Protección contra rayos DIY

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El artículo analiza los momentos críticos de organizar la protección contra rayos con sus propias manos, que requieren una atención especial. Será útil conocerlos incluso si la protección contra rayos la realizan especialistas externos..

Protección contra rayos DIY

Toma de tierra

Para protegernos de la descarga eléctrica, que es un rayo, tenemos que resolver dos problemas. El primero es atrapar tal descarga. Y segundo, envíelo a un lugar seguro en casa. Este lugar seguro es tierra. Empezaremos con el.

Protección contra rayos DIY

La foto muestra quizás el diseño de conexión a tierra más popular para un edificio pequeño. Este diseño tiene tres conductores de puesta a tierra, que se encuentran en las esquinas de un triángulo equilátero. De hecho, esto no es un dogma. Y el número de conductores de puesta a tierra puede ser diferente y también su posición relativa. Lo más importante es que dicho diseño proporciona una conexión a tierra confiable. Los parámetros de conexión a tierra más importantes se definen en documentos como PUE (Reglas de instalación eléctrica, Capítulo 1.7) y GOST (GOST 12.1.030-81 «Seguridad eléctrica. Conexión a tierra protectora. Puesta a cero», GOST R 50571.10-96 Parte 5. Capítulo 54. «Dispositivos de conexión a tierra y conductores de protección «).

El principal parámetro que habla de la capacidad de la conexión a tierra para proporcionar protección es la resistencia, que no debe ser superior a 4 ohmios. Puede encontrar estructuras de puesta a tierra que constan de un solo elemento de puesta a tierra. Es cierto que el entierro de dicho conductor suele ser de al menos 30 m, lo que es imposible de implementar sin un equipo especial en el sitio de una casa de campo. Por lo tanto, en lugar de un elemento de puesta a tierra, se toman varios. El número de elementos y su profundidad están determinados por condiciones específicas..

En base a las condiciones promedio de nuestro país, generalmente se utilizan tres elementos de puesta a tierra, que deben enterrarse de 3 a 5 m. Vale la pena señalar que después de instalar dicha estructura, es necesario medir la resistencia. Si es menos de 4 ohmios, entonces todo está bien. Si es más, entonces no hay necesidad de enfadarse. Se pueden agregar uno o más elementos adicionales para reducir la resistencia.

Cómo colocar los elementos de puesta a tierra

Existe una regla simple que dice que la distancia entre los elementos de puesta a tierra no debe ser inferior al doble de la profundidad a la que se conducen. Esta es la razón de la popularidad del triángulo equilátero, esta es la opción de alojamiento más compacta. De hecho, si cumple con el requisito de distancia entre los elementos de puesta a tierra, incluso se pueden colocar en una línea.

Protección contra rayos DIY

El siguiente tema más importante es la elección del material. En principio, como sugiere la lógica, puede utilizar cualquier conductor. Sin embargo, debemos considerar no solo los parámetros eléctricos, sino también cómo se comportará este material en términos de confiabilidad y seguridad. Solo hay tres materiales en PES: acero negro, acero galvanizado y cobre. Por lo tanto, es mejor al elegir limitarse a ellos y no correr los riesgos de los experimentadores..

Dependiendo del material elegido, debe cumplir con los requisitos mínimos de área de sección transversal. Entonces, para acero negro redondo, el diámetro debe ser de al menos 16 mm, para acero galvanizado y cobre – 12 mm. Es posible utilizar no solo elementos de puesta a tierra redondos. Puede tomar rectangular o incluso una esquina. Es interesante que en el documento el ángulo esté indicado solo para acero negro. Restricciones de acero negro: sección transversal de 100 mm2 con un espesor de pared de 4 mm. Para acero galvanizado 75 mm2 a 3 mm, y para cobre 50 mm2 a 2 mm respectivamente.

Al elegir un material, generalmente se evalúan el costo, la disponibilidad y la durabilidad. En términos de durabilidad, no se recomienda el uso de accesorios. El hecho es que la capa superior del refuerzo está endurecida, lo que afecta los parámetros eléctricos. Además, el refuerzo se oxida más rápido. Hay un error más. Ahora existen muchos medios para proteger los metales ferrosos de la corrosión. Por lo tanto, puede resultar tentador tratar los elementos de puesta a tierra con tal protección. Está prohibido hacer esto por una razón simple: dicha conexión a tierra no funcionará, pero con este revestimiento aislamos los elementos de conexión a tierra del suelo..

