Protección integral contra el rayo y las sobretensiones. Índice BIENVENIDO AL SEMINARIO:

Protección integral

contra el rayo

y las sobretensiones

BIENVENIDO AL SEMINARIO:

•

Quiénes somos

• Problemática del rayo y las sobretensiones

• Por qué proteger?

• Explicación de la técnica para poder comprobar

la protección:

• Protección externa (contra el rayo)

• Protección interna (contra sobretensiones)

Índice

• Quiénes somos

•

Problemática del rayo y las sobretensiones

•

Qué es el rayo?

•

Método de protección (SPCR)

•

Sobretensiones transitorias y

permanentes

• Por qué proteger?

• Explicación de la técnica para poder comprobar

la protección:

• Protección externa (contra el rayo)

• Protección interna (contra sobretensiones)

Durante la formación del cumulunimbus, la ionización va en aumento, y se crea una diferencia de potencial entre nuve y tierra, generando pequeñas cargas.

A medida que el campo eléctrico va aumentando, el trazador descendente va rompiendo el campo dieléctrico del aire.

Al final, consigue romper las capas del campo dieléctrico del aire e impacta con el trazador ascendente de la superficie.

•Hasta 200 kA

•Intensidad media de descarga: 5kA •60% rayos < 20kA

•85% rayos < 35kA.

EL FENÓMENO

Para garantizar una correcta protección contra el rayo y las sobretensiones, es necesario un sistema compuesto por lo siguiente:

Sistema externo:Pararrayos o similar, se encarga de captar al rayo. Sistema interno:Se encarga de limitar la sobretensión de las líneas. Sistema de tierras:Mediante el cual se deriva la energía del rayo o la sobretensión evitando el paso por otras vías no deseadas.

Cada uno de estos pasos es esencial para la protección, la falta o el mal estado de uno sólo de estos puntos puede significar la no protección.

MÉTODO DE PROTECCIÓN (SPCR)

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS Y PERMANENTES

TRANSITORIAS Inducciones Conducciones

PERMANENTES Anomalías en la red

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS Y PERMANENTES

duración Interrupción del servicio. eléctricaRed a b c

(a) Sobretensión (b) Tensión normal (c) Infratensión

Sobretensiones pemanentes

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS Y PERMANENTES

• Quiénes somos

• Problemática del rayo y las sobretensiones

•

Por qué proteger?

•

Solución óptima

•

Proyectista más especializado

•

Normativa

• Explicación de la técnica para poder comprobar

la protección:

• Protección externa (contra el rayo)

• Protección interna (contra sobretensiones)

SOLUCIÓ ÓPTIMA: Sin este tipo de protección, las personas y bienes tienen riesgo de sufrir impactos directos de rayo y/o de recibir sobretensiones, por lo que la protección proyectada sería insuficiente e ineficaz.

PROYECTISTA ESPECIALIZADO: Un proyecto que incluya esta protección ofrecerá una solución más completa y más profesional, por lo que será más competitivo en el mercado.

NORMATIVA

POR QUÉ PROTEGER?

Por qué proyectar protección contra el rayo y las sobretensiones?

Código técnico de Edificación, artículo SU8

REBT2002, Artículo 16.3 e ITC23

Normativas particulares avaladas por las comunidades autónomas

NORMATIVA

PROTECCIÓN EXTERNA

-

Normativa

-

Tipos de solución

-

Mantenimiento

Exigencia Básica SU8

Seguridad frente al riesgo causado por la acción del rayo

“Se limitará el riesgo de electrocución y de incendio causado por la acción del rayo, mediante instalaciones adecuadas de protección contra el rayo”

Cuando se debe aplicar este artículo? Qué obliga y en qué situaciones?

NORMATIVA. CTE

Obras de edificaciones de nueva construcción Obras de ampliación, modificación, reforma o rehabilitación

Cambio de actividad o uso del edificio existente

NORMATIVA. CTE

Cuando se debe aplicar este artículo?

El código técnico de edificación, basándose en la norma UNE 21186 cita que, Un sistema de protección externo contra el rayo esta compuesto por:

Sistema externo: Con objeto de captar de forma controlada el impacto del rayo dentro del volumen a proteger, y derivar mediante el conductor de bajada la corriente, a la instalación de puesta a tierra.

Está formado por: • Dispositivos captadores • Derivadores o conductores de bajada

Sistema interno: dispositivos que reducen los efectos eléctricos y magnéticos de la corriente de la descarga atmosférica dentro del espacio a proteger. Red de tierra: será la adecuada para dispersar en el terreno la corriente de las descargas atmosféricas.

