Dispositivos internos de protección contra rayos y sobretensiones: ¿Cuál es la diferencia?
1. Relación entre la protección interna contra rayos y Protección contra sobretensiones
Protección interna contra rayos (LPS interna):
Esto forma parte del sistema de protección contra rayos. Incluye la conexión equipotencial para rayos y/o el aislamiento eléctrico del sistema de protección contra rayos externo.
Medidas de protección contra sobretensiones (SPM):
Estas son medidas adoptadas para proteger los sistemas internos de los pulsos electromagnéticos de los rayos (LEMP). El SPM también forma parte del sistema general de protección contra rayos.
Según la Figura 1 de GB/T 21714.1, la protección completa contra rayos incluye tanto el Sistema de Protección contra Rayos (LPS) como las Medidas de Protección contra Sobretensiones (SPM). La protección contra sobretensiones (SPM) está cubierta en GB/T 21714.4, mientras que la protección interna contra rayos forma parte del LPS (que incluye partes externas e internas) y se describe en GB/T 21714.3.
Figura 1 – Relación entre las partes de GB/T 21714
2. Origen de la protección contra rayos interna y Protección contra sobretensiones
2.1 IEC 1024-1:1990
En la norma IEC 1024-1:1990, «Protección de estructuras contra rayos – Parte 1: Principios generales», la sección 1.2.7 define la protección interna contra rayos como todas las medidas adicionales que van más allá del sistema de protección externa contra rayos. Estas medidas ayudan a reducir los efectos electromagnéticos de las corrientes de los rayos dentro del espacio protegido. Por lo tanto, según la norma IEC 1024-1:1990, la protección interna contra rayos incluye todo lo que no sea la protección externa contra rayos, que también abarca la protección contra impulsos electromagnéticos (LEMP).
2.2 IEC 62305-1:2006
Para cuando se publicó la norma IEC 62305-1:2006, "Protección contra rayos - Parte 1: Principios generales" (1.ª edición), las definiciones se volvieron más específicas:
3.42 Sistema interno de protección contra rayos (LPS): Parte del LPS que consiste en la conexión equipotencial y/o el aislamiento eléctrico del LPS externo. 3.49 Sistema de medidas de protección contra LEMP (LPMS): Sistema completo de medidas para proteger los sistemas internos contra los pulsos electromagnéticos de los rayos (LEMP).
La serie IEC 62305-1 a 4:2006 sustituyó a las normas anteriores, combinando varios documentos del Comité Técnico 81 de la IEC. Dividió la antigua definición de LPS interno de la IEC 1024 en dos partes: LPS interno y LPMS (para protección contra LEMP). En la IEC 62305-1:2024, LPMS pasó a denominarse oficialmente Medidas de Protección contra Sobretensiones (SPM).
3 Medidas internas de protección contra rayos
La protección interna contra rayos es esencial para el correcto funcionamiento del sistema. Si no existe protección interna, las corrientes de los rayos que circulan por el sistema de protección contra rayos externo u otras partes conductoras del edificio pueden generar chispas peligrosas. Estas chispas pueden provocar incendios, lesiones personales o daños a la infraestructura. Salvo las diferencias en las distancias de separación, la protección interna es la misma en todos los niveles de protección contra rayos. Pueden producirse chispas entre el sistema de protección contra rayos externo y los siguientes componentes: instalaciones metálicas, sistemas internos del edificio, partes conductoras externas o tuberías conectadas al edificio protegido.
Según las normas, las chispas que se producen en zonas potencialmente explosivas de la estructura siempre se consideran peligrosas. Para evitar la formación de chispas, se debe utilizar uno de los siguientes métodos: unión equipotencial o aislamiento eléctrico entre las partes metálicas.
Las medidas de unión equipotencial (véase la figura 2) incluyen lo siguiente:
Conductores de conexión equipotencial, utilizados cuando las conexiones naturales no proporcionan continuidad eléctrica, por ejemplo, mediante la conexión directa a tuberías de agua o calefacción;
Dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD), utilizados cuando no es posible la conexión directa, por ejemplo, para líneas de baja tensión; y
Los descargadores de chispa aislados (ISG, por sus siglas en inglés) se utilizan cuando no se permiten conductores de conexión a tierra, por ejemplo, para tuberías de protección catódica o gasoductos.
Figura 2
Enlace equipotencial para protección contra rayos Presenta las siguientes características según los diferentes tipos de LPS externos:
LPS aislado: La conexión se realiza únicamente a nivel del suelo;
LPS adjunto: La unión debe realizarse en:
(1) Sótano o planta baja, y;
(2) Cualquier lugar donde no se logre el aislamiento o la distancia de separación requerida.
Sistemas de baja tensión con aislamiento eléctrico: además de la conexión a tierra, también se puede realizar en sistemas de terminación aérea o en conductores de bajada.
4 Medidas de protección contra sobretensiones
El SPM básico incluye los siguientes componentes:
(1) Red de puesta a tierra y conexión equipotencial
El sistema de puesta a tierra conduce y disipa de forma segura la corriente de los rayos hacia el suelo.
La red de enlaces minimiza las diferencias de potencial y reduce los efectos del campo magnético.
(2) Blindaje electromagnético y cableado adecuado
El blindaje espacial reduce los campos magnéticos dentro de la zona de protección contra rayos causados por impactos directos de rayos o impactos cerca del edificio, y ayuda a reducir las sobretensiones internas.
El blindaje de los cables internos con cables o conductos blindados minimiza las sobretensiones inducidas.
Un diseño adecuado del cableado interno ayuda a minimizar los bucles de inducción y a reducir las sobretensiones internas. El blindaje de las líneas externas en el punto de entrada del edificio también reduce las sobretensiones que se transmiten a los sistemas internos.
(3) Sistema SPD coordinado
Un sistema SPD coordinado limita el impacto de las sobretensiones tanto externas como internas.
(4) Interfaces de aislamiento
Las interfaces de aislamiento reducen el efecto de las sobretensiones conducidas en las líneas que entran en la zona de baja presión (LPZ).
Siempre se debe garantizar la puesta a tierra y la conexión equipotencial, especialmente en los puntos de entrada de los edificios, ya sea mediante conexión directa o conectando cada servicio conductor a un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) como parte de la conexión equipotencial.
(5) Uso de sistemas de alerta de tormentas eléctricas (TWS)
La cláusula 7.1 de la norma IEC 62305-1:2024 establece que la activación de un sistema de conmutación de terminales (TWS) conforme a la norma IEC 62793 puede servir como medida de protección al desconectar los servicios externos, lo que ayuda a reducir la frecuencia de daños en los sistemas eléctricos y electrónicos.
5. Conclusión
Las medidas del sistema interno tienen como objetivo prevenir chispas peligrosas, incluyendo la unión equipotencial de rayos con el SPD de primer nivel. La protección contra sobretensiones aborda principalmente las sobretensiones que afectan a los sistemas internos, y los SPD utilizados para este propósito deben coordinarse con el SPD de primer nivel, pero no incluyen el primer nivel. SPD sí mismo.