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EVALUACIÓN DEL RIESGO SEGÚN UNE :2 / UNE 21186:2011 / NFC :2011 SELECCIÓN DE LAS MEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO


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1 EVALUACIÓN DEL RIESGO SEGÚN UNE :2 / UNE 21186:2011 / NFC :2011 SELECCIÓN DE LAS MEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO Proyecto: Instatie de protectie impotriva trasnetului Scoala Generala Ciudad: Craiova Fecha: 14/09/2018 País: Rumanía Realizado por: SC ELCO SRL

2 1 Memoria descriptiva 1.1 Objeto 1.2 Datos de la estructura 1.3 Introducción Protección externa Protección interna Protección preventiva 1.4 Normativas de referencia Protección externa 2 Evaluación de índice de riesgo y cálculo según el nivel de protección 2.1 Cálculo del índice de riesgo 2.2 Conclusiones. Cálculo de protección 2.3 Determinación de las medidas de protección Protección contra el rayo Protección contra sobretensiones Protección contra el fuego Medidas de protección adicionales 3 Sistema de protección externa contra el rayo 3.1 Sistema de captación 3.2 Red conductora 3.3 Sistema de control de rayos 3.4 Sistema de puesta a tierra 4 Memoria de materiales 4.1 Descripción 4.2 Aspectos generales 5 Croquis de cobertura 2

3 1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1. OBJETO El objeto del presente informe, es el de calcular el nivel de riesgo de sufrir daños causados por rayos, que presenta Instatie de protectie impotriva trasnetului Scoala Generala y seleccionar las medidas de protección necesarias para reducir el riesgo de daños a un nivel tolerable o incluso a un nivel inferior DATOS DEL EMPLAZAMIENTO El Instatie de protectie impotriva trasnetului Scoala Generala está ubicado en el término municipal de Craiova de Rumanía. 3

4 1.3. INTRODUCCIÓN La actividad eléctrica atmosférica, y en particular los rayos nube-tierra, representan una seria amenaza para las personas, estructuras y servicios. Los rayos causan anualmente: - Daños en estructuras y en su contenido. - Fallos en los sistemas eléctricos y electrónicos asociados. - Daños a los seres vivos situados en las estructuras o próximos a ellas. Para reducir las pérdidas causadas por los rayos deben aplicarse medidas de protección. Las características de las medidas de protección a adoptar se determinarán en base a la evaluación del riesgo. El riesgo, definido en las normas IEC , UNE 21186, NFC17102 como la pérdida anual media probable en una estructura, depende de: - El número anual de descargas atmosféricas que afectan a una estructura o a un servicio. - La probabilidad de daños debidos a una descarga atmosférica. - El coste medio de las pérdidas correspondientes. Las medidas de protección que pueden aplicarse son: Protección externa contra el rayo Engloba los diferentes sistemas utilizados para dar cobertura a la estructura de la edificación, a los elementos situados en el exterior del edificio y a las personas contra los impactos directos de rayos. Hay dos tipos de protección externa: Protección externa mediante puntas activas: Sistemas de captación que de una manera u otra, emiten un flujo de iones dirigidos hacia la nube, garantizando que durante la ionización del área a proteger, instantes antes de la caída del rayo, se forme un líder ascendente que conducirá el rayo de forma segura hacia tierra. Son los denominados ESE o Pararrayos con dispositivo de cebado PDC. 4