NORMATIVA. CTE

En los edificios en los que se manipulen sustancias tóxicas, radioactivas, altamente inflamables o explosivas.

En los edificios cuya altura es superior a 43 m.

Siempre que la frecuencia esperada de impactos (Ne)

sea mayorque el riesgo admisible (Na).

NORMATIVA. CTE

¿Cuándo es obligatorio instalar un pararrayos?

Para calcular si es necesaria la protección, se ha de calcular y comparar:

Frecuencia esperada de impactos (Ne) Riesgo admisible (Na).

www.cirprotec.com

NORMATIVA. CTE

¿Cuándo es obligatorio instalar un pararrayos?

Cirprotec ofrece el Software gratuito NIMBUS PROJECT®_{para realizar este cálculo.}

Situación geográfica en el mapa de número de impactos de

rayo/(año km2)

Geometría del edificio.

Tipología y geometría de los edificios colindantes.

NORMATIVA. CTE

NORMATIVA. CTE

Tipo de construcción(metálicas, de hormigón o madera)

Contenido del edificio(contenido inflamable o no)

Uso del edificio(de concurrencia, sanitario, comercial, docente,...)

NORMATIVA. CTE

El Riesgo admisible (Na) depende de:

Por último, según estos dos parámetros, tenemos un nivel de eficiencia de la instalación.

Según el código técnico de edificación, este valor nos da el nivel de protección de la instalación.

Nivel I – Máxima Seguridad Nivel II – Alta Seguridad Nivel III – Media Seguridad Nivel IV – Básica Seguridad

En el artículo SU8, además de la protección externa, también hace obligatoria, en caso que haya dispositivos de captación de rayos, la

protección interna.

NORMATIVA. CTE

PROTECCIÓN EXTERNA

-

Normativa

-

Tipos de solución

-

Mantenimiento

Gracias a su tecnología, consigue

radios de cobertura mucho más elevadosque los sistemas pasivos.

PROTECCIÓN EXTERNA. Sistemas ACTIVOS

PROTECCIÓN EXTERNA. Sistemas ACTIVOS

PROTECCIÓN EXTERNA. Sistemas ACTIVOS

PROTECCIÓN EXTERNA

-

Normativa

-

Tipos de solución

-

Mantenimiento

MANTENIMIENTO

MANTENIMIENTO instalación de PARARRAYOS

Según UNE 21186

PROTECCIÓN

INTERNA

3. Los sistemas de protección para las instalaciones interiores o receptoras para baja tensión impedirán los efectos de las sobreintensidades ysobretensionesque por distintas causas cabe prever en las mismas y resguardarán a sus materiales y equipos de las acciones y efectos de los agentes externos. Asimismo, y a efectos de seguridad general, se determinarán las condiciones que deben cumplir dichas instalaciones para proteger de los contactos directos e indirectos.

REBT2002, Artículo 16.3

Instalaciones interiores o receptoras

NORMATIVA. REBT

Obligatorio

Protecciones transitorias Protecciones permanentesObligatorio

Para todo tipo de instalaciones y para todo tipo de redes

TRANSITORIAS PERMANENTES

Existe ITC-23 ninguna ITC No existe específica

Podemos aplicar criterios de ITC-23

Debemos aplicar artículo

16.3

Obligatorio protección transitorias cuando:

Esté alimentada por o incluya líneas aéreas. Cuando:

• Existan equipos de alto valor económico.

• Cuando se puedan producir pérdidas irreparables

• Cuando se puedan producir discontinuidades de servicio

NORMATIVA. REBT / Guía ITC23

Situaciones Ejemplos Requisitos

Línea de alimentación de baja tensión total o parcialmente aérea o cuando la instalación incluye líneas aéreas.

Todas las instalaciones, ya sean industriales, terciarias

viviendas, etc. Obligatorio

Riesgo de fallo afectando la vida humana Los servicios de seguridad, centros de emergencias, equipo

médico en hospitales. Obligatorio

Riesgo de fallo afectando la vida de los animales Las explotaciones ganaderas, piscifactorías, etc. _Obligatorio

Riesgo de fallo afectando los servicios públicos La pérdida de servicios para el público, centros informáticos,

sistemas de telecomunicación. Obligatorio

Riesgo de fallo afectando actividades agrícolas o industriales no interrumpibles

Industrias con hornos o en general procesos industriales

continuos no interrumpibles Obligatorio

Riesgo de fallo afectando las instalaciones y equipos de los locales de pública concurrencia que sean servicios de

seguridad

Sistemas de alumbrado de emergencia no autónomos. _Obligatorio Instalaciones en edificios con sistemas de protección externa

contra descargas atmosféricas o contra rayos tales como: Pararrayos, puntas Franklin, jaulas de Faraday instalados en el

mismo edificio o en un radio menor de 50 m.

