Pedro

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Diseño del Sistema de Protección Contra Descargas
Atmosféricas del Campamento de la CH Baños

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Octubre 2010

Contenido

1. Introducción 3

1.1 Descargas Atmosféricas 3

1.2 Sistemas de Pararrayos 5

2. Normas 7

3. Características de Descargas Atmosféricas y su Incidencia en Edificaciones 9

4. Memoria de Cálculo 12

4.1 Determinación del Requerimientode Instalación de un Sistema de Protección contra Descargas Atmosféricas 12

4.2 Sistema de Protección Externo 15

4.3 Tipos de Protección Externa 16

4.3.1 Sistema de Captación 16

4.3.1.1 Ubicación 17

4.3.1.2 Método del Angulo de Protección 17

4.3.1.3 Pararrayos Tipo Franklin 19

4.3 Sistemas de Conductores Bajantes 22

4.4 Sistema de Puesta a Tierra23

5. Uniones Equipotenciales contra Descargas Eléctricas Atmosféricas 23

6. Medidas de Protección contra Tensiones de Contacto y Paso 23

7. Metrado 24

Se requiere efectuar también un mínimo de obra civil para apertura de zanjas y pozos de tierra, así como de concreto armado para fijar los soportes de los pararrayos al piso y de protección a una altura aproximada de unos 2 metros. 248. Planos 24

Diseño del Sistema de Protección Contra Descargas Atmosféricas
del Campamento de la CH Baños

1. Introducción

1.1 Descargas Atmosféricas

La descarga atmosférica conocida como rayo, es la igualación violenta de cargas de un campo eléctrico que se ha creado entre una nube y la tierra o, entre nubes. 
Los rayos que nos interesan por su efecto, son los de nube a tierra, yen éstos se pueden encontrar 4 tipos: 2 iniciados en las nubes, y 2 iniciados en tierra, ya que pueden ser positivos o negativos. Los más comunes, siendo el 90 % de los rayos detectados, son de una nube negativa hacia tierra.
Los rayos que inician en tierra son relativamente raros y ocurren normalmente en montañas o en estructuras altas, por lo que no los tomaremos en cuenta en lo subsiguiente. Enla siguiente figura pueden verse fotografías de ellos y de los fenómenos electro atmosféricos llamados "sprites" y "elves".
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Los rayos iniciados en las nubes negativas, normalmente aparecen en nubes de tormenta del tipo cumulonimbus convectivas que usualmente miden de 3 a más de 50 km de largo, y son consecuencia de un rompimiento dieléctrico atmosférico. 
Este rompimiento una veziniciado, avanza en zigzag a razón de unos 50 metros por microsegundo con descansos de 50 microsegundos. 
Una vez que el rompimiento creó una columna de plasma en el aire, la descarga eléctrica surgirá inmediatamente dentro de un hemisferio de unos 50 m de radio del punto de potencial más alto. Y, cualquier objeto puede ser el foco de esta descarga hacia arriba de partículas positivas, aún desdeuna parte metálica debajo de una torre.

La siguiente figura muestra el rayo producido por una nube cargada negativamente contra tierra según el modelo de Hasbrouk.
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Los rayos consisten usualmente de descargas múltiples, con intervalos entre descargas de decenas a centenas de milisegundos. La primera descarga es la que tiene mayor amplitud, mientras que las subsecuentes tienen tiempos deataque más rápidos, aunque la velocidad de las descargas se ha encontrado que depende del lugar geográfico. La primera descarga está entre 6 y 15 x 10E7 m/s y la segunda entre 11 y 13  x 10E7 m/s. 
Las descargas atmosféricas pueden causar grandes diferencias de potencial en sistemas eléctricos distribuidos fuera de edificios o de estructuras protegidas. A consecuencia de ello, pueden circulargrandes corrientes en las canalizaciones metálicas, y entre conductores que conectan dos zonas aisladas. Pero, aún sin la descarga, una nube cargada electrostáticamente crea diferencias de potencial en la tierra directamente debajo de ella. 
El campo eléctrico debajo de una nube de tormenta es generalmente considerado entre 10 y 30 kV/m. Es importante, comparar estos valores con el de 1.5 kV/m con...