispositivos de protección contra sobreten-siones de la familia BLITZDUCTOR CT sobre la base delos 10 criterios de selección descritos. El resultado decada uno de los pasos se expone en la columna “Resul-tado intermedio”.

La columna “Resultado total” muestra la influencia delos correspondientes resultados intermedios sobre el

resultado final de elección.




CS Paso de selección Resultado Intermedio Resultado final

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

El sensor de medida está en un sistema de procesamiento en una nave industrialy el convertidor de medida en la estación de vigilancia de la medición dentro delmismo edificio. El edificio no tiene protección externa contra rayos. Los cables demedida van por el interior del edificio. Este ejemplo se corresponde con el caso d(Figura 8.2.14)

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD M...

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD M...

El riesgo de sobretensiones del sensor de medida Pt 100 y del convertidor de medidaPt 100 aparece entre el cable de señal y tierra. Por eso es necesaria una limitaciónfina de la tensión Longitudinal.

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME

No hay exigencias especiales para la adaptación del circuito de protección al circuitode entrada de los aparatos a proteger (Pt 100, convertidor de medida). No hay influencia.

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME

El dispositivo de medida de temperatura a proteger es un sistema que funciona concorriente continua. La tensión de medida, dependiente de la temperatura, tambiénes una magnitud de tensión continua. Por tanto, no hay ninguna frecuencia de señala tener en cuenta. No hay influencia

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME

La corriente de servicio del circuito de corriente de alimentación está limitado a 1

mA a causa del principio físico de medida de Pt 100. La corriente de servicio de laseñal de medida tiene valores de µA debido a la alta impedancia.

IL tipo ME = 1 A

1 mA < 1 A ⇒ okµA < 1 A ⇒ ok

BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME

La tensión máxima de servicio en este sistema se deriva de las consideracionessiguientes:Según IEC 60751 (DIN EN 751) las resistencias de medida Pt 100 se dimensionanhasta una temperatura máxima de 850ºC. La resistencia correspondiente para elloes, por lo tanto, de 340 W. Teniendo en cuenta la corriente de medida integrada de1 mA se tendrá entonces una tensión de medida de aprox. 340 mV.

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ... 5 V

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME 5

La tensión de servicio del sistema aparece hilo -hilo. BCT MOD ME 5 VTiene tensión nominal de 5 V d.c.hilo ⇒ tierra. Esto permite un valorhilo ⇒ hilo 10 V d.c. ⇒ No influye

en la señal de medida

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME 5

Mediante la aplicación del circuito de cuatro conductores para la medición detemperatura con el Pt 100, se logra una total supresión de la influencia de laresistencia del conductor y de sus variaciones dependientes de la temperatura,sobre los resultados de la medición. Esto también es válido para el incremento dela resistencia del conductor a causa de las impedancias de desacoplo delBLITZDUCTOR CT No hay influencia

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME 5

El convertidor de medida Pt 100 tiene una resistencia a perturbaciones frente a

magnitudes perturbación de grado 2 según IEC 61000-4-5:2005. La “energía de

paso” relacionada con el nivel de protección del aparato de protección contra

sobretensiones debe coincidir como máximo con el grado de intensidad de prueba

2 de la norma IEC 61000-4-5:2005.

BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5Q

según grado de intensidad de prue-ba 1.

La “energía de paso” del aparatode protección es menor que la re-sistencia a perturbaciones del equi-po final

⇒ Q es OKBLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5

La protección contra sobretensiones debe realizarse en una sola etapa. BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME 5

⇒ Descargador de sobretensiones

BLITZDUCTOR CT

BCT MOD ME 5

Resultado de la elección: BLITZDUCTOR CTBCT MOD ME 5

Tabla 8.2.3: Criterios de selección para equipos eléctricos de medida de temperatura.



Protección contra sobretensiones para un sistemaeléctrico de control de temperatura

El control de la temperatura de los materiales utiliza-

dos en procesos tecnológicos se realiza en todas lasramas de la industria. Sin embargo, los campos de apli-cación pueden ser muy diferentes: Se extienden desdela elaboración y procesamiento de comestibles, pasan-do por procesos químicos, hasta la técnica de climati-zación de edificios y la técnica de gestión de edificios.Todos estos procesos tienen en común que, el lugar delregistro del valor de medida está muy alejado dellugar de indicación o del lugar de procesamiento delmismo. Debido a estas grandes longitudes de cablesde unión, existe la posibilidad de acoplamiento desobretensiones que tienen su origen no solo en descar-gas atmosféricas.

A continuación se presenta un ejemplo de proteccióncontra sobretensiones de un medidor de temperaturastipo Pt 100. El edificio en el que se encuentra el dispo-sitivo de medición no dispone de protección externacontra rayos.

La medición de la temperatura tiene lugar indirecta-mente, a través de la medición de la resistencia eléctri-ca. El sensor Pt 100 tiene, a 0ºC, un valor de resistenciade 100 Ω. Dependiendo de la temperatura, este valor

cambia, a saber 0,4 Ω /K. Para medir la temperatura seaplica una corriente de medida constante que ocasio-na una caída de tensión en la resistencia termopolar, yque es proporcional a la temperatura.

Para impedir el calentamiento propio de la resistenciatermopolar a causa de la corriente de medida, ésta seencuentra limitada a 1 mA. Con ello en el Pt 100, a 0ºC hay una caída de tensión de 100 mV.

Esta tensión de medida tiene que trasladarse ahora allugar de control de evaluación (Figura 8.2.15). Existendiferentes técnicas de conexionado posible del Pt 100

al convertidor de medida. En este caso vamos a esco-ger el circuito de cuatro conductores.

Esta es la técnica de conexión óptima para una resis-tencia termopolar. Gracias a esta configuración, se evi-ta por completo la influencia de la resistencia del con-ductor y sus variaciones dependientes de la tempera-

tura en los resultados de la medición. El sensor Pt 100se alimenta con una corriente característica. La varia-ción de la resistencia del conductor se compensa con elajuste automático de la tensión de alimentación. Si novaría la resistencia del conductor, la tensión medidaUm se mantiene constante.

Así pues, esta tensión de medida varía únicamente acausa de la variación de la resistencia de medida endependencia de la temperatura y es recogida con altoohmiaje por el transformador de medida del converti-dor. Por lo tanto, en esta técnica de conexión no es

necesario un ajuste del conductor.

Observación

Para facilitar el montaje, tanto la línea de energíacomo la de medida del sistema de control de tempera-tura, se equiparán con el mismo tipo de dispositivos deprotección. La práctica demuestra que cada señal debeser protegida por un solo descargador. (Tabla 8.2.3).

Igualmente es necesaria la protección contra sobre-tensiones de la alimentación de 230 V del convertidor

de medida Pt 100, así como los bucles de corriente de4….20 mA que salen del convertidor de medida Pt 100pero, por razones de simplificación, no se han mostra-do en los ejemplos anteriores.

8.2.1 Sistemas de medida, control y regulación(MCR)

En las instalaciones de medida, control y regulación,debido a que la distancia existente entre el sensor delvalor de medida y la unidad de control son importan-tes, existe la posibilidad de que, en estos recorridos de

cable, se acoplen sobretensiones. El deterioro o des-trucción de componentes, provoca graves perjuicios en


Alimentación (I = constante)

Señal de medida (Um /ϑ )

Convertidor de medidaPt 100

Cable de conexión Sensor de medida Pt 100

ϑ

Pt 100

4 ... 20 mA

4 ... 20 mA

Alimentación de 230 V

Fig. 8.2.15: Esquema de bloque de la medición de temperatura.



el funcionamiento de un proceso tecnológico. Con fre-cuencia, hasta pasadas algunas semanas, no se conocela magnitud efectiva de los daños por sobretensionesocasionados por los efectos de una descarga de rayo.El usuario puede sufrir graves consecuencias, ya quetodos los componentes inteligentes del sistema de bus

de campo pueden fallar al mismo tiempo.En estos casos es muy importante la utilización de dis-positivos de protección contra rayos y sobretensiones(DPS), que tienen que ser elegidos específicamentepara cada caso.

Los Interfaces habituales y los correspondientes dispo-sitivos de protección pueden verse en nuestro catálo-go de productos “Protección contra sobretensiones”,o en nuestra página web www.dehn.es

Separación galvánica mediante optoacopladoresCon frecuencia suelen utilizarse elementos optoelec-trónicos de servicio (Figura 8.2.1.1) para la transmisiónde la señal, con el fin de separar galvánicamente ellado de campo del lado de proceso. Estos elementosoptoelectrónicos crean una rigidez dieléctrica entre latensión de entrada y la salida que van desde algunos100V hasta 10 kV. Su función es similar a la de lostransmisores, y pueden utilizarse, en primera línea,para bloquear pequeñas tensiones longitudinales. Sinembargo, no pueden proporcionar una protección

suficiente frente a la aparición de tensiones longitudi-nales y transversales en caso de impacto de rayo (> 10

kV) por encima de su resistencia a tensión de choquedel emisor/receptor.Muchos proyectistas y usuarios de instalaciones deeste tipo parten del supuesto erróneo de que, conestos elementos, también queda realizada la protec-

ción contra rayos y sobretensiones. Es importanteseñalar que, con ello únicamente se garantiza la resis-tencia al aislamiento entre entrada y salida (tensiónlongitudinal). Esto quiere decir que, en el caso de sis-temas de transmisión, además de la limitación de ten-siones longitudinales hay que prestar atención a lalimitación de tensiones transversales. Además,mediante la integración de resistencias suplementariasde desacoplo en la salida del DPS, se consigue unacoordinación energética con los diodos optoacoplado-res.

Por lo tanto, en este caso, hay que instalar DPS limita-dores de tensiones longitudinales y transversales, p. ej.BLITZDUCTOR XT tipo BXT ML BE C 24.En el capítulo 9 se proporcionan aclaraciones detalla-das sobre la elección específica de la aplicación de dis-positivos de protección para la técnica MCR (Medición– Control – Regulación).

8.2.2 Técnica de gestión de edificiosLa presión producida por la creciente subida de costesobliga a los propietarios y usuarios de edificios, tanto

del sector privado como del sector público, a buscarmaneras de ahorrar gastos. El método con cuya ayudapueden reducirse eficazmente los gastos, es la gestióntécnica de edificios. El objetivo es mantener perma-nentemente disponibles para su funcionamiento elequipamiento técnico de los mismos, así como adap-tarlo a los cambios y necesidades de organización yservicios. Con ello se consigue una explotación óptimaque incrementa la rentabilidad de los edificios.La automatización de edificios (AE) se ha derivado,por una parte, de la técnica MCR (Medida, control y

regulación) y, por otro lado, de la técnica centralizadade gestión. En este contexto, la automatización de edi-ficios tiene el cometido de automatizar en su totali-dad, las funciones técnicas del edificio. Para ello, des-de el nivel de gestión (Figura 8.2.2.1) se interconectaentre sí toda la instalación compuesta por la automa-tización de locales, la instalación de medida de Bus-M,así como la instalación de calefacción, ventilación, aireacondicionado y sistemas de alarma. En el nivel de ges-tión se encuentra el archivo de datos. A través dearchivo de larga duración pueden obtenerse evalua-

ciones sobre el consumo de energía y los ajustes de lasinstalaciones en el edificio.


Fig. 8.2.1.1: Optoacoplador. Esquema.

1

2

3

4

Corriente de entrada IF Corriente de salida IC

Radiación

Trasmisor

Receptor

Sustrato defibra óptica

Revestimiento

Conexiones3, 4

Conexiones 1, 2



En el nivel de automatización se encuentran los apa-ratos de regulación propiamente dichos. Cada vez seutilizan más estaciones DDC (Direct Digital Control),que implementan por Software todas las funciones deregulación y conmutación. En el nivel de automatiza-ción se encuentran todas las modalidades de servicio,los parámetros de regulación, los valores nominales,tiempos de conexión, valores límites de alarma y elcorrespondiente Software para ello.

En el nivel inferior se encuentran los diversos aparatos

de campo, como son sensores, actuadores, etc.. Estosaparatos representan la intersección (interface) entreel control/regulación eléctrico y el proceso de servicio.Los actuadores transforman una señal eléctrica en otramagnitud física (motores, válvulas etc.).

Los sensores transforman una magnitud física en unaseñal eléctrica (sensor de temperatura, interruptorfinal etc.).

Precisamente la interconexión de muchos ramales delas estaciones DDC, y con ello su integración en el sis-

tema de técnica de gestión de edificios, ofrece unaamplio campo para perturbaciones causadas por

corrientes de rayo y sobretensiones. Si, como conse-cuencia de ello, se produce un fallo general de toda lainstalación de luz, aire acondicionado y calefacción,esto no sólo causa gastos primarios en el aspecto de latécnica, sino que también habrá que correr con losgastos secundarios derivados del fallo de la instala-ción. De este modo, pueden originarse incrementosimportantes en los costes de la energía, ya que debidoa los fallos o defectos producidos en la electrónica decontrol, no pueden analizarse ni optimizarse los valo-

res punta de carga. Si existen procesos de producciónintegrados en la automatización de edificios (AE),eventuales fallos en la gestión de edificios darán lugara fallos de la productividad y, en consecuencia, a ele-vados daños y costes económicos. Para garantizar sudisponibilidad de forma permanente, hay que adoptarmedidas de protección.

8.2.3. Sistemas de cableado universal (RedesEDP, instalaciones de telecomunicacionesTC)

La norma europea EN 50173 “Técnica de información– Sistemas de cableado universales” define un siste-


Nivel de gestión

Nivel de automatización

Nivel de campo

Fig. 8.2.2.1: Modelo de niveles en una automatización de edificio.



ma de cableado universal que puede ser utilizado enuno o varios edificios dentro del lugar de emplaza-miento del sistema. Trata de cableados con cablessimétricos de cobre y cables fibra óptica (cables OF).Este cableado universal apoya una amplia gama deservicios y prestaciones, incluidos idiomas, datos, tex-tos e imágenes.

Este cableado ofrece:

⇒ Un sistema de utilización universal, independien-te de las aplicaciones, y un mercado abierto paralos componentes del mismo (activo y pasivo).

⇒ Una topología flexible que permite que se pue-dan realizar modificaciones de forma sencilla y

económica.⇒ A los profesionales de la construcción (por ejem-

plo arquitectos) una guía para la instalación decableado, aún antes de conocer las exigenciasespecíficas del caso concreto.

⇒ A la industria y a los gremios responsables de lasnormas para aplicaciones de la red, un sistema decableado que apoya los productos actuales y queofrece además una base para el desarrollo futurode productos.

El cableado universal se compone de los siguientes

elementos funcionales:⇒ Distribuidor local (CD).⇒ Red de campo.⇒ Distribuidor de edificios (BD).⇒ Red de edificio (distribución vertical).⇒ Distribuidor de plantas (FD).⇒ Cableado horizontal.⇒ Puntos de tránsito (opcional) (TP).⇒ Salida telecomunicaciones (TO).

Grupos de estas unidades de funcionamiento se

conectan para formar subsistemas de cableado.Un sistema universal de cableado se compone de tres

sistemas parciales: red de campo, red del edificio ycableado horizontal. Los sistemas parciales del cable-ado forman una estructura, como se expone en lafigura 8.2.3.1. Mediante los correspondientes distri-buidores puede realizarse cualquier topología dered, como Bus, estrella, anillo etc.

El sistema parcial de la red de campo se extiende des-de el distribuidor local hasta los distribuidores deledificio, que normalmente están situados en edificiosseparados.

En este caso, el sistema incluye los cables de la red decampo, sus correspondientes terminales (en el lugarde emplazamiento y en los distribuidores de edifi-

cios) y las conexiones en el distribuidor de campo.El sistema parcial del cableado de la red de edificio seextiende desde el distribuidor del edificio hasta losdistribuidores de plantas. Este sistema parcial incluyeel cable de la red de edificio, sus correspondientes ter-minales (en el edificio y en los distribuidores de plan-tas) y las conexiones en el distribuidor del edificio.

El subsistema de cableado horizontal se extiendedesde el cableado de planta hasta las conexiones delsistema técnico de información. El subsistema incluye

el cable horizontal y sus terminales de conexión en eldistribuidor de planta, el distribuidor local y losconectores técnicos de información.

Entre el CD y el BD se utilizan, normalmente, cablesde fibra óptica como conexiones de datos. De estemodo, desde el punto de campo no se necesitan des-cargadores de sobretensiones (DPS). Sin embargo, siel cable de fibra óptica lleva una protección envol-vente metálica, ésta debe integrarse en el sistema deprotección contra rayos. Los componentes activos dela fibra óptica para distribución tienen, en el lado de

la energía, una tensión de 230 V. Aquí pueden insta-larse DPS para el sistema de alimentación de energía.


Fig. 8.2.3.1: Estructura de cableado universal.

CD BD FD TP(opcionalmente)

TO

Equipofinal

Sistema de cableado universal

Subsistema de cableadode red de campo

Subsistema de cableadode red de edificio

Subsistema de cableadohorizontal Subsistema de cableado final



El cableado vertical (desde BD hasta FD) se realizahoy día casi exclusivamente con fibra óptica paratransmisión de datos. Para la transmisión de voz(teléfono) se sigue utilizando, sin embargo, cabletrenzado de cobre. En el cableado horizontal (desdeBD hasta FD) se utilizan actualmente, con muy pocasexcepciones, pares trenzados de cobre.

En cables con una longitud aproximada de 500 m(cableado red de edificio) o de 100 m (Cableado hori-zontal) pueden inducirse sobretensiones en caso dedescarga directa de rayo en el edificio (Figura 8.2.3.2)

que rompan el grado de aislamiento de un router y/ouna tarjeta RDSI en el PC. En este caso, es necesarioconsiderar medidas de protección, tanto en el distri-buidor del edificio/distribuidor de plantas (Hub,switch, router) como en el equipo final (TA).

Los dispositivos de protección necesarios deben ele-girse de acuerdo con los distintos sistemas de red. Losmas habituales son:

⇒ Token Ting.⇒ Ethernet 10 Base T.⇒

Fast Ethernet 100 Base TX.⇒ Gigabit Ethernet 1000 Base TX.

8.2.4. Circuitos de seguridad intrínsecaEn todos los sectores de la industria en los que se pro-cesan o transportan materiales combustibles se pro-ducen gases, vapores, nieblas inflamables o polvo.Dichas sustancias, mezcladas con el aire, pueden for-mar una atmósfera potencialmente explosiva de pro-porciones peligrosas. Por tanto, deben tomarse medi-das especiales de protección.

Dependiendo de la posibilidad de que aparezca unaatmósfera explosiva y de su duración, los sectores deuna instalación se catalogan como áreas peligrosas,las denominadas zonas Ex.

Áreas peligrosas

Las zonas en las que se pueden originar atmósferaspotencialmente peligrosas debido a gases, vapores ynieblas inflamables, se clasifican en zonas 0 a 2. Aque-llas en las que se pueden ocasionar atmósferas poten-cialmente explosivas a causa del polvo se clasifican enzonas 20, 21 o 22.

De acuerdo con la capacidad de inflamación de las

sustancias combustibles que aparecen en los distintoscampos de aplicación, se diferencian varios grupos de


Cableado IT 100 Ω (Cat. 3, 5, 6, ...)

Sistema de cableado horizontal

– Conexión llevada entre FD y TO– Caracteristícas de transmisión superioresa 250 MHz, (Categoría 6)

TO Toma de usuarioFD Distribuidor de plantaBD Distribuidor de edificio

Subsistema del cableado troncal del edificio– Conexión llevada entre BD y FD

Cableado de fibra óptica (datos)

Cableado de cobre (telecomunicaciones)

Cableado horizontal

Protecciónexterna contrael rayo

TO

FD

FD

TOTO FD

FD

FD

BD SD

Fig. 8.2.3.2 Influencia del rayo en subsistemas de cableado IT.



explosión: I, IIA, IIB y IIC. Los criterios de clasificaciónson, por un lado, el intersticio máximo de seguridad(“Maximum Experimental Gap (MESG)”) y, por otro, lacorriente mínima de ignición “Minimum IgnitionCurrent (MIC)”. El intersticio máximo y la corriente

mínima se determinan para los diferentes gases yvapores según un procedimiento de prueba estipula-do.

El grupo de explosión IIC contiene las sustancias alta-mente combustibles como el hidrógeno y el acetileno.Estas sustancias, al calentarse, presentan diferentestemperaturas de ignición, clasificadas en clases detemperatura (T1…T6).

Para evitar que los aparatos eléctricos sean fuentes deignición en atmósferas explosivas, éstos se diseñancon diferentes tipos de protección. Un tipo de protec-

ción muy utilizado en todo el mundo, especialmenteen sistemas de control y medición, es el modo de pro-tección “seguridad intrínseca” Ex(i).

Modo de protección contra ignición – seguridadintrínseca:

La seguridad intrínseca se basa en el principio de lalimitación de corriente y tensión en un circuito eléctri-co. Con este sistema, la energía del circuito o de unaparte del circuito, que está en situación de producir la

ignición de una atmósfera explosiva, se mantiene tanbaja que no puede producirse la inflamación de lamisma, ni por chispas ni por calentamiento inadmisi-ble de la superficie de los componentes o piezas eléc-tricas que puedan originar la inflamación de la atmós-fera circundante susceptible de explotar. Además delas tensiones y corrientes del equipamiento eléctrico,las inductancias y capacitancias del circuito que actú-an como elementos de almacenaje de energía, debenlimitarse a valores máximos seguros.

Por ejemplo, la operación segura de un circuito de

control y medida implica que, ni las chispas ocasiona-das durante la apertura y cierre del circuito por razo-nes de operación (p. ej. en un contacto de conmuta-ción situado en un circuito de seguridad intrínseca) nilas que aparezcan en caso de un fallo (p. ej. en casode cortocircuito o derivación a tierra) deben ser capa-ces de causar una ignición. Además, tanto durante elservicio normal como también en caso de fallo, debeexcluirse la ignición debido a sobrecalentamiento delequipamiento y los cables del circuito de seguridadintrínseca.

Con ello, queda limitado el modo de protección“seguridad intrínseca” a circuitos que relativamente

requieran poca potencia. Este sería el caso de circuitosen sistemas de medición y control y en sistemas dedatos. La seguridad intrínseca alcanzable mediantelimitación de la energía disponible en el circuito decorriente, no se limita al equipamiento individual -

contrariamente a lo que sucede con otros modos deprotección - sino al circuito completo. De ello se deri-van algunas ventajas considerables frente a otrosmodos de protección.

En primer lugar, no se requieren ejecuciones especia-les, muy costosas para los equipos eléctricos instaladosen campo como, por ejemplo, encapsulados resisten-tes a la llama o inmersión en resina fundida, con loque se consiguen soluciones económicamente másefectivas. Por otra parte, la seguridad intrínseca es elúnico modo de protección que permite al usuario tra-

bajar libremente en todas las instalaciones intrínseca-mente seguras en tensión situadas en zona clasificadasin interferir en la protección contra explosiones.

La ventaja económica de la aplicación de circuitos deseguridad intrínseca radica en el hecho de que, inclu-so en áreas clasificadas, pueden utilizarse equipos detrabajo pasivos convencionales sin certificación. Conello, este modo de protección es también uno de lostipos de instalación más sencillos.

Por lo tanto, la seguridad intrínseca tiene una impor-tancia considerable, particularmente en los sistemasde medición y control, debido a la creciente utiliza-ción de sistemas electrónicos de automatización. Sinembargo, la seguridad intrínseca demanda más delproyectista o constructor que otros modos de protec-ción. La seguridad intrínseca de un circuito no depen-de solamente del cumplimiento de las normas de dise-ño de cada uno de los aparatos individuales, sino queestá condicionada, además, por la adecuada interco-nexión de todos los equipos situados en el circuito deseguridad intrínseca y de su correcta instalación.

Sobretensiones transitorias en áreas clasificadas

La seguridad intrínseca como modo de protección tie-ne en cuenta todos los acumuladores de energía exis-tentes en el sistema, pero no la energía que provienedel exterior, como sobretensiones inducidas por des-cargas atmosféricas.

Las sobretensiones inducidas se originan en grandesinstalaciones industriales, principalmente por descar-gas de rayo cercanas y lejanas. En el caso de una des-carga directa de rayo, la caída de tensión ocasiona en

el sistema de puesta a tierra una elevación de poten-cial entre 10 y 100 kV. Este incremento de potencial




actúa como una diferencia de potencial en todo elequipamiento conectado a través de cables a equiposmás alejados. Estas diferencias de potencial son con-siderablemente superiores a las resistencias de aisla-miento del equipamiento, que pueden verse sobre-

pasadas fácilmente.En caso de descargas de rayo lejanas, las sobretensio-nes inducidas actúan, sobre todo, en conductores ypueden llegar a destruir las entradas de los equiposelectrónicos actuando como interferencias en mododiferencial (tensión diferencial entre hilos).

Clasificación del equipamiento eléctrico en categoríaia ó ib

Un aspecto importante de la seguridad intrínsecapara protección contra explosiones es la cuestiónrelativa a la fiabilidad respecto al mantenimiento delos límites de tensión y corriente, incluso en caso dedeterminados fallos. En relación con la fiabilidad sediferencian dos categorías.

La categoría ib indica que, en caso de producirse unfallo, la seguridad intrínseca en el circuito se mantie-ne.

La categoría ia exige que, si se producen sucesiva-mente dos fallos independientes uno de otro, laseguridad intrínseca se mantiene.

Tanto el BLITZDUCTOR como el DEHNconnect DCOestán clasificados como ia, en la categoría más alta.Así pues, el BLITZDUCTOR puede utilizarse junto conotros equipos situados en las zonas clasificadas 0 y 20.

Se debe prestar especial atención a las condicionesespeciales de las zonas 0 y 20 y clasificarlas en cadacaso.

La figura 8.2.4.1 muestra el uso de descargadores encircuitos de medición y control.

Valores máximos de corriente I9, tensión U0, induc-tancia L0 y capacidad C0

En el punto de intersección entre la zona clasificaday segura se instalan barreras de seguridad o converti-dores de medida con circuito de salida Ex (i) paraseparar estas dos zonas diferentes.

Los valores máximos relativos a seguridad de unabarrera ó de un convertidor de medida con una sali-da Ex(i) quedan definidos por los certificados de unlaboratorio autorizado:

⇒ Tensión máxima de salida U0⇒ Corriente máxima de salida I0⇒ Inductividad exterior máxima L

0⇒ Capacidad exterior máxima C0.

El proyectista/constructor deberá comprobar en cadacaso si estos valores máximos tolerados de seguridadse cumplen en todos los equipos (p. ej. aparatos decampo, conductores y descargadores) que estánsituados en el circuito de seguridad intrínseca.

Los valores correspondientes pueden verse en la pla-ca de características del aparato en cuestión, o bienconsultarse en su certificado de prueba.

Clasificación en grupos de explosiónLos gases, vapores y nieblas inflamables se clasificande acuerdo con la energía necesaria para la inflama-ción de la mezcla más explosiva con aire.

El equipamiento se clasifica en función de los gasescon los que puede ser utilizado.

El grupo II C tiene validez para todos los campos de


1’

2’

1

2

1

2

1’

2’

1’

2’

1

2

1

2

1’

2’

Convertidor de me-dida con entrada Ex(i) input (Lo , Co

máximo permitido)

BLITZDUCTOR® BLITZDUCTOR®MT

Transmisor

EB/PE EB/PE

Zona no clasificada Zona clasificada circuito MCR Ex (i)

Cable de señal

Lo LBXT + LLtg + LBD + LGe Co CBXT + CLtg + CBXT + CGe + C

BLITZDUCTOR®

XT BLITZDUCTOR®

XT

LBXT

CBXT

LLtg

C

LBXT

CBXTCLtg

LGe

CGe

C

Fig. 8.2.4.1: Cálculo de L0 y C0.



aplicación, p. ej. industria química, carbón y procesa-miento de grano, con excepción de la minería bajotierra.

El grupo II posee el riesgo de explosiones más eleva-do, ya que este grupo considera una mezcla con la

más baja energía de ignición.La certificación del BLITZDUCTOR para el grupo deexplosiones II C cumple, por lo tanto, con las exigen-cias más elevadas.

División en clases de temperatura

Cuando una atmósfera potencialmente explosiva seinflama debido al calor superficial de una pieza, serequiere una temperatura mínima típica asociada almaterial para que se produzca la explosión. La tem-peratura de ignición es una cifra identificativa delmaterial que indica el comportamiento de inflama-ción con gases, vapores o polvo en contacto consuperficies calientes. Por razones de economía, losgases y vapores se clasifican en determinadas clasesde temperatura. La clase de temperatura T6 indica,que la temperatura superficial máxima de la pieza ocomponente no puede sobrepasar los 85º C, tanto ensituación de servicio como en caso de fallo, y que latemperatura de ignición de los gases y vapores debeser superior a los 85º C.

Con la clasificación T6 el BLITZDUCTOR XT cumple,también en este aspecto, con las máximas exigencias.

De acuerdo con la certificación de conformidad expe-dida por KEMA, se deben tener también en cuentalos siguientes parámetros eléctricos.

Criterios de selección para el SPD-BLITZDUCTOR XT

Utilizando como el ejemplo el BLITZDUCTOR XT, BXTML4 BD EX 24 se exponen a continuación los criteriosde selección específicos para este componente (Figu-ras 6.2.4.2a y 8.2.4.2b).

Este componente cuenta con certificado de conformi-dad expedido por KEMA.

El equipo de protección contra sobretensiones tienela clasificación II 2(1) G Ex Ia IIC T4, T5, T6.

Esta clasificación indica lo siguiente:

II Grupo de equipos - El descargador puede uti-lizarse en todos los sectores, con excepción desu uso en minería bajo tierra.

2(1)G Categoría de equipos - El descargador puedeinstalarse en atmósferas potencialmenteexplosivas en zona 1 y también en conducto-res procedentes de la zona 0 (para protecciónde equipos terminales instalados en zona 0)

EEx El laboratorio de pruebas certifica que esteequipo eléctrico cumple las normas europeasarmonizadas.EN 60079-0:2004-12: Disposiciones generalesEN 50020:2003-08: Seguridad intrínseca “i”El equipo BLITZDUCTOR XT ha pasado de for-ma satisfactoria la prueba.

ia Tipo de protección - El descargador tambiéncontrola una combinación de dos fallos arbi-trarios en un circuito de seguridad intrínsecasi causar ignición por el mismo.

IIC Grupo de explosión - El descargador cumplelas exigencias del grupo de explosión IIC ypuede utilizarse incluso en caso de gases infla-mables como el hidrógeno o el acetileno.

T4 Entre -40ºC y +80ºCT5 Entre -40ºC y +75ºCT6 Entre -40ºC y +60ºC

Otros datos técnicos importantes:

⇒ Inductancia externa máxima (L0) y capacidadexterna máxima (C0):Debido a la elección especial de componentes enel descargador BLITZDUCTOR XT los valores de la


1

2

3

4

1’

2’

3’

4’

BLITZDUCTOR®XT

1

2

1´

2´

3 3´

4 4´

protegido

Circuito Ejemplo de aplicación

Equipo de seguridadintrínseca a proteger

KEMA 06 ATEX 0274 XII 2(1) G EEx ia IICT4 / T5 / T6

Fig. 8.2.4.2a: Descargador con seguridad

intrínseca.

Fig. 8.2.4.2b: Esquema del BXT ML4 BD Ex 24.



inductancia y capacidad interna son desprecia-blemente pequeños.

⇒ Corriente máxima de entrada (Ii

):La intensidad máxima admisible que puede pasara través de los elementos de conexión, es de 500mA, sin que quede perjudicada la seguridadintrínseca.

⇒ Tensión máxima de entrada (Ui):La máxima tensión que puede aplicarse al descar-gador BLITZDUCTOR XT sin que quede perjudica-da la seguridad intrínseca, es de 30 V.

Resistencia de aisla-miento

El aislamiento entre uncircuito de seguridadintrínseca y el chasisdel equipo eléctrico uotros componentesque puedan estarpuestos a tierra, debepoder soportar el valorefectivo de una ten-sión alterna de pruebade doble valor que el

valor de la tensión delcircuito de seguridad

intrínseca, ó 500 V, dependiendo de cual de los dosvalores sea el más alto.

Los equipos con una resistencia de aislamiento <500V AC se consideran puestos a tierra.

Los elementos con seguridad intrínseca (p. ej. cables,convertidores de medida, sensores, etc.) tienen, porlo regular, una resistencia de aislamiento de >500 VAC (Figura 8.2.4.3)

Los circuitos de seguridad intrínseca deben ponerse atierra cuando esto sea necesario por razones de segu-ridad o de funcionamiento.


1

2

1 2

3

3 3

3

4

4 4 4

Protegido

Protegido

Protegido

Segmento 1

Segmento 2

Suministro eléctrico (Fisco); Segmento 1 / 2

Blitzductor BXT ML4 BD EX 24

Equipos de campo (Fisco)

Equipos terminales

P r o t e g i d o

FELDBUS FISCOSuministro eléctrico

Uo ≤ 17.5 V,

Io ≤ 380 mA

Equipo de campo

Ui ≤ 17.5 V, Ii ≤ 380 mA,

Pi ≤ 5.32 W, Ci ≤ 5 nF,

Li ≤ 10 mH

1

2

3

4

1’

2’

3’

4’

BLITZDUCTOR®XT

1

2

1´

2´

3 3´

4 4´

Protegido

Circuito Ejemplo de aplicación

Fig. 8.2.4.3: Descargadores en instalaciones peligrosas. Resistencia de aislamiento > 500 V AC.

Fig. 8.2.4.4: Aplicación. Resistencia de aislamiento < 500 V AC.



La puesta a tierra solamente puede hacerse en unpunto mediante conexión con la compensación depotencial. Los descargadores con una tensión conti-nua de respuesta respecto a tierra <500 V DC supo-nen una puesta a tierra del circuito de seguridad

intrínseca.En caso de una tensión continua de respuesta deldescargador >500 V DC, el circuito de seguridadintrínseca se considera como no puesto a tierra. ElBLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BD EX 24 cumple esta exi-gencia.

Para coordinar la rigidez dieléctrica de los equipos aproteger ( convertidor de medida y sensor) con elnivel de protección del descargador, hay que asegu-rarse de que la resistencia de aislamiento de los equi-pos a proteger se encuentre claramente por encima

de las exigencias para una tensión alterna de pruebade 500 V AC.

Para evitar que la caída de tensión producida por laperturbación que se descarga a tierra deteriore elnivel de protección, debemos asegurar que la uniónequipotencial entre el descargador y el equipo a pro-teger está realizada de forma correcta.

En la figura 8.2.4.4 se representa un caso especial deaplicación: cuando el equipo final que se pretendeproteger tiene una rigidez dieléctrica <500 V AC. Eneste caso, el circuito de seguridad intrínseca no es flo-tante.

Se usa un BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE, sin certifica-ción para uso en zonas clasificadas, como descarga-dor en zona clasificada que consigue un nivel de pro-tección entre hilos y tierra/compensación de poten-cial considerablemente inferior a 500 V. Esto es nece-sario en esta aplicación particular ya que la rigidezdieléctrica del convertidor de medida correspondecon un valor <500 V AC.

Este ejemplo muestra, de manera especial, la impor-

tancia de la consideración conjunta de las condicio-nes de seguridad intrínseca y de la compatibilidadelectromagnética/protección contra sobretensiones.

Puesta a tierra/ Compensación de potencial

Hay que asegurar una correcta equipotencialidad yuna interconexión de la instalación de toma de tierraen zonas clasificadas.

La sección del conductor de tierra, desde el descarga-dor hasta el sistema equipotencial, debe tener comomínimo una sección de 4 mm2 de cobre.

Instalación de descargadores BLITZDUCTOR XT encircuitos de corriente Ex(i)

Las disposiciones normativas para los circuitos Ex(i),desde la perspectiva de la protección contra explosio-nes y las normas sobre compatibilidad electromagné-

tica (EMV) corresponden a diferentes puntos de vista,lo que suele ocasionar problemas y dudas en los pro-yectistas y constructores de instalaciones.

En el capítulo 9.15, bajo el título “Utilización de dis-positivos de protección contra sobretensiones en cir-cuitos de seguridad intrínseca”, se presenta un lista-do de los criterios de elección más importantes paracumplir con la seguridad intrínseca y la compatibili-dad electromagnética/protección contra sobretensio-nes en instalaciones, para detectar la interacción deuna en la otra.

8.2.5 Peculiaridades en la instalación de losdispositivos de protección contra sobre-tensiones ( DPS )

Se considera logrado el efecto de protección de undescargador cuando una fuente de interferencias sereduce a un valor situado por debajo del límite deperturbación o destrucción y por encima de la ten-sión máxima de servicio especificada para el equipo aproteger.

Generalmente el nivel de protección de un descarga-dor viene dado por el fabricante mediante el valor Up(Ver EN 61643-21 (IEC 61643-21). La eficacia de unaparato de protección está en función, sin embargo,de otra serie de parámetros complementarios quedependen de la instalación.

Durante la descarga, la corriente circula a través de lainstalación (p. ej. L y R del cable de puesta a tierra)causando una caída de tensión UL + Ur que se suma aUp y que da lugar a la tensión residual en el equipo

final Ur.

Una óptima protección contra sobretensiones es posi-ble bajo las siguientes condiciones:

⇒ La tensión máxima de servicio Uc del descargadordebe estar ligeramente por encima de la tensiónen vacío del sistema.

⇒ La Up del descargador debe ser la menor posible,

ya que entonces las caídas de tensión suplemen-tarias en la instalación reducen su efecto.

U U U U r p L R= + +




⇒ El cable de puesta a tierra o conexión equipoten-cial se debe diseñar con la menor impedanciaposible.

⇒ Instalar el descargador lo más cerca posible delequipo final reduce la tensión residual.

Ejemplos de instalación

Ejemplo 1: Instalación correcta (Figura 8.2.5.1).

El equipo final se pone a tierra únicamente a travésdel punto de conexión a tierra del descargador. Estotiene como consecuencia que la Up del descargadorse aplica directamente al equipo final. Esta forma deinstalación muestra el caso de aplicación más favora-ble para la protección del mismo.

UL + Ur no tienen efecto alguno.

Ejemplo 2: Instalación más frecuente (Figura 8.2.5.2)

El equipo final se pone a tierra directamente en elpunto de conexión a tierra del descargador y a travésdel conductor de protección. Esto trae como conse-cuencia que una parte de la corriente de derivación,dependiendo de la relación entre impedancias, fluyehacia el equipo final a través de la conexión. Paraimpedir un acoplamiento de la perturbación desde elcable de unión equipotencial hacia los hilos protegi-

dos y para mantener pequeña la tensión residual,esta conexión debe realizarse, a ser posible, de forma

separada y/o realizarse con muy baja impedancia (p.ej. placa de montaje metálica). Esta forma de instala-ción se corresponde con la forma de instalación máscorriente para equipos finales de la clase de protec-ción I.

Ejemplo 3: Equipotencialidad realizada incorrecta-mente.