5 Protección externa pasiva (Jaula de Faraday): Sistemas formados por una serie de conductores (que conforman una malla) conectados a un sistema de puesta a tierra. Este sistema se denomina pasivo, no intenta provocar el arco disruptivo (rayo), no aumentando la probabilidad de descarga en el edificio a proteger. En ocasiones las mallas conductoras también están provistas de puntas captadoras simples (puntas Franklin). Nota: Debe tenerse en cuenta que los sistemas activos y pasivos pueden ser complementarios, combinándose para minimizar las probabilidades de daños en estructuras con alto riesgo Protección interna Son los sistemas de protección contra sobretensiones transitorias, adecuados para la salvaguardar las instalaciones de energía eléctrica, instalaciones de telefonía, comunicaciones o datos. Estas sobretensiones se originan, fundamentalmente, como consecuencia de las descargas atmosféricas (impactos de rayo directos o indirectos), conmutaciones de las redes eléctricas y/o defectos de las mismas. El nivel de sobretensión que puede aparecer en la red eléctrica está en función: - Del nivel isoceraúnico estimado (rayos / año*km 2 ). - Del tipo de acometida aérea o subterránea. - De la proximidad del transformador MT/BT, etc. La incidencia que la sobretensión puede tener en la seguridad de las personas, instalaciones y equipos, así como su repercusión en la continuidad del servicio es función de: - La coordinación del aislamiento de los equipos. - Las características de los dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias, su instalación y su ubicación. - La existencia de una adecuada red de tierras para la disipación de estas corrientes Protección preventiva La protección preventiva detecta con antelación el riesgo de caída de rayos, y avisa, o actúa, sobre los elementos o personas a proteger en función de cuál sea nuestro plan de protección en caso de tormenta. Esta protección es una protección complementaria a la externa e interna, por lo que en ningún caso podemos obviar dichas protecciones si llevamos a cabo la mencionada protección preventiva. Nota: En el apartado B.1 del Anexo B de la IEC indica que la utilización de sistemas de aviso de tormentas minimiza de forma sustancial la probabilidad (PA) de que una descarga produzca daños sobre los seres vivos. 5

6 1.4. NORMATIVA DE REFERENCIA Protección externa Normas Españolas: - UNE :2011: Protección de estructuras, edificaciones y zonas abiertas mediante pararrayos con dispositivo de cebado. - CTE SUA- 08:2010: Código Técnico de la Edificación (Seguridad frente al riesgo causado por la acción del rayo). Normas Internacionales: - IEC 62305: Protection against lightning Part 1: General principles. - IEC 62305: Protection against lightning Part 2: Risk management. - IEC 62305: Protection against lightning Part 3: Physical damage to structures and life hazard. - IEC 62305: Protection against lightning Part 4: Electrical and electronic systems within structures. - NF C :2011: Protection des structures et de zones ouvertes contre la foudre, paratonnerres à dispositif d amorçage. - IEC : Protection against lightning electromagnetic impulse. - IEC 1662: Assessment of the risk of damage due to lightning. - VDE 0185: Lightning protection system. General information on the installation. - IEC 62561:2011: Componentes de protección contra el rayo (CPCR). Partes 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7). - NFPA 780: Standard for the installation of Lightning Protection Systems (2004 Edition). - UNE EN 50536:2011: Protection against lightning -Thunderstorm warning systems. - NFPA 780: Standard for the installation of Lightning Protection Systems (2004 Edition). - UNE EN 50536:2011: Protection against lightning -Thunderstorm warning systems. 6

7 2. EVALUACIÓN DEL ÍNDICE DE RIESGO Y CÁLCULO DEL NIVEL DE EFICIENCIA 2.1. CÁLCULO DEL ÍNDICE RIESGO SEGÚN UNE :2 / UNE 21186:2011 / NFC :2011 Determinación del riesgo de daños de Instatie de protectie impotriva trasnetului Scoala Generala, Craiova, Rumanía. Dimensiones de la estructura Longitud de la estructura L (m): 20.8 Anchura de la estructura W (m): Altura del plano del tejado h (m): 10.7 Altura del mayor saliente del tejado h' (m): Área de captura equivalente A d (m 2 ): Características de la estructura Riesgo de incendio y daños físicos r f : 1 Eficacia del apantallamiento de la estructura K S1 : 0.15 Influencias ambientales Situación estructura C d : 0.25 Nº de días de tormenta t d : 2 Densidad anual equivalente de rayos N g : 2.0 7

