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EN 62305 Protección contra el rayo
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EN 62305 Protección contra el rayo
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La serie de normas EN 62305 cubre específicamente la protección contra el rayo de las estructuras, su contenido, las personas y el ganado.
La norma EN 62305 acepta que ahora vivimos en la era electrónica, por lo que la protección LEMP (Impulso Electromagnético del Rayo) para los sistemas electrónicos y eléctricos forma parte integral de la norma a través de la EN 62305-4. LEMP es el término que se da a los efectos electromagnéticos generales del rayo, incluyendo las sobretensiones conducidas (sobretensiones y corrientes transitorias) y los efectos del campo electromagnético radiado.
La norma EN 62305 - 4 clasifica la fuente de daños, el tipo de daños y el tipo de pérdidas.
Fuentes de daños
Los daños que puede causar un rayo se subdividen en
- Daños en una estructura (incluyendo todas las líneas eléctricas aéreas y enterradas conectadas a la estructura)
- Daños a un servicio (en este caso, el servicio forma parte de las redes de telecomunicaciones, datos, suministro eléctrico, agua, gas y distribución de combustible).
Tipos de daños
Cada fuente de daños puede dar lugar a uno o varios de los tres tipos de daños. Los posibles tipos de daños se identifican como sigue:
D1 Daños a las personas o al ganado debidos a las tensiones de paso y de contacto
D2 Daños físicos (incendio, explosión, destrucción mecánica, liberación de sustancias químicas) debidos a los efectos de la corriente del rayo, incluidas las chispas
D3 Fallo de los sistemas internos debido al impulso electromagnético del rayo (LEMP).
Tipos de pérdidas
Los daños causados por el rayo pueden provocar los siguientes tipos de pérdidas
L1 Pérdida de vidas humanas
L2 Pérdida de servicio al público
L3 Pérdida del patrimonio cultural
L4 Pérdida de valor económico
Los daños por LEMP son tan frecuentes que se identifican como uno de los tipos específicos (D3) contra los que debe proporcionarse protección y pueden producirse desde TODOS los puntos de impacto en la estructura o en los servicios conectados, directos o indirectos. Este enfoque ampliado también tiene en cuenta el peligro de incendio o explosión asociado a los servicios conectados a la estructura, por ejemplo, líneas eléctricas, de telecomunicaciones y otras líneas metálicas.
La norma EN 62305 deja claro que la protección estructural contra el rayo ya no debe considerarse aislada de la protección contra sobretensiones/sobretensiones transitorias y, dado que los rayos procedentes de todos los puntos de impacto, directos o indirectos, en la estructura o los servicios conectados crean un riesgo de transitorios, los SPD son un medio de protección vital, tanto si la protección estructural contra el rayo está presente como si no.
Formas de onda de corriente y tensión
La norma EN 62305 tiene en cuenta las medidas de protección de las líneas de servicio metálicas (por lo general, líneas de alimentación, de señal y de telecomunicaciones) mediante dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias (SPD), tanto contra los rayos directos como contra los rayos indirectos más comunes y los transitorios de conmutación. Las normas, como la serie EN 61643, definen las características de las corrientes y tensiones de los rayos para permitir la realización de pruebas fiables y repetibles de los SPD (así como de los componentes de protección contra el rayo). Aunque estas formas de onda pueden diferir de los transitorios reales, las formas normalizadas se basan en años de observación y medición (y en algunos casos de simulación). En general, proporcionan una aproximación justa a los transitorios del mundo real.
Las formas de onda transitorias tienen un borde ascendente rápido y una cola más larga. Se describen mediante su valor de pico (o magnitud), su tiempo de subida y su duración (o tiempo de caída). La duración se mide como el tiempo que tarda el transitorio de prueba en decaer hasta la mitad de su valor de pico.
Golpes directos
Los rayos directos pueden inyectar corrientes parciales de rayo de la forma de onda 10/350μs en un sistema cuando una estructura con un Sistema de Protección contra el Rayo estructural recibe un impacto directo (Fuente S1) o cuando un rayo impacta directamente en una línea de servicio aérea (Fuente S3).