El equipo final se pone a tierra únicamente de formadirecta, por ejemplo, a través del conductor de pro-tección. No existe una unión equipotencial de bajaimpedancia hasta el dispositivo de protección. El tra-mo del cable de puesta a tierra que va desde el equi-po de protección hasta el encuentro con la conexióndel conductor de protección del equipo final (p. ej.

barra equipotencial) influye considerablementesobre la tensión residual. Dependiendo de la longi-tud del conductor, pueden producirse caídas de ten-sión de hasta algunos kV, que se suman a la Up y quepueden llegar a ocasionar la destrucción del equipo aproteger.

Ejemplo 4: Tendido incorrecto de los conductores(Figura 8.2.5.4).

A pesar de una equipotencialidad realizada correcta-mente, un tendido incorrecto de los conductores

U U U U r p L R= + +

U U U r p v= +

U U r p=


3

O U T

4

1

I N

2

BLITZDUCTOR

BCT MLC BD 110No.919 347

C o r r i e n t e d e d e r i v a c i ó n

L del cable

R del cable

L y R no repercuten sobre Ur: Ur = Up

Up = Nivel de protecciónUr = Tensión residual

Up

Ur

3

O U T

4

1

I N

2

BLITZDUCTOR


Up

Ur

Uv

L y R del conductor influyen poco sobre Ur cuando la conexiónha sido realizada con muy baja impedancia: Ur = Up + Uv

p. ej.: conexión del conductor de protección del suministreléctrico


L del cable

R del cable

Uv = Caída de tensión; conexión BXT > Equipo final

Fig. 8.2.5.1: Instalación correcta. Fig. 8.2.5.2: Instalación más frecuente.



puede dar lugar a un deterioro del efecto de protec-ción, e incluso pueden llegar a producirse daños en elequipo a proteger. Si no se mantiene un estrictaseparación o un blindaje del cable no protegidodelante del descargador y del cable protegido detrás

del descargador puede ocasionarse un acoplamientode impulsos de perturbación sobre el cable protegi-do, debido al campo electromagnético.

Apantallamiento

El apantallamiento del cable se describe en el aparta-do 7.3.1.

Recomendaciones para la instalación:

La utilización de blindajes metálicos o de conducto-res de cables reduce los efectos recíprocos entre lospares de cables y el entorno. En los cables apantalla-

dos debe tenerse muy en cuenta lo siguiente:⇒ Toma de tierra en un extremo de la pantalla del

cable: disminuye la radiación de campos eléctri-cos.

⇒ Toma de tierra en ambos extremos de la pantalladel cable: disminuye la radiación de campos elec-tromagnéticos.


Fig. 8.2.5.3: Equipotencialidad realizada incorrectamente.

Tabla 8.2.5.1: Separación de cables de telecomunicaciones y cables de baja tensión según EN 50174-2.

Fig. 8.2.5.4: Tendido incorrecto de los conductores.

3

O U T

4

1

I N

2

BLITZDUCTOR


No hay ninguna conexión equipo-tencial directa entre el BLITZDUC-TOR y el equipo final


L y R se deterioran Ur: Ur = Up + UL + UR

Up

UrUL

UR

I N C O R R

E C T O

3

O U

T 4

1

I N

2

BLITZDUCTOR


Debido a un tendido incorrecto de los conductores se acoplanperturbaciones desde el cable no protegido hasta el cableprotegido

1

2

3

4

Ur

I N C O R R

E C T O

Cables de baja tensión no apantallados y cablesde telecomunicaciones no apantallados 200 mm 100 mm 50 mm

Tipo de instalación

Sin separador oseparador nometálico

Separador dealuminio Separador deacero

Distancia

Cables de baja tensión no apantallados y cablesde telecomunicaciones apantallados 50 mm 20 mm 5 mm

Cables de baja tensión apantallados y cablesde telecomunicaciones no apantallados 30 mm 10 mm 2 mm

Cables de baja tensión apantallados y cablesde telecomunicaciones apantallados 0 mm 0 mm 0 mm



⇒ Los apantallamientos convencionales no ofrecenninguna protección frente a campos magnéticosde baja frecuencia.

Recomendaciones

La pantalla del cable debería ser continua entre ins-talaciones de telecomunicaciones, presentar unaescasa resistencia de acoplamiento y, a ser posible,estar conectada en todo su contorno. El blindajedebe recubrir, a ser posible, los conductores en todasu superficie. Deben evitarse interrupciones del blin-daje, conexiones a tierra de alta impedancia y bucles.

La medida en que los cables de baja tensión influyensobre los cables de telecomunicaciones depende de

un gran número de factores. Los valores recomenda-dos para la distancia respecto a los cables de baja ten-sión se describen con detalle en la norma EN 50174-

2. En caso de una longitud de conductor inferior a 35m, no se precisa, por lo regular, ninguna distancia deseparación. En los otros casos se aplicaría lo expuestoen la tabla 8.2.5.1.

Se recomienda el tendido de cables de telecomunica-ciones en bandejas metálicas cerradas y conectadaseléctricamente. Los sistemas de guiado de cablemetálicos deberían conectarse a tierra con baja impe-dancia, a ser posible repetidas veces, pero como míni-mo al principio y al término de los mismos (Figura8.2.5.5).


no recomendado

correcto

bandeja metálica de cable

Cables de baja tensión

Cables auxiliares(p. ej. sistemas de protección contraincendios, apertura de puertas)

Cables de telecomunicaciones

Cable para aplicaciones sensibles

Recomendado

Cables de bajatensión

Cables auxiliares

Cables de tele-comunicaciones

Cable paraaplicaciones

sensibles

Fig. 8.2.5.5: Separación de cables en bandejas.



9.1 Protección contrasobretensiones deconvertidores de frecuencia

En principio, un convertidor de frecuencia se compo-ne de un rectificador, un circuito intermedio, unalternador y la electrónica de control. (Figura 9.1.1).

En la entrada del alternador, la tensión alternamonofásica o trifásica enlazada se transrforma enuna tensión continua pulsante y llega así al circuitointermedio, que actúa asimismo como acumuladorde energía.

Debido a la presencia de condensadores en el circui-to intermedio y elementos L-C conectados contramasa en el filtro de red, pueden surgir problemas con

dispositivos de protección RCD preconectados. (RCD=Residual Current protective Device). Muchas veces,estos problemas se relacionan, equivocadamente,con la utilización de descargadores de sobretensión.De hecho, se originan a causa de la inducción, duran-

te corto tiempo, de corrientes de error generadas porel convertidor de frecuencia. Estas corrientes de errorson suficientes para hacer que se disparen dispositi-vos de protección RCD muy sensibles. Una posiblesolución es la utilización de interruptores de protec-ción RCD resistentes a corrientes de choque, con unacorriente de disparo de I

∆n= 30 mA y con una capaci-

dad de derivación desde 3 kA (80/20 micros).

El rectificador alternador, a través de la electrónicade control, proporciona una tensión de salida acom-


9. Ejemplos de aplicación

Rectificador Circuito intermedio Alternador

+

C

V1 V3 V5

V4 V6 V2

+

−

U1V1W1

M3~

Motor Carga

Electrónica de controlControl / Regulación / Vigilancia / Comunicación

L1

L2

L3

Datos

−

ENTRADA SALIDA

Fig. 9.1.1: Estructura de principio de un convertidor de frecuencia.

Cable de conexión al motorblindado. Blindaje puesto atierra en ambos lados engran superficie.

Motor

Conexión filtro FU

Convertidor de

frecuencia

Filtro compactoCable de conexión,lo más corto posible

Suministro de tensión

Placa de montaje de metal conectada a tierraEn general: todos los conductores lo más cortos posibles

1

Tipo Art. Nr.Nr.

1 919 031 - 919 038Resorte redondo de contacto

1

Fig. 9.1.2: Conexión del blindaje del cable del motor de acuerdo con la compatibilidad electromagnética.



pasada. Cuanto más elevada sea la frecuencia de tac-to de la electrónica de control para la modulación dela amplitud de impulsos, tanto más se asemejará latensión de salida a una forma sinusoidal. Con cadatacto se produce una punta de tensión, que se super-

pone al desarrollo de la oscilación básica. Esta puntade tensión llega a alcanzar valores superiores a 1200

V (dependiendo del convertidor de frecuencia).Cuanto mejor sea la reproducción del desarrollo sinu-soidal, tanto mejor será el comportamiento de mar-cha y control del motor. Esto, sin embargo, significaque las puntas de tensión aparecen con mayor fre-

cuencia en la salida del convertidor de frecuencia.


1

3

1

3

2

2

D E H N g u a r d ® T

3

O U T

4

1

I N

2

B l i t z d u c t o r C T

B C T M O D . . .

DEHNguard

DGMOD 275

P 1

+ P X

P R

−

L1L2L3

L11L21

PCSTFSTR

STOPRHRMRLRT

JOG

MRSAUCSSDRES

10E10254

1

SERUNSUOLIPFFU

FMSD

AM5

ABC

UVW

L1L2L3

Hz

M3~

PU/DU

Procesador

Software

Funcionalidad ten:Regulador PID

Funciones básicas:Característica U/f

Regulación devectores

Suministrode tensión

Circuitos deprotección

Indicación LCD/LED - PU/DU

Carga

Alarma

Reset

Estación del operdor

Circuitoentrada de señal

Salida defallos

Salidaanalógica

Salida desituaciónde servicioy salida defallos

Circuitointermedio

3x 400V/50Hz

Tipo Art. Nr.Nr.

952 070DEHNguard S DG S 275

BLITZDUCTOR XT

BXT ML4 BE 24 + BXT BAS

920 324 +

920 320

DEHNguard S DG S 600 952 076

4- 20 mA

ENTRADA SALIDA

Fig. 9.1.3: Vista de conjunto del circuito de un rectificador de frecuencia con descargador de sobretensiones.



En la elección de descargadores de sobretensión hayque prestar atención a la “máxima tensión permisiblede servicio” Uc. Ésta indica la tensión de serviciomáxima admisible a la que se puede conectar un dis-positivo de protección contra sobretensiones. Esto

significa que, en el lado de salida del convertidor defrecuencia, se instalarán descargadores con un valorcorrespondientemente más elevado para Uc.

Con ello, se evitará que, en un estado de servicio“normal” y con las puntas de tensión correspondien-tes, se origine un “envejecimiento artificial” por elcontinuo calentamiento de los descargadores. Estecalentamiento acorta la vida útil del protector.

La tensión en la salida del convertidor de frecuenciaes variable y se ajusta algo más alta que la tensiónnominal en la entrada. Con frecuencia supone apro-

ximadamente +5% en servicio permanente a fin depoder compensar, por ejemplo, la caída de tensión delos conductores conectados. Por lo demás, puededecirse, simplificando, que la tensión máxima en laentrada del convertidor de frecuencia es igual a latensión máxima en la salida del mismo.

La elevada frecuencia de tactos en la salida del con-vertidor de frecuencia origina perturbaciones depen-dientes del campo.

Para que, con ello, no se destruyan otros sistemas, esnecesario disponer de un tendido blindado del con-ductor. El blindaje del cable del motor debe ponersea tierra bilateralmente, es decir, tanto en el converti-dor de frecuencia como en el motor. Al hacerlo hay

que prestar atención a que haya una superficie decontacto superficial grande del blindaje por razonesde compatibilidad electromagnética. Para ello resul-ta muy ventajosa la utilización de resortes de rodillode contacto (Figura 9.1.2).

Mediante instalaciones de toma de tierra entrelaza-das, es decir conexión de la instalación de toma detierra del convertidor de frecuencia y del motor deaccionamiento, se reducen las diferencias de poten-cial entre las partes de la instalación y con ello se evi-tan corrientes de compensación sobre el blindaje.

En la figura 9.1.3 se representa la utilización de dis-positivos de protección contra sobretensiones deltipo DEHNguard para el lado de suministro de ener-gía, y del tipo BLITZDUCTOR para el lado de señalesde 4-20 mA. Dependiendo de cada interface se utili-zará uno u otro dispositivo de protección.

Al efectuar la integración del convertidor de frecuen-cia en la automatización de edificios es absolutamen-te necesario dotar a todos los interfaces de evalua-ción y comunicación con DPS para evitar fallos del sis-tema.




Las lámparas o farolas externas de iluminación pue-den estar situadas tanto en los muros externos de losedificios como aisladas sobre el terreno. En cada unode los dos casos hay que verificar si se encuentran enla zona de protección contra rayos LPZ 0A o bien en

la zona de protección contra rayos LPZ 0B.Las farolas exteriores que se encuentran en la zonade protección contra rayos LPZ 0A están expuestas alriesgo de descargas directas de rayo, corrientes deimpulso e incluso a la corriente total de rayo. En lazona de protección contra rayos LPZ 0B están prote-gidas contra descargas directas de rayo pero, sinembargo están expuestas al riesgo de corrientes deimpulso, así como a corrientes parciales de rayo.

Si se trata de farolas instaladas en la zona de protec-ción contra rayos LPZ 0

B, las lámparas deben estar

interconectadas entre sí a nivel de tierra y asimismoestar unidas a la toma de tierra de los edificios a tra-

vés de cables subterráneos. Para el dimensionado delos materiales y para las secciones que se han de apli-car recomendamos utilizar la tabla de la norma UNEEN 62305-3.

A continuación exponemos un extracto, muy utiliza-

do en la práctica, de la citada tabla (Tabla 9.2.1). Elmaterial a emplear debe elegirse siempre teniendoen cuenta las correspondientes medidas contra lacorrosión.

Las medidas a adoptar para reducir la probabilidadde una descarga eléctrica debida a una tensión decontacto o a una tensión de paso deberán decidirseen cada caso independientemente.

Análogamente a lo indicado en la norma UNE EN62305-3 , como medida para reducir las tensiones decontacto se precisa, por ejemplo, disponer una capade asfalto de 3 metros alrededor de la farola (Figura

9.2.1) que tenga un espesor mínimo de 5 cm. Asimis-


9.2 Protección contra rayos y sobretensiones eninstalaciones exteriores de alumbrado

Material Forma Conductor de tierra Observación

Cobre CableRedondoBanda

50 mm2

50 mm2

50 mm2

Diámetro mínimo del hilo 1,7 mmDiámetro 8 mmGrosor mínimo 2 mm

Acero Redondo cincado 50 µmBanda cincada 70 µm

Diámetro 10 mm90 mm2

-Grosor mínimo 3 mm

V4A

Acero

Redondo

Banda

Diámetro 10 mm

100 mm2

-

Grosor mínimo 2 mm

3 m 3 m

Capa de asfalto

≥ 5 cm

Fig. 9.2.1: Aislamiento en el lugar de emplazamiento para reducción de la tensión de contacto que se produce en caso de descargas de rayos enuna farola.

Tabla 9.2.1: Dimensiones mínimas de conductores de tierra para conexión de farolas en la zona de protección

contra rayos 0A, entre si y con la instalación de toma de tierra del edificio.



mo, en dicha norma se cita, para reducir la tensión depaso, a título de ejemplo, el control de potencial.Para ello se disponen cuatro anillos en las distancias1,0 m; 4,0 m; 7,0 m y 10,0 m a las profundidadescorrespondientes de 0.,5 m, 1,0 m, 1,5 m y 2,0 m alre-

dedor de la farola. Estos anillos se unen entre sí y conla farola con cuatro conductores de conexión despla-zados en 90º (Figura 9.2.2).

Los tipos de descargadores que se citan a continua-ción están dispuestos en la transición de las zonas deprotección LPZ 0A-1 ó bien LPZ 0B-1.

La entrada del cable que comunica las farolas exte-riores situadas en la zona de protección contra rayosLPZ 0A con el edificio, debería protegerse mediante lainstalación de descargadores de corriente de rayotipo 1 en la entrada del mismo.

Para determinar si las farolas están o no en la zonade protección contra rayos LPZ 0A se utilizará elmétodo de la esfera rodante (Figuras 9.2.3 y 9.2.4).

Al utilizar descargadores de corriente de rayo Tipo 1,hay que verificar si, en la distribución eléctrica en laque deben instalarse hay ya un descargador de


Fig. 9.2.2: Control de potencial para reducción de la tensión de paso que se origina en caso de una descarga de rayo en una farola.

Fig. 9.2.3: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0A.

-0.5 m

1 m

4 m

± 0

-1.0 m-1.5 m

-2.0 m

7 m10 m

Descargador de corrientes de rayo

Descargador combinado

Sistema TN

DB 1 255 H (2x), Art.Nr. 900 222Sistema TTDB 1 255 H, Art.Nr. 900 222DGP BN 255, Art.Nr. 900 132

Sistema TNDV M TN 255, Art.Nr. 951 200

Sistema TTDV M TT 2P 255, Art.Nr. 951 110

R a d i o d e l a e s f e r a d e l r a y o



Descargador de corrientede rayo


Sistema TNCDB 3 255 H, Art. Nr. 900 120

Sistema TNS

DB 3 255 H, Art. Nr. 900 120DB 1 255 H, Art. Nr. 900 222

Sistema TNCDV M TNC 255, Art. Nr. 951 300

Sistema TNSDV M TNS 255, Art. Nr. 951 400

Sistema TTDB 3 255 H, Art. Nr. 900 120DK 35, Art. Nr. 900 699DGP BN 255, Art. Nr. 900 132

Sistema TT

DV M TT 255, Art. Nr. 951 310

R a d i o d e l a e s f e r a d e l r a y o

Sistema TNDG M TN 275, Art. Nr. 952 200

Sistema TTDG M TT 2P 275, Art. Nr. 952 110

R a d i o d

e l a

e s f e r a d

e l r a y o

Sistema TNCDG M TNC 275, Art. Nr. 952 300

Sistema TNSDG M TNS 275, Art. Nr. 952 400

Sistema TTDG M TT 275, Art. Nr. 952 310

R a d i o d e

l a

e s f e r a d

e l r a y o

Fig. 9.2.4: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0A.

Fig. 9.2.5: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0B. Fig. 9.2.6: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0B.



sobretensiones del tipo 2 y si lo hay, que esté coordi-nado energéticamente Si no es este el caso, recomen-damos instalar descargadores combinados en la zonade transición de protección contra rayos.

En el caso de farolas situadas en la zona de protec-

ción contra rayos LPZ 0B deben instalarse descargado-res de sobretensiones del Tipo 2 en la entrada deledificio. Para poder determinar esta zona de protec-ción contra rayos se utiliza el método de la esferarodante. (Figuras 9.2.5 y 9.2.6).




En las instalaciones modernas de gas se reciclan bilógi-camente sustratos orgánicos como el estiércol, la hier-ba, la paja…y residuos biotónicos como, restos de lafabricación de azúcar, vino, cerveza, comidas y grasas.

Para ello, los materiales orgánicos se introducen endepósitos herméticos al aire (Fermentadores / recicla-dores). En este entorno libre de oxígeno, las bacteriasproducen biogás a partir de los componentes fermen-tables, orgánicos, de la biomasa. El biogás obtebido seutiliza para generar corriente y calor.

En la figura 9.3.1 se reproduce una visión de conjuntode una instalación típica de biogás. Las instalaciones debiogás se componen, generalmente, de un depósitomezclador (depósito previo), eventualmente un dispo-sitivo de higienización, uno o varios fermentadores, un

depósito acumulador , eventualmente de un post-fer-mentador, un depósito de gas y una instalación de tra-tamiento de gas.

El Ligavator (depósito de líquidos) representado en lafigura 9.3.1 sirve para la conservación, por ejemplo, decereales. El motor de gas con intercambiador térmico ycon generador acoplado, se denomina central térmicade bloque (BHKW). Esta central genera corriente eléc-trica con un grado de efectividad de aprox. el 30%,

referido al contenido energético de biogás y calor conun grado de efectividad de aproximadamente el 60%.El calor generado se utiliza., en parte, para calentar elfermentador, mientras que el calor restante se aplica

para la calefacción de los edificios de vivienda y edifi-cios agrícolas.

Necesidad de un sistema de protección contra rayos

Hasta enero del año 2003 había que aplicar la regla-mentación eléctrica “Normas sobre instalaciones eléc-tricas en zonas expuestas al riesgo de explosiones” yposteriormente fue reemplazada por la “Reglamenta-ción sobre seguridad de servicio” (BetrSichV).

Esta normativa es aplicable a la disponibilidad de ele-

mentos de trabajo por parte de los patronos así como ala utilización de estos medios de trabajo por parte delos empleados durante el trabajo (Ver artículo 1, apar-tado 1 de la norma BetrSichV). También es aplicable encaso de instalaciones que requieren vigilancia en el sen-tido del artículo 2, apartado 2a de la Ley de seguridadde equipos (GSPG). Según ésta, las instalacionesexpuestas al riesgo de explosiones se clasifican comoinstalaciones que requieren vigilancia.


9.3 Protección contra rayos y sobretensiones eninstalaciones de biogás

Depósito final

Fermentador

Depósito de refrigeración

Higienizador

Contenedor

Antedepósito

Depósito delíquidos

Silo de cereales

Instalación extractorade residuos

Aparato analizadorde gas

Cuadro demando

Mezclador

Bomba

Mezclador

BombaVálvula

Válvula

Bomba

Bomba

Bomba UW

Bomba

Mezclador

VálvulaVálvula

Mezcla-dor

Válvula

Tubería de gas

CHP

CHP

Sala decontrol

Peso

Refrigerador

Energíaeléctrica

Calor

Fig. 9.3.1: Vista de conjunto de una instalación de biogas.



Así, por ejemplo, como en el entorno de depósitos yacumuladores de gas se producen mezclas explosiva degas/aire, las instalaciones de biogás deben clasificarsecomo instalaciones expuestas al riesgo de explosión.Según el artículo 12 de la Reglamentación sobre seguri-

dad en el trabajo, las instalaciones de biogás deben ins-talarse y gestionarse de acuerdo con el estado actual dela técnica. En consecuencia, deben disponerse el corres-pondiente sistema de protección contra rayos, que hade ser instalado de acuerdo con la Reglamentaciónsobre seguridad en el trabajo. En las normas de seguri-dad para instalaciones agrícolas de biogás BGR 104,apartado 2 se hace referencia expresa a que, en zonasexpuestas al riesgo de explosiones deberán adoptarse“Medidas que impidan la inflamación de atmósferasexplosivas” a fin de evitar fuentes de explosión.

Según la norma EN 1127-1, apartado 5.3.1 se puedediferenciar entre trece posibles fuentes de inflamación.En el apartado 5.3.8 de la EN 1127-1 así como en la dis-posición BGR 104 se considera el rayo como posible cau-sa de inflamación.: “Cuando descarga un rayo en unaatmósfera inflamable (explosiva) ésta siempre seenciende. Además existe la posibilidad de inflamaciónpor el calentamiento del recorrido de derivación delrayo. Desde el punto de descarga del rayo fluyencorrientes que, también a grandes distancias, ocasio-nan en todas direcciones desde el punto de descargadel rayo, chispas que pueden dar lugar a incendios.Incluso, sin descarga directa de rayo, las descargas eléc-tricas que se producen durante una tormenta puedengenerar altas tensiones inducidas en instalaciones, apa-ratos y componentes.”

Las normas de protección contra explosiones exigenque, en caso de riesgos derivados de descargas de rayo,se adopten medidas apropiadas de protección contrarayos.

La norma BetrSichV obliga claramente al propietario dela instalación a realizar una determinación y valoración

completa de los factores de riesgo para lugares de tra-bajo expuestos al riesgo de explosiones.

Según el artículo 5 de la citada norma, el patrono debedividir en zonas los sectores expuestos al riesgo deexplosiones, tomando en consideración los resultadosobtenidos en una evaluación de riesgos. La determina-ción de las zonas de protección contra explosiones debeseñalarse en un documento específico.

En la norma de protección contra rayos UNE EN 62305-3, Anexo D, se enumeran “otras informaciones para sis-temas de protección contra rayos en instalaciones de

obra expuestas al riesgo de explosión”. Según esta nor-ma el sistema de protección contra rayos para estos sis-

temas debe realizarse, como mínimo según la clase deprotección II.

En casos especiales hay que verificar si existe la obliga-ción de adoptar medidas de protección suplementariassegún UNE EN 62305-2.

Con el procedimiento de cálculo contenido en esta nor-mativa puede efectuarse un análisis de riesgos cuyoobjetivo es determinar el riesgo de daños que puedenproducirse en una instalación como consecuencia deuna descargas directa o indirecta de rayo sobre una ins-talación, incluyendo los que puedan afectar a las perso-nas y equipamientos que se encuentran dentro de lamisma.

Si el riesgo de daños es superior al aceptable, deberáminimizarse mediante la adopción de las correspon-dientes medidas de protección contra.

En la hoja complementaria 2 de la norma UNE EN62305-3 se recoge información adicional para instala-ciones de obra especiales. Aquí se especifican con másdetalle las exigencias que se plantean en la proteccióncontra rayos en instalaciones de biogás. Según ello,cuando no se puedan descartar totalmente eventualesriesgos y peligros a causa de chispas inflamables en lospuntos de conexión y unión, las instalaciones de biogásdeben protegerse mediante soluciones aisladas de pro-tección contra el rayo.


La pieza capital de una instalación de biogas es el fer-mentador.

En el mercado existe un amplio espectro de sistemas defermentación que se diferencian por su forma de ejecu-ción. El sistema de protección contra rayos debe adap-tarse siempre a las circunstancias de obra de este siste-ma de fermentación. Teniendo los mismos objetivos deprotección puede haber diferentes posibilidades desolución. Como ya hemos mencionado antes, el sistema

de protección contra rayos de la clase de protección IIcumple las exigencias normales para instalacionesexpuestas al riesgo de explosión y por lo tanto tambiénpara instalaciones de biogas.

Como ya se ha indicado varias veces, un sistema correc-to y eficaz de protección contra rayos se compone de laprotección exterior e interior.

La protección exterior tiene como objetivo capturartodas las descargas de rayo, incluidas las descargas late-rales, que se puedan producir en la instalación a prote-ger; desviar la corriente de rayo desde el punto de des-

carga a tierra y, finalmente, dispersar la corriente delrayo en el terreno sin que se produzcan daños en la ins-




talación a causa de efectos mecánicos, térmicos o eléc-tricos.

Fermentador con lámina de cubierta

En las instalaciones de biogas se utilizan frecuentemen-te fermentadores con cubierta de lámina. Una eventualdescarga de rayo en la cubierta de lámina del fermenta-

dor comportaría daños severos en la misma. Debido alos efectos de fusión y formación de chispas en el puntode descarga del rayo existe el riesgo de incendio yexplosiones.

Las medidas de protección contra rayos deben realizar-se de tal manera que no se produzca ninguna descargadirecta de rayo en la cubierta de lámina del fermenta-dor (Figura 9.3.2).

De acuerdo con las normas de seguridad para instala-ciones agrícolas de biogas, la zona EX 2 está fijada en unespacio de 3 metros alrededor de la cubierta de lámina

del fermentador. La zona EX 2 contiene muy raramenteatmósferas explosivas y durante corto tiempo. Esto sig-

nifica que, en la zona EX 2 sólo hay que contar conatmósfera EX en casos muy raros de servicio imprevistos(Casos de averías y trabajos de servicio técnico).

Por lo tanto, en la zona EX 2, según UNE EN 62305-3está permitida la colocación de dispositivos captadores.

La altura y el número de los dispositivos captadores se

determinan por el método isogeométrico de la esferadel rayo. A las instalaciones expuestas al riesgo deexplosiones les corresponde un nivel de protección II y,en consecuencia, el radio de la esfera del rayo es de de30 metros (Figura 9.3.2).

La membrana interior en el depósito de gas del fermen-tador, está dispuesta y apoyada sobre la pared interiormetálica del fermentador, dependiendo en cada casode la cantidad de gas.

Para que no se produzcan descargas incontroladas des-de el derivador hacia la pared metálica del fermenta-

dor, este derivador se instala como derivación separa-da, independiente. El tendido separado del derivadorse realiza utilizando soportes distanciadores de GFK(GFK = Plástico de fibra de vidrio reforzada). Estossoportes especiales aportan el necesario aislamientoeléctrico del sistema de protección contra rayos en rela-ción con las piezas conductoras del fermentador. La lon-gitud del soporte distanciador se calcula de acuerdocon lo establecido en la norma UNE EN 62305-3 sobredistancias de seguridad.

El set DEHNiso Combi según tabla 9.3.1 se utiliza en los

casos de aplicación que se indican en la figura 9.3.2.Otra posibilidad de evitar una descarga directa de rayo


Radio de la esfera del rayo Radio r de la esfera del rayo

DEHNiso Combi St (Art. Nr. 105 455)

1 pieza. longitud total 5700 m compuesta por:

1 punta captadora Al, L = 1000 mm(Art. Nr. 105 071)

1 Tubo de soporte GFK, L = 4700 mm(Art. Nr. 105 301)

3 x ángulos de fijación a la pared NIRO (V2A)(Art. Nr. 105 340)

2 x soportes distanciadores GFK/Al, L = 1030 m(Art. Nr. 106 331)

Fig. 9.3.2: Aplicación del sistema DEHNiso Combi para protección de

un fermentador con cubierta de lámina.

Fig. 9.3.3: Protección de un fermentador con lámina de cubierta con

tele-mástiles de acero de protección contra el rayo.

Tabla 9.3.1: Set DEHNiso-Combi.



en un fermentador con cubierta de lámina es la utiliza-ción de tele-mástiles de acero de protección contrarayos (Figura 9.3.3). Los mástiles se introducen en elsuelo o en los cimientos. Con estos mástiles se puedenalcanzar alturas libres sobre el terreno de hasta 21metros y, en caso de ejecuciones especiales, se puedenalcanzar incluso alturas superiores. La longitud habi-tual de los tramos de los mástiles de acero de tele-pro-tección contra rayos se es de 3,5 metros., lo cuál facilitaenormemente las tareas de transporte.

En las Instrucciones de montaje Nr. 1574 pueden versemás datos sobre la utilización de tele-mástiles de acerode protección contra rayos.

Una tercera posibilidad para proteger al fermentadorcon lámina de cubierta contra una descarga directa derayo es la utilización del sistema de DEHNconductor.

El programa de elementos del sistema DEHNconductorse compone del conductor especial HVI y de los elemen-tos de conexión y fijación necesarios para su instalación.

El HVI es un conductor controlado por tensión, aislado

frente a altas tensiones con un revestimiento exteriorespecial. Es una magnífica solución para conseguir ase-gurar la necesaria distancia de separación entre loscomponentes del sistema de protección externo contrael rayo y elementos metálicos de la instalación segúnexige la norma UNE EN 62305-3. Así pues, en primerlugar, hay que calcular la distancia de separación quesegún la norma citada, debe respetarse. Cuando no esposible conseguirla de un modo natural, la distancia deseparación equivalente puede obtenerse con la queaporta el conductor HVI.

Hay dos variantes de soluciones con el sistema delDEHNconductor.

1ª. Variante.: Mástiles captadores con un conductor HVI(Figura 9.3.4). La longitud total máxima del dispositivocaptador, desde el nivel de compensación de potencial(Instalación de toma de tierra) hasta la punta captado-ra, es de 12,5 metros, pudiendo ser la longitud máximalibre sobre el borde superior del fermentador de 8,5metros por razones mecánicas).

2ª. Variante: Mástiles captadores con dos conductoresHVI (Figura 9.3.5). La longitud total máxima del disposi-tivo captador, desde el nivel de la compensación depotencial (Instalación de toma de tierra) hasta la puntacaptadora, es de 16 metros, siendo también aquí la lon-gitud máxima libre sobre el borde superior del fermen-tador de 8,5 metros.

Observación: Los dos conductores HVI tienen que ten-derse paralelos a una distancia superior a 20 cm.

Puede encontrarse información más detalladas sobre elsistema del DEHNconductor en las Instrucciones demontaje que se citan a continuación y que están dispo-nibles gratuitamente en la página web www.dehn.de:

⇒

Instrucciones de montaje 1565: Mástil captadorcon conductor HVI tendido en el interior para ins-talaciones de biogas.

⇒ Instrucciones de montaje 1501: Conductor HVI enla Zona EX.

Observación sobre servicios de planificación

DEHN + SÖHNE ofrece unos servicios gratuitos de plani-ficación y asesoramiento técnico sobre la aplicación dedispositivos captadores separados sobre la base del sis-tema del DEHNconductor, del sistema DEHNiso-Combió también para Tele-mástiles de acero para protección

contra rayos.Este asesoramiento incluye:


≤

1 2 . 5

m

≤

1 0 . 0

m

≤ 8 . 5

m

Radio r de la esfera del rayo

≤

1 6 . 0

m

≤

1 3 . 5

m

≤

8 . 5

m

> 0.2 m

Radio r de la esfera del rayo

Fig. 9.3.4: Protección del fermentador mediante mástil captador ais-

lado con conductor 1 HVI.

Fig. 9.3.5: Protección del fermentador mediante mástiles captadores

aislados con 2 conductores HVI.



⇒ Realización de los dibujos de la protección contrarayos (Esquemas generales)

⇒ Dibujos detallados para dispositivos captadoresseparados.

⇒ Lista completa de los componentes necesarios para

los dispositivos captadores separados.⇒ Presentación de una oferta basada en esta lista de

componentes.

En caso de estar interesados en esta prestación les roga-mos se pongan en contacto con su Delegación local ocon la casa matriz en Neumarkt(www.dehn.de).

Depósitos fermentadores de planchasmetálicas

Los depósitos fermentadores de planchas

metálicas suelen tener normalmente ungrosor de entre 0,7 y 1,2 mm. Estas plan-chas metálicas independientes están ator-nilladas unas con otras. (Figura 9.3.6).

Para poder utilizar las chapas metálicascomo dispositivos captadores naturales deun sistema de protección externo contra elrayo, deben tenerse en cuenta los grosoresde las mismas, según la tabla 3 de la normaUNE EN 62305-3 . Si no se respetan los gro-sores recogidos en dicha tabla, puede suce-

der que una descarga de rayo de lugar a lafusión del metal o a un calentamientoinadmisible en el punto de descarga. Eneste caso se produce un grave riesgo deincendio y explosión. Estos depósitos fer-mentadores tienen que protegersemediante dispositivos captadores suple-mentarios para evitar esta situación clara-mente peligrosa. En estos casos es necesa-rio instalar un sistema de protección aisla-do contra el rayo. La disposición de los ele-mentos captadores se determina medianteel procedimiento de la esfera del rayo. Losderivadores se disponen a lo largo de lasplanchas de metal de acuerdo con una dis-tancia de separación previamente calcula-da (Figura 9.3.7).

Depósitos de acero

En la figura 9.3.8 se representa un depósitode biogas con una carcasa de planchas deacero totalmente soldadas. Las exigenciasplanteadas al material según la tabla 3 de

la norma UNE EN 62305-3 se cumplen a par-

tir de un espesor mínimo de la pared de la carcasa de 4mm. en el caso del acero. Para el sistema de proteccióncontra rayos serán aplicables las exigencias según UNEEN 62305-3 anexo D “ Informaciones adicionales parasistemas de protección contra rayos en estructuras con

riesgo de incendio o explosión”. Si las zonas EX de losventeos se encuentran dentro zona de protección apor-tada por la estructura metálica del depósito, no seránnecesarios dispositivos captadores adicionales. En casocontrario, habrá que instalar otros dispositivos capta-


Fig. 9.3.6: Depósito fermentador de planchas de metal atornilladas.

Fig. 9.3.7: Protección del depósito fer-

mentador con planchas de

metal con dispositivo capta-

dor separado. (Fuente: Bürofür Technik, Hösbach).

Fig. 9.3.8: Depósitos de acero soldado.

(Fuente: Eisenbau Heilbronn

GmbH).

La tubería está dentro deuna brida soldada al tejado

Depósito de acero soldadocon un espesor de pared de5 mm. La tapa está solda-

da. Se trata de un depósitoflotante

No hay ningún conductoreléctrico en el interior deldepósito



dores suplementarios para proteger los venteos de sali-da contra descargas directas de rayo.

Para evitar diferencias de potencial elevadas entre lasdistintas instalaciones de toma de tierra, éstas se conec-tan entre sí para formar una instalación equipotencialde toma de tierra.

(Figura 9.3.9 y tabla 9.3.2). Esto se logra entrelazando(interconectando) las diferentes instalaciones de tomade tierra de edificios y de sistemas. Aquí ha demostradoser muy útil, tanto económica como técnicamente, utili-zar retículas de malla de 20 m x 20 m hasta 40 m x 40 m.Mediante la interconexión de todas las instalaciones de

toma de tierra se reducen considerable-mente las diferencias de potencial entrelas partes de la instalación. También se

reducen las exigencias de tensión de loscables conductores eléctricos entre losdistintos edificios en el caso de una des-carga de rayo.

Alimentación de red

El biogas generado suele utilizarse nor-malmente en motores de gas o de radia-ción de encendido para generación decorriente y calor. En este contexto, estetipo de motores se denominan centrales

de calefacción de bloque (BHKW). Estosdispositivos están instalados en un edifi-


Nr.

Banda de acero inoxidable NIRO (V4A) 30 mm. x 3,5 mm.Alternativa: Alambre redondo de acero inoxidable NIRO(V4A) diámetro 10 mm.

Cruceta NIRO V4AAlternativa: Borna SV NIRO (V4A)Observación: Banda protegida contra la corrosión

Barra de compensación de potencial NIROAlternativa: Carril de toma de tierra

Banderolas de conexión orientadas, banda plana NIRO (V4A)Alternativa: Banderolas de conexión orientadas hilo redondoNIRO (V4A)

Art. Nr.

860 335860 0101

2

3

4

319 209308 229556 125

472 209472 139

860 215860 115

Fermentador

Almacén final

Fermentadorposterior

Recipiente delíquidos

Silo de cereales

Antedepósito

Departamento técnico

Control/Regulación

BHKW

EBB EBB MG∼

ϑ

3 x 20 kV

M∼

Medición pordiferencia de suma -Alimentación de red

1

2

3

4

Fig. 9.3.9: Instalación de toma de tierra entrelazada para una planta de biogas.

Tabla 9.3.2: Datos de material para toma de tierra y compensación de potencial detoma de tierra.



cio de servicio separado. En el mismo edificio, o en unrecinto diferente se encuentran los elementos de la téc-nica eléctrica, los cuadros de conmutación y los cuadrosde control y regulación. La energía eléctrica generadapor las centrales de calefacción de bloque se hace llegara la red pública de energía (Ver figura 9.3.10).

Un sistema integral de protección contra rayos y sobre-tensiones se fundamenta en el principio de equipoten-cialidad. Así, la compensación de potencial para protec-ción contra rayos debe realizarse para todos los siste-

mas conductores que acceden al interior del edificio oinstalación a proteger.

La compensación de potencial para protec-ción contra rayos exige que, todos los siste-mas metálicos deben incluirse en la misma, aser posible con baja impedancia, así comotodos los sistemas que se encuentran bajo

tensión de servicio deben integrarse indirec-tamente en la compensación de potencial através de aparatos de protección contrasobretensiones del tipo 1. La compensaciónde potencial de protección contra rayosdebe realizarse lo más cerca posible del pun-to de entrada en la instalación, a fin de evitarla penetración de corrientes parciales derayo en el edificio.