Todas las instalaciones, ya sean industriales, terciarias,

viviendas, etc. Obligatorio

NORMATIVA. REBT / Guía ITC23

Situaciones Ejemplos Requisitos

Viviendas (cuando no sea obligatorio según los casos anteriores)

- con sistemas domóticos (ITC-BT-51) - con sistemas de telecomunicaciones en azotea.

Recomendado

Instalaciones en zonas con más de 20 días de tormenta al año

Todas las instalaciones, ya sean industriales, terciarias,

viviendas, etc. _Recomendado

Equipos especialmente sensibles y costosos Pantallas de plasma, ordenadores, etc. _Recomendado

Riesgo de fallo afectando las instalaciones y equipos de los locales de pública concurrencia que no sean servicios de

seguridad

Los locales incluidos en la ITC-BT-28

Recomendado

Actividades industriales y comerciales no incluidas en la tabla

A Recomendado

Andalucía: Sevillana-Endesa,avalada por BOJA nº109,7 junio 2005

Obligatorio instalación de protecciones contra sobretensiones en cualquier instalación tanto transitorio como permanentes.

Catalunya: Fecsa Endesa, avalada por DOGC nº4827, 22 febrero 2007

Obligatorio instalación de protecciones contra sobretensiones permanentes siempre en cualquier instalación y transitorio según ITC23.

Aragón: ERZ Endesa, avalada por BOA nº6, 12 enero 2010

Obligatorio instalación de protecciones contra sobretensiones permanentes siempre en cualquier instalación y transitorio según ITC23.

Canarias: Unelco Endesa, avalada por BOC nº81, 27 abril 2010

Obligatorio instalación de protecciones contra sobretensiones en cualquier instalación tanto transitorio como permanentes.

NORMATIVA. NTP

NORMAS TÉCNICAS PARTICULARES

de compañía eléctrica Gran valor de sobretensión (del orden de kV) Corta duración (µs) Derivación a tierra y equipotenci a-lización Cables metálicos: red eléctrica, datos, coaxiales... I t Impulso tipo rayo < 100 µs Conmutaciones en red eléctrica < 1ms Valor

Sobretensión Tiempo protecciónModo de Líneas

Valor de decenas hasta

400V

Larga

duración Interrupción del servicio. eléctricaRed a b c

(a) Sobretensión (b) Tensión normal (c) Infratensión

Sobretensiones pemanentes

INTRODUCCIÓN. Protección INTERNA

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

-

Dimensionado de la protección

-

Aspectos de instalación y

I t Impulso tipo rayo < 100 µs Conmutaciones en red eléctrica < 1ms

Sobretensiones TRANSITORIAS

Son picos de tensión que alcanzan valores de kV con una duración menor al milisegundo.

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

-

Dimensionado de la protección

-

Aspectos de instalación y

mantenimiento

¿QUÉ LAS PROVOCA?

El principal motivo que causa las sobretensiones transitorias son las caídas de rayos.

Las caídas de rayos puede provocar las sobretensiones por diferentes medios, siendo su capacidad destructiva, diferente en cada caso.

Sobretensiones por aumento del potencial de tierra

CAUSAS Sobretensiones TRANSITORIAS

Sobretensiones conducidas

CAUSAS Sobretensiones TRANSITORIAS

Sobretensiones inducidas

Conmutaciones de compañía

Conmutaciones de grandes cargas propias o próximas

También se producen por conmutación …

CAUSAS Sobretensiones TRANSITORIAS

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

-

Dimensionado de la protección

-

Aspectos de instalación y

mantenimiento

Los limitadores de sobretensión están compuestos, entre otros elementos, por varistores.

Los varistores modifican su resistencia según la tensión de la red.

Al conectarse en paralelo, cuando hay un sobretensión, éste la deriva directamente a tierra, protegiendo al receptor.

Receptor Red

Protector

¿CÓMO SE PROTEGE?