8 Líneas de conducción eléctrica Línea que llega a la estructura: Cable enterrado Factor ambiental C e : Urbano Existencia de transformador MT/BT C t : Sin transformador Tipo de cable externo P LD0 : Apantallado Tipo de cableado interno K S3 : No apantallado Otros servicios Tipo de cable externo P LD1 : No aplica Tipo de cable externo P LD2 : No aplica Tipo de cable externo P LD1 : No aplica Tipo de cable externo P LD2 : No aplica Tipos de las pérdidas Tipo 1 - Pérdidas de vidas humanas Riesgos especiales para la vida h z1 : 5.0 Por incendios L f1 : 5 Por sobretensiones L o1 : Por personas en el exterior del edificio L t1 : 1 Tipo 2 - Pérdidas de servicios esenciales Por incendios L f2 : Por sobretensiones L o2 : Tipo 3 - Pérdidas de patrimonio cultural Por incendios L f3 : Tipo 4 - Pérdidas económicas Riesgos económicos especiales h z4 : 1.0 Por incendios L f4 : 0.2 Por sobretensiones L o4 : 1 Por tensión de paso/contacto L t4 : Medidas de protección Clase de SPCR P B : Nivel I Protección contra incendios r p : Sistemas manuales Protección contra sobretensiones P SPD : Coordinadas según IEC Medidas de protección complementarias P A : Sistema de avisos 8

9 Resultados de las áreas de captura y frecuencia anual de sucesos peligrosos: Área de captura equivalente A d (m 2 ): Valor medio anual de sucesos peligrosos en una estructura: 031 Superfície de captura de descargas cercanas a la estructura: Densidad de descargas atmosféricas a tierra: 0.43 Superficie de captura de las descargas que impactan en las líneas de servicio: Superficie de captura de las descargas que impactan cerca del servicio: Valor medio anual de descargas en una línea de servicio: 108 Cálculo de riesgo: Tipo 1 - Pérdidas de vidas humanas R 1 = R A1 + R B1 + R C1 + R M1 + R U1 + R V1 + R W1 + R Z1 R A1 R B1 R C1 R M1 R U1 R V1 R W1 R Z1 Riesgo de daños en seres vivos, dentro y fuera de una estructura, producidos por impactos directos de rayo sobre la estructura: Riesgo de daños físicos por incendio, en una estructura, a causa de impactos directos de rayo sobre la estructura: directos de rayo sobre la estructura: indirectos de rayo sobre la estructura: Riesgo de daños en seres vivos dentro y fuera de una estructura, producidos por impactos directos de rayo en las líneas de servicio: Riesgo de daños físicos por incendio a causa de impactos directos de rayo en las líneas de servicio: directos de rayo en las líneas de servicio: indirectos de rayo en las líneas de servicio: e e e e-07 9

10 Tipo 2 - Pérdidas de servicios esenciales R 2 = R B2 + R C2 + R M2 + R V2 + R W2 + R Z2 R B2 R C2 R M2 R V2 R W2 R Z2 Riesgo de daños físicos por incendio, en una estructura, a causa de impactos directos de rayo sobre la estructura: directos de rayo sobre la estructura: indirectos de rayo sobre la estructura: Riesgo de daños físicos por incendio a causa de impactos directos de rayo en las líneas de servicio: directos de rayo en las líneas de servicio: indirectos de rayo en las líneas de servicio: Tipo 3 - Pérdidas de patrimonio cultural R 3 = R B3 + R V3 R B3 R V3 Riesgo de daños físicos por incendio, en una estructura, a causa de impactos directos de rayo sobre la estructura: Riesgo de daños físicos por incendio a causa de impactos directos de rayo en las líneas de servicio: 10