Así, en los conductores 230/400 V AC de ladistribución principal de baja tensión que

entran al edificio desde el exterior (Figura9.3.10), se instalan descargadores de corrien-tes de rayo del tipo 1. Por ejemplo, un apara-to de protección contra rayos tipo 1 para ins-talaciones de suministro de energía en bajatensión, desarrollado sobre la base de vías dechispas RADAX FLOW es el DEHNbloc.

Este descargador tiene una capacidad dederivación de hasta 50 kA por polo (onda10/350). Mediante la tecnología patentadaRADAX FLOW se limitan en su amplitud lascorrientes de cortocircuito de la instalaciónde hasta 50 kAeff a aproximadamente 500 A ytras cinco minutos aproximadamente se anu-lan.

Este comportamiento del descargador per-mite, incluso el caso de que existan peque-ños fusibles en la instalación, un comporta-miento selectivo de desconexión. Se evitanasí interrupciones indeseadas del suministropor disparo (activación) indebido de los fusi-bles principales. En las subdistribuciones pos-tconectadas se instalan descargadores desobretensiones del tipo 2, p. ej. el tipo DEHN-

guard DG TNS H230 400 Ll. Estos protectores de sobre-tensiones tienen una indicación visual de duración devida de 3 fases, con señalización a distancia incorpora-da, que informa, en todo momento, sobre la disponibi-lidad de funcionamiento de la protección contra sobre-tensiones.

En el distribuidor BHKW (Figura 9.3.10) se ha utilizadoun descargador combinado multipolar que, además deaportar una gran capacidad de derivación y un excelen-te nivel de protección, ofrece una elevada limitación de

corriente consecutiva. Es el DEHNventil M.


3

3

20 kV; 3 50 Hz

3

3

3 3

4

4

3

3

3

4

4

3

3

3

3G

M

3 125 A

3 3 3 3

5

1

2

3

DistribuidorBHKW

Instalación generadoraInstalación receptora

Z

Z

Fig. 9.3.10: Extracto de un plan general de conexión de una planta de biogas.



Este descargador combinado, desarrollado sobre labase de vías de chispas, está listo para su conexión yaúna en un solo elemento las mejores prestaciones deun descargador de corriente de rayo y de un descarga-dor de sobretensiones. Se compone de una parte debase y de módulos de protección enchufables. Con elDEHNventil M, se garantiza la máxima disponibilidadde la instalación y una selectividad de desconexión de

fusibles de 20 A gl/gG hasta 50 kAeffde corriente de cor-tocircuito.

En caso de que la distancia eléctrica entre el DEHNventily los equipos finales a proteger no fuera superior aaprox. 5 metros, dichos equipos quedarían perfecta-mente protegidos sin necesidad de añadir ninguna pro-tección complementaria del tipo 3.

Vigilancia a distancia

Con ayuda del sistema de vigilancia a distancia es posi-ble disponer permanentemente de los datos de presta-

ciones de la instalación de biogas. Los datos de medidaespecíficos de la instalación pueden leerse directamen-te en la unidad de registro. La unidad de registro dedatos dispone de interfaces, como RS 232 ó RS 485 a lasque se conectan un PC y/ó un módem para consulta ymantenimiento a distancia. Mediante un sistema, porej. por módem, el personal de servicio puede entrar eninstalaciones existentes y prestar ayuda inmediatamen-te al usuario en casos de fallo. El módem está conectadoa la salida de red (NTBA) de una conexión básica RDSI.La posterior transmisión de los datos técnicos de medi-

da a través de la red de transmisión a distancia pormódem tiene que estar asimismo asegurada para que

se pueda efectuar un control permanente y una optimi-zación de las prestaciones de la instalación. Para ello seprotege el interface Uk0 por delante del NTBA al queestá conectado el módem RDSI, con un adaptador deprotección contra sobretensiones NT PRO. (Figura9.3.11). Con este adaptador está asegurada asimismo laprotección del suministro de 230 V del NTBA. Para pro-tección de equipos finales de telecomunicaciones y de

instalaciones telefónicas con conexión RJ, se recomien-da utilizar el descargador de sobretensiones del tipoBLITZDUCTOR VT RDSI.

En la figura 9.3.11 se muestra además la protección deuna cámara de vigilancia. Para protección de los cablescoaxiales (transmisión de imagen) se utiliza el descarga-dor de sobretensiones blindado UKGF BNC.

Otras aplicaciones para protección e instalaciones devigilancia de vídeo están descritas en el capítulo 9 bajoel título “ Protección contra sobretensiones para insta-laciones de seguridad “.

Control de procesos

El control es uno de los componentes determinantes dela instalación de biogas.

El control debe poder activar y dirigir centralizadamen-te todas las bombas y mezcladores de la instalación,registrar datos del proceso, como cantidad y calidad delgas, vigilar la temperatura, registrar todas las sustanciasdel interior, visualizar todos los datos y documentarlos.

Si a causa de una sobretensión tiene lugar el fallo del

control de procesos, se alterarán o incluso se interrum-pirán las fases del desarrollo técnico del proceso para


Tabla 9.3.3: Protección contra sobretensiones para el suministro de corriente.

Nr. Protección para:

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

3 x DB 1 255 H

4 x DB 1 255 H

3 x DB 1 255 H + 1 x DGP BN 255

900 222

900 222

900 222 + 900 132

Descargador unipolar de corriente de rayocon elevada limitación de corriente conse-cutiva

1

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

3 x DBM 1 255 S

4 x DBM 1 255 S

3 x DBM 1 255 S+ 1 x DGPM 1 255 S

900 220

900 220

900 220+ 900 050

Descargador coordinado de corriente derayo con fusibles previos integrados parasistemas industriales de barras colectoras

1

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

DG TNC H230 400 LI

DG TNS H230 400 LI

DG TT H230 400 LI

950 160

950 170

950 150

Descargador multipolar de sobretensionescon vigilancia del descargador “Pro Activeindicación visual de 3 fases

2

Sistema TN-C

Sistema TN-S

Sistema TT

1 x DV M TNC 255

1 x DV M TNS 255

1 x DV M TT 255

951 300

951 400

951 310

Descargador combinado modular con ele-vada limitación de corriente consecutiva yun nivel de protección ≤ 1.5 kV

3

Aparatos de protección Art. Nr. ObservacionesDescargador de corriente de rayo tipo 1

Alternativa

Descargador de sobretensiones tipo 2




1

2

3

4 5

6

Edificio de servicio

Cuadro de conexión

PROFIBUS DP

PROFIBUS PA

Instalación

RDSI

NTBA

NT 1

NT

EBB

Protección para...

Entrada de red y datos de un NTBA

Aparatos terminales de telecomunicaciones y instalación telefónica con clavija enchufable RJ

Cable coaxial (Transmisión de imagen)

Art. Nr.

909 958

918 410

929 010

1

2

3

Aparato de protección

NT PRO

BLITZDUCTOR BVT ISDN

UGKF BNC

Nr.

DEHNpipe Tipo Art. Nr.Aplicación/HomologaciónNr. Rosca

M20 x 1,5; Rosca interior/exterior4 – 20 mA, Profibus PA, Fieldbus Foundadtion; Ex (i) 929 960DPI MD EX 24 M 26

Protección para...

4 – 20 mA0 – 10 V

Profibus DP/FMS

Medición de temperatura PT 100, PT 1000, Ni 1000

Profibus PA; Ex (i)

Art. Nr.

920 324 + 920 300920 322 + 920 300

920 371 + 920 300

920 320 + 920 300

920 381 + 920 301

4

5

BLITZDUCTOR XT Tipo

BXT ML4 BE 24 + BXT BASBXT ML4 BE 12 + BXT BAS

BXT ML4 BD HF 5 + BXT BAS

BXT ML4 BE 5 + BXT BAS

BXT ML4 BD EX 24 + BXT BAS EX

Nr.

Fig. 9.3.11: Protección contra sobretensiones para instalaciones informáticas.

Tabla: 9.3.4: Protección contra sobretensiones para instalaciones informáticas.

Tabla 9.3.5: Descargador de sobretensiones para técnica MSR.

Tabla 9.3.6: Descargador de sobretensiones para equipos de campo.



generación del biogas. Como todos estos procesos yason en sí mismos sumamente complejos, en caso de pro-ducirse una alteración o interrupción del servicio noplanificada pueden surgir problemas y dificultadessuplementaria que incluso harán que el tiempo de fallode la instalación se prolongue incluso varias semanas.

En el cuadro de mando se encuentra la unidad de con-trol. Además de las entradas y salidas digitales aquí seevalúan señales PT 100 y señales de 20 mA.

Para garantizar en todo momento una transmisión con-tinuada y no alterada de los datos técnicos de medida ala unidad de control en el cuadro de mandos, los con-ductores de control y de señal que sobrepasen el edifi-cio, por ejemplo, los conductores de los convertidoresde frecuencia y de los accionamientos locales, debenequiparse, lo más cerca posible del punto de entradacon descargadores de corriente de rayo (Categoría D1),tipo BLITZDUCTOR XT (Figura 9.3.12). Estos descarga-dores integran un sistema de chequeo rápido, y sinnecesidad de contacto, para comprobar el estado ope-

rativo de los mismos. Es el sistema Life-Check. Una cargaextrema térmica o eléctrica es detectada de maneracompletamente segura y fiable y puede controlarse yregistrarse con rapidez de segundos mediante el lectormanual DEHNrecord DRC LC.

La elección de los aparatos de protección para sistemastécnicos informáticos se efectuará en función de la ten-sión máxima de servicio, de la corriente nominal, deltipo de señal (DC, NF, HF) y de la referencia de la señal(simétrica, asimétrica).

En la tabla 9.3.5 se exponen, a título e ejemplo, apara-tos de protección para cables de señal y de control.

Para protección de los equipos de campo de 2 conduc-tores, como son sensores de presión y del nivel de llena-do, válvulas, transmisores de presión, aparatos demedida de flujo, etc…se recomienda la utilización deldescargador de sobretensiones DEHNpipe (Figura9.3.13). Este descargador ofrece protección contrasobretensiones coordinada energéticamente para

equipos de campo en la zona exterior, con exigenciasmínimas de espacio.

Las normas BGR 104 y EN 1127 deben aplicarse en elcaso de instalaciones de biogas, ya que se trata de insta-laciones expuestas al riesgo de explosiones.

El rayo se describe en las normas BGR 104 y EN 1127como fuente de inflamación. En el caso de que puedadarse el riesgo de daños originados como consecuenciade una descarga de rayo, la norma 104 exige que todaslas zonas estén protegidas mediante un adecuado siste-ma de protección contra descargas atmosféricas.

Para una instalación expuesta al riesgo de explosiones,y de acuerdo con la norma de protección contra rayosUNE EN 62305-3 es de aplicación el nivel de protecciónII. La protección exterior contra rayos debe estar reali-zada de tal modo que no puedan fluir hacia la zonaexpuesta al riesgo de explosiones, corrientes parcialesde rayo. Este objetivo de protección se consiguemediante dispositivos captadores aislados. Para asegu-rar la disponibilidad de equipos electrónicos sensiblesdeberán adoptarse, además, otras medidas suplemen-tarias de protección, como la instalación de dispositivos

de protección contra sobretensiones.


Fig. 9.3.12: Módulos de descargador combinado con LifeCheck.

Fig. 9.3.13: Descargador de sobretensiones DEHNpipe

para la zona exterior, para atornillar en

equipos de campo de dos conductores.



Los recursos cada vez más escasos de agua potableexigen una gestión muy eficiente de los mismos. Poreso las plantas depuradoras tienen una importanciacapital en el “circuito” del agua potable. La alta efi-ciencia y rendimiento que se exige a las plantas depu-radoras (Figura 9.4.1) requiere la optimización técni-ca de los procesos que en ellas se realizan a la par quela máxima disminución de los gastos corrientes deservicio. Por ello, en los últimos años, se han inverti-do sumas considerables de dinero con objeto dedotarlas de dispositivos electrónicos de medida y consistemas electrónicos descentralizados de control yautomatización. Sin embargo, estos nuevos sistemaselectrónicos presentan una reducida resistencia fren-te a sobretensiones transitorias. Las características deconstrucción de las extensas instalaciones al aire librecon los dispositivos de medida y los controles reparti-dos por la misma elevan aún más el riesgo de influen-cias e interferencias a causa de descargas de rayo osobretensiones. De este modo, cabe esperar con ele-vada probabilidad un fallo de toda la técnica de con-trol de procesos o de partes de la misma si no se

adoptan medidas adecuadas de protección. Las con-secuencias de un fallo de este tipo pueden ser muyserias: extenderse desde los costes de reposición delfuncionamiento de la instalación hasta los costes,difícilmente cuantificables que se derivan de la lim-pieza y contaminación de las aguas subterráneas.

Para poder actuar eficazmente frente a estas amena-zas y para incrementar la disponibilidad de los siste-mas deberán adoptarse medidas de protección inte-rior y exterior contra rayos.

Concepto de zonas de protección contra rayos

Para conseguir la mejor protección, tanto desde elpunto técnico como económico, la planta depurado-ra se divide en zonas de protección contra rayos (LPZ.

Lightning Protection Zone). A continuación, se efec-túa el análisis de riesgos para cada LPZ y para lostipos de daños más relevantes, Finalmente se com-prueban las interdependencias mutuas de las LPZ y sefijan las medidas de protección que se han de adop-tar definitivamente, para que se pueda alcanzar el


9.4 Protección contra rayos y sobretensiones deestaciones depuradoras de agua

Piscina de rebose delagua de lluvia

Mecanismo elevador de bombeoSeparador basto/fino

Recogida de aguas fecales

Piscina de la planta clarificadora

Ventilación/arena, recogida de grasa

Planta preclarificadora

Depósito para mediosde salida

Planta de reanimación/nitrificación - desnitrificación

Planta clarificadora subsiguiente

Canal de desagüe

Fig. 9.4.1: Estructura esquemática de una planta depuradora.



objetivo de protección necesario en todas las zonasde protección contra rayos. Los sectores siguientes sehan clasificado en zona de protección contra rayos 1(LPZ 1) y zona de protección contra rayos 2 (LPZ 2):

⇒ Electrónica de evaluación en la zona de medida(LPZ 2).

⇒ Medición de oxígeno en la cuba de reanimación(LPZ 1).

⇒ Espacio interior de la unidad de medida (LPZ 1).De acuerdo con el concepto de zonas de proteccióncontra rayos según UNE EN 62305-4 todos los cablesque pasen de una zona de protección a otra tienenque estar provistos de las correspondientes medidasde protección contra sobretensiones (Figura 9.4.2).

Cálculo del riesgo de daños para la planta depurado-

ra

El ejemplo que se expone a continuación se ha calcu-lado de acuerdo con la norma UNE EN 62305-2. Setrata tan solo de un ejemplo y la solución mostradano es vinculante en modo alguno.

En primer lugar se han definido y fijado por escrito,

de acuerdo con el usuario, un documento con las

cuestiones relevantes sobre la instalación a protegery su utilización. Este procedimiento garantiza que selleve a cabo un sistema de protección contra rayoscorrecto y eficaz. Representa la exigencias mínimasque deben cumplirse y que, por otra parte, puedenser mejoradas en cualquier momento.

Descripción de la instalación

El control y gestión de la estación se encuentra cen-tralizado en el edificio principal de la planta.

Debido a las extensas conexiones de cable con las

subestaciones y las estaciones de medida, a través deestos cables, tanto telefónicos como de suministro deenergía, pueden penetrar corrientes parciales derayo y sobretensiones, algo que en el pasado ocasio-naba siempre destrucciones en la instalación y fallosde la planta. (Figura 9.4.3).

La propia planta depuradora debe protegerse contradaños causados por el fuego (descargas directas derayo) y los sistemas eléctricos y electrónicos (sistemade control y automatización, técnica de actuación adistancia) deben protegerse contra los efectos del

campo electromagnético del rayo (LEMP).


2 4

2 ’ 4 ’


B X T M L 4 B E 2 4

1 ’ 3 ’

protected

1 3

2 4

2 ’ 4 ’


B X T M L 4 B E 2 4

1 ’ 3 ’

protected

1 3

2 4

2 ’ 4 ’


B X T M L 4 B E 2 4

1 ’ 3 ’

protected

1 3

2 4

2 ’ 4 ’


B X T M L 4 B D

E X

2 4

1 ’ 3 ’

protected

1 3

2 4

2 ’ 4 ’


B X T M L 4 B E 2 4

1 ’ 3 ’

protected

1 3

L N

PE

D E H N g u a r d

D G

M O D 2 7 5

D E H N g u a r d

D G

M O D 2 7 5

230 V

MCS

Planta clarificadora

valor O2-

Punto de medida

Fig. 9.4.2: División de una planta depuradora en zonas de protección contra rayos.



Condiciones adicionales

⇒ Existen ya medidas de protección contrarayos:protección exterior contra rayos; dispositi-vos de protección contra sobretensiones (DPS) dela clase anterior de exigencias B del tipo VGA280/4 en la acometida de baja tensión y DPS de laclase anterior de exigencias C del tipo VM 280 enlos cuadros de control de la técnica MSR.

⇒ Los siguientes tipos de daños pueden considerar-se como relevantes: L2 Fallo de prestaciones deservicios para el público (Suministro y depuraciónde aguas) y L4: Pérdidas económicas (instalacio-nes de obra y sus contenidos). El tipo de dañosL1: Pérdidas de vidas humanas ha sido eliminadoya que en el posterior servicio de la instalación,ésta debe funcionar automáticamente.

El resultado de los cálculos indica que, tanto para eltipo de daños L2, como también para el tipo L4 elriesgo de daños calculado R se encuentra claramente

por encima del riesgo de daños aceptable T.

Ahora se introducirán posibles medidas de protec-ción para lograr que en el caso de los dos tipos dedaños, R sea menor que RT :

⇒ Instalación de un sistema de protección contrarayos de la clase de protección III según UNE EN62305-3. (Esto se desprende también de la Hojainformativa VdS 2010).

⇒ Instalación del tipo 1 según EN 61643-11 (Sumi-

nistro de energía) y DPS de la categoría D1 segúnIEC 61643-21 para cables de transmisión de datos(Cables MSR y cables de telecomunicaciones).

⇒ DPS tipo 2 según EN 61643-11 (Suministro deenergía) y DPS de la categoría C2 según IEC61643-21 para redes de transmisión de datos(Cables MSR y cables de telecomunicaciones).

Sistema de protección contra rayos

El sistema de protección contra rayos existente en laplanta depuradora ha sido actualizado de acuerdo

con las exigencias del nivel de protección III (Figura


D E H N g u a r d

D G M

O D 2 7 5

D E H N g u a r d

D G M

O D 2 7 5

L N

PE


B X T M L 4 B E 2 4

2 ’ 4 ’

1’ 3 ’

protected

2 4

1 3

Planta depuradora

Suministro de 230 V

4 - 20 mA

Usuario de la red fija

Suministro de VNB 230/400 V

Valor de O2

Punto de medida

Fig. 9.4.3: Cables eléctricos en la planta depuradora.



9.4.4). La conexión indirecta existente de las supraes-tructuras del tejado (aparatos de aire acondicionado)a través de vías de chispas de separación ha sidosuprimida.

La protección contra una des-carga directa ha sido realiza-da mediante puntas captado-ras manteniendo las distan-cias de separación y el ángulode protección exigidos.

En caso de una descargadirecta de rayo en la unidadde medida no podrá pene-trar, ahora, ninguna corrienteparcial de rayo en el edificioni causar daños en las instala-ciones.

El número de derivadores (4)no ha tenido que modificarsea causa del tamaño de lacaseta de control (15 m x 12

m). La instalación local de toma de tierra de la plan-ta depuradora ha sido verificada en todos los puntosde medida y se han protocolizado los valores obteni-dos. Aquí tampoco hay que adoptar ninguna medidaadicional de protección.


Z

EBB

Barra equipotencial

Protección catódica

S i

s t e m a d e p r o t e c c i ó n e x t e r n a

Gas

Agua

Suministrode energía


αϒ

I II III

80

70

60

50

40

30

20

10

00 2 10 20 30 40 50 60

IVI II III IV

h[m]

Clase de LPS

Fig. 9.4.5: Equipotencialidad contra rayos según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).

Fig. 9.4.4: Método del ángulo de protección según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3.)



Equipotencialidad contra rayos de todos los cables

que entran del exterior

En principio, todos los elementos conductores queentren a la planta depuradora deben integrarse en elsistema equipotencial (Figura 9.4.5) Los requerimien-tos de equipotencialidad se cumplen mediante unaconexión directa de todos los conductos metálicos ymediante una conexión indirecta de los sistemas en

tensión a través de descargadores. Los DPS Tipo 1 (sis-temas de energía) y los DPS Tipo 1 (sistemas de comu-nicaciones) deben poseer capacidad de descarga derayo con forma de onda 10/350. El sistema equipo-tencial contra rayos debe instalarse preferentementecerca de la entrada al edificio o estructura para pre-venir la entrada de corrientes de rayo en su interior.

Equipotencialidad

En la totalidad de la planta depuradora, se ha imple-mentado un sistema equipotencial según IEC 60364-

4-41 e IEC 60364-5-54. Este sistema evita diferencias

de potencial entre partes conductoras tanto internascomo externas. Asimismo, la estructura metálica deledificio, tuberías, depósitos… deben incluirse en elsistema equipotencial, para evitar diferencias de ten-sión incluso en caso de fallo. Para la aplicación dedescargadores de sobretensiones, la sección del cable

de tierra debe tener un mínimo de sección de 6 mm2

en cobre para DPS instalados en el sistema de energíay un mínimo de 4 mm2 en cobre para sistemas decomunicaciones. Además, en áreas con riesgo deincendio o explosión la conexión de los cables debeasegurarse, por ejemplo, mediante barras equipoten-ciales que incluyan arandelas.

Protección contra sobretensiones en el lado de baja

tensión

En la aplicación descrita, el DPS tipo VGA 280/4 insta-lado en la acometida al edificio se sustituye por unDPS Tipo 1 DEHNventil M TNS 255 (Figura 9.4.6), al nocumplir el antiguo descargador con los requerimien-tos para protección contra rayos según UNE EN62305-3 (IEC 62305-3). Los DPS Tipo 2 (anteriormenteClase C), tipo VM 280, se chequearon con un equipode prueba de descargadores, tipo PM 10. Al estar losresultados dentro de los márgenes tolerables, no hayrazón para sustituir los descargadores. Si se instala-ran posteriormente más descargadores para proteger

los equipos finales, se deben coordinar entre ellos ycon el equipo final a proteger. Se deben seguir lasinstrucciones de montaje proporcionadas con el equi-po.

Por lo demás, no hay ninguna peculiaridad con otrasaplicaciones ya descritas en el uso de descargadoresde sobretensión en baja tensión (para más informa-ción ver publicación DS649 E – “Surge Protection-Easy Choice”).

Protección contra sobretensiones en sistemas de

comunicaciones

Desde el punto de vista de la protección, el interface

de transferencia de todas las líneas de señal a la plan-ta depuradora se encuentra en su entrada. En esepunto, se usan DPS (categoría D1) tipo DRL 10B 180FSD, capaces de derivar corrientes de rayo. Del inter-

face de transferencia, los cables son guiados directa-mente a los cuadros generales y se conectan allí. Deacuerdo con el análisis de riesgo, los cables entrantesse guiarán a través de DPS, tipo DCO RK ME 24 (seña-les 20 mA) o DCO RK MD 110 (telecontrol). Éstos son

válidos para su utilización en el concepto de zonas de


Fig. 9.4.6: DEHNventil instalado en cuadro para proteger el sistema

de baja tensión.



protección (categoría C2) y son compatibles con el sis-tema (Figuras 9.4.7 y 9.4.8).

Esto asegura un concepto completo de protecciónpara el cableado del sistema de comunicaciones.

Podemos encontrar aplicaciones adicionales paradepuradoras en el folleto DS107 E. Se puede descar-gar de nuestra web: www.dehn.es.


Fig. 9.4.7: Descargadores de sobretensiones DCO ME 24 instalados

en cuadro para la completa protección del sistema de

medida y control.

Fig. 9.4.8: Descargadores de sobretensiones DCO ME 24 instalados

en el cuadro, para la protección de las líneas de entrada

provenientes de falso suelo.



La norma DIN EN 60728-11 (VDE 0855-1): 2005-09refleja el estado actual de la técnica y ofrece mecanis-mos de protección sencillos, unificados y eficaces con-

tra las consecuencias y repercusiones de descargas derayo en las antenas.

Las antenas construidas de acuerdo con esta norma-tiva no elevan la probabilidad de descargas de rayo .Es importantes señalar que la instalación de unaantena fabricada de acuerdo con esta norma, no eli-mina la eventual necesidad de instalar un sistema deprotección contra rayos ni lo sustituye.

Esta norma trata de las exigencias de seguridad deinstalaciones y aparatos fijos y es aplicable asimismo,siempre que sea utilizable, también para instalacio-

nes y aparatos móviles o instalados temporalmente(p. ej. móviles de vivienda). El margen de validez dela norma se extiende a redes de cables de televisión(redes GAA), redes GA y SAT-GA así como a redesreceptoras aisladas.

Están exceptuadas de las medidas que se describen acontinuación, las antenas exteriores situadas más de2 metros por debajo de la cubierta del tejado o delborde del mismo, y dispuestas a menos de 1,5 metros

del edificio (Figura 9.5.1) así como las instalacionesde antenas situadas en el interior del edificio.

Aquí se recomienda encarecidamente, como mínimo,

la conexión de los blindajes de cable coaxiales a unconductor de compensación de potencial. Igualmen-te deben integrarse en la compensación de potencialtodas las partes conductoras de la instalación y sus-ceptibles de ser tocadas.

No deben instalarse antenas sobre edificios que tie-nen cubiertas de tejado fácilmente inflamables (p. ej.paja, alquitrán o materiales semejantes).

Cables de antena y conductores de toma de tierra nopueden llevarse a través de locales o recintos del edi-

ficio, que sirven para almacenaje de sustancias fácil-mente inflamables como son, paja, heno y similares,ni tampoco deben llevarse por aquellos recintos enlos que exista un riesgo de atmósfera explosiva.

Como cable de compensación de potencial debe uti-lizarse un conductor que sea mecánicamente establey que tenga una sección mínima de 4 mm2 de cobre.Los blindajes de los cables coaxiales que penetran osalen del edificio deben conectarse, por la vía máscorta posible, con un carril común de compensaciónde potencial.

Como cable de toma de tierra capaz de soportarcorrientes de rayo se consideran distintas opciones:un hilo macizo único con una sección mínima de 16mm2 de cobre aislado o desnudo, o bien de 25 mm2

de aluminio aislado o un hilo de 50 mm2 de aleaciónde aluminio y plástico (no directamente en o sobre elhormigón) o un hilo de 50 mm2 de acero que, prefe-riblemente esté llevado por la zona exterior.

Pueden utilizarse componentes “naturales” como p.ej.:

⇒

la estructura metálica de la instalación de obra;⇒ el acero interconectado del armado de la obra;

⇒ barandillas y otros elementos metálicos de laconstrucción.

siempre en el supuesto de que:

⇒ Sus dimensiones cumplan las exigencias de losderivadores y su grosor no sea inferior a 0,5 mm,

⇒ Esté asegurada su conexión conductora eléctricaen sentido vertical (las conexiones deben reali-zarse de manera segura mediante soldadura

dura, soldadura, presión, atornillamiento omediante pernos) o si la distancia entre las piezas


9.5 Protección contra rayos y sobretensiones para redesde cables y antenas para señales de televisión, señalesde sonido y servicios interactivos


máx. 1.5 m

4 mm2 Cu

mín. 2 m

Fig. 9.5.1: Distancias horizontales y verticales en la disposición de

antenas, que no precisan ninguna conexión de toma detierra.



metálicas no supera 1 mm y la superposición dedos elementos supone, como mínimo, 100 cm2.La norma UNE EN 62305-3 no incluye esta posibi-lidad de las planchas metálicas superpuestas, sal-vo en el caso de que la construcción inferior estéconectada eléctricamente en sentido vertical.

Si no es este el caso, las chapas superpuestas tie-nen que interconectarse entre sí de manera segu-ra, según las indicaciones de la citada norma. Encualquier caso, debe evitarse la formación debucles.

La instalación de toma de tierra tiene que realizarsede acuerdo con alguna de las modalidades que seespecifican a continuación:

⇒

Conexión con la protección exterior contra rayosdel edificio.

⇒ Conexión con el sistema de toma de tierra deledificio.

⇒ Conexión , como mínimo, con dos tomas de tierrahorizontales, de 2,5 m de longitud mínima, que

están tendidas con un ángulo superior a 60º, auna profundidad mínima de 0,5 metros y no seencuentran a menos distancia de 1 metro de loscimientos, o bien con una toma de tierra verticalo inclinada de 2,5 m de longitud como mínimo, ódos tomas de tierra verticales de 1,5 metros delongitud como mínimo y una distancia de 3metros, y que no se encuentran a menos de 1metro de los cimientos.

La sección mínima de cada toma de tierra es de 50mm2 de cobre, o de 80 mm2 de acero.

Se pueden utilizar asimismo componentes “natura-


αα > 60°

1.5 mVarilla de tomade tierra

2.5 m

Pletina de toma de tierra

0.5 m

2.5 m

Conexión a la tomade tierra

Estructura de acero del esqueleto

1 m

2.5 m

Varilla de tomade tierra

1 m

1.5 m

3 m

Cimientos del edificio


1 m

Fig. 9.5.2: Ejemplos de tomas de tierra

permitidas.



les”, con armados de acero y hormigón, u otras cons-trucciones metálicas subterráneas apropiadas instala-

das en los cimientos del edificio y cuyas dimensionesse corresponden con los valores límite arriba enuncia-dos.

Igualmente están permitidas otras instalaciones detoma de tierra según UNE EN 62305-3. Si se instalauna toma de tierra complementaria adicionalmenteal sistema de toma de tierra del edificio, todas lastomas de tierra tienen que interconectarse entre si.

En edificios sin sistema de protección contra rayos elmástil de la antena debe conectarse a la toma de tie-

rra por la vía más corta posible mediante un conduc-tor de toma de tierra. Al hacerlo, el conductor de

toma de tierra tiene que llevarse en línea recta y ver-tical. Los blindajes coaxiales de cables deben conec-

tarse con el mástil mediante conductores de compen-sación de potencial (Figura 9.5.3).


EBB

Carril de compensaciónde potencial

Carril de compensaciónde potencial

Conexióna la tomade tierra

Amplificadorde señal


Conductor de tomade tierra

4 mm2 Cu

16 mm2 Cu

s


PotentialausgleichsleiterConductor de compensaciónde potencial 4 mm2 Cu

Punta captadora, p. ej. 1800 mm,Art. Nr. 104 150Zócalo de hormigón p ej. 17 kg,

Art. Nr. 102 010

Soporte distanciadoraltamente aislante


Soporte distanciador DEHNiso,p. ej. con brida tubular

Art. Nr.106 225


EBB

Barra decompensación depotencial

Conexión a

la toma detierra

Borna PE

Carrilmetálico

Interruptormúltiple

DEHNgate DGA FF TVArt. Nr. 909 703

DEHNflex DFL M 255Art. Nr. 924 396

Conexión de dispositivo captadorseparado a la protecciónexterior contra rayos

Conductor de compen-sación de potencial


4 mm2 Cu

1

1

2

1 2

Fig. 9.5.3: Toma de tierra y compensación de potencial para antenas

sobre edificios sin protección exterior contra rayos.

Fig. 9.5.4: Antena con punta captadora sobre tejado plano en edificios

con protección exterior contra rayos.

Fig. 9.5.5: Antena con punta captadora y con soporte distanciador alta-

mente aislante sobre tejado inclinado en edificios con protec-

ción exterior contra rayos.

Fig. 9.5.6: Dispositivos de protección contra sobretensiones por detrás

de la barra de compensación de potencial para los blindajes

coaxiales de cable en instalaciones de antenas con protec-

ción exterior contra rayos y dispositivo captador separado.



En edificios con sistema de protección contra rayoslas antenas deben instalarse, preferentemente, en elespacio de protección aportado por un dispositivocaptador. Esto quiere decir que deben instalarse en lazona de espacios de protección ya existentes o bienequiparse con dispositivos captadores separados.Sólo si esto no es posible podrá efectuarse una cone-xión directa a la protección exterior contra rayos. Eneste caso hay que hacer referencia expresa a lascorrientes parciales de rayo que pueden presentarsea través de los cables coaxiales, situación que debeconsiderarse individualmente para cada caso. Hayque realizar la compensación de potencial para pro-tección contra rayos para los conductores que entranal edificio.

Si una antena se protege mediante dispositivos cap-tadores instalados separados, significa que:

⇒ En el caso de cubiertas planas se instalará unapunta captadora, de acuerdo con la distancia deseparación “s”, de modo que la antena quedeincluida en el campo de protección aportado por

la punta. (Figura 9.5.4). De este modo la antenaya no se encuentra en la zona de protección con-

tra rayos LPZ 0A (riesgo de corrientes directas derayo) sino en la zona de protección contra rayosLPZ 0B ( Riesgos a causa de corrientes indirecta deimpulso y campo electromagnético no atenuadodel rayo).

⇒ En el caso de tejados inclinados, la punta se fijamediante soportes distanciadores altamente ais-lantes (Distanciador DEHNiso) y de acuerdo conla distancia de separación “s”, al tubo de soportede la antena, lo que supone la inclusión de todoel dispositivo de antena (mástil y antena) en la

zona de protección aportada por la punta (Figu-ra 9.5.5) De este modo la antena ya no se encuen-tra en la zona de protección contra rayos LPZ 0A

(riesgo de corrientes directas de rayo) sino en lazona de protección contra rayos LPZ 0B ( Riesgosa causa de corrientes indirecta de impulso y cam-po electromagnético no atenuado del rayo).

La protección contra sobretensiones debe preverse,con independencia de los dispositivos captadores ins-talados separados, mediante dispositivos de protec-ción contra sobretensiones por detrás del cable de

compensación de potencial instalado para los blindajes de cables coaxiales (Figura 9.5.6) Estos equipos de


EBB

Barra decompensación depotencial

Conexión ala toma detierra

Borna PE

Carril

metálico


1 DEHNgate DGA FF TVArt. Nr. 909 703

2 DEHNflex DFL M 255Art. Nr. 924 396

2

1

1


Cable de toma de tierra

Descargador de

sobretensiones

4 mm2 Cu

16 mm2 Cu

Fig. 9.5.7: Dispositivo de protección contra sobretensiones por detrás

de la barra de compensación de potencial para los blindajes

coaxiales de cable en instalaciones de antena sin protección

exterior contra rayos y con dispositivo captador separado.

EBB

Barra decompensaciónde potencial

Conexión ala toma detierra

Borna PE

Carrilmetálico


1

2

3

Barra de compensaciónde potencial

Cable de toma de tierra

Descargador desobretensiones

Descargdor combinado

4 mm2 Cu

16 mm2 Cu

DEHNgate DGA GFF TVArt. Nr. 909 7051


2


3

Fig. 9.5.8: Descargador combinado cerca de la barra de compensación

de potencial para los blindajes de cable coaxiales en instala-

ciones de antena sin protección exterior contra rayos.



protección , protegen a los aparatos post-conectadoscontra acoplamientos inductivos y/ó capacitivos de la

forma de onda 8/20 que se pueden originar tanto pordescargas de rayo de nube a nube, como por descar-gas lejanas o descargas directas de rayo en el disposi-tivo captador separado.

Si detrás de la barra de compensación de potencialinstalada para los blindajes de cables coaxiales seencuentran aparatos eléctricos de servicio con 230V/50 Hz, deberán instalarse adicionalmente dispositi-vos de protección contra sobretensiones tipo 3. Todoslos cables que accedan al edificio deben estar incor-porados a la compensación de potencial.

En instalaciones sin sistema de protección contrarayos se recomiendan las siguientes medidas:

⇒ La descarga directa de rayo en la antena puedeevitarse mediante la instalación de una puntacaptadora instalada sobre soportes distanciado-res aislados. Para ello hay que conectar la puntacaptadora con la toma de tierra a través de un

conductor de toma de tierra tendido separada-mente, (Figura 9.5.7). Preferentemente este ten-

dido debe realizarse fuera del edificio y conectar-lo con la toma de tierra a nivel del suelo.

El mástil de la antena y la barra de compensaciónde potencial de los blindajes deben conectarse ala toma de tierra mediante un conductor de com-pensación de potencial.

⇒ Si el mástil de la antena se pone directamente atierra, deberá preverse la utilización de descarga-dores combinados ( Figura 9.5.8) ya que en estecaso fluyen corrientes parciales de rayo por elcable coaxial, que ya no pueden ser controladaspor descargadores de sobretensiones. En estecaso, el mástil de la antena debe conectarse conla toma de tierra a través de un conductor detoma de tierra.

En el caso de cables de alimentación subterráneosdeben instalarse descargadores combinados lo máscerca posible a la entrada del edificio. (Figura 9.5.9).


Amplificador

...

3

Conductor de protección

Barra de compensación depotencial

1

2

Regletade bornasen serie

DEHNgate DGA GFF TVArt. Nr. 909 705

1


2


3

Barra de compensaciónde potencial



4 mm2 Cu

Fig. 9.5.9: Descargador combinado por detrás de la barra de compensación de potencial para los blindajes de cables coaxiales en instalaciones subte-

rráneas de redes de cable.



9.6 Protección contra rayos y sobretensiones paraexplotaciones agrícolas y ganaderas

Las explotaciones agrícolas y ganaderas modernas secaracterizan por disponer de complejas instalacioneseléctricas y sistemas de procesamientos de datos.Numerosos procesos están automatizados y son diri-gidos y controlados por ordenadores. Hoy en día, elfuncionamiento de una red de datos es un factorbásico no solamente en la industria sino también enla agricultura.

Para proteger las instalaciones y sistemas contra ladestrucción a causa de sobretensiones transitorias dealta energía, es necesario utilizar dispositivos de pro-tección contra sobretensiones. En la actualidad, unaprotección exterior contra rayos como única medidade protección, no es suficiente en este tipo de insta-laciones.

Estructura

Un ejemplo del alto grado de automatización de lasexplotaciones ganaderas es el tratamiento del ganadovacuno. En ellas podemos encontrar instalaciones eléc-tricas y electrónicas muy modernas, como: instalacio-nes de ordeño (Figura 9.6.1), de alimentación delganado (Figura 9.6.2), sistemas de ventilación, de lava-

do (Figura 9.6.3), de calefacción con recuperación delcalor y suministro de agua (Figura 9.6.4).

D E H N f l e x

DEHNflexDFL M 255Art. Nr. 924 396

Fig. 9.6.1: Instalación de ordeño moderna.

Fig. 9.6.2: Instalación automática de pienso.

Fig. 9.6.3: Instalación de ventilación y lavado.

Fig. 9.6.4: Instalación de calefacción con recuperación del calor y

suministro de agua.

D E H N g u a r d

D G M

O D

2 7 5

DEHNguard SDG S 275Art. Nr. 952 070

3 OUT 4

1 I N 2


B C T M L C B E 2 4

N o .