Tener en cuenta la sobretensión que es capaz de soportar un equipo a proteger por si solo. Este aspecto queda reflejado en la normaUNE 20460-4-443, equivalente a la norma internacionalIEC 60634-4-443.

Esta normativa cataloga los equipos en categoríassegún la sobretensión que soportan.

CATEGORÍAS DE LOS EQUIPOS A PROTEGER

6 kV

4 kV

2,5 kV

1,5 kV

IV

III

II

I

CATEGORÍAS DE LOS EQUIPOS A PROTEGER

Proyectos por pasos

Tipo 1

Protectores con capacidad de derivar descargas tipo rayo (10/350 µµµµs). Nivel de protección alto.

Tipo 2

Protectores con capacidad de derivar descargas elevadas (8/20 µµµµs). Niveles de protección medios.

Tipo 3

Protectores con capacidad de derivar descargas medias (8/20 µµµµs). Niveles de protección bajos.

CLASES DE PROTECTORES

Según el poder de descarga de los protectores, se clasifican en Tipos.

Esta clasificación de los protectores está definida en la norma

Uc

Tensión Máxima de servicio (RMS o DC) en lo cual el protector puede operar

de forma continuada.

Imax

Corriente Máxima capaz de derivar una única vez el protector.

In

Corriente capaz de derivar el protector de Tipo 2 por lo menos 20 veces.

Up

Tensión Residual que llegar a los equipos cuando aplicada In.

Ur

Tensión Residual que llega a los equipos cuando aplicada una corriente.

Icc

Corriente capaz de soportar el protector en caso de cortocircuito.

PARÁMETROS SPD. Sobretensiones TRANSITORIAS

• Cada modelo de protector tiene una tensión residual que es función de la corriente que por el circula durante la sobretensión.

• El sistema de protección ha de garantizar que a cada uno de los elementos que formen parte de la instalación no le llegará una tensión superior a la que puede suportar de acuerdo con UNE 20460-4-443 / IEC 60634-4-443.

• En la mayor parte de casos deberemos de realizar una protección escalonada. ± 4 kV ± 1,8 kV < 1 kV T 1 T 2 T 3

ESCALONADO DE PROTECCIONES

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

-

Dimensionado de la protección

-

Aspectos de instalación y

Inicio Selección Protección Exterior ? Acometida Aerea ? Protector Tipo 2 40 kA 8/20 Segundo escalón de protección Protector Tipo 1 100 kA 10/350 Protector Tipo 2 100 kA 8/20 Si Si No No

Dimensionado Red eléctrica: 1er ESCALÓN

Cabecera Tipo 1

100 kA 10/350 Cabecera Tipo 2100 kA 8/20 Cabecera Tipo 240 kA 8/20

Protector Tipo 2 40 kA 8/20 Protector Tipo 2 15 kA 8/20 Protector Tipo 2 15 kA 8/20 Protector Tipo 3 (opcional) Protector Tipo 2 15 kA 8/20 Protector Tipo 3 (opcional) C G B T S U B C U A D R O E Q U IP O S 10 mts. 5 mts. 5 mts. 5 mts. 5 mts. 5 mts.

Dimensionado Red eléctrica: resto ESCALONES

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES TRANSITORIAS

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

-

Dimensionado de la protección

-

Aspectos de instalación y

mantenimiento

En las características técnicas de los protectores de sobretensiones, viene detallado un parámetro determinado como fusible previo máximo. Si el valor del elemento de protección previo al protector es mayor que el valor de fusible previo máximo, deberán añadirse fusibles de protección, en caso contrario no será necesaria su inclusión.

Los protectores de CIRPROTEC, incorporan desconectadores internos. Ejemplo:

Fusible Previo Máximo 80A

63 A 125 A

F ~ 32 A

Necesidad FUSIBLES PREVIOS

TRANSITORIAS – Parámetros SPD

Protección correcta?

Existe pararrayos en la instalación: Tipo1 en contadores Tipo 2 en IGA No existe pararrayos, pero según guía: Tipo 2 en IGA

Fusibles previos?

Existencia si se requiere del fusible previo.

Estado de la protección?

Comprobación que no han llegado a final de vida.

Qué se debe comprobar en una instalación?

Líneas telefónicas

Disponible modelos para proteger al lado del receptor, en cuadro de carril DIN o en registros con regletas Krone, R&M o similar.

Comunicación

En formato DB, según número de hilos del cable, con formato de conector Sub-D y para comunicaciones a diferentes tensiones.

