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REPORTE SOBRE LA METODOLOGÍA A SEGUIR PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN CONTRA TORMENTAS ELÉCTRICAS. (SPTE)

En el presente reporte se indican los conceptos básicos que deben ser considerados para el diseño de un SPTE según la norma NMX-J-549-ANCE-2005.

• Valoración del riesgo.

Es una medida empírica, la cual estima en forma razonable, la probabilidad de incidencia de un rayo directo sobre una estructura tomando en cuenta la complejidad del fenómeno del rayo.

La frecuencia anual promedio de rayos directos a una estructura (No), puede calcularse mediante la ecuación siguiente:

N0=Ng×Ae×10-6

En donde:

N0 es la frecuencia anual promedio de rayos directos a una estructura;

Ng es la densidad promedio anual de rayos a tierra por km2, (densidad de rayos a tierra, DRT),

Ae es el área equivalente de captura de la estructura, en m2.

La frecuencia anual permitida de rayos directos a una estructura, Nd, es el riesgo permitido de incidencia de un rayo directo a una estructura de acuerdo al tipo de estructura, uso y contenido, definidos en la norma antes mencionada.

Una vez conocida la DRT se evalúa el área de captura de edificio en cuestión.

Con la información obtenida con los cálculos anteriores se decide si es o no necesaria la instalación de un SPTE., Esta condición significa que el SEPTE puede o no instalarse. Sin embargo, debe considerarse que, aun cuando el riesgo estimado sea menor que el riesgo permitido, existe la posibilidad de que un rayo incida sobre la estructura que no tiene un SEPTE.

• Diseño del sistema externo de protección SEPTE.

Los elementos que conforman a un SEPTE son los siguientes:

- terminales aéreas,

- conductores de bajada, y

- sistema de puesta a tierra.

El número y ubicación de las terminales aéreas de un SEPTE dependen del nivel de protección seleccionado y de la aplicación del método de la esfera rodante en el cual se deben mostrar las probabilidades de las corrientes del rayo incidente que se deben calcular de acuerdo a un historial.

El número y ubicación de los conductores de bajada dependen del tipo de sistema de protección seleccionado, que puede ser aislado o no aislado.

El número de los electrodos de puesta a tierra (ya sea individual o en arreglo) es el que determina el cumplimiento del valor de resistencia a tierra indicado en NMX.

Sistema de puesta a tierra (SPT)

a) Electrodos de puesta a tierra.

b) Conductores desnudos para unir los electrodos.

c) Conexiones soldables.

d) Registros

Electrodos de puesta a tierra

En general, un electrodo de puesta a tierra puede ser de cualquier tipo y forma, siempre y cuando cumpla con los requisitos siguientes:

a) Ser metálico.

b) Tener una baja resistencia a tierra, como el que se establece en la norma

c) Cumplir con las características indicadas en la norma.

d) Sus componentes no deben tener elementos contaminantes al medio ambiente.

e) Los formados por varios elementos metálicos éstos deben estar unidos por medio de soldadura.

Los factores que deben considerarse para el diseño de un SPT, son:

a) El estudio del terreno, resistividad.

b) El área disponible.

c) Los aspectos físicos, como obstrucciones, rocas y otros servicios o elementos enterrados.

d) La agresividad del suelo sobre los materiales del SPT (corrosión).

Resistencia a tierra

El valor de la resistencia en el diseño del arreglo del SPT debe ser menor o igual a 10 Ω.

Para el caso en el que se tengan sistemas de puesta a tierra para diferentes servicios existentes dentro de una misma instalación (sistema de energía eléctrica, sistema de telecomunicaciones, etc.) la resistencia a tierra del SPT antes de la conexión con los sistemas existentes debe ser menor o igual a 10 Ω.

Antes de diseñar el SPT debe obtenerse la resistividad del suelo, tal y como se indica en la norma.

La resistencia a tierra obtenida en el diseño siempre debe comprobarse por medio de mediciones en campo, aplicando la metodología establecida.

NOTA FINAL: El sistema de protección contra tormentas eléctricas (SPTE) diseñado e instalado con las especificaciones indicadas en esta Norma Mexicana, reduce el riesgo de daño que puede provocar un rayo. Sin embargo, su aplicación no garantiza una protección absoluta a personas, estructuras u objetos.

FUENTE: NMX-J-549.ANCE-2005

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