Una vez decidido el material, surge otra pregunta, cómo conectar correctamente los elementos de puesta a tierra individuales?

Protección contra rayos DIY

La conexión debe ser confiable, durar más de un año. En general, no existe una única solución ideal. La soldadura se usa generalmente para acero negro. Si realiza una conexión atornillada, cada elemento se corroerá y la probabilidad de una violación de la conductividad solo aumentará. Es cierto que la costura soldada se convierte en el punto más vulnerable en términos de corrosión. Es muy posible tratarlo con un compuesto protector, esto no afectará la resistencia de todo el sistema..

No suelde acero galvanizado. En la costura, la capa protectora se romperá. Por otro lado, si utiliza conectores especiales que están hechos de acero galvanizado, entonces la conexión estará protegida contra la corrosión, lo que significa que se garantizará la confiabilidad de la operación. Lo mismo hacen con los elementos de cobre. También existen tecnologías de soldadura, pero son extremadamente raras y caras. Cabe mencionar que también se puede utilizar acero inoxidable. También es mejor no soldarlo, sino usar una conexión atornillada. Y cabe destacar que este material no está considerado en el PES..

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Se seleccionó el material, se decidieron las conexiones, puede continuar con la instalación. Debes comenzar con el marcado. Elegir un lugar para colocar los elementos de puesta a tierra. Aquí debe recordar que el elemento de conexión a tierra más cercano debe estar al menos a 1 m de la base. Tampoco es necesario más, todavía tenemos que conectar la conexión a tierra con el conductor de bajada. En los lugares donde se encuentran los elementos de puesta a tierra, excavamos agujeros de 0,5 a 1 m de profundidad, luego conectamos estos agujeros con zanjas de la misma profundidad. Los elementos de puesta a tierra de aproximadamente 3 m de largo se pueden martillar con un mazo. Sin embargo, todo depende del tipo de suelo..

A continuación, conectamos los elementos verticales entre sí. Para la conexión, generalmente se usa cinta, pero no se olvide del requisito del área de la sección transversal y el grosor de la placa. Una vez que se completa el ensamblaje de conexión a tierra, debe verificar su integridad y organizar una conexión confiable con el conductor de bajada. Luego debe cubrirlo con tierra, que es conveniente compactar.

Sí, antes de rellenar, sería bueno medir la resistencia. Hablaremos sobre cómo hacer esto a continuación. Mientras tanto, recuerde que si la resistencia es superior a 4 ohmios, debe pensar en dónde colocar otro elemento de conexión a tierra..

Conductor de bajada

A primera vista, el elemento es simple, pero se le confía la solución de la tarea más importante: la entrega de una descarga eléctrica desde el pararrayos hasta la conexión a tierra. El conductor de bajada debe ser confiable y seguro. Confiable: esto significa que cuando pasa una corriente eléctrica, no colapsará, y seguro: cuando pasa una corriente eléctrica, no dañará tanto la casa como el equipo que se coloca en ella. No es difícil hacer tal conductor de bajada, pero para esto es necesario seguir ciertas reglas..

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Comencemos con el material del que se pueden fabricar los conductores de bajada. Se permite el uso de acero, cobre y aluminio. La barra o alambre redondo más utilizado. La sección transversal de dicho conductor de bajada no debe ser menor: para cobre – 16 mm, para aluminio – 25 mm, para acero – 50 mm. Preste atención al aluminio. No se permite la unión directa de cobre y aluminio. Por tanto, es mejor no utilizarlos. Y si no puede prescindir de él, dicha conexión debe realizarse a través de pernos hechos de material neutro. Cabe señalar que no existen restricciones sobre el uso de acero. Se recomienda utilizar acero galvanizado para proteger el conductor de bajada de la corrosión..

Se coloca un conductor de bajada a lo largo de la distancia más corta entre el pararrayos y las líneas rectas horizontales o verticales de conexión a tierra. Se debe minimizar el número de conexiones en el conductor de bajada. Y si tales conexiones son necesarias, deben ser confiables. Se permite soldadura, soldadura fuerte o atornillado.

