Protección contra rayos en el hogar: instalación de un pararrayos.

El contenido del artículo

• Tareas y principio de funcionamiento
• Elementos básicos de la protección contra rayos
• Dispositivo de protección contra rayos externo
• Puesta a tierra básica
• Protección interna contra rayos

Para proteger la infraestructura residencial de las descargas de electricidad atmosférica, se han desarrollado una serie de soluciones técnicas eficaces. Hoy te contamos en qué casos se requiere un dispositivo de protección contra rayos para una casa particular, en qué elementos consta el sistema y cómo instalarlo correctamente..

Tareas y principio de funcionamiento

Cada año, más de diez millones de tormentas eléctricas ocurren en la Tierra, durante las cuales se producen hasta treinta mil millones de rayos eléctricos en la atmósfera, un tercio de los cuales se descargan directamente en la superficie del planeta. La mayor parte de los fenómenos de tormentas ocurren en grandes áreas de agua; sin embargo, en el área continental, la actividad de las tormentas también es bastante alta y al mismo tiempo territorialmente heterogénea. Los mapas de duración de tormentas y el número probable de descargas de rayos sobre un objeto determinan la necesidad de construir dispositivos de protección contra rayos y su tipo. Según las normas, la protección contra rayos de categoría III se utiliza para edificios independientes en el campo..

Se cree que la descarga de un rayo fluye a lo largo del camino de menor resistencia, y la única función de un pararrayos es crear este mismo camino sin pasar por las partes vulnerables de la estructura del edificio. Esto no es del todo correcto: alrededor de los conductores que se elevan bruscamente, el aire se ioniza, por lo que la intensidad del campo eléctrico disminuye, es decir, por la presencia de picos con buena conductividad, reduce la probabilidad de una descarga. Cuando el campo eléctrico se sobrecarga más allá del límite, el sistema de protección contra rayos redirige la corriente del rayo hacia el suelo, evitando que atraviese los elementos estructurales del edificio, provocando su destrucción, amenazando la salud y la vida de las personas en su interior..

Dispositivo pararrayos: 1 – pararrayos; 2 – área protegida; 3 – conductor de bajada; 4 – bucle de tierra

Una estructura de protección contra rayos, por regla general, está representada por un objeto metálico elevado y tiene un área de efecto limitada. El área del espacio en la que es probable que se produzca la absorción de una descarga de rayo tiene una configuración geométrica compleja para la que no se ha definido un método de cálculo inequívoco. En la práctica, se utilizan los valores tabulares establecidos en el estándar RD 34.21.122-87 y refinados por el estándar de la Comisión Electrotécnica Internacional IEC 62305. En una primera aproximación, el área protegida por un pararrayos es un cono, cuya parte superior coincide con el punto superior del pararrayos, y el radio de la base está determinado por las relaciones indicadas en las tablas..

Protección de la casa y el equipo eléctrico contra tormentas eléctricas: 1 – rayo remoto en líneas eléctricas; 2 – consumidores eléctricos; 3 – golpe directo al pararrayos; 4 – bucle de tierra

Elementos básicos de la protección contra rayos

A pesar de su aparente primitividad, el sistema de protección contra rayos de un edificio consta de varios componentes, cada uno de los cuales realiza una función específica. El elemento principal es un pararrayos, que se eleva a una altura suficiente para proporcionar la zona de protección requerida..

Contrariamente a la creencia popular, un mástil u otra estructura de soporte de una terminal aérea no es el enlace conductor principal a través del cual fluye la corriente del rayo hacia el suelo. Un cable de acero o alambre de metal con un diámetro de 6 mm o más se une al pararrayos con abrazaderas de perno o soldadura. El conductor debe colocarse en el circuito de tierra a lo largo del techo o la pared del edificio..

1 – pararrayos; 2 – fijación de pararrayos; 3 – mástil de pararrayos; 4 – conductor de bajada

El tercer elemento de protección contra rayos es el bucle de puesta a tierra, que se combina con los conductores de puesta a tierra principales, siempre que los conductores de protección estén completamente separados del cero de trabajo. A diferencia del circuito principal, los requisitos para la conducción de los electrodos de tierra de protección contra rayos son menos estrictos. Los contornos en objetos civiles no requieren medidas de control obligatorias.