11 Tipo 4 - Pérdidas económicas R 4 = R A4 + R B4 + R C4 + R M4 + R U4 + R V4 + R W4 + R Z4 R A4 R B4 R C4 R M4 R U4 R V4 R W4 R Z4 Riesgo de daños en seres vivos, dentro y fuera de una estructura, producidos por impactos directos de rayo sobre la estructura: Riesgo de daños físicos por incendio, en una estructura, a causa de impactos directos de rayo sobre la estructura: directos de rayo sobre la estructura: indirectos de rayo sobre la estructura: Riesgo de daños en seres vivos dentro y fuera de una estructura, producidos por impactos directos de rayo en las líneas de servicio: Riesgo de daños físicos por incendio a causa de impactos directos de rayo en las líneas de servicio: directos de rayo en las líneas de servicio: indirectos de rayo en las líneas de servicio: e e e e e e-05 Riesgo tolerable R t Riesgo directo R d Riesgo indirecto R i Riesgo R Tipo 1 - Pérdidas de vidas humanas Tipo 2 - Pérdidas de servicios esenciales Tipo 3 - Pérdidas de patrimonio cultural 1.0e Tipo 4 - Pérdidas económicas e e-05 11

12 2.2. CONCLUSIONES. CÁLCULO DEL NIVEL DE PROTECCIÓN Una vez calculado el riesgo de daños según las normas IEC , UNE 21186, NFC17102, teniendo en cuenta: - El número anual de descargas atmosféricas que afectan a una estructura o a un servicio. - La probabilidad de daños debidos a una descarga atmosférica. - El coste medio de las pérdidas correspondientes. Se concluye que en las instalaciones de Instatie de protectie impotriva trasnetului Scoala Generala, Craiova, Rumanía, debe aplicarse las medidas de protección siguientes: - Es preciso dotar a las instalaciones de un Sistema de Protección Externo contra el Rayo con un Nivel I de protección. - Es preciso dotar a las instalaciones de un Sistema de Protección Interno contra las Sobretensiones provisto de Coordinadas según IEC Es preciso dotar a las instalaciones de un Sistema de Protección contra incendios provisto de Sistemas manuales. - Es preciso dotar a las instalaciones de medidas de protección adicionales consistentes en Sistema de avisos DETERMINACIÓN DE LAS MEDIDAS DE PROTECCIÓN Protección Externa contra el Rayo Para reducir la probabilidad P A de que una descarga produzca daños físicos sobre la estructura es preciso la implantación de un Sistema de Protección contra el rayo de Nivel I. Se ha previsto la utilización de puntas activas, siendo precisa la instalación de un pararrayos INGESCO PDC (Pararrayos con Dispositivo de Cebado acorde a la UNE 21186:2011). Para proteger Instatie de protectie impotriva trasnetului Scoala Generala, teniendo en cuenta el nivel de protección requerido (Nivel I) es necesario 2 pararrayos INGESCO PDC 3.1 de 35 metros de radio de zona de protección en Nivel I. - Cumple con los requerimientos de las normativas nacionales y europeas UNE-EN , UNE-EN /1, UNE :11, NFC y CTE. - Ensayo de evaluación del tiempo de cebado de pararrayos PDC (anexo C UNE ). - Certificado de corriente soportada según UNE-EN /1. - Ensayos medioambientales y de corrosión según norma UNE-EN /1 para componentes de protección contra el rayo (CPCR). - Certificado de producto nº ES C emitido por la entidad de certificación Bureau Veritas. - Pararrayos ecológico, no emite ningún tipo de residuo en el medio ambiente y no precisa ningún tipo de alimentación externa. 12

13 Protección Interna contra Sobretensiones. Para reducir la probabilidad P C de que una descarga en la estructura produzca fallos en los sistemas internos, se debe proceder a la instalación de protectores contra sobretensiones transitorias de forma coordinada acorde a la IEC , para conseguir un nivel de protección inferior a la tensión soportada a impulso, de la categoría de los equipos y materiales que se prevé que se vayan a instalar Protección contra Incendios. Para reducir las pérdidas por daños físicos en función de las medidas tomadas para reducir los efectos del fuego (r P ), es necesario proceder a la instalación de alarmas manuales contra incendios y/o medidas de extinción de incendios tales como extintores, y/ o tomas de agua, y/o instalaciones fijas de extinción manuales, vías de evacuación, etc Medidas complementarias. Para reducir la probabilidad P A de que una descarga sobre la estructura produzca daños a los seres vivos se realizará como medida de protección complementaria, la implantación de sistemas de aviso de tormentas y/o restricciones físicas a las zona potencialmente peligrosas. 13