9 1 9

3 2 3

BLITZDUCTOR CTBCT BASArt. Nr. 919 506 +

BCT MLC BE 24Art. Nr. 919 323

D E H

N r a i l

D R

M O D 2 5 5

43

21

DEHNrailDR M 2P 255 FMArt. Nr. 953 205



La instalación de ordeño (Figura 9.6.5), por ejemplo,funciona prácticamente de forma automática.

Siguiendo un ciclo natural, las vacas lecheras entranuna vez por la mañana y una vez por la tarde - siem-pre a la misma hora - en la planta, para proceder alordeño de las mismas.

Las cantidades de leche obtenidas son registradasinmediatamente por un sistema electrónico, se archi-van y se transmiten online a una red informática exis-tente, para su administración y gestión.

Cada uno de los animales tiene un collar con un chipregistrador (Figura 9.6.6) para su identificación.

Además de la cantidad de leche se registran, entreotros datos, el nombre, la fecha de nacimiento del ani-mal, la ascendencia, las enfermedades padecidas, can-tidad de pienso utilizado y tiempo de preñado.

Gracias a estos modernos sistemas, el ganadero puedeintervenir inmediatamente si observa, por ejemplo,que existe una variación en la cantidad de leche obte-

nida. Así, podrá modificar adecuadamente las cantida-des de pienso a consumir por el animal o adoptar cual-quier otra medida que estime oportuna.

El fallo de tan solo uno de los componentes de la ins-talación a causa de sobretensiones, puede tener gra-ves consecuencias previsibles para la explotación,como por ejemplo:

⇒ Daños en la salud de los animales.

⇒ Tiempos de parada de la instalación.

⇒ Pérdidas en la producción.

⇒

Incremento de gastos debido el tratamiento de losanimales con medicinas.

⇒ Grandes costes para la recuperación de datos.

⇒ Costes para la adquisición e instalación de nuevosequipos.

Como ejemplo de todo ello reproducimos las siguien-tes noticias publicadas en la prensa:

(Donaukurier Online) 29.06.2001

Un rayo mató a una vaca en el pajar

Corte del suministro eléctrico: cerdos muertos por asfixia.

Munich. La noche del jueves, en el distrito de Roth, se produjo la descarga de un rayo que ocasionó un incen-dio en un pajar. En un pajar en Höttingen (distrito deWeissenburg-Gunzenhausen) una vaca murió a causade la descarga de un rayo. El chaparrón más fuertetuvo lugar en Kempten, donde cayeron más de 21litros de lluvia por metro cuadrado en una hora. EnWeissenburg cayeron 20 litros.

Aproximadamente 450 cerdos murieron ahogados en

un establo en Kitzingen, en parte, por ataques de pánico. Un corte de suministro eléctrico, causado pro-bablemente por la tormenta, puso fuera de serviciodurante la noche del jueves la ventilación de un esta-blo, según informa la policía.. El granjero, si bien pudoabrir las ventanas del establo, no pudo impedir quefallecieran los animales.

(Oberpfalznet) 16.06.2003.

60 vacas se queman en un establo.

La descarga de un rayo originó un incendio en un

recinto agrícola en Kainsricht. 500.000 euros de dañosmateriales.


Fig. 9.6.5: Instalación de ordeño con caja de control. Fig. 9.6.6: Vaca con collar y chip de registro.

D E H N r a i l

D R

M O D

2 5 5

43

21

DEHNrailDR M 2P 255 FMArt. Nr. 953 205



Kainsricht. A primera hora de la tarde del sábado se produjo una descarga de rayo en un recinto agrícola,

lo que ocasionó el incendio de un establo y de doslocales vecinos. 60 vacas murieron a causa de las lla-

mas. El propietario de la finca, un agricultor de 70años sufrió un shock. Los daños ocasionados se elevan

a 500.000 euros como mínimo.


Tipo Art. Nr.Nº.

1

2

3

4

951 400Sistema TN-S

DEHNventil M TNS

DV M TNS 255

Sistema TT

DEHNventil M TT

DV M TT 255

951 310

Protector ISDN

ISDN PRO

909 954

BLITZDUCTOR CT

BCT MLC BD HF 5 + BCT BAS

BLITZDUCTOR CT

BCT MLC BD 110 + BCT BAS

kWhHUB

NTBA

Línea deteléfono

Suministro

eléctrico

Cables hacia el establo

Teléfono

1

2

3

4

919 370 +

919 506

919 347 +

919 506

M M

Equipo de ordeño

Cables hacia lavivienda

Salida del alimento

4– 20 mA

Control del potencialpróximo a los animales(IEC 60364-705)

230 V

Control del sistema dealimentación del ganado

Control de lainstalación deordeño

Salida del alimento

Tipo Art. Nr.Nº.

1

2

3

4

5

1

4

2 43

4

2

5

5 5

5

951 400Sistema TN-S

DEHNventil M TNS

DV M TNS 255

SistemaTT

DEHNventil M TT

DV M TT 255

951 310

DEHNrail DR M 2P 255 FM 953 205

S-Protector

S PRO

909 821

BLITZDUCTOR CT

BCT MLC BD HF 5 + BCT BAS

919 370 +

919 506

BLITZDUCTOR CT

BCT MLC BE 24 + BCT BAS

919 323 +

919 506

Fig. 9.6.7: Protección contra rayos y sobretensiones para explotaciones ganaderas. Vivienda y oficina.

Fig. 9.6.8: Protección contra rayos y sobretensiones para instalaciones agrícolas. Establo.



(Stuttgarter Nachrichten Online).

Muchos incendios y sótanos anegados

Los bomberos de Freiburg tuvieron que realizar másde 60 actuaciones. En apenas dos horas, se recibieronmás de 150 llamadas de emergencia en la policía local

de Breigaustadt.

Un rayo causó un incendio en una finca agrícola enOberwolfach (Distrito de Ortenau) y ocasionó daños

superiores a 150.000 euros. El edificio, de más de 100años, se incendió hasta los muros exteriores. No huboque lamentar heridos.

De todos estos ejemplos se desprende claramente laimportancia que tiene la protección contra rayos ysobretensiones en este tipo de instalaciones.

Una protección completa e integral implica la disposi-ción de DPS tanto en las líneas de suministro de ener-

gía de baja tensión como en las redes de transmisiónde datos (medida, control y regulación).

Las figuras 9.6.7 y 9.6.8 muestran la aplicación de unaprotección contra rayos y sobretensiones en instalacio-nes agrícolas y ganaderas. En estos casos, se realiza laaplicación de la protección contra rayos y sobretensio-nes en el lado de red de una forma descentralizadamediante descargadores combinados.




Cada vez con mayor frecuencia, tanto en la industriacomo en el sector privado, se incluyen dispositivospara la vigilancia de la propiedad y de los accesos alos edificios de todo tipo.

En este tipo de instalaciones es prioritario asegurar

la disponibilidad de servicio. Es decir, debe asegurar-se su funcionamiento ininterrumpido. Una de lascausas que puede provocar la interrupción del mis-mo son las sobretensiones. A continuación se descri-ben medidas de protección contra sobretensionesque cumplen los requerimientos de disponibilidadque se plantean a las instalaciones de vigilancia devideo.

Una instalación de vigilancia con cámaras de video secompone, como mínimo, de una o varias cámaras, unmonitor y una línea de transmisión de la señal de

video. Las cámaras, controlables a distancia, estánequipadas, por lo regular, con soportes inclinables ygiratorios, de modo que su posición y ángulo devisión puede ser adaptado por el usuario.

Como se expone en la figura 9.7.1, la transmisión deimagen y el suministro de corriente a la cámara seefectúa a través de un cable situado entre la caja deconexiones y la cámara.

El cable de transmisión de señal que discurre entre lacaja de conexiones y el monitor puede ser, o bien un

cable coaxial, o bien un conductor simétrico de doshilos. La transmisión de las señales de video a travésde cables coaxiales es el sistema más empleado en latécnica de video. Se trata aquí de una transmisiónasimétrica, es decir, que la señal se transmite por el

interior del cable coaxial. El blindaje (masa) es elpunto de referencia para la transmisión de señal. Latransmisión de dos hilos, es otra posibilidad tambiénmuy utilizada. Si en la zona que se pretende vigilarexiste ya una infraestructura de telecomunicaciones,se recurre con frecuencia a un par de hilos no ocupa-do de los cables de telecomunicación para la transmi-sión de la señal de video.

Las instalaciones de vigilancia de video, reciben elsuministro de energía normalmente desde los cua-dros eléctricos de baja tensión, pero también lo

hacen a través de UPS.

Elección de los equipos de protección contra sobre-tensiones

Edificios con protección externa contra rayos

En la figura 9.7.1 la cámara de vigilancia está dis-puesta sobre un mástil. Una descarga directa de rayosobre la cámara puede evitarse instalando una puntacaptadora en el extremo del mismo. Hay que prestaratención especial, tanto a la cámara como también a


9.7 Protección contra rayos y sobretensiones eninstalaciones de vigilancia

Cámara

Cabezalbasculante

Caja de conexiones

Caja deconexiones

Cable coaxial o cable de dos hilos

Cable de mando(control)

Cable de red 230 V

Distribución Eléctrica

Cámara

Cabezalbasculante

Cable de control

Monitor

Pupitre de mando

Cable de sistemaPunta captadora

1

3 2

32

4

BT

MEBB

Mallas de toma de tierra

BLITZDUCTOR XT ML4 BE HF5para conductor de 2 hilos oUGKF BNC para cable coaxial

2 BLITZDUCTOR XT ML4 BE...(p. ej. 24 V)

3 Descargador combinadoDEHNventil modular

41 Descargador desobretensionesDEHNguard modular

Fig. 9.7.1: Instalación de vigilancia de video. Protección contra rayos y sobretensiones.



los cables, para asegurar una distancia de separaciónsuficiente de estos elementos respecto de la protec-ción externa contra rayos (UNE E 62305-3. IEC 62305-3).

Normalmente los cables de unión entre la caja de

conexiones y la cámara se instalan en el interior depostes metálicos.

Si esto no fuera posible, el cable de la cámara debellevarse a través de un tubo metálico y conectarseeléctricamente con el mástil. En caso de longitudesde cable de pocos metros puede prescindirse de uncircuito de protección en la caja de conexiones.

Para el cable coaxial o para el cable de dos hilos, asícomo para el cable de control (cable de mando) quellega desde la caja de conexiones en el mástil hastaun edificio equipado con protección externa contra

rayos, debe realizarse la correspondiente equipoten-cialidad para la protección contra rayos (Tabla 9.7.1).

Debemos conseguir un sistema equipotencial. Estosupone conectar el sistema de protección externacontra rayos con las tuberías, las instalaciones metá-

licas existentes dentro del edificio y la instalación depuesta a tierra. Adicionalmente deben incluirse en lacompensación de potencial de protección contrarayos todas las partes puestas a tierra de las instala-


Punta captadora

Nr. en la figura9.7.1 y 9.7.3

Protección para ... Equipos de protección Art. Nr.

Cable de 2 hilos(transmisión de vídeo)

Cable coaxial(transmisión de vídeo)Cable de mando(p. ej. 24 V DC)

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE HF 5+ BXT BAS

UGKF BNC

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BD 24+ BXT BAS

920 370920 300

929 010

920 324920 300

2

2

3


Sistema TN-C de líneas de energía

Sistema TN-S de líneas de energía

Sistema TT de líneas de energía

Sistema TN de líneas de energía



DEHNventil DV M TNS 255

DEHNventil DV M TT 255

DEHNventil DV M TN 255

DEHNventil DV M TT 2P 255

951 300

951 400

951 310

951 200

951 110

4

Descargadores combinados (Descargadores de corriente de rayo y de sobretensiones)

Nr. en la figura9.7.1 y 9.7.3


Sistema TN-C de líneas de energía

Sistema TN-S de líneas de energía


Sistema TN de líneas de energía


DEHNguard DG M TNC 275

DEHNguard DG M TNS 275

DEHNguard DG M TT 275

DEHNguard DG M TN 275

DEHNguard DG M TT 2P 275

952 300

952 400

952 310

952 200

952 110

1


Nr. en la figura9.7.1

Fig. 9.7.2: Cámara de vigilancia en la zona de protección de una

punta captadora.

Tabla 9.7:1 Protección contra rayos y sobretensiones para cables de señal.

Tabla 9.7.2: Protección contra rayos y sobretensiones para líneas de energía.



ciones de energía y comunicaciones. Todos los cables,tanto eléctricos como de comunicaciones, queentren o salgan de la instalación, se conectarán a lacompensación de potencial de protección contrarayos indirectamente a través de descargadores de

corriente de rayo (tipo 1). Si no hay instalados descar-gadores de corriente de rayo (tipo 1) en el cuadrogeneral de baja tensión, hay que informar al usuarioque deben instalarse.

Las tablas 9.7.1 y 9.7.2 muestran los equipos de pro-tección contra sobretensiones que deben instalarseen los cables de señal y de energía, según se indica enla figura 9.7.1.

En la figura 9.7.1 (Nr. 4) se muestra la aplicación deun descargador combinado DEHNventil modular.(Tabla 9.7.2) Este descargador combinado reúne en

un solo equipo un descargador de corriente de rayo yuno de sobretensiones (Tipo 1+2). Se utiliza sininductancia de desacoplo y está disponible para susuministro como unidad completa, totalmentecableada, para cualquier sistema de baja tensión(TN-C, TN-S, TT).

Si entre el DEHNventil y el equipo final a protegerexiste una distancia eléctrica inferior a aprox. 5metros, no hay necesidad de instalar de equipos deprotección suplementarios.

En caso de mayores longitudes de cable podría sernecesario incluir protección específica para equipos

finales mediante descargadores de Tipo 3. Por ej. elDEHNrail modular.

Al instalar una cámara en una fachada exterior de unedificio, hay que asegurarse de que quede situadapor debajo del borde exterior del tejado, en zona

protegida. Si esto no fuera así hay que generar unazona protegida contra descargas mediante lascorrespondientes medidas de protección externacontra rayos. Así, como se muestra en la figura 9.7.2,puede instalarse una punta captadora para lograr laprotección de la cámara frente al riesgo de un impac-to directo de rayo en la misma.

Edificios sin protección externa contra rayos

En edificios sin protección externa contra rayos, sepresupone que el riesgo de daños causados por des-

carga directa o muy próxima de un rayo es muy redu-cido y, por tanto, puede ser asumido.

Si este riesgo se asume, también en caso de montajeposterior de una instalación de transmisión de vídeo,se logrará protección suficiente mediante instala-ción de descargadores de sobretensiones.

Los dispositivos de protección contra sobretensionesque deben utilizarse para el cable de energía segúnfigura 9.7.3 pueden consultarse en la tabla 9.7.2.

Los descargadores de sobretensiones utilizados para

protección de los cables de señal en la figura 9.7.3están indicados en la tabla 9.7.1.


Fig. 9.7.3: Instalación de vigilancia de video. Protección contra sobretensiones.

Cámara

Cabezalbasculante

Caja de conexiones

Cable coaxial ocable de 2 hilos

Cable de mando Cable de red 230 VDistribución Eléctrica

1

32

3 21

Descargador de sobretensionesDEHNguard modular

1 BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BD...(p. ej. 24 V)

32 BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE HF 5para cables de 2 hilos o UGKF paracables coaxiales

Monitor

Caja de conexiones

Pupitre de mandoCámara

Cabezalbasculante

Cable de sistema

Cable de control



9.8 Protección contra sobretensiones para sistemas demagafonía (Sistemas PA)

Los sistemas de megafonía se aplican como equiposcompactos con características de rendimiento estándaren ejecución modular de 19”.

Estos equipos se utilizan para la transmisión de voz,música y señales. Para ello la señal utilizada se modu-

la a una tensión portadora (50, 70, 100 V) y accede através de un transmisor hasta el altavoz.

Este transmisor transforma la impedancia de bajovalor del altavoz a un valor más alto y reduce así lacorriente de señal. De este modo es posible utilizarcables de de telecomunicación de 0,6 ó 0,8 mm de diá-metro.

Pueden utilizarse la mayoría de las diferentes varian-tes de altavoces. Las potencias nominales, para altavo-

ces empotrados o instalados en supraestructuras estánaproximadamente entre 6 - 30 W; los altavoces decolumna aprox. entre 20 - 100 W y en el caso de alta-voces para pabellones, son de aprox. 10 - 60 W. Laspotencias nominales de los amplificadores comienzan,

en la ejecución modular, aproximadamente a 100 W, ypueden sobrepasar el límite de los 600 W.

En una línea o grupo pueden funcionar conjuntamen-te altavoces de diferente potencia. La potencia míni-ma del amplificador se corresponde con el valor de lasuma de las potencias individuales de todos los altavo-ces de la instalación. En el conjunto no es determinan-te la suma de las potencias nominales de los altavocessino los niveles de potencia elegidos en las conexionesde los transmisores.

Fig. 9.8.1: Sistema de megafonía PA en ejecución modular con equipos de protección contra sobretensiones.

1

2 7

3

4

5

6

3

4

5

8

7

DGA FF TV, Art. Nr. 909 7031 DGA G BNC, Art. Nr. 929 0423

DR M 2P 150, Art. Nr. 953 204(Corrientes > 1 A – 25 A)óBCT MLC BE 110, Art. Nr. 919 327BCT BAS, Art. Nr. 919 506(Corrientes < 1A)

2 DCO RK ME 110, Art. Nr. 919 923AD DCO RK GE, Art. Nr. 919 979(Corrientes < 0.5 A)

7FS 9E HS 12, Art. Nr. 924 0194

DR M 2 P 255, Art. Nr. 953 2006

Red 230 V

Cablecoaxial75 Ω

Altavoz 100 V

Antena DCF 77

Conexión RS 232 a PC

Intercomunicador concontrol y teclas deselección

Amplificador de potencia

Sintonizador

Repoductor CD

Unidad central con slotde entrada

Módulo de relé 100 V

EBB

EBB

EBB

EBB

EBB

BXT ML4 BD HF 5, Art. Nr. 920 371BXT BAS, Art. Nr. 920 300

5 S PRO, Art. Nr. 909 8218

Red 230 V

Altavoz 100 V

EBB



La instalación de la red de cables de un sistema PA estásujeta a las especificaciones de la norma EN 50174-2.

En capítulo 6.11.3 de la citada norma EN se aborda eltema de la protección contra sobretensiones. Ademásde la protección de los conductores citados en dichanorma, se hace hincapié en la tarea principal que es la

protección de los equipos instalados en el sistema demegafonía.

En esta exposición no se hace referencia a otras dispo-siciones existentes que deberían tenerse en cuenta,(por ejemplo sistemas de regulación de edificios, cen-

tralitas de incendios, etc.).Los sistemas de megafonía (PAs) de grandes dimensio-nes tienen un sistma modular de 19”(Figura 9.8.1) yestán situados próximos a un puesto de trabajo per-manentemente ocupado.

Por tanto, la longitud de la linea de interconexión exis-tente al PC o al emplazamiento del intercomunicadores determinante para el uso o empleo de los descarga-dores de sobretensiones marcados bajo y . Si lalongitud de cables es > 5 m suele ser necesario instalarun descargador de sobretensiones en la línea.

Para poder dimensionar los descargadores de sobre-tensiones marcados bajo y es necesario calcu-lar la corriente máxima I en la ramal de cable afecta-do. Esto se efectúa a través de la relación U = P/U, conU como tensión portadora y P como potencia delamplificador para la elección del descargdor de sobre-tensiones y de la potencia del altavoz para el des-cargador de sobretensiones . Si se trata de variosaltavoces situados juntos en un mismo lugar, P será lasuma de las potencias individuales de los altavoces.

Es recomendable conectar todos los terminales de tie-rra de los descargadores de sobretensiones hasta, a un mismo punto equipotencial próximo (Mini

Barra EB).

En el caso de edificios que no dispongan de protecciónexterna contra rayos y dispongan de altavoces situa-dos en la zona LPZ 0A (Zona expuesta a descargasdirectas de rayo) deberán instalarse, en la línea deentrada o acometida al edificio, descargadores combi-nados (Figura 9.8.2) Sí unicamente se instala un descar-gador de corrientes de rayo los altavoces conectados a

esta línea podrían resultar dañados.En edificios que dispongan de altavoces situados en lazona LPZ 0B (Zonas no expuestas al riesgo de descar-gas) e incorporen protección externa contra rayos,deberán instalarse unicamente descargadores desobretensiones en la línea de entrada o acometida aledificio (Figura 9.8.3).

1

BCT MLC BE 110, Art. Nr. 919 327BCT BAS, Art. Nr. 919 506(Corriente < 1 A)

EBB

1

1

Ángulo de protección

DCO RK ME 110, Art. Nr. 919 923AD DCO RK GE, Art. Nr. 919 979(Corrientes < 0,5 A)

1

EBB


Fig. 9.8.3: Edificio con protección externa contra rayos y altavocesinstalados en la zona LPZ 0B, protegidos mediante descar-gadores de sobretensión.

Fig. 9.8.2: Edificio sin protección externa contra rayos y altavocesinstalados en la zona LPZ 0A, protegidos mediante descar-gadores combinados.



Las instalaciones de alarma (instalaciones de protec-ción contra incendios o contra robo) deben activarseen situaciones de peligro y deben permanecer inacti-vas en situaciones carentes de riesgo. Los fallos en elfuncionamiento de estos sistemas (falta de aviso en

caso de peligro o aviso de alarma en situaciones caren-tes de riesgo) son indeseados y sumamente costosos.

Los costes unidos a falsos avisos de alarma en instala-ciones de prevención de riesgos, se elevan a varioscientos de millones anuales de euros en los paísesindustrializados.

Otro aspecto de los fallos de funcionamiento es elposible peligro directo o indirecto para las personas.

En este contexto queremos recordar el fallo de funcio-namiento de la instalación de aviso de incendios en latorre del aeropuerto Rhein-Main en Frankfurt, en elaño 1992, donde, tras la descarga de un rayo se produ-

jo una activación de la instalación de extinción deincendios. En unos pocos minutos el personal del recin-to tuvo que abandonar las instalaciones de la zona decontrol. En esta crítica situación, los aviones que esta-ban llegando al aeropuerto tuvieron que ser desviadosa otros, lo que ocasionó considerables retrasos en eltráfico aéreo.

Los fallos de alarmas son asimismo gravemente pertur-badores, vistos desde otros aspectos:

⇒ El usuario no puede fiarse de la instalación en casode numerosas alarmas falsas, y ello supone el cues-tionamiento de una instalación de este tipo (inver-sión).

⇒ El personal de guardia empieza a no prestar aten-ción a los avisos de alarma.

⇒ Se causan molestias a los vecinos por las alarmasacústicas.

⇒ Se requieren innecesariamente los servicios de ter-ceros (p. ej. bomberos)

⇒ La activación de instalaciones de apagado deincendios da lugar a interrupciones en la actividadde las empresas.

⇒ Se producen daños a causa de la falta de aviso deriesgos existentes.

Todos estos factores ocasionan costes innecesarios quepueden evitarse si, ya en la fase de planificación, sedetectan las posibles causas de falsas alarmas y se pro-cede a subsanarlas mediante la adopción de las medi-das preventivas adecuadas.

Para ello el “Gesamtverband der Deutschen Versiche-rungswirtschaft e. V. (GDV)” (Asociación general de

aseguradoras) publicó las directrices VdS 2833. Una delas medidas de protección exigidas en la citada direc-triz se refiere a la protección contra rayos y sobreten-siones.

La protección coordinada contra rayos y sobretensio-

nes previene contra una falsa alarma a causa de des-cargas atmosféricas e incrementa la disponibilidad delas instalaciones.

En la instalación de dispositivos de alarma, en los quepor razones de costes se prescinde de un reconoci-miento de la Asociación general de aseguradoras (p.ej. edificio de viviendas), pueden aplicarse las directri-ces enunciadas, tanto para el proyecto como para laconstrucción, así como fijar medidas individuales deprotección entre el constructor y el usuario.

Las instalaciones de prevención de incendios instala-das en la actualidad presentan una resistencia más ele-vada frente a sobretensiones transitorias, según IEC61000-4-5 en los cables primarios y secundarios, asícomo en las entradas de tensión de red.

Pero la protección completa contra daños causadospor descargas de rayos y sobretensiones solamente selogra mediante medidas de protección interna y exter-na contra rayos (Figuras 9.9.1 hasta 9.9.4).

Principios de vigilancia

Para las instalaciones de prevención y alarma de ries-gos se aplican diversos principios de vigilancia.

⇒ Técnica de línea de impulsos

La información del dispositivo que da lugar a laalarma se transmite en forma digital. Esto permi-te la detección del dispositivo de alarma y la loca-lización exacta del foco de peligro (Figura 9.9.1).

⇒ Técnica de línea de corriente continua

Según el principio de corriente de reposo, se vigi-lan permanentemente cada una de las líneas dealarma. Si se activa un detector en una línea, ésta

se interrumpe y se emite una alarma a la central.Con ello se puede detectar la línea activada, perono se identifican los detectores individuales. (Figu-

ras 9.9.3 y 9.9.4).

Independientemente del principio de vigilancia utili-zado, los cables y conductores de la instalación de alar-ma tienen que incluirse en la protección contra rayos ysobretensiones del sistema general.

Recomendaciones de protección

Para el circuito de protección de las líneas de aviso contécnica de línea de corriente continua es apropiado el

www.dehn.de264 MANUAL DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO

9.9 Protección contra sobretensiones para instalacionesde alarma



BLITZDUCTOR XT, tipo BXTML4 BE ... . La elección se efec-túa en función de de la ten-sión de la línea de aviso que,por lo regular, es de 12 ó 24 V.

Para no modificar demasiadola resistencia de bucle de laslíneas de aviso, se recomiendautilizar el BLITZDUCTOR XT,tipo BXT ML4 BE.

Las salidas de la central de avi-so, como por ejemplo la seña-lización acústica y óptica,deben estar provistas delBLITZDUCTOR XT, indepen-dientemente de la técnica de

línea. Hay que prestar muchaatención a que no se sobrepa-se la corriente nominal de losaparatos de protección. Encaso de corrientes nominales> 0,5 A, deberá utilizarsealternativamente el aparatode protección DEHNrail, tipoDR M 2P 30.

La conexión de la central deaviso a un cable oficial de un

usuario de la red fija se reali-za, por lo regular, con un telé-fono selector. Para este casode aplicación el dispositivo deprotección contra sobreten-siones apropiado es el BLITZ-DUCTOR XT, BXT ML4 BD 180(Ver al respecto el capítulo9.14 “Protección contra sobre-tensiones en sistemas de tele-comunicaciones”).

También es importante la pro-tección del lado de red. Aquíse recomienda utilizar disposi-tivos de protección contrasobretensiones DEHNguardmodular (Ver tabla 9.9.2).

Los esquemas adjuntos mues-tran, a título de ejemplo, lapropuesta para el circuito deprotección contra sobreten-siones de centrales de protec-

ción contra incendios y aviso

www.dehn.de MANUAL DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO 265

L1 N PE

4

4

4

6

6

2

6

6

2

8 8 8 8 8

8 8 8 8 84

2

2

2

3

1

ContactosmagnéticosDetector derotura de cristales

Avisador IR 1

Avisador IR 2

Detector de ruidos corporales

Teclados de ataque 1 + 2

Cierre de bloqueo 1

Cierre de bloqueo 2

Cancelación de conexión intensa 1

Cancelación de conexión intensa 2

Zumbador 1

Sirena 1

Sirena 2

Detectorluminosos de rayos

Grupo de aviso 1

Grupo de aviso 2

Grupo de aviso 3

Grupo de aviso 4

Grupo de aviso 5

Grupo de aviso 6

Grupo de aviso 7

Grupo de ataque

Cierre de bloqueo

Zona 1

Cerradura de bloque

Zona 2

Emisor de señales

Alarma exterior 1Línea de sabotaje

Alarma exterior 2

Alarma exterior 3

C e n t r a l d e a v i s o ( a l a r m a )

L1 N PE 3

1

2

2

2

2

10

2

2A− A+

B− B+

Alarmaexterior 1

Alarmaexterior 2

Alarmaexterior 3

Sirena 1

Sirena 2

Indicadorluminosos de rayos

C e n t r a l d e a v i s o

Anillo (círculo) analógico

SPD

Telekom

Tablero deindicaciones

Fig. 9.9.1: Protección contra rayos y sobretensiones de una central de aviso de atracos (EMZ) en técnica

de línea de impulsos.

Fig. 9.9.2: Protección contra rayos y sobretensiones en una central de aviso de incendios (BMZ) - anilloanalógico.



de alarma, que trabajan según el principio de las líne-as de corriente de continua o de la técnica de impul-sos.

Si hubiera que integrar la central de alarma de incen-dios y de atracos en un sistema de protección contrarayos, todos los conductores que penetren en el edifi-cio tienen que estar provistos de descargadores de

corriente de rayo o descargadores combinados. Ver aeste respecto las tablas 9.9.1 y 9.9.2.

Con una adecuada protección contra rayos y sobreten-siones en instalaciones de alarma se puede conseguirun incremento notable de la fiabilidad y continuidadde servicio de estos sistemas. Por una parte, trata deimpedir falsas alarmas en caso de riesgos inexistentesy con ello evitar los gastos que por ello se originan. Porotra parte, mediante una señalización efectiva de

potencias auxiliares, se logra una eficaz limitación deposibles daños. De este modo, se actúa evitando la

www.dehn.de266 MANUAL DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO

L1 N PE

1

3

2

33

3 3

Línea de avisador 1

Línea de avisador 2

Alarma exterior 1

Alarma exterior 2

Alarma exterior 3

Sirena 1

Sirena 2

Indicadorluminosode rayos

C e n t r a l d e a v i s o

Zumbador

Contactos magnéticos y avisadorde rotura de cristales

Avisador IR 1Cierre de bloqueo 1

Contactosmagnéticos yavisador de

rotura de cristalesAvisador IR 2

Contactos magnéti-cos y avisador derotura de cristales

Cierre de bloqueo 2

Tecladode ataque

SPD

Telecomu-nicaciones

Contactos magnéticos yavisador de rotura de cristales

Nr. Dispositivo de protección

BLITZDUCTOR XT ...

Descripción

Dispositivo universal, de cuatro polos en técnica de regletas de bornas, para

protección de equipos informáticos compuesto por etapa de base y módulo de

protección con LifeCheck integrado

Art. Nr.

BXT ML4 BE 12 óBXT ML4 BE 24

+ BXT BAS

Descargador combinado de rayos y sobretensiones para instalar en las intersecciones0A – 1, o respectivamente 0A – 2, según el concepto de zonas de protección contra

rayos orientado a la compatibilidad electromagnética

920 322ó 920 324

+ 920 300

1

BXT ML4 BD 180

+ BXT BAS

Descargador combinado de rayos y sobretensiones para instalar en las intersecciones

0A hacia 1, o respectivamente 0A hacia 2, según el concepto de zonas de

protección contra rayos orientado a la compatibilidad electromagnética

920 347

+ 920 3002

Fig. 9.9.3: Protección contra rayos y sobretensiones en una central de aviso de atracos (BMZ) en técnica de línea de corriente continua.

Tabla 9.9.1: Breve descripción de los descargadores.



aparición de situaciones catastróficas (p. ej. riesgo parapersonas o contaminación medioambiental). En estepunto queremos resaltar que, en caso de daños depersonas o daños medioambientales, se hace respon-sable, en primer lugar, al usuario de la instalación.

Este ámbito de responsabili-dad corresponde, por lo regu-lar, al ámbito de la dirección ode la gerencia de una empre-sa. En sentido jurídico unusuario de una instalación es,sin embargo, un lego en elaspecto técnico, que no escapaz de calcular si pueden

derivarse problemas de laadopción de una u otra solu-ción de tipo técnico.

Los especialistas técnicos eléc-tricos, como asesores dedichas soluciones, tienen queasegurarse de que las solucio-nes que ellos aportan cum-plen efectivamente las exi-gencias reales de cada caso. Elrecurso a las reglas reconoci-

das de la técnica no es sufi-ciente si el estado actual de lamisma ofrece una solución demayor valor. Esto puede justi-ficar a un lego, desde el puntode vista técnico, (usuario de

una instalación) para presentar o recurrir.

Independientemente de si, en las instalaciones contrade incendios, se trata de sistemas autorizados por VdSo no, al efectuar la instalación de dichos equipos hayque prever la protección contra sobretensiones.

www.dehn.de MANUAL DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO 267

L1 N PE

2

2

2

2

10

4

8

8

4

2

2

2

2

1

3

Grupo de aviso 1

Grupo de aviso 2

Grupo de aviso 3

Grupo de aviso 4

Alarma exterior 1

Alarma exterior 2

Alarma exterior 3

Sirena 1

Sirena 2

Indicadorluminosode rayos

C e n t r a l

d e a v i s o

Tablero de indicación

Instalación de rociado de agua

Llamada a los bomberos

.... bomberosAvisador principal

SPD

Telecomu-nicaciones FB = fire brigade

3

Nr.

Protección para ... Dispositivos de protección Art. Nr.



Descargador modular combinado , tipo 1 (LPZ 0A – 2)

Protección para ... Dispositivos de protección Art. Nr.

SistemaTN

SistemaTT

Sistema trifásico TN-C

Sistema trifásico TN-S

Sistema trifásico TT

Sistema corriente alterna TN-S

Sistema de corriente alterna TN-C

Sistema de corriente alterna TT





DEHNguard DG S 275


952 300

952 400

952 310

952 200

952 070

952 110

Descargador de sobretensiones modular multipolo, tipo 2 (LPZ 0B – 1 o superior )

951 200

951 110

Fig. 9.9.4: Protección contra rayos y sobretensiones de una central de aviso de incendios (EMZ) en

técnica de línea de corriente continua.

Tabla 9.9.2: Elección de los dispositivos de protección.



En los modernos edificios de oficinas y en algunas ins-talaciones públicas, para los procesos de automatiza-ción, se utiliza el sistema de bus de domótica KNX. Estesistema ofrece la posibilidad de transformar procesoscomplejos en un sistema único, compatible aguas arri-ba. La inversión que supone la instalación de dicho sis-tema, puede, sin embargo, ver reducido su rendimien-to de forma notable como consecuencia de los efectosderivados de la descarga de un rayo. Esta circunstanciapuede provocar que el sistema quede fuera de servicioy, por tanto, que se generen importantes costes resul-tantes de reparaciones y configuraciones del mismo.Por ello, en la planificación e instalación de estos com-plejos sistemas, se deberían adoptar las medidascorrespondientes de protección contra rayos y sobre-tensiones. (Figura 9.10.1).

¿Protección contra rayos o contra sobretensiones?.

Para determinar la correcta elección de descargadoresde sobretensiónes, es necesario tener en cuenta dife-rentes parámetros. No sólo es necesario considerar losdatos eléctricos específicos del sistema, como son ten-sión nominal, corriente nominal, frecuencia, etc… sinotambién los parámetros de riesgo de la instalación.Hay una gran diferencia en el hecho de considerar laposibilidad de que se produzcan descargas directas derayo en la instalación o bien que se considere única-

mente la necesidad de adoptar medidas de protecciónsólo contra sobretensiones.

Si se pretenden evitar y controlar descargas directas derayo, y por tanto el elevado riesgo que ello conlleva,deberá planificarse la infraestructura del sistema KNXde acuerdo con el concepto de zonas de proteccióncontra rayos.

El concepto de zonas de protección contra rayos estáregulado en la norma UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4)) ydescribe las medidas de protección a adoptar contra elimpulso electromagnético del rayo. De acuerdo condicho concepto, la instalación, edificio o estructura aproteger se divide en diferentes zonas de proteccióncontra rayos. Cuanto mayor sea el número asignado ala zona de protección, menores deben ser los paráme-tros electromagnéticos de riesgo. Los sistemas eléctri-cos y electrónicos así como el sistema KNX, deben cla-sificarse, en función a su resistencia a las perturbacio-

nes en un entorno electromagnético en el caso de unadescarga directa de rayo, de modo que el sistema pue-de seguir funcionando sin resultar alterada o inclusototalmente destruida.

Si está instalada una protección externa contra rayos,según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3), deberá tambiéninstalarse, una protección eficaz contra rayos y sobre-tensiones para el KNX. En los sistemas KNX se determi-nan medidas de protección primarias y secundarias.

Si el objetivo final de las medidas de protección es úni-camente la protección contra sobretensiones (protec-ción secundaria) no se tendrá en cuenta el riesgo deuna eventual descarga directa de rayo. En caso de unadescarga directa o muy próxima en un edificio conKNX instalado pueden producirse graves daños. Sin laoportuna protección contra descargas directas derayo, únicamente se evitarán las averías ocasionadaspor acoplamientos capacitivos o inductivos, produci-dos como consecuencias de descargas lejanas de rayos,o bien por sobretensiones que tengan su origen enmaniobras o en procesos de conmutación.

Las descargas de rayo generan campos electromagné-ticos cuyos efectos son perceptibles en dos kilómetrosy pueden generar sobretensiones peligrosas en losbucles metálicos de las instalaciones que se encuen-tren en su área de influencia.

Cableado entre edificios

En un complejo de edificios extenso equipado con unsistema de protección contra rayos, se pretende incluiruna instalación KNX y protegerla contra sobretensio-nes transitorias. La puerta de entrada se encuentra a

unos 50 metros del edificio principal. Los dos edificiosestán provistos de un sistema de protección contra


9.10 Protección contra rayos y sobretensiones parasistemas KNX

Fig. 9.10.1: Aplicación de un BUStector.



rayos. Como la entrada principal está conectada a tra-vés de un Bus con la instalación KNX del edificio prin-cipal, deben adoptarse medidas de protección internacontra rayos, tanto en el cable de energía 230/400 Vcomo en el cable bus.

Condición general 1:

Conectar los dos edificios con cable de tierra enterra-do (Cable de cobre).

Solución 1: Figura 9.10.2, Tabla 9.10.1.


La conexión de cables de los dos edificios cuyo apanta-llamiento esté incluido en la compensación de poten-cial en ambos extremos. Esta condición se cumple tam-

bién utilizando una pletina de tierra de 50 mm2, ten-dida junto al cable de tierra, y conectada a la compen-sación de potencial en ambos extremos.

Solución: Figura 9.10.3, Tabla 9.10.1.


La conexión KNX entre ambos edificios se realiza a tra-vés fibra óptica (FO). Si el conductor óptico, en el inte-rior del conductor, lleva una malla metálica (protec-ción contra roedores), esta malla deberá conectarsecon la compensación de potencial en el punto deentrada al edificio.

Solución 3: Figura 9.10.4, Tabla 9.10.1.

En el proyecto y ejecución de un sistema KNX es


Nr. Protección para ... Dispositivos de protección Art. Nr.