Dispositivo de protección contra rayos externo

Hay tres tipos de pararrayos: varilla, cable y malla. El primer tipo, por regla general, está representado por una tubería con un diámetro de 40 mm, dividida en segmentos de 3-4 m para la comodidad de la construcción. Los enlaces están conectados en bridas o acoplamientos de enchufe. La práctica muestra que la barra tiene suficiente estabilidad a una altura de hasta 8-9 metros, un mástil más alto debe reforzarse con cables de sujeción. La mayoría de los sistemas de protección contra rayos para edificios unifamiliares con techo no metálico se basan en pararrayos..

El segundo tipo de pararrayos es una cuerda o cable de alambre metálico con un grosor de 8 mm o más, estirado a lo largo de la cresta del techo sobre postes de madera de aproximadamente medio metro de altura. La distancia permitida entre los postes es de 8 metros; con una mayor longitud del cable, se debe estirar desde los postes hasta el suelo, o se deben instalar elementos de soporte adicionales. Con una longitud de cable de hasta 10 metros, se puede conectar a tierra solo en un lado, pararrayos más largos, necesariamente en dos lados. La protección contra rayos de cable de catenaria se utiliza en techos que no tienen elementos no metálicos que sobresalgan por encima de la cumbrera..

La malla de protección contra rayos se utiliza en techos no metálicos con una pendiente inferior a 8: 1. La malla consiste en alambre de acero con un tamaño de malla de al menos 12×12 m, todas las intersecciones están conectadas por soldadura. La cubierta metálica del techo también puede funcionar como malla de protección contra rayos. Este tipo de protección contra rayos requiere la integración obligatoria de todos los elementos metálicos de la cubierta en una sola red con conexión a conductores de tierra al menos cada 100 m a lo largo del perímetro del edificio..

Todos los dispositivos de transporte y soporte de pararrayos deben tener suficiente fuerza mecánica y resistencia a las cargas de viento. Los mástiles verticales de los pararrayos requieren necesariamente una base de hormigón armado, así como la fijación a las paredes más cercanas en al menos dos puntos. Los bastidores de receptores de cable deben estar equipados con soportes oblicuos ubicados en el lado de las fuerzas de tensión. La fijación de las estructuras de soporte no debe hacerse a la cubierta o el listón, sino a los elementos empotrados del techo..

Puesta a tierra básica

Las reglas para el diseño de protección contra rayos prevén principalmente el uso de cimientos de edificios como conexión a tierra. Para ello, se deben cumplir dos condiciones: la conexión eléctrica entre todos los elementos de la armadura y la salida de la varilla de contacto para la conexión, así como la ausencia de impermeabilización externa de epoxi o polímero. Además, los cimientos no pueden servir como conductores de puesta a tierra naturales con la humedad natural del suelo a una profundidad inferior al 3%..

En ausencia de conductores de puesta a tierra naturales, se hace un circuito con una conductividad normalizada de no más de 20 ohmios. Como regla general, dos electrodos con una sección transversal de al menos 100 mm son suficientes² y una longitud de 3 metros, clavada verticalmente en el suelo. Los mismos electrodos se pueden colocar horizontalmente mediante el método de haz, pero debe haber al menos tres de ellos. Los electrodos del circuito deben introducirse a una distancia no menor de 5 metros entre sí y no menor de 5 metros de las comunicaciones subterráneas, caminos peatonales, lugares de presencia constante de personas y animales. En este caso, la ubicación del circuito debe elegirse de modo que la longitud del conductor entre este y el pararrayos sea mínima..

Protección interna contra rayos

El fenómeno llamado deriva de alto potencial puede ocurrir no solo con la participación de estructuras de edificios, para cuya protección están destinados los dispositivos externos de protección contra rayos. Las tuberías de gas, las comunicaciones metálicas y los cables de las líneas eléctricas aéreas también son peligrosos. Por lo tanto, todas las entradas de estructuras metálicas a la casa deben estar conectadas a tierra..

SPD (dispositivo de protección contra sobretensiones) está diseñado para proteger los circuitos de los rayos y las sobretensiones de conmutación

La protección de la línea de entrada de aire a la casa está protegida por dispositivos eléctricos especiales llamados pararrayos. Por el momento, se producen en serie en una versión compacta y se pueden instalar en pantallas modulares en combinación con otros dispositivos de protección. Los descargadores de clase 1 proporcionan protección básica contra la caída de rayos, la clase 2 se proporciona para proteger el cableado y, para proteger los electrodomésticos, se requiere la instalación de dispositivos de clase 3.