Medición y Control

Disponibles modelos según número de cables, con o sin GND, especiales para protocolo 232 y 485, y con formatos extrafinos para aplicaciones industriales.

Datos (Ethernet)

En formato unipolar o rack de 24 para cat 5e o cat6.

Radio-frecuencia

Para cables coaxiales con diferentes conectores y tensiones.

CORRIENTES DÉBILES: Otras vías de sobretensión

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES PERMANENTES

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

a b c

(a) Sobretensión (b) Tensión normal (c) Infratensión Sobretensiones pemanentes

Un ejemplo de este tipo de problemas,son las roturas del neutro.

Sobretensiones PERMANENTES

¿QUÉ SON?

Corresponden a aumentos o disminuciones de la tensión de red, de duración indeterminada y que ocasionan grandes deterioros de equipos o envejecimiento prematuro de los mismos.

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES PERMANENTES

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

L1

L2

L3

N

Concepto de PROTECCIÓN.

L1

L2

L3

N

CAUSAS Sobretensiones PERMANENTES

PROTECCIÓN INTERNA

-

SOBRETENSIONES PERMANENTES

-

¿Qué son?

-

¿Qué las provoca?

-

¿Cómo se protegen?

Sobretensiones PERMANENTES, cómo se protege?

v

Se controla cada una de las tensiones simples. En caso que una de ellas supere el máximo permitido, se interrumpe el suministro mediante un elemento el propio elemento o un elemento externo.

GENERALIDADES

Aprobada el 10 de Diciembre de 2010.

Publicada el 15 de Marzo de 2011.

Existirá una versión española UNE-EN antes de 12 meses después de su aprobación.

SCOPE

“Scope” de la norma: los protectores contra sobretensiones permanentes (POP) para aplicaciones domésticas y análogas:

Frecuencia nominal de 50 Hz

Tensión nominal F-N de 230 V

Para asociarse con interruptores automáticos según EN 60898 y

interruptores diferenciales según EN 61008 y EN 61009. Quedan fuera los dispositivos para actuación sobre elementos de corte según 60947-2 (norma industrial).

Aplicación: mitigar los efectos de la sobretensiones permanentes provocadas por la ruptura del conductor neutro.

También se admite su uso en el caso de sistemas con tensión nominal 230 V AC entre fases.

CARACTERÍSTICAS & REQUISITOS

Elemento de corte (MPD: Main Protective Device)

Solo se admiten interruptores automáticos y diferenciales como elementos

de corte.

El fabricante del protector contra sobretensiones permanentes debe

suministrar un conjunto que incluya el elemento de detección y el elemento de corte.

CARACTERÍSTICAS & REQUISITOS

No se admite la generación de una fuga

a tierra como método de funcionamiento (pues representa la creación de un defecto para que el MPD actúe).

No se admite la utilización del

desequilibrio diferencial como método de funcionamiento (pues representa la simulación de un defecto para que el MPD actué y porqué se conecta

simultáneamente aguas arriba y aguas abajo de éste).

CARACTERÍSTICAS & REQUISITOS

CARACTERÍSTICAS & REQUISITOS

El elemento debe ser de categoría III, es decir, soportar una tensión impulsional

de hasta 4 kV en 1,2/50.

RESUMEN

Aspectos técnicos más relevantes

El “scope” de la norma se limita a los protectores contra sobretensiones

permanentes (POP) para aplicaciones domésticas y análogas: interruptores automáticos según 60898 y diferenciales según 61008, quedando fuera elementos de corte según 60947-2 (norma industrial).

Solo se admiten interruptores automáticos y diferenciales como elementos de

corte.

El fabricante del protector contra sobretensiones permanentes debe

suministrar un conjunto que incluya el elemento de detección y el elemento de corte.

Imposibilidad de utilizar la fuga a tierra o el desequilibrio diferencial como

principios de funcionamiento.

Curva de disparo progresiva Tensión / Tiempo.

Categoría III: el POP debe soportar una tensión impulsional de 4 kV.

No se hace referencia a la inclusión de botón de test ni a la posibilidad de

regulación y reconexión automática.

Cirprotec PRIMERA GAMA ADAPTADA

EL CONOCIMIENTO PREVIO DE LA NORMA NOS HA PERMITIDO TENER LA GAMA ADAPTADA DESDE EL PRIMER MOMENTO

PROTECCIÓN INTERNA:

GAMA DE PRODUCTOS

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN

GRACIAS POR SU