14 3. SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNA CONTRA EL RAYO. La instalación de pararrayos constará de tres partes diferenciadas: - Sistema de captación: a modo de Sistema Terminal Aéreo, formando un elemento activo para captar y canalizar la descarga de rayo hasta el cable conductor. Los cabezales de los pararrayos son los elementos utilizados como puntos de sacrificio para recibir y soportar el impacto del rayo. - Bajantes: serán los cables o conductores de bajada que conectaran el sistema de captación con el sistema de puesta a tierra, y serán las encargadas de canalizar la descarga del rayo hasta dicho sistema para disipar toda su energía. También serán utilizados para realizar las conexiones equipotenciales de las masas metálicas que así lo requieran. - Puesta a tierra: cada uno de los derivadores de bajada deberá conectarse a una toma de tierra. Las tomas de tierra tienen como objeto neutralizar la descarga de la corriente del rayo haciendo conducir a tierra dicha corriente. Se ha de pensar que las corrientes de un rayo son corrientes de alta frecuencia, por lo que será de suma importancia el diseño de dichas puestas a tierra para la disipación de forma correcta en el terreno de esa clase de corrientes SISTEMA DE CAPTACIÓN: Estará formado por terminales aéreos INGESCO PDC, que se ubicaran en el exterior del edificio, y se colocarán en las partes que predominan con mayor altura. Dichos terminales aéreos, son de acero inoxidable AISI 316, con un diámetro mínimo de 16mm y fabricados integramente en la Unión Europea. Irán roscados sobre una pieza de adaptación la cual permitirá el conexionado del cable y su sujeción mediante tornillos. Dicha pieza de adaptación servirá para acoplar el pararrayos a un mástil, de hierro galvanizado, el cual a su vez irá anclado sobre la estructura o bien soportado sobre el tejado según corresponda. El terminal de captación INGESCO se colocará sobre mástil o soporte de altura suficiente para superar en al menos dos metros cualquier elemento de la estructura a proteger. El sistema captador de los pararrayos PDC quedará definido el Punto 5 CROQUIS DE COBERTURA para facilitar su interpretación 14

15 3.2. RED CONDUCTORA: Para de los bajantes de los pararrayos, podrá utilizarse los materiales indicados en la Norma UNE-EN (IEC :2011.Part.2), siendo los conductores más comunes el cable de cobre desnudo multifilar de 50 mm 2 (como mínimo), o la pletina de cobre de 30x2mm. El bajante de conexión a tierra irá fijado directamente sobre las estructuras sin aisladores. Para su fijación en cubiertas o paredes de hormigón, se utilizarán abrazaderas de latón con tornillo de M-8 y taco metálico para pared, para terrazas se utilizarán soportes de hormigón, y para estructuras metálicas abrazaderas con pata para facilitar su fijación. El número de abrazaderas será a razón de 3 unidades por metro de conductor. El número mínimo de conductores para cualquier tipo de instalación será de 2 bajantes de conexión a tierra según normas UNE 62305, NFC y UNE 21186:2011. Los conductores de bajada deben estar protegidos contra eventuales choques mecánicos mediante un tubo de protección de como mínimo 2m a partir del suelo SISTEMA DE CONTROL DE RAYOS: Se recomienda también la instalación de sistemas de control de rayos compuestos por contadores del tipo INGESCO (CDR-11, CDR-HS o CDR UNIVERSAL), para poder establecer un control, así como realizar los mantenimientos preventivos oportunos después de cada descarga, tal y como indica la Normativa vigente. Se colocará un contador de rayos por instalación, independientemente del número de bajantes que disponga. Los contadores de rayos de los pararrayos se instalaran justo encima del tubo de protección que protege los últimos metros del bajante. 15