Golpes indirectos
Los rayos remotos o indirectos cerca de la estructura (Fuente S2) o cerca de un servicio conectado a la estructura (Fuente S4) de hasta 1km de radio (y por lo tanto mucho más común) están representados por la forma de onda 8/20μs. Las sobretensiones inducidas por los rayos directos y las fuentes de conmutación también están representadas por esta forma de onda. Con un tiempo de decaimiento o caída mucho más corto en relación con la forma de onda 10/350μs, la forma de onda 8/20μs presenta una energía significativamente menor (para una corriente de pico equivalente), pero sigue siendo lo suficientemente devastadora como para dañar los equipos eléctricos y electrónicos.
La norma EN 62305-1 reconoce que el fallo de los sistemas internos (daño de tipo D3) debido al impulso electromagnético del rayo (LEMP) es posible desde todos los puntos de impacto en la estructura o el servicio, directos o indirectos (todas las fuentes: S1, S2, S3 y S4).
Medidas de protección contra sobretensiones (SPM)
La norma EN 62305-4 describe una serie de medidas para minimizar la gravedad de las sobretensiones transitorias causadas por los rayos y las conmutaciones eléctricas.
Las medidas de protección fundamentales y básicas son
- Puesta a tierra y vinculación
- Apantallamiento electromagnético y enrutamiento de la línea
- Dispositivos de protección contra sobretensiones coordinados
Otras medidas de protección adicionales son
- Extensiones del LPS estructural
- Ubicación de los equipos
- Uso de cables de fibra óptica (protección por aislamiento)
Los SPM también tienen que operar dentro y soportar el entorno en el que se encuentran considerando factores como la temperatura, la humedad, la vibración, la tensión y la corriente.
La selección del SPM más adecuado se realiza mediante la evaluación de riesgos de acuerdo con la norma EN 62305-2, teniendo en cuenta factores técnicos y económicos. Por ejemplo, puede no ser práctico o rentable aplicar medidas de blindaje electromagnético en una estructura existente, por lo que puede ser más adecuado el uso de SPD coordinados. Lo ideal es que los SPD se incorporen en la fase de diseño del proyecto, aunque también pueden instalarse fácilmente en las instalaciones existentes.
Para garantizar el funcionamiento continuo de los sistemas críticos incluso en caso de impacto directo, los SPD son esenciales y deben desplegarse adecuadamente, en función de la fuente de sobretensión y su intensidad, utilizando el concepto de zonas de protección contra el rayo (LPZ) de la norma EN 62305-4.
El concepto de zona de protección contra el rayo (LPZ)
La protección contra los LEMP se basa en el concepto de zona de protección contra el rayo (LPZ) que divide la estructura en cuestión en una serie de zonas según el nivel de amenaza de los LEMP. La idea general es identificar o crear zonas dentro de la estructura donde haya una menor exposición a algunos o todos los efectos del rayo y coordinarlas con las características de inmunidad de los equipos eléctricos o electrónicos instalados dentro de la zona. Las zonas sucesivas se caracterizan por reducciones significativas de la gravedad del LEMP como resultado de la unión, el apantallamiento o el uso de SPD.
Zonas externas:
- La LPZ 0A es la zona sujeta a los rayos directos y, por tanto, puede tener que soportar toda la corriente de rayo. Se trata normalmente de la zona del tejado de una estructura sin protección estructural contra el rayo. Aquí se produce todo el campo electromagnético.
- La LPZ 0B es la zona que no está sujeta a los rayos directos y suele ser las paredes laterales de una estructura o un tejado con protección estructural contra el rayo. Sin embargo, el campo electromagnético completo sigue produciéndose aquí y pueden producirse corrientes de rayo parciales o inducidas y sobretensiones de conmutación.
Zonas internas:
- La LPZ 1 es la zona interna que está sujeta a corrientes parciales de rayo. Las corrientes de rayo conducidas y/o las sobretensiones de conmutación se reducen en comparación con las zonas externas LPZ 0A, LPZ 0B, así como el campo electromagnético si se emplean medidas de apantallamiento adecuadas. Se trata normalmente de la zona en la que los servicios entran en la estructura o en la que se encuentra el cuadro eléctrico principal.
- La LPZ 2 es una zona interna que se encuentra en el interior de la estructura donde los restos de las corrientes de impulso de los rayos y/o las sobretensiones de conmutación se reducen en comparación con la LPZ 1. Del mismo modo, el campo electromagnético se reduce aún más si se emplean medidas de apantallamiento adecuadas. Normalmente se trata de una sala apantallada o, en el caso de la red eléctrica, de la zona del subdistribuidor.