El conductor de bajada se fija directamente a las paredes. Si están hechos de material no combustible, se permite colocar conductores de bajada no solo en la pared, sino también en la pared. Si la pared está hecha de un material combustible, existe peligro de incendio; durante el paso de una descarga eléctrica, el conductor de bajada puede calentarse a una temperatura peligrosa. Por lo tanto, en el caso de materiales combustibles, el conductor de bajada se coloca a una distancia de al menos 10 cm de la superficie de la pared. Coloque los conductores de bajada lejos de ventanas y puertas. Si esto no es posible por alguna razón, entonces se debe usar un conductor de bajada con aislamiento de alto voltaje en esta área. No coloque conductores de bajada en bajantes.

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El número de conductores de bajada depende del diseño del objeto protegido, la forma y el tamaño de la casa de campo y el grado de protección requerido. Con el grado de protección más alto I, la distancia promedio entre los conductores de bajada debe ser de 10 m. Con el grado de protección IV, la distancia promedio es de 25 m. Varios conductores de bajada son conexiones eléctricas paralelas, lo que significa que la corriente que fluye a través de cada conductor será menor. Como resultado, una disminución en el calentamiento de dicho conductor durante el paso de una descarga eléctrica, lo que reduce el riesgo de incendio..

La presencia de varios conductores de bajada también reduce otro efecto nocivo de los rayos. Cuando una descarga eléctrica pasa por el conductor de bajada, surge un fuerte campo eléctrico, que provocará una sobretensión inducida en las redes y dispositivos ubicados en la casa. Está claro que una disminución de la corriente en el conductor también reduce la fuerza del campo eléctrico..

Las reglas permiten el uso de elementos de construcción como conductores de bajada. Puede ser una estructura metálica de un edificio, otros elementos metálicos. Incluso el refuerzo de un edificio o un revestimiento metálico de fachada. Lo principal es que la continuidad eléctrica entre los elementos es confiable y duradera. Entonces, por ejemplo, para el refuerzo se considera suficiente si el 50% de todas las barras horizontales y verticales están soldadas. El espesor de los elementos de revestimiento de la fachada debe ser de al menos 0,5 mm. Usar solo conductores de bajada naturales puede ser arriesgado, pero en combinación con un conductor de bajada independiente equipado, puede obtener varios conductores de bajada a la vez y, por lo tanto, los beneficios mencionados anteriormente..

Como conductores de bajada, así como elementos de puesta a tierra, es imposible utilizar tuberías a través de las cuales se transportan sustancias inflamables. En una casa de campo, estas son tuberías de gas y alcantarillado, ya que el metano se libera durante la descomposición de heces y desechos orgánicos..

Pararrayos

Los pararrayos se pueden comprar confeccionados o usted mismo puede hacerlos. Los tamaños y diseños de los pararrayos pueden ser diferentes. Por lo tanto, la longitud de los dispositivos terminados suele ser de 2,5 a 15 M. Es importante que la parte superior del pico de la terminal aérea esté por encima del punto más alto de la estructura. Se pueden utilizar mástiles adicionales. La forma de la barra no es muy importante, lo principal es que el área de la sección transversal corresponde a las normas. Los diferentes materiales requieren un mínimo diferente: cobre – 35 mm2, aluminio – 70 mm2 y acero – 50 mm2.

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Se cree que cuanto más fina se afila la punta de la lanza del terminal aéreo, más eficientemente funcionará. Por otro lado, si es alcanzado por un rayo, una punta demasiado delgada se quemará o se romperá. Y será mucho más susceptible a los procesos oxidativos. Por lo tanto, aquí necesita encontrar un término medio.

El pararrayos protege algo de espacio, que se puede estimar de la siguiente manera. Dibujamos una línea recta desde el final de la terminal aérea hasta el suelo, mientras que el ángulo entre la línea recta y la terminal aérea se toma en 45 grados. Tomando una línea recta como generador, construimos un cono protector. Si la estructura se encuentra completamente dentro de este cono, entonces la casa se considerará protegida. Si sus partes individuales sobresalen más allá del cono, entonces la protección será insuficiente, es necesario instalar un pararrayos adicional. Construimos un nuevo cono protector a su alrededor. Si ambos conos cubren un edificio, entonces la casa está protegida. Si no es así, elegimos un lugar para un pararrayos más. Hacemos esto hasta que la casa esté protegida..

Protección contra rayos DIY

Comprobación y seguimiento del rendimiento del sistema de protección contra rayos

Organizamos la puesta a tierra, instalamos un pararrayos, los conectamos con conductores de bajada, la instalación está terminada. Ahora tenemos que comprobar si nuestro sistema funcionará. La conexión eléctrica de elementos individuales y sus conexiones se pueden verificar con un comprobador convencional. Pero la resistencia de la conexión a tierra no se puede verificar con un probador simple..