16 3.4. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA: Para cada uno de los bajantes deberemos instalar una puesta a tierra. Cada puesta a tierra debe constar con un mínimo de electrodos, que asegure un mínimo de superficie de contacto del electrodo de tierra con el terreno, a fin de facilitar la dispersión de la corriente de rayo en un espacio de tiempo muy corto. La resistencia óhmica de cada una de las puestas a tierra deberá ser inferior a 10 ohmios. Para mejorar el valor de resistividad del terreno y obtener resultados de resistencia inferiores se utilizarán compuesto minerales mejoradores de la conductividad como es el caso del compuesto mineral Quibacsol. 16

17 4. MEMORIA DE MATERIALES 4.1. DESCRIPCIÓN Instalación 1 Udes. Pararrayos INGESCO mod. PDC 3.1 de 35 m de protección en Nivel I 1 Pieza de adaptación de pararrayos a mástil marca INGESCO 1 Mástil de 5.8m. de longitud marca INGESCO 1 Anclaje de fijación mástil marca INGESCO (cada juego consta de 2 piezas) Conductor a tierra según UNE-EN (IEC : ) Abrazadera de fijación cable estructura marca INGESCO 1 m 1u./0.50m Tubo de protección mecánica de 3m de longitud marca INGESCO 2 Contador de descargas de rayo marca INGESCO 1 Arqueta de registro marca INGESCO 2 Puente de comprobación formado por pletina de cobre y terminales de conexión marca INGESCO 2 Manguitos pica 6 Electrodos de pica para puesta a tierra 6 Compuesto mineral QUIBACSOL marca INGESCO (envases de 10Kg) 1 Protector vía de chispas marca INGESCO 1 Manguitos de conexión Pequeño material accesorio p.a. p.a. Conexión C 2 17

18 Instalación 2 Udes. Pararrayos INGESCO mod. PDC 3.1 de 35 m de protección en Nivel I 1 Pieza de adaptación de pararrayos a mástil marca INGESCO 1 Mástil de 5.8m. de longitud marca INGESCO 1 Anclaje de fijación mástil marca INGESCO (cada juego consta de 2 piezas) Conductor a tierra según UNE-EN (IEC : ) Abrazadera de fijación cable estructura marca INGESCO 1 m 1u./0.50m Tubo de protección mecánica de 3m de longitud marca INGESCO 2 Contador de descargas de rayo marca INGESCO 1 Arqueta de registro marca INGESCO 2 Puente de comprobación formado por pletina de cobre y terminales de conexión marca INGESCO 2 Manguitos pica 6 Electrodos de pica para puesta a tierra 6 Compuesto mineral QUIBACSOL marca INGESCO (envases de 10Kg) 1 Protector vía de chispas marca INGESCO 1 Manguitos de conexión Pequeño material accesorio p.a. p.a. Conexión C 2 18

19 4.2. ASPECTOS GENERALES - Cuando por las características del terreno no fuera posible conseguir una resistencia inferior a los 10 ohmios, será necesario que procedan a instalar más picas de forma que al final se consiga dicho valor de Puesta a Tierra. - En función del tipo de estructura puede precisarse de medios de elevación especiales (grúa, andamios, ) para la realización de la instalación de los pararrayos. - Los materiales indicados en el siguiente proyecto cumplen con los requerimientos de las normativas vigentes (IEC 62305, UNE EN , UNE 21186:2011, NFC y el CTE SUA 08). Es importante utilizar materiales normalizados para asegurar un buen funcionamiento y conservación de las instalaciones. - Los pararrayos INGESCO disponen de una garantía de 5 años contra todo defecto de fabricación. 19

20 5. CROQUIS DE COBERTURA 2x Pararrayos INGESCO mod. PDC 3.1 Nivel de protección: Level 1 Radio de protección (m): 35 20