Trifásico. Sistema TN-CTrifásico. Sistema TN-STrifásico. Sistema TT

Trifásico. Sistema TN-CTrifásico. Sistema TN-STrifásico. Sistema TT

DEHNventil DV M TNC 255DEHNventil DV M TNS 255DEHNventil DV M TT 255

BLITZDUCTOR XT, Typ BXT ML4 BD 180+ BXT BAS

DEHNguard DG M TNC 275DEHNguard DG M TNS 275DEHNguard DG M TT 275

BUStector BT 24

951 300951 400951 310

920 347920 300

952 300952 400952 310

925 001

1

2

3

4

Distribuidor KNX Distribuidor KNX

Edificio principal del complejo Entrada principal

Cable de energía

Cable Bus

3 4

1 2

3

4

2 1

EBBEBB EBB

Tabla 9.10.1: Breve descripción de los descargadores.

Fig. 9.10.2: Protección contra rayos y sobretensiones de cableados entre edificios sin conexión a la toma de tierra de cimientos.



imprescindible que, ingeniería y constructora, adop-ten las medidas apropiadas para el correcto funciona-miento de un sistema de este tipo.

Es preciso prestar atención al entorno en el que estáintegrado el sistema KNX. Las acometidas o intersec-ciones de otras infraestructuras, como redes de baja

tensión, telecomunicaciones y datos deben, asimismo,

protegerse contra perturbaciones al igual que el BusKNX.

Para prevenir las consecuencias de las sobretensiones,es preciso disponer de las correspondientes medidas yequipos de protección. Estos equipos, mediante unaadecuada planificación e instalación, aportarán pro-

tección futura al sistema KNX con muy bajos costes.



Edificio principal del complejo Portería

Cable de energía

Cable Bus

Conducto de cablesó 50 mm2 acero

43

EBB EBB EBB

4

3


Edificio principal del complejo Portería

Cable de corrientede alta intensidad

Cable LWL (conductorde fibra óptica)

43

1 1

4

3

EBB EBB EBB

Convertidor KNX

Fig. 9.10.3: Protección contra rayos y sobretensiones de cableados entre edificios con conexión a la toma de tierra de cimientos.

Fig. 9.10.4: Protección contra rayos y sobretensiones de cableados entre edificios sin conexión de toma de tierra de cimientos, con fibra óptica

en KNX.



Las sobretensiones causan perturbaciones en las seña-les y deterioro e incluso la destrucción de los equipos,y con ello el fallo de las instalaciones de proceso dedatos, lo que ocasiona problemas graves en el desarro-llo del servicio. Una consecuencia muy negativa de ello

son los largos tiempos de parada que se producen. Poreso, para garantizar la seguridad y fiabilidad de insta-laciones de proceso de datos, se precisan asimismomedidas eficaces de protección contra sobretensionestanto en el lado de suministro de energía como en ellado de transmisión de datos.

Causas de daños

Los fallos de las instalaciones de proceso de datos sedeben, típicamente, a las siguientes circunstancias:

⇒

Descargas lejanas de rayo que generan sobreten-siones inducidas en cables de suministro de ener-gía, cables de datos o cables de telecomunicacio-nes.

⇒ Descargas cercanas de rayo, que generan camposelectromagnéticos, a través de los cuales se aco-plan sobretensiones transitorias en cables de sumi-nistro de energía, cables de datos o cables de tele-comunicaciones.

⇒ Descargas directas de rayo, que generan en dife-rencias de potencial inadmisibles así como corrien-tes parciales de rayo.

Elección de los dispositivos de protección contrasobretensiones

Para una protección eficaz contra sobretensiones, esnecesario coordinar las medidas de protección para los

distintos sistemas por parte del personal técnico elec-trónico, del personal del proceso de datos y de teleco-municaciones, así como con el fabricante de los dispo-sitivos de protección.


9.11 Protección contra sobretensiones para redes deEthernet y Fast-Ethernet

Fig. 9.11.1: Edificio de administración. Instalaciones de elevada disponibilidad.

4

5 5

1

4

4

11

12

9

65

7

3

2

86

11

6

10

1

2

3

4

5

6

7

12

8

9

11

10

MDB

SDB

SDB

S e r v i -

d o r

Distribui-dor defibra

óptica

Centralitatelefónica

Distribuidor detelecomunica-

ciones

EBB

Nr. Dispositivo de protección Tipo Art. Nr.

DEHNbloc Maxi

DEHNrapid LSA

Regleta de separación

Brida de montaje pararegletas 10x10 DA

Barra de compensación depotencial

DEHNguard modular

DEHNrail modular

DEHNpatch

DEHNlink(upstream splitter)

SFL-ProtectorNET-Protector para 8x2DA

Carcasa de montaje 19"

DEHNflex M

Módulo de protección deteléfono DSM

DATA-Protector

DBM 1 255

DRL 10 B 180 FSD

TL2 10 DA LSA

MB2 10 LSA

K12

DG M TNS 275

DR M 2P 255

DPA MCAT6 RJ45H 48

DLI TC 1 I

SFL PRONET PRO TC 2 LSA

EG NET PRO 19"

DFL M 255

DSM TC 1 SK

DATA PRO 4TP

900 025

907 401

907 996

907 995

563 200

952 400

953 200

929 110

929 027

912 260929 072

929 034

924 396

924 271

909 955

EDP

TC system



En el caso de proyectos de gran envergadura es nece-sario además recurrir a un experto (p. ej. una oficinade ingeniería).

Protección de la instalación de baja tensión

La figura 9.11.1 muestra, a título de ejemplo, un edifi-cio de oficinas. En el lado del susministro de energía sepueden instalar descargadores de corriente de rayotipo 1 (p. ej. DEHNbloc Maxi) y descargadores desobretensiones tipo 2 (p. ej. DEHNguard modular).Para protección de los equipos finales pueden utilizar-se descargadores de tipo 3, p. ej. DEHNrail, SFL.Protec-tor o DEHNflex M.

Protección de las líneas de datos y de telecomunica-ciones

Para garantizar un servicio fiable y seguro es precisotambién instalar protecciones en las líneas de transmi-sión de datos.

Aún en el caso de que en las distribuciones de los edi-ficios y de los pisos se utilicen de forma estándar cablesde fibra óptica, normalmente desde la distribución dela planta hasta el equipo final, se utilizan conductoresde cobre. Por eso es necesaria la protección en esepunto.




El Bus M se utiliza para la transmisión de las lecturas deconsumo de los contadores. Los aparatos conectados aun sistema de Bus M pueden leerse desde un punto decontrol central, directamente in situ o mediante trans-misión de datos desde una oficina externa. Esto mejo-

ra la calidad de vida de los usuarios y permite un con-trol del consumo de energía del edificio en cualquiermomento.

A continuación se describen las medidas de proteccióncontra sobretensiones que cumplen con las exigenciasde disponibilidad de estos sistemas.

El Bus M

El Bus M (Bus Meter del inglés Meter = aparato demedida, contador) es un bus de campo optimizado encostes para la transmisión de datos de consumo de

energía. Como se expone en la figura 9.12.1, un maes-tro central (en su versión más sencilla un PC con con-vertidores de nivel postconectados) se comunicamediante un bus de dos hilos con las unidades conec-

tadas al sistema. Mediante la utilización de repetido-res del Bus M, la instalación puede dividirse en seg-mentos de Bus. Por cada segmento se pueden conec-tar hasta 250 esclavos, como contadores de calor, con-tadores de agua, contadores eléctricos, contadores de

gas, y también sensores y actuadores de cualquier tipo.Cada vez más fabricantes implementan el interface

eléctrico Bus M, junto con el nivel de protocolo, en suscontadores de consumo.

El Bus M es un estándar europeo y se describe en lanorma EN 1434.

Hasta ahora, los datos de energía de cada uno de losedificios se transmitían a través de conexiones porcable desde la red hasta la estación central. Con fre-cuencia, en el caso de complejos de edificios muy

extensos, se recurre a la transmisión de datos a travésde una conexión por módem.

El sistema Bus M se utiliza para el cálculo de los costesde consumo y para la monitorización remota de:


9.12 Protección contra sobretensiones para Bus M

Conexión directa

RS 232

RS 485

Convertidor denivel - RS 485 M-Bus

Central Bus M

Segmento de bus

M-Bus

Conexión de teléfono

Módem Módem

RS 232

Central Bus M

RS 485

Convertidor de nivel

M-Bus M-Bus

Central Bus M Monitorización remota

de una instalación M-Bus con cinco contado-res

RS 232

RS 232

Módem

Repetidor

Red de teléfonos

Fig. 9.12.1: Ejemplo de sistema Bus M.



⇒ Sistemas de calefacción próximos y lejanos.

⇒ Edificios de viviendas multifamiliares.

La lectura de los contadores de energía puede realizar-se mediante sistemas centralizados o descentralizados.Si los contadores de energía se encuentran situadospróximos unos a otros, se elegirá entonces la arquitec-tura de sistema central, que es la más sencilla y econó-mica. Aquí se realiza un cableado en forma de estrelladesde cada uno de los contadores individuales hasta elcentro de control. En caso de un sistema descentraliza-do, se recogen primero los datos de los contadores ins-talados localmente en subestaciones y después setransmiten a través de cables de bus hasta el centro decontrol.

El Bus M es un sistema bus de dos hilos, que se ali-menta mediante una fuente aislada desde el busmaestro. Para todas las demás unidades que compar-

ten el Bus M, no debe haber ninguna referencia a tie-rra durante el funcionamiento. La máxima tensióndel bus es de 42 V.

La extensión de la red, así como la velocidad máximade transmisión, depende del número de aparatos M-Bus, de los circuitos de protección, del guiado de loscables y de los tipos de cable utilizados.

La suma total de todos los cables, así como de los apa-ratos Bus M conectados y de los circuitos de proteccióngenera una capacitancia en el segmento del Bus M.Esta capacitancia limita la velocidad de transmisión de

datos.

La velocidad máxima de transmisión de datos por cadasegmento del Bus M puede determinarse con ayudade la tabla 9.12.1.

Si se instalan dispositivos de protección contra sobre-tensiones, hay que tener en cuenta las capacidades e

impedancias longitudinales de los dispositivos de pro-tección. En las tablas siguientes se exponen las capaci-dades y las impedancias longitudinales de los disposi-tivos de protección contra sobretensiones (Tabla9.12.2).

Elección de los dispositivos de protección contrasobretensiones para sistemas Bus M

En los sistemas Bus M, las líneas de bus se instalan tam-bién fuera de los edificios. Por eso los aparatos estánexpuestos al riesgo de sobretensiones transitorias pro-cedentes de descargas de rayo y deben ser protegidosde forma adecuada. A continuación, en base a 2 ejem-plos de aplicación, se describe con detalle el circuito deprotección contra sobretensiones para sistemas Bus M.

Ejemplo de aplicación: Edificio con protección externacontra rayos

Si un edificio dispone de protección externa contrarayos, deberá realizarse la correspondiente compensa-ción de potencial. Esto incluye la conexión del sistema

de protección contra rayos con tuberías, con instala-ciones metálicas dentro del edificio y con el sistema depuesta a tierra.

Además, hay que incluir en la compensación de poten-cial para protección contra rayos, todas las partes delos sistemas de alimentación y proceso de datos pues-tas a tierra. Todas las líneas activas del sistema de ali-mentación y líneas de transmisión de datos que entreno salgan del edificio se conectarán indirectamente a lacompensación de potencial para protección contrarayos a través de descargadores de corriente de rayo.

Si en la entrada del edificio no hay descargadores de


Capacidad total delsegmento Bus M

hasta 382 nF

hasta 1528 nF

hasta 12222 nF

Velocidad máxima detransmisión de datos

9600 Baudios

2400 Baudios

300 Baudios

Dispositivos de protección Art. Nr.

BLITZDUCTOR CT BCT MLC BD 48

BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 24

BLITZDUCTOR CT BCT MLC BE 5

DEHNconnect DCO RK MD 48

DEHNconnect DCO RK ME 24

DEHNconnect DCO RK MD HF 5

919 345

919 323

919 320

919 942

919 921

919 970

Capacidad:hilo/hilo Impedancia longitudinal por hilo

≤ 0.6 nF

≤ 0.7 nF

≤

3 nF

≤

0.6 nF

≤ 0.5 nF

≤ 19 pF

2.2 Ω

2.2 Ω

1.4 Ω

0.4 Ω

1.8 Ω

1 Ω

Tabla 9.12.1: Velocidad máxima de transmisión de datos.

Tabla 9.12.2: Capacidades e impedancias longitudinales de dispositivos de protección contra sobretensiones.



corriente de rayo (p. ej. en la instalación de baja ten-sión del consumidor de la distribución principal debaja tensión), hay que advertir al usuario que debenser instalados.

Otras medidas más amplias para protección de instala-ciones y sistemas eléctricos incluyen la instalación demedidas para protección contra sobretensiones. Estossistemas, como medidas complementarias a la com-pensación de potencial para protección contra rayosde instalaciones y sistemas eléctricos, permiten tam-bién la protección incluso en caso de descarga directade rayo.

Si se realizan correctamente las medidas de compensa-ción de potencial para protección contra rayos y lasmedidas de protección contra sobretensiones, así

como el sistema de protección externo contra el rayo,se contribuye de forma decisiva a aportar seguridad yfiabilidad en el funcionamiento de los sistemas eléctri-cos.

Utilización escalonada de descargadores de corrientede rayo y sobretensiones

La coordinación energética es un principio fundamen-tal en la aplicación escalonada de descargadores decorriente de rayo y sobretensiones. La coordinación

energética se alcanza, normalmente, por la impedan-cia que aportan los cables siempre que la distanciaeléctrica entre los descargadores de corrientes de rayoy los de sobretensiones sea de, al menos, quincemetros. Si esto no fuera posible, pueden utilizarse des-cargadores coordinados de corriente de rayo de lafamilia DEHNbloc Maxi y descargadores de sobreten-siones de la familia DEHNguard.

Otra posibilidad es la utilización del descargador com-binado DEHNventil. Este descargador combinado reú-ne en un solo dispositivo el descargador de corriente

de rayo y el descargador de sobretensiones. Trabaja sinbobina de desacoplo y puede suministrarse como uni-dad completamente cableada, para todos los sistemasde baja tensión (sistemas TN-C, TN-S, TT) (Tabla 9.12.3).


3 1

4 2

3 4

1 23 4

1 2

1 3

2 4

1 3

2 4

1 2

3 4

1 2

3 4

3 4

1 2

3 4

1 2

10 11

1

2

3

4

5

8 9

6 7

12

UPS

Edificio 1

Módem

PC Servidor

ProcesadorCOM 2

ProcesadorCOM 1

Repetidor

0 ... 20 mA

Sensor de temperaturaPT 100

Caja Bus M Caja Bus M

Edificio 2

Red 230 V

M - B u s

Longitud decable ≥ 15 m

Fig. 9.12.2: Concepto de protección para un sistema Bus M en edificios con protección externa contra rayos.



En el caso de que la longitud de cable entre el puntode instalación del DEHNventil y el equipo final que sepretende proteger sea ≤ 5 m. no es necesario utilizarningún otro tipo de protección adicional. En caso demayores longitudes de cable, es recomendable insta-lar, lo más cerca posible del equipo a proteger, un DPSadicional del tipo 3 como, p. ej. DEHNrail.

Las tablas 9.12.3, 9.12.4 y 9.12.5 muestran los disposi-

tivos de protección contra sobretensiones a utilizarsegún la figura 9.12.2.

Ejemplo de aplicación:

Edificio sin protección externa contra rayos

La figura 9.12.3 muestra un ejemplo de cómo debecablearse un sistema de red Bus M para lograr unaprotección eficaz contra sobretensiones.

En las tablas 9.12.6 y 9.12.7 se recogen los dispositivosde protección contra sobretensiones que se deben uti-lizar.


Nr. en Fig. 9.12.2 Protección para ... Dispositivo de protección Art. Nr.

Sistema TN-C trifásico

Sistema TN-S trifásico

Sistema TT trifásico

Sistema TN monofásico

Sistema TT monofásico


DEHNventil DV M TNS 255




951 300

951 400

951 310

951 200

951 110

10

951 300

951 400

951 310

951 200

951 110

Nr. en Fig. 9.12.2 Protección para ... Dispositivo de protección tipo Art. Nr.

M-Bus

0 – 20 mA, 4– 20 mA

Medición de tempera-tura PT 100, PT 1000

BCT MLC BD 48 + base BCT BAS

BCT MLC BE 24 + base BCT BAS

BCT MLC BE 5 + base BCT BAS

919 345 + 919 506

919 323 + 919 506

919 320 + 919 560

8

9

1 7a

Nr. en Fig.9.12.2 Protección para ... Dispositivos de protección Art. Nr.






DEHNbloc DB 3 255 H – Fase L1/L2/L3 – PEN

DEHNbloc DB 3 255 H – Fase L1/L2/L3 – PE +DEHNbloc DB 1 255 H – N – PE

DEHNbloc DB 3 255 H – Fase L1/L2/L3 to N+ DEHNgap DGP BN 255 – N – PE

2 x DEHNbloc DB 1 255 H – Fase L + N – PE

DEHNbloc DB 1 255 H – Fase L – N+ DEHNgap DGP BN 255 – N – PE

900 120

900 120900 222

900 120900 132

900 222

900 222900 132

10

Sistema TN-C trifásico TN-C










952 300

952 400

952 310

952 200

952 110

11 12

Tabla 9.12.3: Elección de un descargador combinado según el sistema de red.

Tabla 9.12.4: Protección contra sobretensiones para interfaces de señal.

Tabla 9.12.5: Protección contra sobretensiones para el suministro eléctrico 230 V.



3 1

4 2

3 4

1 23 4

1 2

1 3

2 4

1 3

2 4

1 2

3 4

1 2

3 4

3 4

1 2

3 4

1 2

10

1

2

3

4

5

8 9

6 7

11

UPS

Edificio 1

Módem

PC Servidor

ProcesadorCOM 2

ProcesadorCOM 1

Repetidor

0 ... 20 mA

Sensor de temperaturaPT 100

Caja Bus M Caja Bus M

Edificio 2

Red 230 V

M - B u s

Nr. en Fig. 9.12.3 Protección para ... Dispositivos de protección Art. Nr.

10 11











952 300

952 400

952 310

952 200

952 110

Nr. en Fig. 9.12.3 Protección para ... Dispositivos de protección Art. Nr.

Bus M

0 – 20 mA, 4 – 20 mA

Medición de temperatura PT 100, PT 1000

DEHNconnect DCO RK MD 48

DEHNconnect DCO RK ME 24

DEHNconnect DCO RK MD HF 5

919 942

919 921

919 970

8

9

1 7a

Fig. 9.12.3: Concepto de protección para sistemas Bus M en edificios sin protección externa contra rayos,

Tabla 9.12.6: Protección contra sobretensiones para interfaces de señal.

Tabla 9.12.7: Protección contra sobretensiones para el suministro eléctrico.



La utilización de PROFIBUS como sistema de comunica-ciones en campos relacionados con los procesos deproducción, así como su uso como medio de control deunidades de datos y objetos, se traduce en altos reque-rimientos en términos de disponibilidad. Esta exigen-

cia de disponibilidad y su lugar de emplazamiento setraduce a su vez en un alto riesgo de sufrir daños porsobretensiones.

PROFIBUS

Es el nombre de SIEMENS para los productos de comu-nicación (hardware/software) del PROFIBUS estándar,(Process Field Bus) normalizado en el estándar alemánDIN 19245 y EN 50170. Los nombres alternativos deSiemens para el PROFIBUS FMS y el PROFIBUS DP son

SINEC L2 y SINEC L2-DP. Mientras que el PROFIBUS FMSestá diseñado únicamente para velocidades de trans-misión de hasta 500 kBit/s, el PROFIBUS DP es capaz detransferir datos a una velocidad de hasta 12 Mbit/s. Laprincipal aplicación del PROFIBUS FMS (SINEC L2) es lade manejar grandes cantidades de datos en la admi-nistración de procesos y control de niveles. El PROFI-BUS DP más rápido está diseñado para aplicaciones enel campo de la descentralización periférica de sistemasde control programables.

El avance más reciente en el segmento de PROFIBUS es

el intrínsecamente seguro PROFIBUS PA que, en inge-niería de procesos, puede ser usado también en áreascon riesgo de explosión.

Normalmente un bus de dos hilos sirve como medio detransmisión. Las características físicas del sistema busse corresponden en lo esencial con el estándar RS 485.

Las unidades de bus se pueden conectar de diversas

formas:

⇒ Conexión vía conector 9-pin D.

⇒ Conexión mediante bornas atornilladas.

⇒ Conexión mediante terminales bus.

Selección de equipos de protección

Edificios con protección externa

Si un edificio dispone de protección externa contra elrayo, ha de implementarse un sistema equipotencial.Esto incluye conectar el sistema de protección externacon las tuberías, las estructuras metálicas del edificio yla red de tierras. Además, todos los elementos puestosa tierra de la alimentación eléctrica y las redes de

datos deben integrase también en el sistema equipo-tencial. Todos los cables de alimentación eléctrica y deproceso de datos, así como los entrantes y salientes deledificio, igualmente han de estar conectados a la barraequipotencial, en este caso, mediante descargadoresde corriente de rayo. Si no hubiera descargadores decorriente de rayo instalados para la protección de lalínea de baja tensión, habría que informar al propieta-rio de la necesidad de hacerlo.

Como medida adicional a la equipotencialidad del sis-tema, los descargadores también protegen la instala-ción eléctrica, incluso en caso de impacto directo derayo.

Si la instalación de las barras equipotenciales y de losdescargadores se realiza con el mismo cuidado que elsistema de protección externa, se reducen los posiblesfallos incluso ante impactos directos de rayo.


9.13 Protección contra sobretensiones para PROFIBUSFMS, PROFIBUS DP y PROFIBUS PA

Nr. en Fig. 9.13.1 Dispositivos de protección DEHN-Type Art. Nr.

En la acometida

En la central de bus

BLITZDUCTOR XT BXT ML4 B 180+ Base para BXT BAS

BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BE HF 5+ Base para BXT BAS

920 310920 300

920 370920 300

1

2

Tabla 9.13.1: Protección para líneas de bus PROFIBUS DP/PROFIBUS FMS.

Tabla 9.13.2: Protección para líneas de bus PROFIBUS PA.

Nr. en Fig. 9.13.2 DEHN-Type Art. Nr.Dispositivos de protección

En la central de bus BLITZDUCTOR XT BXT ML4 BD EX 24+ Base para BXT BAS EX

ó DEHNpipe DPI MD EX 24 M 25

920 381920 301

929 960



1 2 3 4

Armario de aparamenta/sala de

control de procesos

Barra equipotencial

bus line

Central de bus1 − 4

230/400 V

1

4 5 6

2 2 1

5 46

Fig. 9.13.1: Descargadores de corriente de rayo de y de sobretensiones para red SIMATIC PROFIBUS FMS y DP.

Fig. 9.13.2: Uso de descargadores en una red PROFIBUS PA con seguridad intrínseca.

Zona sin peligro/zona peligrosa

Barra equipotencial

PROFIBUS PA

230/400 V

Área no peligrosa Área peligrosa

3

654

1 5

5 5 5



La línea de alimentación de 230/400 V a.c. que vienedel exterior al cuadro principal de alimentación debeprotegerse con un DEHNventil modular, un descarga-dor tipo 1. Este descargador, totalmente precableado,está disponible para todos los tipos de red de baja ten-sión (TN-C, TN-S, TT) (Tabla 9.13.3). Además del indica-dor visual del estado operativo del descargador, dispo-ne de un contacto de señalización a distancia.

Si la distancia eléctrica entre el lugar de instalación delDEHNventil y los equipos finales es inferior a cinco

metros, no son necesarias medidas adicionales de pro-tección.

Por el contrario si la longitud del cable es superior seránecesario instalar descargadores adicionales lo máscerca posible de los equipos a proteger, como porejemplo el DEHNrail.

Las tablas 9.13.1 y 9.13.2 muestran los descargadores

para líneas de bus, y la tabla 9.13.3 muestra un listadode los descargadores para la línea de alimentación.


Nr. en Fig.9.13.1 y 9.13.2

Art. Nr.

951 300

951 305951 400

951 405

951 310

951 315

951 200

951 205

951 110

951 115

4

952 300

952 305

952 400

952 405

952 310

952 315

952 200

952 205952 110

952 115

Descargadores combinados-tipo 1

Descargadores de sobretensiones-tipo 2

5

Protección para ...











para 230 V

para 24 V d.c.

Dispositivos de protección


DEHNventil DV M TNC 255 FMDEHNventil DV M TNS 255

DEHNventil DV M TNS 255 FM


DEHNventil DV M TT 255 FM


DEHNventil DV M TN 255 FM


DEHNventil DV M TT 2P 255 FM


DEHNguard DG M TNC 275 FM


DEHNguard DG M TNS 275 FM


DEHNguard DG M TT 275 FM


DEHNguard DG M TN 275 FMDEHNguard DG M TT 2P 275

DEHNguard DG M TT 2P 275 FM

DEHNrail DR M 2P 255

DEHNrail DR M 2P 255 FM

DEHNrail DR M 2P 30

DEHNrail DR M 2P 30 FM

953 200

953 205

953 201

953 206

Descargadores de sobretensiones-tipo 3

6

Tabla 9.13.3: Protección de la línea de alimentación eléctrica.



Edificios sin protección externa

Si el edificio no cuenta con protección externa, debeninstalarse descargadores de sobretensiones en las uni-dades de bus. En este caso, no es necesaria la instala-ción de descargadores de corriente de rayo en las líne-

as de alimentación o de datos. De las tablas 9.13.1,

9.13.2 y 9.13.3 no se utilizarán los combinados tipo 1

marcados con el número 4 en la alimentación eléctri-

ca, ni los tipo 1 marcados con el número 1 en las líne-

as de bus.




Los cables de telecomunicaciones, junto con los con-ductores de alimentación de energía son las conexio-nes de cables más importantes hacia “afuera” deledificio.

Los sistemas altamente tecnificados presentes en ins-

talaciones industriales y en oficinas, requieren uninterface que funcione permanentemente hacia el“mundo exterior” de manera fiable. Un fallo en ladisponibilidad del mimo supone hoy día graves pro-blemas para los usuarios. La pérdida de imagen acausa de perturbaciones en las instalaciones causadaspor sobretensiones en el punto terminal de la red detelecomunicaciones NT (NTBA, NTPM o dispositivoterminal de la red DNAE) es tan sólo uno de losaspectos de estos eventos. Para el usuario se origi-nan, a corto plazo, elevados costes a causa del fallo,

ya que, por ejemplo, no pueden gestionarse pedidosde los clientes, o los datos de las empresas no estándisponibles,… En definitiva se producen fallos queralentizan los procesos de producción y servicio loque pueden suponer altos costes en términos econó-micos y de imagen.

No se trata solo de la protección del Hardware, sinode, como siempre, asegurar la permanente disponibi-lidad de importantes prestaciones por parte del usua-rio de la red fija.

Las sobretensiones, según las estadísticas de las com-

pañías aseguradoras de daños en aparatos electróni-cos, son la causa más frecuente de averías y fallos enequipos con componentes electrónicos. Las sobreten-siones se producen a causa de descargas directas olejanas de rayos. Las sobretensiones causadas pordescargas directas de rayo ocasionan los daños másgraves pero, es cierto también, que son los casos másimprobables.

Los cables de telecomunicaciones, como red, cubrensuperficies de varios kilómetros cuadrados donde esfácil que se induzcan sobretensiones como conse-

cuencia de descargas de rayo tanto directas comolejanas.

La forma más segura de proteger a una instalacióncontra las consecuencias de descargas de rayo, esaplicar un sistema de protección integral que con-temple, por un lado, medidas de protección externacontra rayos y medidas de protección interna porotro.

Los riesgos

Los cables de unión con el punto local de distribuciónasí como el cableado interno de servicio están hechos

con cables de cobre cuyos efectos de blindaje sonmuy reducidos. A causa del tendido de los cables deentrada pueden producirse altas diferencias depotencial entre la instalación del edificio y los cablesentrantes. Por tanto, puede producirse una elevación

de potencial de los hilos a causa de acoplamientosgalvánicos e inductivos. En caso de tendido paralelode cables de energía y de cables de comunicaciones,eventuales sobretensiones de conmutación en lalínea de alimentación pueden generar interferenciasen las líneas de comunicación.

Es muy recomendable instalar un circuito de protec-ción contra sobretensiones en el lado de la entrada,a fin de impedir la penetración de sobretensionespeligrosas en la red NT, tanto en el lado de energía (red de baja tensión ) como en el lado de señal . Lo

mismo es aplicable para instalaciones telefónicas,donde, adicionalmente, deben protegerse las salidasde los puntos secundarios.

Protección contra sobretensiones para ADSL conconexión analógica o con conexión RDSI.

Condiciones previas para una conexión ADSL

Complementariamente a la conexión telefónica con-vencional, una conexión ADSL, dependiendo de lavariante de acceso, precisa una tarjeta de red o ATM

en el PC y un módem ADSL especial, más un splitter para separación del tráfico telefónico y del tráfico dedatos. La conexión telefónica puede efectuarse, bienanalógicamente o bien como conexión RDSI.

El splitter separa la señal analógica de palabra de laseñal digital RDSI de los datos ADSL, tomando enconsideración todos los parámetros importantes delsistema, como son impedancias, atenuación, niveletc. De este modo cumple la función de un separadorde frecuencia. El splitter está conectado en el lado deentrada con la caja de teléfonos TAE. En el lado de

salida, por una parte, proporciona al módem ADSLlas señales de mayor frecuencia de la banda de fre-cuencias ADSL y por otra parte regula la comunica-ción en el sector de frecuencias más bajo con el NTBAo con el equipo final analógico.

Como el splitter debe ser compacto y muy económi-co, generalmente se ejecuta en forma pasiva, es decir,sin suministro propio de corriente.

Los módems ADSL se fabrican en diversas variantes.Los aparatos externos suelen utilizar frecuentemente

un splitter separado. El módem ADSL se conecta al PCa través de un interface de Ethernet (10 Mbit/s), de


9.14 Protección contra sobretensiones para sistemas detelecomunicaciones



un interface ATM25 o de un interface USB. El módemrequiere adicionalmente una tensión de alimenta-ción de 230 V. (Figuras 9.14.1 y 9.14.2).

Con RDSI se ofertan distintos servicios en una redpública común. Gracias a la transmisión digital pue-

den transmitirse tanto palabras como datos. Un apa-

rato de cierre de red (NT) es el punto de entrega a los

usuarios. El conductor de alimentación del punto

local de transmisión tiene cuatro hilos. El NT recibe

también alimentación en baja tensión.


Proveedor dered fija

Cliente

Teléfonoanalógico

NT 1)

splitter

PC

Ethernet 10 MBito ATM 25

RJ 45Módem ADSL

230 V~

SDB

Nr.

1 4

3

1) Línea de punto de cierre

5

3

2 4

Tipo Art. Nr.

BLITZDUCTOR® XT 920 347

BXT ML4 BD 180 + BXT BAS +920 300

DRL DRL 10 B 180 FSD 907 401

+ DRL PD 180 +907 430

+ EF 10 DRL +907 498

NT-Protector NT PRO 909 958

DATA-Protector DATA PRO 4TP 909 955

DEHNlink DLI TC 1 I 929 027

DSM DSM TC 1 SK 924 271

DEHNguard® modular

DG M TNS 275 952 400

1

2

4

5

3


Cliente

Teléfonoanalógico

NT1)

splitter

PC

MódemADSL

230 V~

S0

RJ 45NTBA

SDB1)

Línea de punto de cierre2)

Unidad de conexión de banda ancha

*BLITZDUCTOR®

CT y NT-Protector están autorizadosoficialmente por la Telekom Alemana como protecciónde NTBA

Ethernet 10 MBito ATM 25

RJ 45

Nr.

1

3

6

3

24

5

1

2

3

4

5

6

Tipo Art. Nr.


BXT ML4 BD 180 + BXT BAS +920 300

DRL DRL 10 B 180 FSD 907 401

+ DRL PD 180 +907 430

+ EF 10 DRL +907 498

NT-Protector NT PRO 909 958

DATA-Protector DATA PRO 4TP 909 955

ISDN-Protector ISDN PRO 909 954

DEHNlink DLI ISDN I 929 024

DSM DSM IDSN SK 924 270

DEHNguard® modular

DG M TNS 275 952 400

BBTU2)

Fig. 9.14.1:Protección contra rayos y sobretensiones para ADSL con conexión analógica.

Fig. 9.14.2:Protección contra rayos y sobretensiones para conexión RDSI y ADSL.



La figura 9.14.2 muestra la protección de una cone-xión RDSI con los correspondientes dispositivos deprotección contra sobretensiones.

La conexión primaria multiplex.

La conexión primaria multiplex (NTPM) tiene 30canales B, cada uno con 64 kBits/s y un canal D con 64kBits/s. A través de la conexión primaria multiplexpueden efectuarse transmisiones de datos de hasta 2

MBits/s.

El NT es alimentado con el interface U2m - el interfa-ce de los usuarios tiene la denominación S2m.

A este interface se conectan grandes instalacionessecundarias o conexiones de datos con un elevadovolumen de datos.

La protección contra sobretensiones de una conexiónde este tipo se expone en la figura 9.14.3.



Cliente

NTPM

Teléfonoanalógico

Instalación detelecomunica-ciones

1) Línea de punto de cierre

Nr.

SDB

1

5

1 1 1

2 2

3

U2m S2m-

NT1)

1

2

3

4

Tipo Art. Nr.


BXT ML4 BD HF 24 + BXT BAS +920 300

DRL DRL 10 B 180 FSD 907 401

+ DRL HD 24 +907 470+ EF 10 DRL +907 498

DEHNlink DLI TC 1 I 929 027

DSM DSM TC 1 SK 924 271

DEHNguard® modular

DG M TNS 275 952 400

SFL-Protector SFL PRO 912 260

Fig. 9.14.3: Protección contra rayos y sobretensiones para instalaciones de telecomunicaciones "Conexión RDSI primaria multiplex".



En las instalaciones industriales químicas y petroquí-micas se originan con frecuencia zonas expuestas alriesgo de explosiones, durante la fabricación, prepa-ración, almacenaje y transporte de sustancias com-bustibles (como son p. ej. gasolina, alcohol, gas líqui-

do, polvo inflamable). En estas zonas hay que evitarcualquier fuente de inflamación, para que no se pro-duzcan explosiones.

En la normativa de protección correspondiente seadvierte sobre los riesgos a que están expuestos estetipo de instalaciones por descargas atmosféricas.

Para asegurar la disponibilidad de servicio de estasinstalaciones, así como para garantizar la seguridadexigida en las mismas, es necesario aplicar un sistemade protección integral contra rayos y sobretensiones.

Concepto de zonas de protección contra rayos

En zonas expuestas al riesgo de explosiones suelenutilizarse frecuentemente circuitos de medida. Lafigura 9.15.1 muestra la división de una instalaciónde este tipo en zonas de protección contra rayos.

Por exigencias de seguridad y de disponibilidad delsistema, los sectores siguientes se han dividido enzona de protección contra rayos 1 (LPZ 1) y zona deprotección contra rayos 2 (LPZ 2):

⇒ Electrónica de evaluación en el recinto de medi-da (LPZ 2).

⇒ Convertidor de medida de temperatura en eldepósito (LPZ 1).

⇒ Espacio interior del depósito (LPZ 1).

De acuerdo con el concepto de zonas de proteccióncontra rayos según UNE EN 62305-4 (VDE 0185-305-4)todos los conductores tienen que protegerse, en loslímites de las zonas de protección contra rayos, apli-cando las correspondientes medidas de proteccióncontra sobretensiones, que se describen a continua-ción.


La protección exterior contra rayos es el conjunto de

todos los dispositivos existentes o tendidos fuera o junto al edificio que se pretende proteger para cap-tar y derivar las corrientes de rayo a la instalación detoma de tierra.

Un sistema de protección contra rayos para zonasexpuestas al riesgo de explosiones se corresponde, encaso de exigencias normales, con el nivel de protec-ción II.

En casos muy justificados, en circunstancias especiales(normativas legales) o bien debido a los resultados de


9.15 Protección contra rayos y sobretensiones paracircuitos de medida autoseguros

Depósito de metal con grosorsuficiente

Ventilación

Malla equipotencial

Blindaje del edificio,p. ej. armado de acero

Punta captadora

Conductor haciapotencial lejano

Fig. 9.15.1: División de una instalación Ex en zonas de protección contra rayos (LPZ).



un análisis de riesgos según UNE EN 62305-2 puedediscreparse de dichas normas.

Para evitar descargas directas de rayo en depósitos,éstos se equipan con puntas captadoras o, en caso degrandes distancias, se procede a la instalación adicio-

nal de cables captadores (Figura 9.15.2)Las medidas que se exponen a continuación se basanen el nivel de protección II. Lo mismo que en todas lasinstalaciones de protección contra rayos, tambiénaquí la distancia de separación debe ser tenida muyen cuenta.

Compensación de potencial para protección contrarayos fuera de la zona Ex.

La instalación de dispositivos de protección contrasobretensiones en la instalación de consumidores de

baja tensión y en la instalación TK fuera de la zonaEx, no presenta ninguna peculiaridad en compara-ción con otras aplicaciones. En este contexto quere-mos advertir que los dispositivos de protección con-tra sobretensiones para cables desde la zona LPZ 0Ahasta la zona LPZ 1 (Figuras 9.15.3 y 9.15.4) tienenque disponer de una capacidad de derivación decorrientes de rayo, que se expresa en la forma deonda de prueba 10/350. Los dispositivos de protec-ción contra sobretensiones de las distintas clases yexigencias tienen que estar coordinados entre sí.

Compensación de potencial

En todas las zonas expuestas al riesgo de explosioneshay que realizar la correspondiente compensación depotencial. También las infraestructuras del edificio,elementos metálicos de la construcción, tuberías,depósitos etc… tienen que incluirse asimismo en lacompensación de potencial.

La conexión de los cables de compensación de poten-cial tiene que estar protegida y asegurada contradesatornillamiento. La compensación de potencial

tiene que realizarse y verificarse con la máxima aten-ción según las partes 410, 540 y 610 de la norma DINVDE 0100. En el caso de utilización de aparatos deprotección contra sobretensiones de la serie de pro-ductos BLITZDUCTOR hay que dimensionar la seccióndel cable de tierra hacia la compensación de poten-cial con 4 mm2 Cu como mínimo.

Protección contra sobretensiones en circuitos demedida autoseguros

Ya en la planificación y proyecto se deben coordinarlas zonas de protección contra rayos y las zonas Ex.

Esto significa que, tienen que cumplirse, en la mismamedida, las exigencias referidas a la instalación deaparatos de protección contra sobretensiones en lazona Ex y las exigencias planteadas a los aparatos ins-talados en los límites de protección contra rayos. Conello se define exactamente el lugar de emplazamien-to de los aparatos de protección contra sobretensio-nes. Este punto se encuentra en la transición de lazona LPZ 0B hacia la zona LPZ 1.

De este modo, se evita la penetración de sobretensio-nes peligrosas en la zona de protección Ex 0 ó 20, ya

que el impulso perturbador es derivado con anterio-ridad. También se incrementa notablemente la dispo-nibilidad del transmisor de temperatura, elementode gran importancia para el proceso.

Además tienen que cumplirse las exigencias según EN60079-14 (DIN VDE 0165-1) (Figura 9.15.5).