Se puede invitar a especialistas para medir la resistencia. Puede intentar hacerlo usted mismo, solo para esto necesita un dispositivo especial y un par de electrodos adicionales. Consideraremos cómo medir la resistencia, usando el ejemplo del uso del dispositivo M-416, que es bastante popular y fácil de usar..

M-416 Medidor de puesta a tierra М-416

Normalmente se suministran electrodos adicionales con el dispositivo. Los organizamos de acuerdo con el esquema. Antes de medir, los electrodos deben enterrarse aproximadamente 0,5 m.

Protección contra rayos DIY Circuito de medición de resistencia de tierra: 1 – bucle de tierra, 2 – nivel de tierra

La protección contra rayos requiere un monitoreo regular. Se requiere verificar su integridad eléctrica y monitorear la resistencia a tierra. Es mejor hacer esto cuando las condiciones climáticas son las menos favorables. La resistencia será máxima en dos casos: en verano, cuando el tiempo seco fue cálido durante mucho tiempo, y en invierno, en la época más fría. En este momento, el nivel de humedad del suelo es mínimo, respectivamente, la resistencia a tierra es máxima.

Si la comprobación muestra que todo es normal, entonces podemos asumir que la protección externa contra rayos ha terminado. Pero esta es solo la mitad de la batalla. También es necesario proporcionar protección interna, que se denomina protección contra sobretensión..

Proteccion al sobrevoltaje

No existe una protección completa contra las tormentas eléctricas. Pero, con el fin de proteger lo más posible de su impacto, además de la protección externa, interna.

Anteriormente, ya hemos considerado el caso en el que puede ocurrir una sobretensión inducida en las redes domésticas, que es causada por un rayo que ha impactado en el pararrayos. Incluso encontramos una forma de reducir los efectos nocivos. De hecho, este es un caso raro. Más a menudo, los rayos afectan la red sin ni siquiera entrar en el pararrayos. Un rayo en una línea que suministra electricidad a una casa puede tener consecuencias trágicas, incluso si sucedió a pocos kilómetros de la casa. Es de tal impacto que intentaremos protegernos..

Auditoría de la red eléctrica de la casa

Lo primero que debe hacer es auditar la red eléctrica existente. El hecho es que la protección será efectiva solo cuando la red eléctrica interna se realice correctamente. Empecemos por lo más simple. Saquemos el enchufe de la caja de instalación y veamos cuántos cables están conectados. Si hay dos, entonces la red requiere una profunda modernización. La cuestión es que la red eléctrica moderna correcta es de tres cables: un cable para la fase, el segundo para el funcionamiento cero y el tercero para la protección cero. Si solo hay dos cables conectados a la salida, esto significa que simplemente no hay protección cero.

Existe una idea errónea común y dañina. Un electricista sin experiencia puede hacer un descubrimiento por sí mismo: al darse cuenta de que el cero de trabajo y el cero de protección todavía están conectados en la centralita, significa que puede ahorrar dinero. Desde el punto de vista del circuito eléctrico, nada cambiará si los ceros de trabajo y de protección están conectados directamente a la toma de corriente. E incluso los electrodomésticos exigentes que verifican la presencia de un cero protector funcionarán en este caso..

En instalaciones eléctricas antiguas no se proporcionó un cero protector, situación que puede considerarse patrimonio histórico. Y cuando aparecieron enchufes con tres contactos, algunos electricistas comenzaron a usar este truco. De hecho, tal decisión es simplemente inútil. La tarea principal del cero protector es proteger contra sobretensiones y descargas eléctricas en caso de falla del trabajador. Está claro que si se produce un cortocircuito en el tomacorriente, no habrá protección. Por lo tanto, es necesario verificar la entrada y el tablero de medición (dispositivo de distribución de entrada, ASU). Incluso con una conexión monofásica, cuando solo hay dos cables en la entrada, ya es necesario conectar un cero protector en la placa de entrada. Y desde este escudo, conecte un cero protector separado, luego nos desharemos de una herencia poco confiable.

Protección contra rayos DIY

El siguiente paso en la preparación de la red interna será verificar, y si es necesario, la organización del sistema de compensación de potencial. En general, la ecualización de potencial minimiza los efectos dañinos de las corrientes de fuga. Incluso en las condiciones más normales, las corrientes de fuga tienen consecuencias negativas. Esto es una descarga eléctrica y una corrosión acelerada de los cables, y una posible sobretensión cuando el cero de trabajo se quema. En el caso de sobretensión por rayo, las consecuencias pueden ser aún peores..