⇒ Instalación de aparatos de protección contrasobretensiones con una capacidad mínima dederivación de 10 impulsos, en cada caso con 10kA (8/20 micros), sin defecto o deterioro de la

función de protección contra sobretensiones.(Tabla 9.15.1).


Depósito de hormigón

del tanque

Puntascaptadoras

Cablescaptadores

Fig. 9.15.2: Dispositivos captadores para un tanque con puntas y

cables captadores.



Z

EBB

Compensación de potencial para protección contra rayos

Tubería del depósito protegida catódicamente

S i s t e m a

d e p r o t e c c i ó n e x t e r n a c o n t r a r a y o s

Gas

Agua

Suministrode energía


Calefacción

BLITZDUCTOR

BXTML4BDEX24

2 ’

4 ’

1 ’

3 ’

p r o t e c t e d

2

4

1

3 B L I T Z D U C T O R

B X T M L 4 B D E X 2 4

2 ’

4 ’

1 ’

3 ’

p r o t e c t e d

2

4

1

3

Zona Ex 0

Longitud de cable máx. 1 metro

EB

BLITZDUCTOR XT

BXT BAS EX, BXT ML4 BD EX 24 /

BXT ML4 BC EX 24

Zona Ex 1, 2

min. 4 mm2min. 4 mm2

Fig. 9.15.3: Realización de la compensación de potencial para protección contra rayos según UNE EN 62305-3 sobre la base de la

compensación principal de potencial según DIN VDE 0100-410-540.

Fig. 9.15.4: DEHNventil DV M TT 255 en el

cuadro de mandos para protec-ción de la técnica de energía.

Fig. 9.15.5: Aparatos de protección contra sobretensiones en un circuito de medida

autoseguro.



⇒ Montaje del dispositivo de protección en una car-casa metálica blindada y toma de tierra con 4mm2 Cu de sección como mínimo.

⇒ Instalación de los conductores entre el descar-gador y los aparatos de servicio con tuberíasmetálicas puestas a tierra en ambos extremos, o

bien utilización de conductores blindados conuna longitud máxima de 1 metro.

De acuerdo con la definición en el concepto de pro-tección el SPS está definido como LPZ 2. El conductorautoseguro que sale del transmisor de temperatura,en la transición de la zona LPZ 0B hacia LPZ 1 se pro-tege igualmente con un dispositivo de proteccióncontra sobretensiones BLITZDUCTOR CT, BCT MODMD Ex 24.

Este dispositivo de protección instalado en el otroextremo del conductor de campo que sobrepasa eledificio tiene que tener la misma capacidad de deri-vación que el instalado en el depósito.

Por detrás del dispositivo de protección contra sobre-tensiones, el cable autoseguro se lleva a través de unamplificador de separación. (Figuras 9.15.5 y 9.15.6).Desde allí todo el cable blindado hacia SPS se tiendeen LPZ 2. Gracias a la colocación bilateral del blinda-

je del cable en la transición de LPZ 1 hacia LP 2 no seprecisa otro dispositivo de protección, ya que la per-turbación residual electromagnética que cabe espe-

rar es fuertemente atenuada por el blindaje del cablepuesto a tierra en ambos lados.

Criterios de elección para aparatos de proteccióncontra sobretensiones en circuitos de medida autose-guros.

Con el ejemplo de un convertidor de medida de tem-peratura (Tabla 9.15.1) se indican los puntos que tie-


Datos técnicos Convertidor demedida TH02

Dispositivo de protección contrasobretensiones BCT MOD MD EX 30

Lugar de montaje

Clase de protección contra

inflamacionesTensión

Corriente

Frecuencia

Resistencia a perturbaciones

Verificado según

Libre de tierra500V

Capacidad interna CiInductividad interna Li

Zona 1

ib

Ui máx. = 29.4 V d.c.

Ii máx. = 130 mA

fHart = 2200 Hzmodulado en frecuencia

según NE 21, p. ej.0.5 kV hilo/hilo

ATEX, CE

Si

Ci = 15 nFLi = 220 µH

Zona 1

ia

Uc = 34.8 V d.c.

IN = 500 mA

fG = 6 MHz

Capacidad de derivación 10 kA (8/20 µs) Y/L SPDT

ATEX, CE, IEC 61643-21

Si

despreciablemente pequeñadespreciablemente pequeña

Fig. 9.15.6: BCT MOD MD EX 24 para circuitos de medidaautoseguros.

Table 9.15.1: Ejemplo de un convertidor de medida de temperatura.



nen que tenrse en cuenta a la hora de elegir disposi-tivos de protección contra sobretensiones (DPS).

Resistencia al aislamiento de los aparatos de servicio

Para que no se produzca falseamiento de los valoresde medida a causa de corrientes parásitas, con fre-cuencia suelen separarse galvánicamente las señalesdel sensor en el depósito. El convertidor de medidatiene una resistencia al aislamiento de 500 V AC entreel bucle de corriente autoseguro de 4...20 mA y elsensor de temperatura puesto a tierra. El aparato de

servicio se considera entonces como “sin tierra”.(libre de tierra). Al utilizar dispositivos de proteccióncontra sobretensiones no puede interferirse sobreesta situación libre de tierra.

Si el convertidor de medida tiene una resistencia alaislamiento de <500 V AC, el circuito de medida auto-

seguro se considera como puesto a tierra. En estecaso tienen que utilizarse dispositivos cuyo nivel deprotección, con una corriente nominal de choque dederivación de 10 kA (forma de impulso 8/20 micros)se encuentre por debajo de la resistencia de aisla-

miento del convertidor de medida “puesto a tierra”(p. ej. Up (Hilo/PG) </- 35 V).

¿Categoría de autoseguridad de la clase de protec-ción contra inflamaciones ia ó ib?

El convertidor de medida y el aparato de proteccióncontra sobretensiones están instalados en la zona deprotección Ex 1, de modo que es suficiente con la cla-se de protección contra inflamaciones ib para elbucle de corriente de 4....20 mA.

La protección contra sobretensiones instalada cum-ple, según certificaciones de ia, las máxima exigen-cias y , por lo tanto, es apropiada también para apli-caciones ib

Valores máximos admisibles para L0 y C0

Antes de poner en servicio un circuito de medidaautoseguro hay que aportar la demostración de laautoseguridad del circuito de medida. Tienen quecumplirse las condiciones de la conexión conjunta delaparato de alimentación, el convertidor de medida,

los cables utilizados y los dispositivos de proteccióncontra sobretensiones. Eventualmente habrá queincluir en las consideraciones las inductividades ycapacidades de los dispositivos de protección.

En los dispositivos de protección contra sobretensio-nes de DEHN + SÖHNE del tipo BCT MOD MD EX 24

(Figura 9.15.6) y en confor-midad con la certificacióndel modelo de construcciónEG (PTB 99 ATEX 2092) lascapacidades e inductivida-

des internas son desprecia-blemente pequeñas por loque no es preciso tomarlasen consideración al analizarlas condiciones de conexiónconjunta.

Valores máximos para ten-sión Ui y corriente IiEl convertidor de medida

autoseguro que se pretendeproteger tiene, según sus


Interfacesautoseguros

Tipo de aparato de proteccióncon homologación FISCO1)

Art. Nr.

0 – 20 mA,

4 – 20 mA(también con HART)

Entradas/salidasdigitales

Señales NAMUR

PROFIBUS-PA

Foundation Fieldbus

BCT MOD MD EX 24 + BCT BAS EXBCT MOD MD EX 30 + BCT BAS EX

DCO RK MD EX 24

DPI MD EX 24 M 2

919 580 + 919 507919 581 + 919 507

919 960

929 960

PROFIBUS-DP BCT MOD MD HFD EX 6 + BCT BAS EX 919 583 + 919 5071) FISCO = Fieldbus Intrinsically Safe Concept

Tabla 9.15.2: Dispositivos de protección contra sobretensiones para instalación en circuitos de medi-da autoseguros y sistemas de Bus.

Fig. 9.15.7: Descargador de sobretensiones para aparatos de campo

- DEHNpipe DPI MD EX 24 M2.



datos técnicos para aplicaciones Ex, una tensiónmáxima de alimentación Ui y una corriente máximade cortocircuito Ii (Tabla 9.15.1).

La tensión nominal Uc del dispositivo de proteccióntiene que ser, como mínimo, igual a la tensión máxi-

ma de marcha en vacío del equipo a proteger.También la corriente nominal del aparato de protec-ción tiene que ser, como mínimo, igual que la corrien-te de cortocircuito Ii del convertidor de medida quecabe esperar en caso de fallo. Si estas condiciones nose cumplen, los descargadores, puede sobrecargarsey, por lo tanto fallar, o bien puede desaparecer laautoseguridad del circuito de medida debido a unaelevación inadmisible de la temperatura en el dispo-sitivo de protección.

Coordinación de los aparatos de protección contrasobretensiones con los equipos finales

La recomendación NAMUR NE 21 fija las condicionesde seguridad contra perturbaciones para el uso gene-ral de los aparatos de servicio (p.ej. convertidores demedida). Las entradas de señal de este tipo de equi-pos tienen que poder soportar cargas de tensión de0,5 k entre los hilos del conductor (tensiones trans-versales) y de 1,0 kV en los hilos de conductores con-tra tierra (Tensiones longitudinales). La estructura de

medida y la forma de onda se describen en la normaUNE EN 61000-4-5.

Dependiendo de la amplitud del impulso de pruebase adjudica la correspondiente resistencia a perturba-

ciones al equipo final. Esta resistencia a perturbacio-nes se documenta mediante el grado de intensidadde prueba (valores de 1 a 4), siendo “1” la mínimaresistencia a perturbaciones y “4” la máxima En elcaso de peligro debido a los efectos de rayos y sobre-

tensiones, los impulsos de perturbación (tensión,corriente y energía) tienen que limitarse a un valorque esté dentro de la resistencia a perturbaciones delequipo a proteger. La identificación de coordinaciónQ en los dispositivos de protección indica elgrado de intensidad de prueba del equipo final. P1describe el grado de intensidad de prueba exigido, yType 2 indica un poder de derivación del dispositivode protección de 10 kA (forma de impulso 8/20micros).

Los peligros para instalaciones químicas y petroquí-

micas a causa de descargas de rayo y de las interfe-rencias electromagnéticas resultantes, están recogi-dos en las directrices correspondientes.

Al poner en práctica el concepto de zonas de protec-ción contra rayos en la planificación y ejecución deinstalaciones de este tipo, los riesgos de formación dechispas a causa de descargas directas de rayo, o debi-dos a energías de perturbación derivados de los con-ductores, pueden minimizarse en una medida razo-nable y a un coste asumible.

Los descargadores de sobretensiones utilizados tie-

nen que cumplir las exigencias, tanto de la protec-ción contra explosiones, como la coordinación con elequipo final y las exigencias de los parámetros de ser-vicio de los circuitos MSR. (Tabla 9.15.2).




El empleo de energías renovables, como la eólica,fotovoltaica, biomasa o geotérmica crece de maneraimparable. Existe un enorme potencial de mercado, nosólo para el sector de la energía, sino también paraproveedores y para la electromecánica en todo el

mundo.Aproximadamente 20.000 aerogeneradores con unapotencia total superior a 18.000 MW se encuentranactualmente conectados a la red y cubren así aproxi-madamente el 11% de toda la demanda española desuministro de energía.

Los pronósticos para el futuro son muy positivos. El Ins-tituto Alemán de Energía Eólica (DEW) calcula quepara el año 2030 habrá unos 4000 aerogeneradores enalta mar, con lo que se podría generar una potencianominal de aproximadamente 20.000 Megawatios a

través de parques eólicos “Offshore”.Ello pone claramente de manifiesto la importancia delos parques eólicos. Si se analizan las tasas de creci-miento de este mercado de energía, un aspecto impor-tante a tener en cuenta también es el de asegurar ladisponibilidad de la energía generada.

Riesgos a causa de los efectos de descargas de rayo

La gestión de estos parques no puede permitirse pér-didas por tiempo de parada. Muy al contrario, la ele-vada inversión que representa un aerogenerador debetratar de amortizarse en pocos años. Los aerogenera-dores son grandes instalaciones eléctricas y electróni-cas, concentradas en un espacio muy reducido. En ellospuede encontrarse todo lo que puede ofrecer la elec-tricidad y la electrónica: instalaciones de conmutación,motores y accionamientos, convertidores de frecuen-cia, sistemas de Bus con actuadores y sensores.

No es difícil comprender que las sobretensiones pue-den ocasionar graves daños. Debido a su emplaza-miento y a su elevada altura, los aerogeneradores

están directamente expuestos a los efectos de las des-cargas de rayo: este riesgo crece, de forma cuadrática,con la altura de la instalación. Los aerogeneradores dealta potencia, llegan a alcanzar, incluidas las palas, unaaltura total de hasta 150 metros, y por lo tanto estánespecialmente expuestos. En consecuencia, es necesa-rio implementar una protección integral contra rayosy sobretensiones.

Frecuencia de descargas de rayo

La frecuencia anual de descargas de rayo nube-tierra

para un determinada región se obtiene en base alconocido nivel “isoceráunico”. En las zonas de costa y

media montaña de Europa hay una cantidad media detres rayos nube-tierra por kilómetro cuadrado y año.

Para definir las medidas de protección contra rayoshay que tener muy en cuenta que, en objetos con unaaltura > 60 m y en situación expuesta a la descarga

directa, además de los rayos nube-tierra es necesarioconsiderar los rayos tierra-nube, los denominados“rayos ascendentes”. Esto hace que, con frecuencia, seobtengan valores bastante más elevados que los indi-cados en la fórmula antes expuesta.

Además, los rayos tierra-nube procedentes de objetosexpuestos de gran altura, tienen elevada carga, por loque es importante a considerar este dato a la hora dedefinir las medidas de protección que hay que adoptaren las palas del rotor, así como para el dimensionadode los descargadores de corriente de rayo.

Normativa

Las directrices de Germanischer Lloyd son la base parael diseño del sistema de protección.

La Asociación de compañías de seguros alemanas, enel folleto VdS 2010 “Protección contra rayos y sobre-tensiones orientada al riesgo” recomienda considerar,al menos, el nivel de protección II para cumplir las exi-gencias mínimas de protección para este tipo de insta-laciones.

Medidas de protección

En este folleto especializado se expone, como puntocentral, la realización de medidas de protección contrarayos y sobretensiones para los aparatos/sistemas eléc-


9.16 Protección contra rayos y sobretensiones paraaerogeneradores

Fig. 9.16.1: Laboratorio de corriente de impulos DEHN + SÖHNE.

Corriente máxima de impulso tipo rayo 200 kA onda10/350 µs.



tricos y electrónicos de una planta de energía eólica(WEA).

Los complejos problemas para la protección de palas,elementos giratorios y cojinetes, requieren de un aná-lisis detallado, siendo las soluciones aportadas, especí-

ficas y propias de cada fabricante.DEHN + SÖHNE ofrece los siguientes servicios de inge-niería y pruebas en el laboratorio de corriente deimpulos de la compañía, con el fin de proporcionar lasmejores soluciones específicas a cada cliente de mane-ra individualizada (Figura 9.16.1)

Test de las unidades de conexión para la protección dela instalación eléctrica.

Ensayos específicos de cliente, unidades de conexiónprecableadas para la protección de la instalación eléc-

tricaEnsayos de capacidad de carga de los rodamientospara soportar corrientes de rayo.

Ensayos de corriente de rayo en derivadores y enreceptores de palas.

Estos ensayos de laboratorio confirman la efectividadde las medidas de protección elegidas y contribuyen a

la optimización del “paquete de medidas de protec-ción”.

Concepto de zonas de protección contra el rayo

El concepto de zonas de protección contra el rayo es

una medida estructural para crear, dentro de una ins-talación, un entorno de compatibilidad electromagné-tica. (Figura 9.16.2). Este entorno se define en funcióna la resistencia a perturbaciones de los equipos o siste-mas utilizados.

El concepto de zonas de protección contra rayos inclu-ye, por tanto, como medida de protección, la reduc-ción de las magnitudes de perturbación transmitidaspor los conductores a valores asumibles. Para ello elobjeto a proteger se divide en zonas de protección. Laszonas de protección dependen del aerogenerador y

ha de tenerse en cuenta su estructura (Figura 9.16.2).Es determinante, que los parámetros rayo que desdeel exterior influyen directamente sobre la zona de pro-tección contra rayos LPZ 0A, sean reducidos por lasmedidas de apantallamiento y las instalación de equi-pos de protección de modo que los sistemas y disposi-tivos eléctricos y electrónicos ubicados dentro delaerogenerador puedan operar sin problemas ni inter-ferencias.

Medidas de blindaje

La góndola o nacelle debe construirse como un blindaje metálico cerrado. Con ello se consigue un volumencon un campo electromagnético considerablementemás débil frente al exterior. Los armarios y cuadros demando y control de la góndola, y si los hay tambiéndentro del edificio de servicios, deben ser igualmentemetálicos. Los cables de unión tienen que estar provis-tos de un apantallamiento exterior capaz de conducirla corriente. Estos cables apantallados sólo son efecti-vos, contra los acoplamientos electromagnéticos siestán unidos a la compensación de potencial en sus

extremos.

La conexión del apantallamiento tiene que efectuarsemediante bornas que contacten en todas direcciones.No deben instalarse tramos largos no aptos para lacompatibilidad electromagnética.


El sistema de puesta a tierra de un aerogenerador exi-ge, en cualquier caso, que el armado o estructura de latorre sea incluido en el mismo. La instalación de una

toma de tierra de cimientos en la base de la torre, y silo hay, también en los cimientos del edificio de servi-


LPZ 2

LPZ 1

LPZ 1LPZ 2

Conductoressalientes

Edificio de servicios

Góndola

Apantallamiento electromagnético

Tramo de cable apantallado

Tubería blindada o similar

Fig. 9.16.2: Concepto de zonas de protección contra rayos en unaerogenerador.



cio, es sin duda la mejor opción, desde el punto de vis-ta del riesgo de corrosión de los cables de toma de tie-

rra.La toma de tierra de la base de torre y del edificio deservicio (Figura 9.12.3) deben unirse mediante una redde toma de tierra, a fin de conseguir una instalaciónde puesta a tierra lo más extensa posible.

En la medida de lo posible deberían tenderse adicio-nalmente en la base de la torre tomas de tierra circu-lares para el control de potencial a efectos de protec-ción de las personas en caso de tensiones de paso ycontacto.

Equipos de protección contra sobretensiones para losconductores en la transición de la zona de proteccióncontra rayos LPZ 0A a LPZ 1 y superiores.

Para un funcionamiento seguro de los aparatos eléctri-cos y electrónicos, además del apantallamiento contraacoplamientos electromagnéticos exteriores, es nece-sario realizar la protección contra perturbaciones enlas intersecciones de las zonas de protección contrarayos (LPZ).

En la transición de la zona LPZ 0A hacia LPZ 1 (denomi-

nado clásicamente como equipotencialidad de protec-ción contra el rayo) es preciso incluir equipos de pro-

tección capaces de derivar, sin destruirse, altas corrien-tes parciales de rayo. Estos equipos se denominan des-

cargadores de corriente de rayo tipo 1 y se verificancon corrientes de impulso con forma de onda 10/350µs.

En la transición de LPZ 0B hacia LPZ 1-LPZ 2 y superio-res únicamente hay evitar impulsos de corriente dechoque de baja energía que se producen como conse-cuencia de tensiones inducidas desde el exterior, o acausa de sobretensiones generadas en el propio siste-ma. Los equipos de protección utilizados aquí se deno-


Armado deledificio

Mástil/Torre

Cimientos de hormigón

Hierros del armado

Toma de tierra circular

Cable de tomade tierra

Canal de cables Toma de tierra de cimientos

Fig. 9.16.3: Red de tierra de un aerogenerador.

Fig. 9.16.4 Aplicación del descargador de corriente de rayo coordi-

nado modelo DEHNbloc Maxi para sistemas 400/690 VTN-C.



minan descargadores de sobretensiones tipo 2 y estánverificados con corrientes de choque con 8/20 µs.

Los equipos protección se seleccionan de acuerdo conlas características de los sistemas eléctrico y electrónicoa proteger.

Estos equipos de protección, tienen que ser capaces deapagar, con seguridad, las corrientes consecutivas de

red que fluyen tras la actuación del descargador. Estacapacidad de apagado, junto con la capacidad desoportar corrientes de impulso, representan las magni-tudes de dimensionado más importantes que debentenerse en cuenta en el caso de un descargador decorrientes de rayo.

La figura 9.16.4 muestra el descargador de corrientesde rayo DEHNbloc Maxi con vía de chispas encapsula-da.

Este descargador de corrientes de rayo puede instalar-se sin necesidad de mantener distancias mínimas hacia

partes conductoras desnudas de la instalación que seencuentren bajo tensión. El descargador de corrientesde rayos DEHNbloc se dispone, por ejemplo, en loscables de baja tensión que salen del aerogenerador.

Los descargadores de sobretensiones (Figura 9.16.5)están dimensionados para cargas y esfuerzos origina-dos en caso de acoplamientos inductivos y procesos deconmutación. En el marco de la coordinación energé-tica estos equipos deben conectarse por detrás de losdescargadores de corriente de rayo.Están basados enun varistor de óxido metálico vigilado térmica y diná-

micamente, en el que se produce una corriente conse-cutiva de red sumamente baja.

Contrariamente a los descargadores de energía en losequipos de protección para líneas de telecomunicacio-nes, hay que prestar especial atención a su compatibi-lidad con el sistema y a los datos técnicos de servicio delas señales MCR.

Estos descargadores se instalan en serie con las línea aproteger. Tienen que ser capàces de reducir el nivel deperturbación a valores situados por debajo de la resis-tencia a perturbaciones electromagnéticas de los siste-mas a proteger. Teniendo en cuenta una sóla líneatelefónica para el concepto de zonas de proteccióncontra rayos, la corriente parcial del rayo transmitidapor este conductor sería del 5%. Para un sistema deprotección contra rayos III / IV esto equivaldría a uncorriente parcial de rayo de 5 kA, con forma de onda10/350 µs.

En la figura 9.16.6 se muestra el descargador combina-do modelo Blitzductor XT, como descargador decorriente de rayo y sobretensiones. Puede emplearsepara la protección de equipos en la zona de proteccióncontra rayos 1 y superiores.

El BLITZDUCTOR XT está diseñado para la protecciónde cuatro hilos limitando tanto sobretensiones trans-versales como longitudinales. Puede instalarse directa-mente en carril de fijación. Su diseño aporta un granahorro de espacio.


Fig. 9.16.5: Descargador de sobretensiones modeloDEHNguard DG MOD 750 + DG M WE 600.

Fig. 9.16.6: Aplicación del descargador combinado de rayos ysobretensiones modelo BLITZDUCTOR XT.



De acuerdo con las disposicionesde la norma DIN VDE 0855-300,los sistemas de recepción y emi-sión de radio se construyen de talmanera que eventuales corrientes

de rayo acopladas sean derivadascon seguridad hasta la toma detierra a través del cable corres-pondiente. De esto se deduce quetambién tienen que protegerselos equipos emisores y receptores(RBS) contra las sobretensionesgeneradas por corrientes de rayo.La protección de estos equiposincluye la protección del suminis-tro de corriente (PSU - powersupply unit), la técnica de radio-transmisión y, opcionalmente, latransmisión para conexión a lared fija.

9.17.1 Suministro de energía230/400 V AC

El suministro de energía de losequipos emisores y receptoresdebe realizarse a través de unconductor de alimentación sepa-

rado, independiente del suminis-tro de energía del edificio. Hayque evitar efectuar el suministrode energía a través del subdistri-buidor/distribuidor eléctrico deplantas instalado en el edificio. Elcontador de energía se encuentraen la zona de la conexión del edi-ficio. Por delante o directamenteen los dispositivos emisores yreceptores tiene lugar la distribu-

ción del circuito de corriente (EnAlemania se instalan casi exclusi-vamente subdistribuidores eléctri-cos directamente y próximos a losequipos emisores y receptores).

Para la protección del suministrode corriente (PSU) de un equipoemisor y receptor se utilizan des-cargadores combinados decorriente de rayo y de sobreten-siones sobre la base de vías de

chispas, del tipo DEHNventil DV MTT 255. Este dispositivo de protec-


9.17 Protección contra sobretensiones para sistemas deemisión y recepción de radio

Zona del tejado

Zona del sótano

Conexión del edificio

kWh

Distribuidoreléctrico

Iluminación

Climatizador

Caja de enchufes

Toma de tierra existente

MEBB

EBB

Instalación deemisión/

recepción de radio

Fig. 9.17.2: Esquema del circuito eléctrico.

Fig. 9.17.1: Estación de telefonía móvil.



ción contra sobretensiones es un descargador tipo 1,dimensionado para las cubrir las necesidades de pro-tección en el lado de baja tensión en sistemas de emi-sión y recepción de radio.

El DEHNventil DV M TT 255 puede instalarse bien

directamente en la subdistribución aguas arriba de laestación base (RBS) o en la acometida a la misma.

La figura 9.17.2 muestra el esquema eléctrico con loslugares de instalación de los dispositivos de proteccióncontra sobretensiones. En la figura 9.17.3 se muestra elesquema de principio de un dispositivo emisor y recep-tor sobre el tejado, así como la instalación del DEHN-ventil DV M TT 255.

En ocasiones los fabricantes de equipos emisores yreceptores definen una aplicación estandarizada de

los descargadores de sobretensiones del tipo 2 deacuerdo con la tabla 9.17.2. La figura 9.17.3 muestracomo instalar el descargador de sobretensiones tipo 2modelo DEHNguard modular DG M TT 275.

Dependiendo de l tipo de red de baja tensión (SistemaTT, sistema TN-C ó sistema TN-S) los dispositivos de pro-tección contra corrientes de rayo y contra sobretensio-nes se instalarán de diferente forma.

La norma DIN V VDE 0100-534 describe la aplicación

de descargadores de corriente de rayo y de sobreten-siones en sistemas de consumidores de baja tensión,en conformidad con la “Protección en caso de contac-to indirecto”.

Complementariamente a esta exigencia de la protec-

ción de personas, al utilizar dispositivos de proteccióncontra sobretensiones hay que prestar especial aten-ción a que quede garantizada la coordinación energé-tica con los equipos finales a proteger.

Numerosos tests de prueba realizados por diferentesfabricantes avalan la coordinación del DEHNvntil DVM TT 255 con los equipos finales. Esta garantía decoordinación energética permite que este dispositivode protección pueda ser instalado directamente juntoal equipo de emisión- recepción sin necesidad de ins-talar ningún elemento adicional de desacoplo ni nin-

gún otro tipo de protección complementaria.El DEHNventil DV M TT 255 puede utilizarse en todoslos tipos de redes. Es una solución universal para siste-mas TN-C, TN-S y TT.

Una característica de calidad a la que hay que prestaratención especial en la utilización de dispositivos com-binados de protección contra corrientes de rayo ysobretensiones, o también llamados descargadorescombinados, es su capacidad de apagado y de limita-


Estructura del ascensor

Superficie del tejado

Antena

SD

Sistema de suministrode baja tensión

Mástil

Conductores de antena

Instalación deemisión/recepción de

radio (RBS)

DV M TT 255

Cable de antena

Malla de compensación de potencial (VFPA)

DG M TT 275

Fig. 9.17.3: Esquema de una instalación de emisión y recepción de radio con utilización de DV M TT 255 y DG M TT 275.



ción de corrientes consecu-tivas. Es una característicaesencial en este tipo de pro-tecciones pues, entre otrascosas, se evita un disparo

indebido de los fusibles delas instalaciones y con ellola desconexión del suminis-tro de energía.

Esta característica de cali-dad, denominada tambiéncomo “Selectividad de des-conexión” de los dispositi-vos combinados de protec-ción contra corrientes derayo y sobretensiones tiene

que estar plenamentegarantizada.

Para aplicaciones en el mar-co de instalaciones de emi-sión/recepción de radio hayque exigir la selectividad dedesconexión según se indi-ca en la tabla 9.17.1.

9.17.2 Conexión a la redfija (si existe)

Para la conexión de las ins-talaciones de emisión/re-cepción de radio a la técni-ca superior de intermedia-ción (BSC, MSC) se eligen,dependiendo del usuariode la red, conexiones a lared fija (cable de cobre) oconexiones por radio (RiFu). En las conexiones a la redfija,en caso de una descarga directa de rayo en la ins-talación de antena, fluyen corrientes parciales de rayo

también a través de los cables de telecomunicaciones.En este caso, se consigue una protección suficiente uti-lizando también descargadores combinados. Los dis-positivos de protección contra sobretensiones se insta-larán de acuerdo con los datos de la tabla 9.17.3.

9.17.3 Técnica de transmisión de radio

En la protección de la técnica de radio-transmisión hayque efectuar la elección adecuada de los dispositivosde protección contra sobretensiones, principalmentede acuerdo con la banda de transmisión (frecuencia) y

con la técnica de conexionado utilizada.

Por tanto, hay que tener en cuenta la capacidad dederivación, el suministro de corriente a distancia en lossistemas de radio (punto a punto) y, dependiendo de

la aplicación, la baja intermodulación pasiva (PIM). Enla tabla 9.17.4 se muestra una selección de los produc-tos de protección de la firma DEHN + SÖHNE.

9.17.4 Protección contra rayos, toma de tierra,compensación de potencial

En la planificación y en la construcción de instalacionesde emisión/recepción de radio tienen que tenerse muyen cuenta, en lo que se refiere a la toma de tierra, a lacompensación de potencial y a la protección contrarayos y sobretensiones, lo establecido en la norma UNE

EN 62305-3.


Sin disparo de unfusible ...

...con una corrientede derivación atierra/corriente decortocircuito hasta

Denominación deproducto – Art. Nr.

20 A gL/gG 50 kAeff


951 310

No. en Fig.9.17.2

Finalidad de uso Denominación deproducto

Art. Nr.

Protección básica contrasobretensiones

DEHNguard modularDG M TT 275

952 310

Nr. en Fig.9.17.2

Técnica de conexión Denominación deproducto

Art. Nr.

LSA-Plus, serie deconstrucción 2

Borna roscada(recomendación D+S)

DEHNrapid DRL 10 B 180 FSD

BLITZDUCTOR XT BXT BD 180BLITZDUCTOR XT elemento debase BXT BAS

907 401

920 347920 300

Nr. en Fig.9.17.2

Banda/Frecuencia Denominación deproducto

Art. Nr.

GSM/ 876 ... 960 +GSM/1710 ... 1880UMTS

Microwave link/ 2400

WLAN/2400

TETRA/380 ... 512

DEHNgate DGA L4 7 16 B orDEHNgate DGA L4 N B

DEHNgate DGA G N

DEHNgate DGA G BNC

DEHNgate DGA L4 7 16 S

929 048929 049

929 044

929 042

929 047

Nr. en Fig.9.17.2

Tabla 9.17.1: Selectividad de desconexión de un descargador de sobretensiones tipo 1.

Tabla 9.17.2: Descargador estandarizado de sobretensiones tipo 2.

Tabla 9.17.3: Protección contra sobretensiones para la conexión a la red fija.

Tabla 9.17.4: 4 Protección contra sobretensiones para la técnica de transmisión de datos.



Hay que distinguir si una instalación de emisión/recep-ción de radio se va ubicar sobre una construcción deobra ya existente para la cual ya se tiene, o se proyec-ta construir un sistema de protección contra rayos, o siel edificio a considerar no dispone de ningún sistema

de protección contra rayos.

Según los casos deberán adoptarse las medidas paratoma de tierra y compensación de potencial segúnUNE EN 62305-3.

En l capítulo 5.2.4.2 se describen posibles medidas deprotección contra rayos para instalaciones de radio

móvil.




9.18.1: Protección contra rayos y sobretensionespara instalaciones fotovoltaicas.

La necesidad de ofrecer garantías a los promotores ygestores de instalaciones fotovoltaicas, los expuestosemplazamientos de las plantas así como la sensible

electrónica de los inversores justifican la necesidad dedisponer de una protección efectiva contra rayos ysobretensiones.

No sólo los propietarios de viviendas particularesoptan por una instalación fotovoltaica sobre el tejadode sus casas. Cada vez más, sociedades privadas denegocio invierten en instalaciones comunitarias que seconstruyen sobre las extensas cubiertas de edificios osobre superficies libres no utilizadas.

Debido a las grandes superficies que necesita un siste-ma de generación fotovoltaico, este tipo de instalacio-

nes están especialmente amenazadas por las descargasde rayo durante las tormentas. Causas de las sobreten-siones en los sistemas fotovoltaicos son tensionesinductivas y capacitivas como consecuencia de las des-cargas de rayo, así como sobretensiones por caída derayo y operaciones de conmutación en la parte dealterna de la instalación. Las sobretensiones por caídade rayo pueden dañar los módulos fotovoltaicos y losinversores, lo cuál puede tener serias consecuenciaspara el funcionamiento del sistema. En primer lugar,altos costes de reparación (por ejemplo, del inversor,

equipo de alto coste en la instalación) y en segundolugar, el fallo del sistema pueden disminuir considera-blemente el rendimiento de la instalación y, en conse-cuencia, el beneficio del titular de la inversión.

Necesidad de protección contra rayos

Al construir instalaciones fotovoltaicas hay que dife-renciar si la instalación se realiza sobre un edificio cono sin protección externa contra rayos. En Alemania, lasnormativas para edificios exigen sistemas de protec-ción contra rayos por razones de seguridad Tal es el

caso de edificios públicos como son locales de conven-ciones, escuelas, hospitales, etc. A este respecto, se dis-tinguen edificios o estructuras, en las que, por su situa-ción, construcción o utilización, un impacto de rayopudiera ocasionar graves daños. Estos edificios oestructuras con grandes exigencias de proteccióndeben equiparse con sistemas de protección contrarayos.

En el caso de edificios privados suele prescindirse confrecuencia de las medidas de protección contra rayos.Esto sucede, por un lado, por razones de costes, pero

por otra parte, por falta de sensibilización frente aeste tema.

Si se elige como lugar de emplazamiento para una ins-talación fotovoltaica la cubierta de un edificio sin pro-tección externa contra rayos, se deriva lógicamente lacuestión de si habría que adoptar medidas de protec-ción contra rayos para todo el edificio.

Según el estado actual de la técnica, la instalación demódulos fotovoltaicos sobre edificios no incrementa elriesgo de una descarga de rayo, de manera que la exi-gencia de medidas de protección contra rayos no pudederivarse directamente de la existencia de una instala-ción fotovoltaica.

Sin embargo, sí que hay un incremento de los peligrospara la instalación eléctrica del edificio en caso de unadescarga de rayo. Esto se debe a la circunstancia deque, por el cableado de las líneas del sistema fotovol-taico que discurre por el interior del edificio por cana-

lizaciones de cables existentes, se pueden producir ele-vadas perturbaciones electromagnéticas a causa decorrientes de rayo. Por eso es necesario calcular el ries-go de daños por descargas de rayos según la normaUNE-EN 62305-2, incluyendo los resultados obtenidosde estos cálculos en los proyectos.

DEHN + SÖHNE ofrece el software “DEHNsupport”. Elanálisis de riesgos que aquí se presenta, garantiza larealización de un concepto de protección contra rayosque cumple con todos los requisitos, para proponeruna instalación que garantice la protección necesaria

con el menor gasto posible.En la norma UNE-EN 62305-3, hoja complementaria 3,se indica que un sistema de protección contra rayos,dimensionado para la clase de protección III, cumplelas exigencias de protección para instalaciones fotovol-taicas y térmicas: “ Las instalaciones fotovoltaicas y tér-micas sobre edificios no pueden interferir o dificultarlas medidas de protección contra rayos existentes. Lasinstalaciones fotovoltaicas y térmicas se protegeráncontra descargas directas de rayo mediante dispositi-vos captadores aislados según apartados 5.2 y 6.3 de la

norma UNE-EN 62305-3. Si no se puede evitar unaconexión directa, entonces deberán tomarse en consi-deración las consecuencias de las corrientes parcialesde rayo acopladas en el interior del edificio”.

Protección contra sobretensiones para inversoresfotovoltaicos, incluso en caso de descarga directa derayo.

Si se construye una instalación fotovoltaica sobre unedificio con protección externa contra rayos, uno delos requisitos básicos es que los módulos fotovoltaicos

se encuentren dentro del área de protección de unainstalación captadora aislada. Además, hay que respe-


9.18 Protección contra rayos y sobretensiones parainstalaciones fotovoltaicas y plantas solares



tar la distancia de separación entre la estructura quesoporta los módulos y la protección externa contrarayos, para evitar saltos de chispa incontrolados. Encaso contrario, corrientes parciales de rayo considera-bles pueden penetrar en el interior del edificio.

Con mucha frecuencia el usuario pretende que el teja-do completo esté recubierto de módulos fotovoltaicos,con el objetivo de lograr un rendimiento económico lomás alto posible. En estos casos, muchas veces no pue-de garantizarse la distancia de separación y entoncesla estructura que soporta los módulos debe ser inclui-da en la protección externa contra rayos. Según UNE-EN 62305-3, hoja complementaria 2, en esta circuns-tancia tienen que tomarse en consideración las conse-cuencias de las corrientes acopladas en el interior deledificio, debiendo garantizarse asimismo la compensa-

ción de potencial de protección contra rayos. Esto sig-nifica que, para los cables DC que están afectados porla corriente de rayo tiene que realizarse asimismo lacompensación de potencial de protección contrarayos. Según UNE-EN 62305-3 los conductores DC tie-nen que equiparse con un dispositivo de proteccióncontra sobretensiones (SPD - en inglés “Surge protec-tive device”) del tipo 1. Hasta ahora no había ningúndispositivo de protección contra sobretensiones tipo 1basado en tecnología de vías de chispas, para instalaren el lado de tensión continua de instalaciones foto-voltaicas. El problema radicaba en el hecho de que alcebarse la vía de chispas, ésta no podía apagarse debi-do a la corriente continua que por ella fluía y de estemodo se mantenía el arco voltaico.

Con el descargador combinado contra rayos y sobre-tensiones DEHNlimit PV 1000 (Figura 9.18.1.1) la firmaDEHN + SÖHNE ha conseguidodesarrollar un descargadorbasado en vías de chispas,capaz de apagar corriente con-tinua. De este modo, el DEHNli-mit PV 1000 es el descargadorideal para instalar en plantasfotovoltaicas. La tecnología delas vías de chispas deslizantesencapsuladas permite una pro-tección segura del generadorfotovoltaico y del inversor,incluso en caso de corrientes derayo directas Este descargadorcombinado puede utilizarsepara instalaciones fotovoltaicasde hasta 1000 V UOC SC. El des-

cargador DEHNlimit PV 1000

tiene una elevada capacidad de derivación de corrien-tes de rayo, de 50 kA 10/350 µs.

Descargador fotovoltaico multipolar tipo 2 con dispo-sitivo de desconexión en DC en tres fases para insta-

laciones fotovoltaicas

La estructura interna del descargador de sobretensio-nes tipo 2, DEHNguard M YPV …SCI (Figura 9.18.1.2)plantea nuevos avances en el aspecto de la seguridad.En este descargador se han combinado la disposicióndel circuito de protección en Y, resistente a fallos deaislamiento, con los dispositivos de separación y corto-circuito, integrados en un único equipo de protección.