Los documentos reglamentarios definen el procedimiento para construir un sistema de compensación potencial. Debemos conectar dicha tierra a la tierra principal de la casa a través de un sistema de conexión equipotencial. Esto se hace en el escudo de ASU, generalmente incluso antes del medidor de electricidad..

Protección contra rayos DIY

Después de tal modernización, puede comenzar a organizar una protección interna efectiva contra sobretensiones..

Protección del hogar (clase B)

El propósito de organizar la protección contra sobretensiones en este nivel es claro, es necesario proteger toda la instalación eléctrica doméstica de los rayos directos en un edificio o línea de transmisión de energía, así como de las sobretensiones inducidas causadas por tales golpes. Se instala un dispositivo de protección en el blindaje de la ASU hasta el medidor de electricidad. Los pararrayos son los más utilizados, aunque también se pueden utilizar varistores. Lo más importante es que cumplen con los requisitos para equipos de clase B.

Protección contra rayos DIY Descargador de clase B

Los principales parámetros están indicados en el cuerpo del dispositivo. Para tales dispositivos, la corriente de impulso transmitida debe ser de al menos 10 kA, y la de corto plazo puede alcanzar los 50 kA, el voltaje máximo debe ser de 2.0-2.5 kV.

Los dispositivos pueden ser de un solo canal, como se muestra en la foto. Esto será suficiente para una entrada monofásica. Con entrada trifásica, es más conveniente usar dispositivos de tres canales.

No se instala un dispositivo de protección entre el cero de trabajo y el de protección en este nivel. El gabinete está diseñado para encajar en un riel DIN. Requisitos de material y construcción: deben excluirse los incendios y las chispas fuera de la carcasa del dispositivo. No se permite un cortocircuito incluso si el dispositivo falla.

Protección de línea (clase C)

Los dispositivos de este nivel no pueden proteger contra los rayos directos. Están diseñados para sobretensión residual, que permanece después de pasar por el descargador en la entrada. Tal dispositivo generalmente ya está instalado en tableros de distribución. Si hay varios de ellos, por ejemplo, en cada piso, entonces los dispositivos de protección se pueden instalar en cada panel de piso de forma independiente. En este nivel, es mejor utilizar dispositivos de cuatro canales. El cuarto canal se utiliza para establecer entre ceros de trabajo y de protección..

Protección contra rayos DIY Dispositivo de 4 canales

Los pararrayos se pueden utilizar en este nivel, aunque los varistores se utilizan más comúnmente. Por lo general, sus parámetros son suficientes. Para tales dispositivos, la corriente de pulso transmitida debe ser de al menos 10 kA, y la de corto plazo puede llegar a 40 kA, el voltaje máximo debe ser de 1.3 kV. Otros requisitos son similares a los de la clase B.

Para que la protección de línea funcione correctamente, la distancia a lo largo del cable desde los dispositivos del nivel anterior debe ser de al menos 7-10 m, lo que proporciona un nivel de retraso suficiente. En una pequeña casa de campo, puede ocurrir una situación en la que la distancia sea menor. Por lo tanto, se requiere organizar una línea de retardo artificial, lo que es fácil de hacer instalando un estrangulador con una inductancia de al menos 12 μH. Está claro que se debe instalar un estrangulador en cada canal.

Protección del dispositivo (clase D)

Esta es la última capa de protección. No es necesario para todos los dispositivos. Para la mayoría, los dos niveles anteriores serán suficientes. No obstante, para la protección de algunos dispositivos especialmente sensibles y costosos, dicha protección sigue siendo aconsejable. Los dispositivos de protección pueden integrarse en enchufes y ser autónomos.

Protección contra rayos DIY Dispositivo de protección de categoría D

El dispositivo que se muestra en la foto se conecta directamente a la toma de corriente, y solo entonces se conecta el dispositivo que requiere protección. Se pueden combinar, además de la protección contra sobretensiones en la red eléctrica, también pueden proporcionar protección para redes de baja corriente. El dispositivo que se muestra en la foto tiene la capacidad de proteger la red informática de su hogar.

Al implementar protección externa y protección contra sobretensión en una casa de campo, obtenemos el nivel más alto de protección contra tormentas eléctricas disponible actualmente..

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