Esta sinergia reduce la probabilidad de un fallo deldescargador en los estados de funcionamiento y fallo

que tienen que ser tenidos en cuenta en las instalacio-nes fotovoltaicas. De este modo se asegura que el des-cargador esté protegido en caso de sobrecarga, sinque ello de lugar a un riesgo de incendio para la insta-lación. Incluso en el caso de tensiones hasta 1000 V DC,un arco voltaico que puede producirse cuando se acti-va un dispositivo de desconexión convencional en undescargador de protección contra sobretensiones, esapago de inmediato y sin riesgo.

La protección contra incendios es la prioridad nº 1 delDEHNguard M YPV …SCI (FM).

Se ha integrado en la vía de cortocircuito un fusible,expresamente diseñado para instalaciones fotovoltai-cas, que garantiza un aislamiento eléctrico seguro,permitiendo la sustitución del módulo de protecciónsin formación de arco voltaico, en caso de que unmódulo de protección de sobretensiones esté dañado.

Fig. 9.18.1.1: Descargador combinado tipo 1, DEHNlimit PV,

para protección de inversores fotovoltaicos

contra sobretensiones, incluso en caso de

impacto directo de rayo.

Fig. 9.18.1.2: Descargador fotovoltaico

en conexión Y tipo 2,

DEHNguard M YPV SCI

1000, con dispositivo dedesconexión en 3 fases.



Este modelo único combina la protección contrasobretensiones, protección contra incendio y la protec-ción de personas.

Gracias a la elevada capacidad de fusión de los fusiblesintegrados, el DEHNguard M YPV…SCI (FM) puede uti-

lizarse en todo tipo de instalaciones fotovoltaicas, debaja, media o gran potencia.

En los ejemplos siguientes se explica con más detalle laeficacia de funcionamiento del dispositivo de descone-xión en DC en tres fases:

1. Figura 9.18.1.3: El varistor ha finalizado su vidaútil o se ha sobrecargado, activándose por tanto eldispositivo termo-dinámico de vigilancia y separa-ción.

2. Figura 9.18.1.4: Se activa el dispositivo combinadode separación y cortocircuito, produciéndoseentonces la extinción del arco voltaico.

3. Figura 9.18.1.5: Con la circulación de la corrientede cortocircuito de la instalación, se dispara el fusi-ble integrado, quedando el varistor desconectadode la línea. De este modo se consigue una situa-ción segura de servicio en el circuito de generadorde la planta fotovoltaica, evitando que se produz-ca un riesgo de incendio para la instalación.

Ejemplos de aplicación

Edificios sin protección externa contra rayosEn la figura 9.18.1.6 se muestra el concepto de protec-ción contra sobretensiones para una instalación foto-voltaica sobre un edificio sin protección externa contrarayos. En este caso, las posibles ubicaciones de los dis-positivos de protección contra sobretensiones puedenser:

⇒ Entrada DC del inversor.⇒ Salida AC del inversor.⇒ Acometida de baja tensión.

En la acometida de baja tensión del edificio se instalaun dispositivo de protección contra sobretensionesDPS del tipo 2, modelo DEHNguard M.

Este descargador de sobretensiones puede suminis-trarse, como unidad completa totalmente cableada,para cualquier sistema de baja tensión (TN-C, TN-S,TT). (Tabla 9.18.1.1).

Si el inversor de la planta fotovoltaica no se encuentraa más de 5 metros de distancia del lugar de emplaza-miento de este descargador (acometida de baja ten-sión) entonces la salida AC del inversor estará suficien-

temente protegida. Si las longitudes de cable sonmayores, entonces será necesario instalar otros dispo-


=

~

+

–

SCP SCP

=

~

+

–

+

–

SCP SCP

=

~

+

–

+

–

SCP SCP

Fig. 9.18.1.3: Activación del dispositivo de separación.

Fig. 9.18.1.4: Extinción del arco voltaico.

Fig. 9.18.1.5 Aislamiento eléctrico seguro.



sitivos adicionales de protección con-tra sobretensiones DPS tipo 2 pordelante de la entrada AC del inversor.(Tabla 9.18.1.1).

En la entrada DC del inversor, todos

los cables de string deben protegersemediante un dispositivo de protec-ción contra sobretensiones tipoDEHNguard M YPV SCI conectadoentre positivo y negativo con respec-to a tierra. Esta instalación proporcio-na una protección segura contrasobretensiones para las instalacionesfotovoltaicas con tensiones del gene-rador hasta 1000 V DC.

La tensión de servicio de los dispositi-

vos de protección contra sobretensio-nes debe elegirse de manera que seaaproximadamente un 10% superior ala tensión a circuito abierto del gene-rador en un día frío de invierno conla máxima radiación.

k Wh k Wh

=

~

1

2 3

SEB

SalidaAC

EntradaDC

Contador / suministroprincipal

DNO

Cable de

toma de tierra

Fig. 9.18.1.6: Concepto de protección contra sobretensiones para una instalación

fotovoltaica sobre un edificio sin protección externa contra rayos.

1

2

3

Figura9.18.1.6

Protecciónpara...

Dispositivos de protección Art. Nr.

Sistema TN-C DEHNguard M, DG M TNC 275DEHNguard M, DG M TNC 275 FM

952 300952 305

Sistema TN-S DEHNguard M, DG M TNS 275DEHNguard M, DG M TNS 275 FM

952 400952 405

Suministro en baja tensión

Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 275

DEHNguard M, DG M TT 275 FM

952 310

952 315

Entre positivo ynegativo con respectoa tierra

DEHNguard, DG PV 500 SCPDEHNguard, DG PV 500 SCP FM

950 500950 505

Entrada DC del inversor

Sistema TN DEHNguard M, DG M TN 275DEHNguard M, DG M TN 275 FM

952 200952 205

Salida AC del inversor, inversor instalado bajo cubierta

Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 2P 275DEHNguard M, DG M TT 2P 275 FM

952 110952 115

Tabla 9.18.1.1: Elección de los dispositivos de protección contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas sobre edificios sin protecciónexterna contra rayos.



Edificios con protección externa con-tra rayos, respetando la distancia deseparación.

El correcto estado del sistema de pro-tección contra rayos debe documen-

tarse mediante los correspondientesprotocolos de inspección o medianteinspecciones de mantenimiento. Sidurante las inspecciones se detectandeficiencias en la protección externacontra rayos (p.ej. corrosión intensa,conexiones de bornas sueltas o flo-

jas…), el usuario de la instalaciónfotovoltaica tiene la obligación deinformar por escrito al propietario eledificio de esta deficiencia.

La construcción de la instalación foto-voltaica sobre la superficie del tejadotiene que realizarse teniendo muy encuenta el sistema existente de protec-ción externa contra rayos. Por estemotivo, el sistema fotovoltaico tieneque instalarse dentro del área de pro-tección del sistema de protecciónexterna contra el rayo, para asegurarsu protección contra un impactodirecto de rayo. Mediante la instala-

ción de dispositivos captadores apro-piados, como son por ejemplo puntascaptadoras, pueden evitarse impactosdirectos de rayo en los módulos foto-voltaicos. Las puntas captadoras queeventualmente hubiera que montarde forma adicional, se instalarán demodo que con su disposición evitenun impacto directo de rayo en elmódulo fotovoltaico, y por otra par-te, no provoquen zonas de sombrasobre los módulos.

Se debe tener muy en cuenta queentre los componentes fotovoltaicosy piezas metálicas, como son las insta-laciones captadoras de rayos, canalo-nes de tejado, tragaluces, colectoressolares o instalaciones de antena, tie-ne que mantenerse una distancia deseparación “s” según UNE EN 62305-3. Esta distancia de separación se cal-culará según el procedimiento esta-blecido en dicha norma. La instala-ción fotovoltaica representada en la


k Wh k Wh

<s

<s

=

~

1

2 3

SEB

SalidaAC

EntradaDC

Contador /suministro principal

DNO

Fig. 9.18.1.7: Concepto de protección contra sobretensiones para una instalación

fotovoltaica sobre un edificio con protección externa contra rayos y

manteniendo la distancia de seguridad requerida.

Fig. 9.18.1.8 Concepto de protección contra sobretensiones para una instalación foto-

voltaica sobre un edificio con protección externa contra rayos, sin mantenersela distancia de separación “s”.

k Wh k Wh

ss

=

~

1

2 3

SEB

SalidaAC

EntradaDC

Contador /suministro principal

DNO



figura 9.18.1.7 se encuentra dentro del área de protec-ción del sistema de protección externa contra rayos.

En la figura 9.18.1.7 se muestra el concepto de protec-ción contra sobretensiones para una instalación foto-voltaica situada sobre un edificio con protección exter-

na contra rayos y con suficiente distancia de separa-ción entre los módulos fotovoltaicos y la protecciónexterna contra rayos.

Un factor esencial de un sistema de protección contrarayos es la compensación de potencial para todos losconductores que entran en el edificio desde el exterior.La exigencia de la compensación de potencial se cum-ple mediante la conexión directa de todos los sistemasmetálicos y la conexión indirecta de todos los sistemasque estén bajo tensión de servicio, mediante descarga-

dores de corriente de rayo. La compensación de poten-cial debe realizarse lo más cerca posible de entrada delos sistemas y conductores en el edificio, para evitar laentrada de corrientes parciales de rayo en el mismo. Elsuministro de baja tensión se protege mediante un

descargador combinado multipolar de corrientes derayo y sobretensiones DEHNventil ZP con tecnologíade vías de chispas. Este descargador está dimensiona-do para su montaje en carriles DIN de 40 mm en el cua-dro de contadores.

La elección del dispositivo de protección se realiza deacuerdo con el sistema de red existente (Tabla9.18.1.2).

Este descargador combinado reúne, en un solo dispo-sitivo, descargador de corriente de rayos y descarga-

1

2

3

Figura9.18.1.7

Protección para... Dispositivos de protección Art. Nr.

Sistema TN DEHNguard M, DG M TN 275DEHNguard M, DG M TN 275 FM

952 200952 205


Sistema TT DEHNguard M, DG M TT 2P 275DEHNguard M, DG M TT 2P 275 FM

952 110952 115

Entre positivo ynegativo con respectoa tierra

DEHNguard, DG PV 500 SCPDEHNguard, DG PV 500 SCP FM

950 500950 505

Entrada DC del inversor


Sistemas TN-C DEHNventil ZP, DV ZP TNC 255 900 390Sistema TN-S ySistema TT

DEHNventil ZP, DV ZP TT 255 900 391

1

2

3

Figura9.18.1.8


Sistema TN-C DEHNventil M, DV M TN 255DEHNventil M, DV M TN 255 FM

951 200951 205

Sistema TT-S ySistema TT

DEHNventil M, DV M TT 255DEHNventil M, DV M TT 255 FM

951 110951 115


por cada cable trenzado DEHNlimit, DLM PV 1000 900 330Entrada DC del inversor


Sistema TN-C DEHNventil ZP, DV ZP TNC 255 900 390Sistema TN-S ySistema TT

DEHNventil ZP, DV ZP TT 255 900 391

Tabla 9.18.1.2: Elección de los dispositivos de protección contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas sobre edificios con protección

externa contra rayos y cumpliendo la distancia de separación "s".

Tabla 9.18.1.3: Elección de los dispositivos de protección contra sobretensiones para instalaciones fotovoltaicas sobre edificios con protecciónexterna contra rayos sin mantenerse la distancia de separación “s”.



dor de sobretensiones. No precisa bobina de desaco-plo y está disponible, como unidad completamenteprecableada, para cualquier sistema de red en bajatensión (TN.C, TN-S, TT). Hasta una longitud de cableinferior a 5 metros entre el DEHNventil y el equipo

final hay protección suficiente sin necesidad de dispo-sitivos de protección adicionales. En caso de longitu-des superiores, es recomendable instalar adicional-mente dispositivos de protección contra sobretensio-nes tipo 2 o tipo 3. Del mismo modo, si la salida AC delinversor no se encuentra a una distancia superior de 5metros del lugar de instalación del DEHNnventil ZP,entonces no se precisa en el lado AC de otros disposi-tivos de protección adicionales.

Cada uno de los cables de string que entran en elinversor deben protegerse mediante un dispositivo de

protección contra sobretensiones DEHNguard, tipo DGM YPV SCI.

Edificios con protección externa contra rayos sin man-tenerse la distancia de separación

Con mucha frecuencia, los módulos fotovoltaicoscubren el tejado por completo con el fin de obtener el

mayor rendimiento posible. Desde el punto de vistatécnico de montaje, muchas veces en estos supuestosno se puede mantener la distancia de separación. Enestos casos hay que realizar una conexión directa entrela protección externa contra rayos y los componentes

metálicos de la instalación fotovoltaica. Según la nor-ma UNE EN 62305-3, hoja complementaria 2, hay quetener en cuenta los efectos de las corrientes queentran en el edificio a través de los conductores. Estosignifica que, también para los conductores DC queestán afectados por corriente de rayo, hay que realizarla compensación de potencial (Figura 9.18.1.8). Segúnla norma UNE EN 62305-3 en los conductores DCdeben instalarse dispositivos de protección contrasobretensiones tipo 1. En estos casos se instala el des-cargador combinado DEHNlimit PV 1000, que seconecta en paralelo al conductor de string. El descar-gador combinado DEHNlimit PV 1000 ha sido desarro-llado especialmente para su aplicación en plantasfotovoltaicas. La tecnología de vías de chispas encap-suladas permite una protección segura del generadorfotovoltaico y del inversor, incluso en caso de corrien-tes directas de rayo.

En el suministro en baja tensión deber realizarse tam-bién la compensación de potencial. Allí se instala elDEHNventil ZP, un dispositivo de protección contrasobretensiones con tecnología de vías de chispas

(Tabla 9.18.1.3). Si el inversor fotovoltaico se encuentrauna distancia no superior a 5 metros, la salida AC delinversor también puede considerarse protegida. Lasmedidas de protección contra sobretensiones sonsiempre efectivas sólo localmente, lo que es aplicabletambién para la protección del inversor fotovoltaico.Si el inversor fotovoltaico está situado bajo cubierta,entonces hay que asegurar la protección contra sobre-tensiones de la salida AC del inversor con otros dispo-sitivos de protección contra sobretensiones. En estecaso, la protección se consigue también con dispositi-vos de protección contra sobretensiones tipo 1, DEHN-ventil. El motivo para la instalación de estos dispositi-vos de protección es que a través del conductor deprotección y del conductor AC fluyen igualmentecorrientes parciales de rayo, que tienen que ser con-troladas.

Observación

La protección contra sobretensiones para aplicacionescon módulos de capa fina requiere una consideracióndiferente.


C a s e t a d e

i n v e r s o r e s

Punta captadora

Caja de conexión

Paneles fotovoltaicos

Sistema de puesta a tierraDimensión de las mallas 20 x 20 m

Conductor DC

Fig. 9.18.2.1: Vista general de una planta fotovoltaica en campoabierto.



9.18.2 Protección contra rayos y sobretensionespara plantas solares

En un tipo de instalación tan compleja como una plan-ta solar, es necesario calcular el riesgo de daños debi-do a impactos de rayo de acuerdo con la norma UNEEN 62305-2. Los resultados de dicho análisis debentenerse en cuenta en el diseño de la planta. El objeti-

vo es doble: por un lado, proteger tanto las casetasque alojan los inversores como las series de módulos,

contra daños por fuego (en caso de impacto directo derayo), y por otro lado, proteger los sistemas eléctricosy electrónicos (inversores, línea principal del genera-dor, sistemas de monitorización) contra los efectos delos impulsos electromagnéticos del rayo (LEMP).

Sistemas de captación y derivación

Para proteger el campo de módulos de la planta foto-voltaica contra impactos directos de rayo es necesario

=∼


Caja deconexión

Caseta de inversores

Módulosfotovoltaicos

Mástil telescópico de

protección contra rayos

1 2

33

Nº. en fig.9.18.2.2


Sistema TN-CSistemaTN-SSistema TT

DEHNventil, DV M TNC 255DEHNventil, DV M TNS 255DEHNventil, DV M TT 255

951 300951 400951 310

1

Entrada DC al inversor DEHNlimit, DLM PV 1000 900 330

Caja de conexiónDEHNguard DG PV 500 SCPDEHNguard DG PV 500 SCP FM

950 500950 505

2

3

Fig. 9.18.2.2: Esquema básico de protección contra sobretensiones en una planta solar.

Tabla 9.18.2.1 Elección de dispositivos de protección contra sobretensiones para plantas solares.



situar los módulos solares dentro de la zona de protec-ción de un sistema de captación aislado. Su diseño estábasado en el sistema de protección contra rayos ClaseIII para sistemas fotovoltaicos superiores a 10 kWsegún la directriz VdS 2010. Según la clase de protec-

ción se determinará, mediante el método de la esferarodante, el número y la altura de las puntas captado-

ras que se han de instalar. Además, debe asegurarseque se mantiene la distancia de separación “s” segúnUNE EN 62305-3 entre los bastidores de los módulos ylas puntas captadoras. Asimismo se instalará en lacaseta de inversores una protección externa contra

rayos Clase III. Los conductores de bajada están conec-tados con el sistema de puesta a tierra mediante la uti-

=∼

1

3

2

4

4

Unidad deadquisición de

datos

NTBA Modem

Nr. en fig.9.18.2.3


Red y entrada de datos de una NTBA NT PRO 909 9581

Sistemas y dispositivos de control y medida contransmisión de datos a cuatro hilos,p.ej. sistemabus RS 485

BLITZDUCTOR VT, BVT RS 485 5 918 4012

Indicadores de dirección del viento, p. ej.

transmisión analógica del valor medido 4 - 20 mA

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE 24

+ pieza base BXT BAS

920 324

920 3003

Sensor de temperatura ambiente y detemperatura del módulo

BLITZDUCTOR XT, BXT ML4 BE 5+ elemento de base BXT BAS

920 320920 300

4

Fig. 9.18.2.3: Concepto de protección para adquisición y evaluación de datos.

Tabla 9.18.2.2: Dispositivos de protección contra sobretensiones para adquisición y evaluación de datos.



lización de barras de penetración. Debido al riesgo decorrosión en el punto donde las barras entran en elterreno u hormigón, éstas deben estar fabricadas conmaterial resistente a la corrosión (acero inoxidableV4A, Nº de material 1.4571) o, en caso de utilizar ace-

ro galvanizado, deben protegerse de forma adecuada(por ejemplo, aplicando cinta corrosiva).


El sistema de puesta a tierra de una planta fotovoltai-ca consiste en un electrodo en forma de malla con unreticulado de 20 m x 20 m (Figura 9.18.2.1) Las estruc-turas metálicas que soportan los paneles fotovoltaicosse conectarán al sistema de puesta a tierra cada 10 maproximadamente. El sistema de puesta a tierra de lacaseta del inversor está diseñado como una puesta a

tierra de cimentación según norma DIN 18014.Los sistemas de puesta a tierra de la instalación foto-voltaica y de la caseta del inversor deben estar conec-tados entre sí al menos mediante un conductor (pleti-na de acero de 30 x 3,5 mm V4A, Nº material 1.4571 ode acero galvanizado). La interconexión de los siste-mas de puesta a tierra individuales reduce considera-blemente la resistencia total de tierra. La unión deestos sistemas de puesta a tierra crea una “superficieequipotencial” que reduce considerablemente la car-ga de tensión de los efectos del rayo en los cableados

eléctricos que unen las series de módulos con la casetadel inversor. El electrodo de puesta a tierra debe dis-ponerse al menos a 0.5 m de profundidad en el terre-no y las mallas interconectadas mediante bornas decruz. Todas las uniones realizadas bajo el terrenodeben estar protegidas con cinta anticorrosiva. Estotambién es aplicable para pletinas de acero V4A bajoel terreno.

Compensación de potencial de protección contrarayos

Todos los conductores activos que entren en la casetadel inversor procedentes del exterior tienen que serincluidos en el sistema equipotencial. Los requisitos deun sistema equipotencial se cumplen mediante launión directa de todos los sistemas metálicos y launión indirecta de todos los conductores activosmediante descargadores de corriente de rayo Tipo 1.La equipotencialidad debe realizarse preferentementecerca de la acometida para prevenir que corrientesparciales de rayo pueden entrar en la caseta. En esteejemplo concreto (Figura 9.18.2.2) la línea de baja ten-sión que acomete la caseta del inversor está protegidamediante un descargador multipolar combinado con-

tra rayos y sobretensiones Tipo 1, modelo DEHNventil(Tabla 9.18.2.1).

Asimismo, los conductores de continua que entran enla caseta para ser conectados al inversor, tienen queser protegidos mediante un descargador de corriente

de rayo basado en vías de chispas, como el descarga-dor combinado contra rayos y sobretensiones DEHNli-mit PV 1000.

Medidas de protección contra sobretensiones en elcampo de paneles

Con objeto de reducir la carga en los módulos fotovol-taicos ante el impacto directo de rayo en el sistema depuntas captadoras aisladas, se instalan dispositivos deprotección contra sobretensiones en las cajas de cone-xión, lo más cerca posible de los paneles fotovoltaicos.

Para tensiones del generador hasta 1000 V DC, se ins-tala un descargador de sobretensiones tipo DEHN-guard M YPV SCI entre los polos positivo y negativocon respecto a tierra. En este ejemplo concreto es sufi-ciente utilizar descargadores de sobretensiones Tipo 2,porque los módulos fotovoltaicos se encuentran situa-dos bajo el área de protección del sistema de protec-ción externa contra el rayo.

En la práctica, es habitual utilizar descargadores deprotección con contactos libres de potencial para laseñalización a distancia del estado de la protección. De

esta forma se reduce notablemente el número de ins-pecciones a los dispositivos de protección, minimizan-do por tanto los costes de mantenimiento.

Los dispositivos de protección contra sobretensionesen las cajas de conexión del generador asumen local-mente la protección de los módulos fotovoltaicos yaseguran que no se produzcan saltos de chispa en losmismos.

Observación

La protección contra sobretensiones para aplicaciones

con módulos de capa fina requiere una consideracióndiferente.

Medidas de protección contra sobretensiones para sis-temas de adquisición de datos

En la caseta de inversores se encuentra un sistema decontrol a distancia. Esto permite al usuario detectar deforma rápida fallos o alteraciones en la planta fotovol-taica y subsanarlas. Mediante el sistema de tele-vigi-lancia es posible disponer permanentemente de losdatos de rendimiento de la planta solar, lo que permi-

te optimizar el funcionamiento de la misma.



Como se indica en la figura 9.18.2.3, a través de senso-res externos se realizan mediciones de la velocidad delviento, de la temperatura de los módulos y de la tem-peratura exterior. Estos valores pueden leerse directa-mente en la unidad de adquisición de datos.

La unidad de adquisición de datos dispone de interfa-ces, como RS 232 o RS 485, que se conectan a un PC oa un módem para control y mantenimiento a distan-cia. Con ello, el personal de servicio puede determinarla causa del fallo o perturbación y subsanarlo correcta-mente. El módem de la figura 9.18.2.3 está conectadoal equipo final de la red (NTBA) de una conexión bási-ca RDSI.

Los sensores de medida para velocidad del viento ytemperatura del módulo están situados, al igual quelos módulos fotovoltaicos, en la zona de protección

contra impactos directos de rayo. De este modo no seproducen corrientes de rayo en los cables de medida,pero sí pueden aparecer sobretensiones transitoriasconducidas que se originan a causa de efectos inducti-

vos en el caso de impactos directos de rayo en el siste-ma de puntas captadoras aisladas.

Para garantizar en todo momento una transmisiónconstante y libre de perturbaciones de los datos técni-cos de medida a la unidad de control, es necesario lle-var los cables de los sensores que entran en el edificioa través de dispositivos de protección contra sobreten-siones (Tabla 9.18.2.2). Al elegir los dispositivos de pro-tección hay que asegurarse de que no se produzca nin-guna interferencia o fallo en los valores de medida.Igualmente tiene que asegurarse la posterior transmi-sión de los datos técnicos de medida por módem RDSIa través de la red de telecomunicaciones para poderrealizar un control permanente y una optimización delas prestaciones de la instalación. Para ello se protegeel interface UKO por delante del NTBA al que está

conectado el módem RDSI mediante el correspondien-te dispositivo de protección contra sobretensiones.Con este protector se garantiza también el suministrode 230 V del NTBA.




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von Gebäuden: Erdung und und Potentialaus-gleich nach EN 50130,TN-, TT- und IT-Systeme, Ver-meidung von Induktionsschleifen, Schirmung,Lokale Netze; 3. Auflage, 2000; VDE-Schriften-reihe, Band 66; VDE Verlag GmbH Berlin – Offen-bach

Wettingfeld, K.

Explosionsschutz nach DIN VDE 0165 undBetriebssicherheitsverordnung; 3. Auflage, 2005;VDE-Schriftenreihe Band 65; VDE Verlag GmbH

Berlin – Offenbach

Scripts

BLIDS Blitz-Informationsdienstleistung

Siemens AG, ATD IT PS KHE, Siemensallee 84,Karlsruhe

VDE-Info 12

Blitzkugelverfahren – Untersuchung von blitzein-

schlaggefährdeten Bereichen am Beispiel desAachener Doms; 1. Auflage, 1998




V. Kopecky

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Dipl.-Chem. Dr. Jürgen Kulka

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DEHN-Software

DEHNsupport

Planning software for lightning protectionsystems




Foto aérea de DEHN + SÖHNE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Fig. 2.1.1: Rayo descendente (rayo nube - tierra).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Fig. 2.1.2: Mecanismo de descarga de un rayo descendente negativo (Rayo nube-tierra).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Fig. 2.1.3: Mecanismo de descarga de un rayo descendente positivo (rayo nube-tierra). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Fig. 2.1.4: Rayo ascendente (Rayo tierra-nube). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Fig. 2.1.5: Proceso de descarga de un rayo ascendente negativo (Rayo tierra-nube).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Fig. 2.1.6: Proceso de descarga de un rayo ascendente positivo (Rayo tierra-nube). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Fig. 2.1.7: Componentes posibles de una descarga de rayo descendente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Fig. 2.1.8: Componentes posibles de una descarga de rayo ascendente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Fig. 2.2.1: Distribución del potencial en caso de descarga de rayo en una zona de terreno homogénea.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Fig. 2.2.2: Muerte de animales por corrientes de choque debido a tensiones de paso peligrosas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Fig. 2.2.3: Elevación del potencial de la instalación de puesta a tierra de un edificio respecto a la tierra lejana, a causa del valor cresta de la corrientede rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Fig. 2.2.4: Peligros para instalaciones eléctricas a causa de la elevación de potencial del sistema de puesta a tierra.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Fig. 2.3.1: Tensión de onda cuadrada inducida en bucles por la pendiente de la corriente ∆i/∆t de la corriente de rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Fig. 2.3.2: Ejemplo de cálculo de tensión inducida en onda cuadrada en bucles cuadrados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Fig. 2.4.1: Energía producida en el punto de impacto por la carga de la corriente de rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Fig. 2.4.2: Efectos de un arco voltaico de corriente de impulso sobre una superficie metálica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Fig. 2.4.3: Perforación de chapas metálicas por la acción de arcos voltaicos de larga duración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Fig. 2.5.1: Calentamiento y efectos magnéticos producidos por la energía específica de la corriente del rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Fig. 2.5.2: Efecto de las fuerzas electrodinámicas entre conductores en paralelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Fig. 3.2.3.1: Densidad de los rayos en Alemania (Media de los años 1999-2005).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Fig. 3.2.3.2: Superficie captadora equivalente Ad para descargas directas de rayo en una estructura aislada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Fig. 3.2.3.3: Superficie captadora equivalente Ad, Al, Aa para descargas directas de rayo en la estructura / líneas de suministro y Am, Ai para descargasindirectas de rayo próximas a la estructura / líneas de suministro.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Fig. 3.2.9.1: Diagrama de flujo para la elección de medidas de protección para los tipos de pérdida L1….L3.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Fig. 3.2.10.1: Procedimiento básico a seguir con puntos de vista puramente económicos y cálculo de los costes anuales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Fig. 3.2.10.2: Diagrama de flujo para la elección de medidas de protección en caso de pérdidas económicas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Fig. 4.1: Componentes de un sistema de protección contra el rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Fig. 4.2: Sistema de protección contra rayos (SPCR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Fig. 5.1.1: Procedimientos para el diseño de la instalación captadora en edificios de gran altura.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Fig. 5.1.1.1: Descarga inicial ascendente que determina el lugar en que va a caer el rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Fig. 5.1.1.2: Modelo de la esfera rodante Fuente: Prof. Dr. A. Kern, Aachen (Aquisgrán).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Fig.5.1.1.3: Aplicación esquemática del método de la “esfera rodante” en un edificio con superficie muy irregular.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Fig. 5.1.1.4: Edificio administrativo de nueva construcción: Modelo con “esfera rodante “ nivel de protección I. Fuente: WBG Wiesinger. . . . . . . . . . . . . . . 51

Fig. 5.1.1.5: Edificio administrativo de nueva construcción DAS: Vista aérea de las zonas expuestas a descargas de rayo para el nivel de protección I.Fuente: WBG Wiesinger. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Fig. 5.1.1.6: Catedral de Aquisgrán (Aachen): Modelo con entorno y “esferas de rayo” para los niveles de protección II y III. Fuente: Prof. Dr. A. Kern,Aquisgrán. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Fig. 5.1.1.7: Profundidad de penetración p de la esfera rodante.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Fig. 5.1.18: Dispositivos captadores para estructuras en cubierta con su correspondiente espacio protegido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Fig. 5.1.1.9: Cálculo de ∆h, por el método de la esfera rodante, para el caso de varias puntas captadoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Fig. 5.1.1.10: Mallas captadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Fig. 5.1.1.11: Ángulo de protección y radio equivalente de la esfera rodante.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Fig. 5.1.1.12: Ángulo de protección “alfa” en función de la altura h y el nivel de protección.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Fig. 5.1.1.13: Zona protegida cónica.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Fig. 5.1.1.14: Ejemplos de sistemas de protección con ángulo de protección α. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Fig. 5.1.1.15: Espacio protegido mediante un cable tendido.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Fig. 5.1.1.16: Sistema de protección contra rayos, volumen protegido por una punta captadora vertical.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Fig. 5.1.1.17: Protección contra descargas directas de rayo de estructuras pequeñas sobre cubierta mediante puntas captadoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Fig. 5.1.1.18: Tejado a dos aguas con soportes para conductor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Fig. 5.1.1.19: Tejado plano con puntas captadoras y soportes de conductor: Protección de lucernarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Fig.5.1.1.20: Sistema de protección externa contra rayos aislado con dos mástiles captadores separados de acuerdo con el procedimiento de ángulo deprotección: Proyección sobre una superficie vertical. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Fig. 5.1.1.21: Sistema de protección externa contra rayos aislado, compuesto por dos mástiles captadores separados, unidos entre sí con un conductorhorizontal captador: Proyección sobre una superficie vertical mediante dos mástiles (alzado).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Figuras y Tablas



Fig. 5.1.2.1: Instalación captadora sobre tejado a dos aguas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Fig. 5.1.2.2: Altura de una estructura sobre el tejado realizada en material no conductor (p. ej. PVC), h ≤ 0.5 m. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Fig. 5.1.2.3: Elementos captadores adicionales para tuberías de ventilación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Fig. 5.1.2.4: Edificio con una instalación fotovoltaica. Fuente: Blitzschutz Wettingfeld, Krefeld. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Fig. 5.1.2.5: Antena con punta captadora. Fuente: Oberösterreichischer Blitzschutz, Linz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Fig. 5.1.3.1: Instalación captadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Fig. 5.1.3.2: Instalación captadora sobre tejado plano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Fig. 5.1.3.3: Uso de puntas captadoras.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Fig. 5.1.3.4: Brida de puenteo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Fig. 5.1.3.5: Ejemplo de protección para un peto metálico cuando pueda producirse la fusión del material (Vista frontal). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Fig. 5.1.3.6: Bandas para tejado plano sintético. Soporte de conductor de tejado tipo KF/KF2.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Fig. 5.1.4.1: Tipos de tejados metálicos, p. ej. tejado con junta redondeada.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Fig. 5.1.4.2: Ejemplo de daños: cubierta de chapa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Fig. 5.1.4.3: Instalación captadora en tejado metálico – Protección contra perforaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Fig. 5.1.4.4a: Soporte de conductores para tejado metálico - Tejado con junta redonda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Fig. 5.1.4.4b: Soporte de conductores para tejado metálico - Tejado con junta redonda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Fig. 5.1.4.5: Modelo de estructura de un tejado de chapa trapezoidal. Soporte de conductor con pieza de apriete. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Fig. 5.1.4.6: Modelo de estructura de tejado con junta redonda.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Fig. 5.1.4.7: Punta captadora para un lucernario en un tejado con junta redonda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Fig. 5.1.5.1: Instalación captadora para edificios con cubiertas de paja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Fig. 5.1.5.2: Componentes para tejados de paja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Fig. 5.1.5.3: Tejado de brezo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Fig. 5.1.5.4: Granja histórica con protección externa contra rayos.. (Fuente: Hans Tormählen GMBH & Co K.G.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Fig. 5.1.5.5: Sección del edificio principal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Fig. 5.1.5.6: Representación esquemática del tendido de los derivadores en las vigas del tejado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Fig. 5.1.5.7: Conductor HVI guiado por la cornisa.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Fig. 5.1.6.1: Protección contra rayos de aparcamientos en cubierta – Protección del edificio.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Fig. 5.1.6.2: Protección contra rayos de aparcamientos en cubierta - Protección de las personas y del edificio (UNE EN 62305-3); Anexo E.. . . . . . . . . . . . . 69

Fig. 5.1.7.1: Tejado ajardinado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Fig. 5.1.7.2: Instalación captadora sobre un tejado ajardinado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Fig. 5.1.7.3: Guiado de los conductores por encima del recubrimiento.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Fig. 5.1.8.1: Conexión de estructuras sobre cubierta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Fig. 5.1.8.2: Instalación captadora aislada. Protección con punta captadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Fig. 5.1.8.3: Punta captadora con soporte distanciador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Fig. 5.1.8.4: Soporte angular para punta captadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Fig. 5.1.8.5: Soporte de la punta captadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Fig. 5.1.8.6: Instalación captadora aislada para una instalación fotovoltaica.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Fig. 5.1.8.7: Instalación captadora aislada para estructuras sobre el tejado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Fig. 5.1.8.8: Protección suplementaria contra la corrosión en la zona de transición, mediante cinta anticorrosiva para aplicación bajo tierra. . . . . . . . . . . . 72

Fig. 5.1.8.9: Instalación de un mástil telescópico de protección contra el rayo.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Fig. 5.1.8.10: Instalación captadora.. Fuente: Protección contra rayos Wettingfeld, Krefeld. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Fig. 5.1.8.11: Trípode para tubos auto soportados aislados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Fig. 5.1.8.12: Instalación captadora aislada con DEHNiso-Combi.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Fig. 5.1.8.13: Detalle de un DEHNiso-Combi.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Fig. 5.1.8.14: Instalación captadora aislada con DEHNiso-Combi.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Fig. 5.1.9.1: Tendido de los derivadores en una torre de iglesia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Fig. 5.1.10.1: Aerogeneradores con receptores integrados en las palas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Fig. 5.1.10.2: Protección contra rayos de anemómetros situados en un aerogenerador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Fig. 5.1.11.1: Protección contra descargas directas de rayo mediante puntas captadoras autosoportadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Fig. 5.1.11.2: Procedimiento para el dimensionado de instalaciones captadoras según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Fig. 5.1.11.3: Punta captadora auto-soportada con trípode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Fig. 5.1.11.4: División de Alemania en zonas de viento y valores correspondientes de la presión dinámica y de las velocidades máximas del viento.Fuente: DIN 4131: 1991-11 Soportes de acero para antenas Berlin, Editorial Beuth-Verlag GMBH.(Mapa). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78




Fig. 5.1.11.5: Comparación entre el desarrollo de los momentos de flexión en puntas captadoras auto-soportadas con y sin tirantes (Longitud = 8,5 m).. . . 80

Fig. 5.1.11.6: Modelo FEM de una punta autosoportada sin tirantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

Fig. 5.1.11.7: Modelo FEM de una punta autosoportada con tirantes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

Fig. 5.2.2.1.1: Bucle en el derivador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Fig. 5.2.2.1.2: Instalación derivadora.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Fig. 5.2.2.1.3: Instalación captadora con conexión al canalón del tejado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Fig. 5.2.2.1.4: Puesta a tierra de bajantes de agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Fig. 5.2.2.2.1: Uso de elementos naturales. Nuevos edificios de hormigón prefabricado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Fig. 5.2.2.2.2: Subestructura metálica, puenteada eléctricamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Fig. 5.2.2.2.3: Conexión a tierra de una fachada metálica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Fig. 5.2.2.2.4: Derivador instalado a lo largo de la tubería. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Fig. 5.2.2.3.1: Punto de medida numerado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Fig. 5.2.2.4.1: Instalación captadora en cubiertas de grandes dimensiones - derivadores internos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Fig. 5.2.2.5.1: Instalación derivadora en patios interiores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Fig. 5.2.3.1: Mástiles captadores aislados del edificio.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Fig. 5.2.3.2: Mástiles captadores interconectados mediante cables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Fig. 5.2.3.3: Mástiles captadores interconectados mediante cables con uniones transversales (Malla). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Fig. 5.2.4.1: Instalación captadora aislada con soportes distanciadores.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Fig. 5.2.4.2: Instalación captadora aislada para antenas de telefonía. Aplicación del sistema DEHNconductor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Fig. 5.2.4.1.1: Evolución de una descarga en un derivador aislado sin revestimiento especial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

Fig. 5.2.4.1.2: Componentes del conductor HVI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

Fig. 5.2.4.1.3: Conductor HVI I y componentes del sistema DEHNconductor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

Fig. 5.2.4.2.1: Integración de una nueva antena 2G/3G en la instalación ya existente de protección contra rayos, con utilización del conductor HVI. . . . . . . . 91

Fig. 5.2.4.2.2a: Tubo aislante en la zona de la antena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Fig. 5.2.4.2.2b: Conexión al soporte de la antena para control de potencial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Fig. 5.2.4.2.3a: Ventiladores con puntas captadoras y tendido de cable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Fig. 5.2.4.2.3b: Punta captadora, conductor circular elevado con conexión a sistema derivador aislado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Fig. 5.2.4.2.4: Conservación de la distancia de separación necesaria mediante derivador aislado controlada por tensión (HVI).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Fig. 5.2.4.2.5: Sistema captador con cable tendido y sistema derivador aislado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Fig. 5.2.4.3.1: Vista general. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Fig. 5.2.4.3.2: Instalación captadora aislada y anillo aislado. Fuente: H. Bartels GMBH, Oldenburg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

Fig. 5.2.4.3.3: Derivador de anillo aislado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

Fig. 5.2.4.3.4: Vista general de la nueva protección externa contra rayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

Fig. 5.2.4.4.1: Cálculo de la distancia de separación necesaria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Fig. 5.4.1: Ejemplos de detalles de una protección externa contra rayos en un edificio con tejado a dos aguas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Fig. 5.4.2: Punta captadora para chimenea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Fig. 5.4.3: Instalación en cubierta plana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Fig. 5.4.4: Dimensiones para tomas de tierra anulares.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Fig. 5.4.5: Punto expuesto a riesgo de corrosión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Fig. 5.4.1.1: Instalación captadora. Compensación de dilatación mediante bridas de puenteo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Fig. 5.4.2.1a: Protección externa contra rayos de una vivienda unifamiliar.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Fig. 5.4.2.1b: Protección externa contra rayos de un edificio industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Fig. 5.4.2.2: Soportes de conductor DEHNsnap y DEHNgrip. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Fig. 5.4.3.1: Soporte de conductor de tejado con DEHNsnap para tejas de caballete. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Fig. 5.4.3.2: SPANNsnap con soporte de conductor de plástico DEHNsnap.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Fig. 5.4.3.3: FIRSTsnap para montaje sobre piezas de caballete ya existentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Fig. 5.4.3.4: Soporte de conductor de tejado UNIsnap con puntal preformado. Utilización sobre tejas ranuradas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Fig. 5.4.3.5: Soporte de conductor de tejado UNIsnap con puntal preformado. Utilización sobre tejas planas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Fig. 5.4.3.6: Soporte de conductor de tejado UNIsnap con puntal preformado. Utilización sobre tejados de pizarra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Fig. 5.4.3.7: Soporte de conductor FLEXIsnap para adaptación directa a la junta.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Fig. 5.4.3.8: Soporte de conductor de tejado para instalar en el reborde inferior en cubiertas de teja con ranuras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Fig. 5.4.3.9: ZIEGELsnap, para sujeción entre tejas o planchas planas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104




Fig. 5.4.3.10: Soporte de conductor de tejado PLATTENsnap para construcciones solapadas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Fig. 5.5.1: Potencial de la superficie del terreno y tensiones en la toma de tierra de cimientos FE y tomas de tierra de control cuando están atravesadospor la corriente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Fig. 5.5.2: Distribución de corriente de una toma de tierra en forma de bola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Fig. 5.5.3: Resistencia de propagación RA de una toma de tierra en forma de bola con diámetro 20 cm, a 3 m de profundidad, siendo ρE = 200 Ωmdependiente de la distancia con respecto al centro de la bola. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Fig. 5.5.4: Resistencia específica de tierra ρE de diferentes tipos de suelo.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108Fig. 5.5.5: Resistencia específica de tierra ρE dependiendo de la época del año, sin que influyan sobre ella las precipitaciones (profundidad de

enterramiento de la toma de tierra < 1,5 m).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Fig. 5.5.6: Determinación de la resistencia específica de tierra --E con un puente de medida de cuatro bornas según el método WENNER.. . . . . . . . . . . . 108

Fig. 5.5.7: Resistencia de propagación RA en función de la longitud I de la toma de tierra superficial con diferentes resistencias específicas de tierra ρE.. 110

Fig. 5.5.8: Tensión de toma de tierra UE entre el conductor de tierra y la superficie del terreno en función de la distancia existente hasta la toma detierra, en una toma de tierra de fleje de 8 m de longitud a diferentes profundidades.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

Fig. 5.5.9: Máxima tensión de paso US en función de la profundidad de enterramiento para una toma de tierra de fleje extendida. . . . . . . . . . . . . . . . . 110

Fig. 5.5.10: Resistencia de propagación RA de tomas de tierra de profundidad en función de su longitud I con diferentes resistencias específicas de tierra ρE. 111

Fig. 5.5.11: Resistencia de propagación RA de tomas de tierra superficiales en forma de cruz (90º) en función de la profundidad de enterramiento. . . . . . . 112

Fig. 5.5.12: Tensión de puesta a tierra UE entre el conductor de tierra y la superficie del terreno de la toma de tierra superficial en forma radial (90º) enfunción de la distancia existente al punto de intersección (profundidad de enterramiento 0,5 m). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Fig. 5.5.13: Resistencia de toma de tierra de choque Rst, de una toma de tierra de superficie con uno y varios ramales de la misma longitud. . . . . . . . . . . 113Fig. 5.5.14: Factor de reducción p para el cálculo de la resistencia total de propagación RA de tomas de tierra de profundidad conectadas en paralelo. . . . 113

Fig. 5.5.15: Resistencia de propagación RA de tomas de tierra de superficie y de tomas de tierra de profundidad en función de la longitud de la tomade tierra l.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

Fig. 5.5.1.1: Longitudes mínimas de electrodos de tierra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

Fig. 5.5.1.2: Toma de tierra tipo B: determinación del radio medio. Ejemplo de cálculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Fig. 5.5.1.3: Toma de tierra tipo B: determinación del radio medio. Ejemplo de cálculo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Fig. 5.5.2.1: Malla en tomas de tierra de cimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Fig. 5.5.2.2: Toma de tierra de cimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Fig. 5.5.2.3: Toma de tierra de cimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Fig. 5.5.2.4: Aplicación de tomas de tierra de cimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Fig. 5.5.2.5: Disposición de la toma de tierra de cimientos (Pared del sótano aislada).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

Fig. 5.5.2.6: Disposición de toma de tierra de cimientos (Pared del sótano y plancha de suelo aisladas). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

Fig. 5.5.2.7: Disposición de la toma de tierra de cimientos en una plancha de suelo cerrada (completamente aislada).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

Fig. 5.5.2.8: Punto fijo de toma de tierra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

Fig. 5.5.2.9: Disposición de una toma de tierra de cimientos en una cubeta cerrada, ejecución "cubeta blanca". . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

Fig. 5.5.2.10: Disposición de una toma de tierra de cimientos en una cubierta cerrada, ejecución “cubeta negra”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Fig. 5.5.3.1: Anillo perimetral de toma de tierra de un edificio de viviendas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

Fig. 5.5.4.1: Tomas de tierra de profundidad autoempalmables DEHN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

Fig. 5.5.4.2: Introducción de una toma de tierra de profundidad con ayuda de trípode y martillo neumático motocompresor.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Fig. 5.5.6.1: Instalación de toma de tierra en forma de malla de una instalación industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Fig. 5.5.7.1.1: Ejemplo de aplicación de un electrodo de medida no polarizada (electrodo de cobre-sulfato de cobre) para adquirir un potencial dentro delelectrolito (vista sección transversal).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

Fig. 5.5.7.2.1: Celda galvánica: hierro/cobre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128Fig. 5.5.7.2.2: Celda de concentración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

Fig. 5.5.7.2.3: Celda de concentración: Hierro en tierra / Hierro en hormigón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

Fig. 5.5.7.2.4: Celda de concentración:Acero galvanizado en tierra/acero (negro) en hormigón.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

Fig. 5.6.1: Distancia de separación.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

Fig. 5.6.2: Diferencia de potencial al aumentar la altura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

Fig. 5.6.3: Terminal de captación con kc = 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

Fig. 5.6.4: Protección equipo de ventilación en cubierta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

Fig. 5 .6.5: Cálculo de Kc en caso de dos mástiles captadores conectados mediante un cable y toma de tierra del tipo B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

Fig. 5 .6.6: Cálculo de Kc en caso de un tejado a dos aguas con 2 derivadores.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

Fig. 5.6.7: Tejado a dos aguas con 4 derivadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

Fig. 5.6.8: Valores del coeficiente Kc en caso de una malla captadora y una toma de tierra tipo B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139Fig. 5.6.9: Factores del material en una punta captadora sobre tejado plano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139




Fig. 5.6.10: Valores del coeficiente Kc en caso de una malla captadora, anillos perimetrales que unen los derivadores y una toma de tierra tipo B.. . . . . . . 140

Fig. 5.7.1: Ilustración de la tensión de paso y de contacto.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

Fig. 5.7.2: Control de potencial. Ilustración y recorrido simbólico del área del gradiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

Fig. 5.7.3: Posible control de potencial en la zona de acceso a una instalación de obra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Fig. 5.7.4: Ejecución del control de potencial para torre de iluminación o para una torre de antenas de telefonía móvil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Fig. 5.7.5: Control de conexión al anillo de toma de tierra/toma de tierra de cimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Fig. 5.7.1.1: Zona a proteger para una persona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

Fig. 5.7.1.2: Estructura del conductor CUI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

Fig. 5.7.1.3: Prueba de tensión vertical bajo lluvia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Fig. 5.7.1.4: Conductor CUI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Fig. 5.7.1.5: a) Bucle derivador-persona. b) Inductancia mutua M y tensión inducida Ui. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Fig. 6.1.1 Principio de la compensación de potencial de protección contra rayos, compuesta de compensación de potencial principal y de proteccióncontra rayos (En el futuro: compensación de potencial de protección). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Fig. 6.1.2: Barra de compensación de potencial K-12,Art. Nr. 563 200. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Fig. 6.1.3: Abrazadera de tubería de toma de tierra, Art. Nr.408 014.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

Fig. 6.1.4: Abrazadera de tubería de toma de tierra,Art. Nr. 407 114. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

Fig. 6.1.5: Abrazadera de tubería en banda de toma de tierra, Art. Nr. 540 910. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

Fig. 6.1.6: Compensación de potencial con cableado de paso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150Fig. 6.2.1: Descargador de corriente de rayo DEHNbloc NH instalado en barras de contadores (Ver al respecto la figura 6.2.2).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Fig. 6.2.2: Descargador combinado DEHNventil ZP para instalar directamente sobre barras de contadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Fig. 6.3.1: Equipotencialidad de protección contra rayos con sistema captador aislado, tipo DEHNconductor para instalaciones de antena segúnUNE EN 62305-3 (IEC 62305-3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

Fig. 6.3.2: Instalación de sistema captador aislado de protección contra rayos en antena de telefonía móvil.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

Fig. 6.3.3: Sistema de conexión de blindaje SAK capaz de soportar corrientes de rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

Fig. 6.3.4: Equipotencialidad de protección contra rayos para línea telefónica con el BLITZDUCTOR XT.(Utilización autorizada por el Deutsche TELEKOM). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

Fig. 6.3.5: Envolvente DEHN capaz de soportar corrientes de rayo (DPG LSA) para técnica LSA 2/10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

Fig. 7.1.1: Concepto de zonas de protección contra el rayo según UNE EN 62305-4 (IEC 63205-4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Fig. 7.1.2: Ejemplo para la realización del concepto de zonas de protección contra rayos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

Fig. 7.3.1: Reducción del campo magnético mediante blindaje de rejilla.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158Fig. 7.3.2: Campo magnético en un impacto de rayo (LEMP) UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Fig. 7.3.3: Volumen para equipos electrónicos dentro de la zona de protección contra rayos 1 (LPZ 1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Fig. 7.3.4: Campo magnético en un impacto de rayo (LEMP) UNE EN 62305-4 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Fig. 7.3.5: Campo magnético en un impacto de rayo lejano (LEMP) UNE EN 62305-4 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Fig. 7.3.6: Utilización de las varillas de la armadura de un edificio o estructura para blindaje y para compensación de potencial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Fig. 7.3.7a: Rejillas de acero galvanizadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Fig. 7.3.7b: Utilización de rejillas de acero para blindaje, p. ej. en cubiertas de tejado ajardinadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Fig. 7.3.8: Blindaje de un edificio o estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Fig. 7.3.9: Conductor colector de tomas de tierra según DIN VDE 0800-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Fig. 7.3.1.1: Sin conexión del apantallamiento. No hay apantallamiento frente a acoplamientos capacitivos/inductivos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Fig. 7.3.1.2: Conexión del apantallamiento en ambos extremos.Apantallamiento frente a acoplamientos capacitivos/inductivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Fig. 7.3.1.3: Conexión del apantallamiento en ambos extremos. Solución: Puesta a tierra directa e indirecta del apantallamiento.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Fig. 7.3.1.4: Conexión del apantallamiento.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Fig. 7.3.1.5: Conexión del apantallamiento en ambos extremos.Apantallamiento contra acoplamiento capacitivo/inductivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Fig. 7.4.1: Red de compensación de potencial en un edificio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

Fig. 7.4.2: Anillo de compensación de potencial en una instalación de ordenadores.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

Fig. 7.4.3: Unión del anillo circular de compensación de potencial con la red de compensación de potencial mediante puntos fijos de toma de tierra. . . . 165

Fig. 7.4.4: Integración de sistemas electrónicos en la red de compensación de potencial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

Fig. 7.4.5: Combinación de los métodos de integración según figura 7.4.4. Integración en la red de compensación de potencial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

Fig. 7.5.1.1: Conexión de barra equipotencial a un punto fijo de toma de tierra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Fig. 7.5.2.1: Transformador situado fuera del edificio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Fig. 7.5.2.2: Transformador dentro del edificio (LPZ 0 intercalado en LPZ 1).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

Fig. 7.5.2.3: Ejemplo de la compensación de potencial en un edificio con varias entradas y con un conductor circular interior para unión de las barras decompensación de potencial.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168




Fig. 7.5.2.4: Protección interna contra rayos con una entrada común de todas las líneas de suministro eléctrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

Fig. 7.5.2.5: Descargador combinado contra rayos y sobretensiones DEHNventil.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Fig. 7.5.2.6: Compensación de potencial de protección contra el rayo para un sistema de alimentación y de tecnología de la información centralizado enun punto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Fig. 7.5.2.7: Descargadores de corriente de rayo en la zona de intersección LPZ 0A-1.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Fig. 7.5.3.1: Comparación de la amplitud de corrientes de prueba, forma de onda 10/350 µs y 8/20 µs, en cada caso con la misma carga. . . . . . . . . . . . . . 171

Fig. 7.6.2.1: Solamente es necesario un SPD (0/1/2) – (LPZ 2 integrado en LPZ 1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

Fig. 7.6.2.2: DEHNventil M TT 255. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Fig. 7.6.3.1: Combinación para clases de descargadores Y/L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Fig. 7.7.1.1: Anillo de compensación de potencial y punto fijo de toma de tierra para la conexión de instalaciones metálicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Fig. 7.7.2.1: Compatibilidad electromagnética en caso de impacto de rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

Fig. 7.7.2.2: Dispositivo de protección contra sobretensiones para circuitos finales, DEHNflex M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

Fig. 7.7.2.3: Descargador multipolar de sobretensiones DEHNguard M TT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Fig. 7.7.3.1: Protección de equipos de electrónica industrial (p. ej. un SPC) con el BLITZDUCTOR XT y el SPS-Protector.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Fig. 7.8.1.1: Descargador de corriente de rayo – DEHNbloc 3 y descargador combinado DEHNventil ZP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Fig. 7.8.1.2: DEHNguard TT H LI – Descargador multipolar de sobretensiones con indicación de estado de funcionamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Fig. 7.8.1.3: DEHNventil M TNS – Descargador combinado modular.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Fig. 7.8.2.1: Coordinación según el método “let-through” de 2 dispositivos de protección y de un equipo final (según IEC 61643-21). . . . . . . . . . . . . . . . . 177Fig. 7.8.2.2: Ejemplos para la aplicación de descargadores coordinados energéticamente según el TIPO de descargadores Yellow-Line y estructura del

símbolo de los descargadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

Fig. 8.1.1: Utilización de DPS en un sistema de suministro de energía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

Fig. 8.1.3.1: RCD destruido por corriente de choque de rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Fig. 8.1.3.2: Variante de circuito “3-0”en un sistema TN-C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Fig. 8.1.3.3a: Variante de circuito “4-0”en un sistema TN-S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Fig. 8.1.3.3b: Variante de circuito “3+1” en un sistema TN-S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Fig. 8.1.3.4: Instalación de DPS en un sistema TN-C-S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

Fig. 8.1.3.5: Instalación de DPS en un sistema TN-S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

Fig. 8.1.3.6: Instalación de DPS en un sistema TN – Ejemplo de un edificio de oficinas con separación del conductor PEN en el cuadro general dedistribución. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

Fig. 8.1.3.7: Instalación de DPS en un sistema TN – Ejemplo de un edificio de oficinas con separación del PEN en el cuadro de sub-distribución. . . . . . . . . 188

Fig. 8.1.3.8: Instalación de DPS en un sistema TN – Ejemplo de una industria con separación del PEN en el cuadro de subdistribución. . . . . . . . . . . . . . . . . 189

Fig. 8.1.3.9: Instalación de DPS en el sistema TN – Ejemplo de una vivienda unifamiliar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Fig. 8.1.4.1: Sistema TT (230/400 V); Variante de circuito “3+1”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Fig. 8.1.4.2: Instalación de DPS en un sistema TT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

Fig. 8.1.4.3: Instalación de DPS en un sistema TT – Ejemplo de una vivienda unifamiliar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

Fig. 8.1.4.4: Instalación de DPS en un sistema TT – Ejemplo de un edificio de oficinas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

Fig. 8.1.4.5: Instalación de DPS en un sistema TT - Ejemplo de una industria.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

Fig. 8.1.5.1a: Sistema IT sin conductor neutro integrado: Variante de conexión “3-0”.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Fig. 8.1.5.1b: Sistema IT con conductor neutro integrado: Variante de conexión “4-0”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Fig. 8.1.5.1c: Sistema IT con conductor neutro integrado: Variante de conexión “3+1”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Fig. 8.1.5.2: Instalación de descargadores en un sistema IT sin conductor neutro integrado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Fig. 8.1.5.3: Instalación de DPS en un sistema IT de 400 V – Ejemplo sin conductor neutro integrado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

Fig. 8.1.5.4: Instalación de DPS en un sistema IT de 230/400 V – Ejemplo con conductor neutro integrado.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

Fig. 8.1.6.1: Conexión de aparatos de protección contra sobretensiones en técnica de conexión en –V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Fig. 8.1.6.2: Principio de la “Borna de conexión de dos conductores” (TCT) – Representación unipolar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Fig. 8.1.6.3: Casquillo de borna de conexión tipo STAK 2x16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Fig. 8.1.6.4: Conexión de dispositivos de protección contra sobretensiones en paralelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Fig. 8.1.6.5: DEHNbloc Maxi S: Descargador coordinado de corriente de rayo para embarrados con fusibles previos integrados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Fig. 8.1.6.6: Descargador de sobretensiones NV NH Tipo 2 para instalación en bases de fusibles NH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Fig. 8.1.6.7: Longitudes máximas de cables recomendadas de dispositivos de protección contra sobretensiones en la rama paralelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Fig. 8.1.6.8a: Desde el “punto de vista del consumidor” guiado desfavorable de conductor.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Fig. 8.1.6.8b: Desde el “punto de vista del consumidor” guiado favorable de conductor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199Fig. 8.1.6.9: Disposición de dispositivos de protección contra sobretensiones en una instalación y las longitudes de conductor efectivas resultantes. . . . . 200




Fig. 8.1.6.10: Cableado serie.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

Fig. 8.1.6.11: Cableado serie en –V- del descargador combinado de corriente de rayo y sobretensiones DEHNventil M TNC mediante regleta de peine. . . . 200

Fig. 8.1.6.12: Cableado paralelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

Fig. 8.1.6.13: Guiado del cable.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

Fig. 8.1.7.1: Circuito de protección. Un puerto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

Fig. 8.1.7.2: Circuito de protección. Dos puertos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201Fig. 8.1.7.3: DPS con cableado serie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Fig. 8.1.7.4: Ejemplo DEHNventil DV TNC 255. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Fig. 8.1.7.5: Ejemplo de un DEHNguard (M) TNC/TNS/TT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

Fig. 8.1.7.6: Ejemplo DEHNrail. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

Fig. 8.1.7.7: Comportamiento de fusibles NH durante cargas por corrientes de choque de 10/350 µs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

Fig. 8.1.7.8: Corriente y tensión en unos fusibles de 25 A NH sometidos a corrientes de rayo (10/350 µs).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Fig. 8.1.7.9: Instalación de fusibles previos separados para dispositivos de protección contra sobretensiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Fig. 8.1.7.10: Apagado de la corriente consecutiva mediante la tecnología patentada RADAX-Flow.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Fig. 8.1.7.11: Selectividad de desconexión del DEHNventil M en relación con la utilización de fusibles NH de distintas corrientes de dimensionado. . . . . . . 205

Fig. 8.2.1: Clasificación de los DPS.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

Fig. 8.2.2: Comportamiento de limitación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Fig. 8.2.3: Observaciones sobre aplicaciones especiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Fig. 8.2.4: Tensión nominal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Fig. 8.2.5: Estructura de prueba para determinación de la tensión de limitación con una velocidad de elevación de la tensión du/dt = 1kV/µs.. . . . . . . . . 208

Fig. 8.2.6: Comportamiento de cebado de un DPS con du/dt = 1kV/µs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Fig. 8.2.7: Estructura de prueba para determinar la tensión de limitación en caso de corriente nominal de descarga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

Fig. 8.2.8: Tensión de limitación con corriente nominal de descarga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

Fig. 8.2.9: Corriente nominal del BLITZDUCTOR CT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

Fig. 8.2.10: Respuesta de frecuencia típica de un BLITZDUCTOR CT.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

Fig. 8.2.11: Edificio con protección externa contra rayos y cables que salen fuera del edificio, de acuerdo con el concepto de zonas de protección contrarayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Fig. 8.2.12: Edificio sin protección externa contra rayos y cables que salen fuera del edificio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Fig. 8.2.13: Edificio con protección externa contra rayos y cables en el interior del edificio, de acuerdo con el concepto de zonas de protección contrarayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Fig. 8.2.14: Edificio sin protección externa contra rayos y con cables en el interior del edificio.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Fig. 8.2.15: Esquema de bloque de la medición de temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

Fig. 8.2.1.1: Optoacoplador. Esquema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Fig. 8.2.2.1: Modelo de niveles en una automatización de edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

Fig. 8.2.3.1: Estructura de cableado universal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

Fig. 8.2.3.2 Influencia del rayo en subsistemas de cableado IT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

Fig. 8.2.4.1: Cálculo de L0 y C0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Fig. 8.2.4.2a: Descargador con seguridad intrínseca.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

Fig. 8.2.4.2b: Esquema del BXT ML4 BD Ex 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

Fig. 8.2.4.3: Descargadores en instalaciones peligrosas. Resistencia de aislamiento > 500 V AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Fig. 8.2.4.4: Aplicación. Resistencia de aislamiento < 500 V AC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Fig. 8.2.5.1: Instalación correcta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

Fig. 8.2.5.2: Instalación más corriente.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

Fig. 8.2.5.3: Equipotencialidad realizada incorrectamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

Fig. 8.2.5.4: Tendido incorrecto de los conductores.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

Fig. 8.2.5.5: Separación de cables en bandejas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

Fig. 9.1.1: Estructura de principio de un convertidor de frecuencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

Fig. 9.1.2: Conexión del blindaje del cable del motor de acuerdo con la compatibilidad electromagnética.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

Fig. 9.1.3: Vista de conjunto del circuito de un rectificador de frecuencia con descargador de sobretensiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

Fig. 9.2.1: Aislamiento en el lugar de emplazamiento para reducción de la tensión de contacto que se produce en caso de descargas de rayos en unafarola.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

Fig. 9.2.2: Control de potencial para reducción de la tensión de paso que se origina en caso de una descarga de rayo en una farola.. . . . . . . . . . . . . . . . 231Fig. 9.2.3: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231




Fig. 9.2.4: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

Fig. 9.2.5: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0B.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

Fig. 9.2.6: Farola exterior en la zona de protección contra rayos 0B.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

Fig. 9.3.1: Vista de conjunto de una instalación de biogas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

Fig. 9.3.2: Aplicación del sistema DEHNiso Combi para protección de un fermentador con cubierta de lámina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

Fig. 9.3.3: Protección de un fermentador con lámina de cubierta con tele-mástiles de acero de protección contra el rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236Fig. 9.3.4: Protección del fermentador mediante mástil captador aislado con conductor 1 HVI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

Fig. 9.3.5: Protección del fermentador mediante mástiles captadores aislados con 2 conductores HVI.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

Fig. 9.3.6: Depósito fermentador de planchas de metal atornilladas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

Fig. 9.3.7: Protección del depósito fermentador con planchas de metal con dispositivo captador separado. (Fuente: Büro für Technik, Hösbach). . . . . . . . 238

Fig. 9.3.8: Depósitos de acero soldado. (Fuente: Eisenbau Heilbronn GmbH). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

Fig. 9.3.9: Instalación de toma de tierra entrelazada para una planta de biogas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

Fig. 9.3.10: Extracto de un plan general de conexión de una planta de biogas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

Fig. 9.3.11: Protección contra sobretensiones para instalaciones informáticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

Fig. 9.3.12: Módulos de descargador combinado con LifeCheck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

Fig. 9.3.13: Descargador de sobretensiones DEHNpipe para la zona exterior, para atornillar en equipos de campo de dos conductores. . . . . . . . . . . . . . . . 243

Fig. 9.4.1: Estructura esquemática de una planta depuradora.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

Fig. 9.4.2: División de una planta depuradora en zonas de protección contra rayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

Fig. 9.4.3: Cables eléctricos en la planta depuradora.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

Fig. 9.4.4: Método del ángulo de protección según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

Fig. 9.4.5: Equipotencialidad contra rayos según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

Fig. 9.4.6: DEHNventil instalado en cuadro para proteger el sistema de baja tensión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

Fig. 9.4.7: Descargadores de sobretensiones DCO ME 24 instalados en cuadro para la completa protección del sistema de medida y control. . . . . . . . . . 249

Fig. 9.4.8: Descargadores de sobretensiones DCO ME 24 instalados en el cuadro, para la protección de las líneas de entrada provenientes de falsosuelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

Fig. 9.5.1: Distancias horizontales y verticales en la disposición de antenas, que no precisan ninguna conexión de toma de tierra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

Fig. 9.5.2: Ejemplos de tomas de tierra permitidas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

Fig. 9.5.3: Toma de tierra y compensación de potencial para antenas sobre edificios sin protección exterior contra rayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Fig. 9.5.4: Antena con punta captadora sobre tejado plano en edificios con protección exterior contra rayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252Fig. 9.5.5: Antena con punta captadora y con soporte distanciador altamente aislante sobre tejado inclinado en edificios con protección exterior contra

rayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Fig. 9.5.6: Dispositivos de protección contra sobretensiones por detrás de la barra de compensación de potencial para los blindajes coaxiales de cableen instalaciones de antenas con protección exterior contra rayos y dispositivo captador separado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Fig. 9.5.7: Dispositivo de protección contra sobretensiones por detrás de la barra de compensación de potencial para los blindajes coaxiales de cableen instalaciones de antena sin protección exterior contra rayos y con dispositivo captador separado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Fig. 9.5.8: Descargador combinado cerca de la barra de compensación de potencial para los blindajes de cable coaxiales en instalaciones de antenasin protección exterior contra rayos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

Fig. 9.5.9: Descargador combinado por detrás de la barra de compensación de potencial para los blindajes de cables coaxiales en instalacionessubterráneas de redes de cable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

Fig. 9.6.1: Instalación de ordeño moderna.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Fig. 9.6.2: Instalación automática de pienso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Fig. 9.6.3: Instalación de ventilación y lavado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255Fig. 9.6.4: Instalación de calefacción con recuperación del calor y suministro de agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Fig. 9.6.5: Instalación de ordeño con caja de control.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

Fig. 9.6.6: Vaca con collar y chip de registro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

Fig. 9.6.7: Protección contra rayos y sobretensiones para explotaciones ganaderas.Vivienda y oficina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

Fig. 9.6.8: Protección contra rayos y sobretensiones para instalaciones agrícolas. Establo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

Fig. 9.7.1: Instalación de vigilancia de video. Protección contra rayos y sobretensiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

Fig. 9.7.2: Cámara de vigilancia en la zona de protección de una punta captadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

Fig. 9.7.3: Instalación de vigilancia de video. Protección contra sobretensiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

Fig. 9.8.1: Sistema de megafonía PA en ejecución modular con equipos de protección contra sobretensiones.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

Fig. 9.8.2: Edificio sin protección externa contra rayos y altavoces instalados en la zona LPZ 0A, protegidos mediante descargadores combinados . . . . . 263

Fig. 9.8.3: Edificio con protección externa contra rayos y altavoces instalados en la zona LPZ 0B, protegidos mediante descargadores de sobretensión.. . 263Fig. 9.9.1: Protección contra rayos y sobretensiones de una central de aviso de atracos (EMZ) en técnica de línea de impulsos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265




Fig. 9.9.2: Protección contra rayos y sobretensiones en una central de aviso de incendios (BMZ) - anillo analógico.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

Fig. 9.9.3: Protección contra rayos y sobretensiones en una central de aviso de atracos (BMZ) en técnica de línea de corriente continua.. . . . . . . . . . . . . 266

Fig. 9.9.4: Protección contra rayos y sobretensiones de una central de aviso de incendios (EMZ) en técnica de línea de corriente continua. . . . . . . . . . . . 267

Fig. 9.10.1: Aplicación de un BUStector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

Fig. 9.10.2. Protección contra rayos y sobretensiones de cableados entre edificios sin conexión a la toma de tierra de cimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

Fig. 9.10.3: Protección contra rayos y sobretensiones de cableados entre edificios con conexión a la toma de tierra de cimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

Fig. 9.10.4: Protección contra rayos y sobretensiones de cableados entre edificios sin conexión de toma de tierra de cimientos, con fibra óptica en KNX. . 270

Fig. 9.11.1: Edificio de administración. Instalaciones de elevada disponibilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

Fig. 9.12.1: Ejemplo de sistema Bus M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

Fig. 9.12.2: Concepto de protección para un sistema Bus M en edificios con protección externa contra rayos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

Fig. 9.12.3: Concepto de protección para sistemas Bus M en edificios sin protección externa contra rayos, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

Fig. 9.13.1: Descargadores de corriente de rayo de y de sobretensiones para red SIMATIC PROFIBUS FMS y DP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

Fig. 9.13.2; Uso de descargadores en una red PROFIBUS PA con seguridad intrínseca. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

Fig. 9.14.1: Protección contra rayos y sobretensiones para ADSL con conexión analógica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

Fig. 9.14.2: Protección contra rayos y sobretensiones para conexión RDSI y ADSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

Fig. 9.14.3: Protección contra rayos y sobretensiones para conexión RDSI y ADSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

Fig. 9.15.1: División de una instalación Ex en zonas de protección contra rayos (LPZ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

Fig. 9.15.2: Dispositivos captadores para un tanque con puntas y cables captadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286Fig. 9.15.3: Realización de la compensación de potencial para protección contra rayos según UNE EN 62305-3 sobre la base de la compensación

principal de potencial según DIN VDE 0100-410-540. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

Fig. 9.15.4: DEHNventil DV M TT 255 en el cuadro de mandos para protección de la técnica de energía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

Fig. 9.15.5: Aparatos de protección contra sobretensiones en un circuito de medida autoseguro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

Fig. 9.15.6: BCT MOD MD EX 24 para circuitos de medida autoseguros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

Fig. 9.15.7: Descargador de sobretensiones para aparatos de campo - DEHNpipe DPI MD EX 24 M2.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Fig. 9.16.1: Laboratorio de corriente de impulos DEHN + SÖHNE. Corriente máxima de impulso tipo rayo 200 kA onda 10/350 µs.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

Fig. 9.16.2: Concepto de zonas de protección contra rayos en un aerogenerador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

Fig. 9.16.3: Red de tierra de un aerogenerador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

Fig. 9.16.4 Aplicación del descargador de corriente de rayo coordinado modelo DEHNbloc Maxi para sistemas 400/690 V TN-C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

Fig. 9.16.5: Descargador de sobretensiones modelo DEHNguard DG MOD 750 + DG M WE 600. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

Fig. 9.16.6: Aplicación del descargador combinado de rayos y sobretensiones modelo BLITZDUCTOR XT.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

Fig. 9.17.1: Estación de telefonía móvil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

Fig. 9.17.2: Esquema del circuito eléctrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

Fig. 9.17.3: Esquema de una instalación de emisión y recepción de radio con utilización de DV M TT 255 y DG M TT 275.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

Fig. 9.18.1.1: Descargador combinado tipo 1, DEHNlimit PV, para protección de inversores fotovoltaicos contra sobretensiones, incluso en caso de impactodirecto de rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

Fig. 9.18.1.2: Descargador fotovoltaico en conexión Y tipo 2, DEHNguard M YPV SCI 1000, con dispositivo de desconexión en 3 fases.. . . . . . . . . . . . . . . . . 300

Fig. 9.18.1.3: Activación del dispositivo de separación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Fig. 9.18.1.4: Extinción del arco voltaico.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Fig. 9.18.1.5 Aislamiento eléctrico seguro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Fig. 9.18.1.6: Concepto de protección contra sobretensiones para una instalación fotovoltaica sobre un edificio sin protección externa contra rayos. . . . . . . 302

Fig. 9.18.1.7: Concepto de protección contra sobretensiones para una instalación fotovoltaica sobre un edificio con protección externa contra rayos ymanteniendo la distancia de seguridad requerida.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

Fig. 9.18.1.8 Concepto de protección contra sobretensiones para una instalación fotovoltaica sobre un edificio con protección externa contra rayos, sinmantenerse la distancia de separación “s”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

Fig. 9.18.2.1: Vista general de una planta fotovoltaica en campo abierto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

Fig. 9.18.2.2: Esquema básico de protección contra sobretensiones en una planta solar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

Fig. 9.18.2.3: Concepto de protección para adquisición y evaluación de datos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307




Tabla 1.1.1: Normas de protección contra el rayo vigentes desde el 1.10.2006. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Tabla 1.1.2 Equivalentes para la clasificación de los SPD (En esta guía de Protección contra Rayos se usa la designación Tipo 1, Tipo 2, Tipo 3).. . . . . . . 14

Tabla 2.5.1 Elevación de la temperatura ∆T en K en conductores de diferentes materiales.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Tabla 2.6.1: Valores máximo de los parámetros de corriente de rayo y su probabilidad.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Tabla 2.6.2: Valores mínimos de los parámetros de corriente de rayo y sus probabilidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Tabla 3.2.3.1: Factor de emplazamiento Cd. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Tabla 3.2.3.2 Superficie captadora equivalente Al y Ai enm2.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Tabla 3.2.3.3: Factor del entorno Ce.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Tabla 3.2.4.1: Factor de daños PB para descripción de las medidas de protección contra daños físicos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Tabla 3.2.4.2: Factor de daños PSPD para descripción de las medidas de protección de los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) endependencia del nivel de protección LPL.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Tabla 3.2.5.1: Causas de daños, tipos de daños y tipos de pérdidas en función del lugar de impacto del rayo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Tabla 3.2.7.1: En el caso de los componentes de riesgo RU, RV y RW, hay que añadir, además, la frecuencia de impactos directos de rayo en las líneas desuministro de energía NL y la frecuencia de impactos directos de rayo en el edificio o estructura conectada NDA (Véase figura 3.2.3.3).Sin embargo, en el componente de riesgo RZ, hay que reducir la frecuencia de impactos de rayo junto a la línea de suministro de energíaque entra en la edificación NI, por la frecuencia de impactos directos de rayo en la línea de suministro de energía que entra en laedificación NL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Tabla 3.2.8.1: Valores típicos para el riesgo aceptable RT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Tabla 3.3.1.1: Intervalo máximo de tiempo entre las pruebas de un SPCR de acuerdo con la norma UNE EN 62305-2 (IEC 62305-2),Tabla E.2. . . . . . . . . . . . 41Tabla 5.1.1.1: Relaciones entre niveles de riesgo, efectividad Ei, distancia final de descarga hB y mínimo valor cresta de la corriente I. Fuente: Tablas 5, 6 y

7 de la norma UNE EN 62305-1 (IEC 62305-1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Tabla 5.1.1.2: Penetración de la esfera rodante en caso de dos puntas captadoras o dos conductores captadores paralelos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Tabla 5.1.1.3: Dimensiones de malla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Tabla 5.1.1.4: Ángulo de protecciónα en función del nivel de protección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Tabla 5.1.1.5: Espesor mínimo de chapas metálicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Tabla 5.1.4.1: Protección contra rayos para tejados metálicos.Altura de las puntas captadoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Tabla 5.2.1.1: Distancias entre derivadores según UNE EN 62305-3 (IEC 62305-3).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Tabla 5.2.2.1: Elevación máxima de la temperatura “DeltaT” en K de diferentes materiales conductores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Tabla 5.3.1: Material, forma y sección mínima de puntas captadoras, conductores captadores y derivadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Tabla 5.4.1: Combinación de materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Tabla 5.4.1.1: Cálculo de la variación longitudinal ∆ de varillas metálicas usadas en protección contra rayos, condicionada por la temperatura. . . . . . . . . . . 99

Tabla 5.4.1.2: Piezas de dilatación para protección contra rayos. Recomendaciones de uso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Tabla 5.4.2.1a: Componentes para la protección externa contra rayos de una vivienda unifamiliar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Tabla 5.4.2.1b: Componentes para la protección externa contra rayos de un edificio industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Tabla 5.5.1: Fórmulas de cálculo de la resistencia de propagación RA para diferentes tomas de tierra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Tabla 5.5.7.2.1: Valores de potenciales y tasas de corrosión de materiales de metal común. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Tabla 5.5.7.4.1: Combinaciones de material de sistemas de puesta a tierra para diferentes relaciones de superficie (AC > 100 x AA). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

Tabla 5.5.8.1: Material, configuración y dimensiones mínimas de los electrodos de puesta a tierra, de acuerdo la Tabla 7 de la norma UNE EN 62305-3(IEC 62305-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

Tabla 5.7.1: Distancia de los anillos y profundidades de los controles de potencial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Tabla 6.1.1: Secciones para conductores de protección equipotencial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

Tabla 7.2.1: Plan de gestión de la protección contra LEMP para nuevos edificios y para modificaciones de la construcción o de utilización de edificiossegún UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Tabla 7.3.1: Atenuación magnética de rejillas en caso de impacto próximo de rayo según UNE EN 62305-4 (IEC 62305-4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Tabla 7.3.1.1: Resistencia específica del apantallamiento Uc para diferentes materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

Tabla 7.3.1.2: Rigidez eléctrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

Tabla 7.5.2.1: Capacidad exigida para soportar corrientes de choque de rayo por dispositivos de protección contra sobretensiones DPS Tipo 1, en funcióndel nivel de riesgo y del tipo de la instalación de consumidores de baja tensión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

Tabla 7.8.2.1: Símbolo de la clase de descargador.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

Tabla 7.8.2.2: Asignación de las clases de descargadores a las transiciones LPZ.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

Tabla 8.1.1: Clasificación de los DPS según VDE, IEC y EN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

Tabla 8.1.7.1: Coeficiente del material k para conductores de cobre y de aluminio con diferentes materiales de aislamiento (según IEC 60364-4-43). . . . . . . 202

Tabla 8.2.1: Identificación de tipos de los módulos de protección BCT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Tabla 8.2.2: Corrientes nominales de los módulos de protección BCT.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208Tabla 8.2.3: Criterios de selección para equipos eléctricos de medida de temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213


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