El pararrayos percibe directamente la caída directa de un rayo. Por lo tanto, debe resistir de manera confiable los efectos mecánicos y térmicos de la corriente y el canal de rayos de alta temperatura. La estructura de soporte lleva un pararrayos y un conductor de bajada, combina todos los elementos del pararrayos en una estructura única, rígida y mecánicamente fuerte. En las instalaciones eléctricas, los pararrayos se instalan cerca de partes vivas que se encuentran bajo tensión de funcionamiento. La caída del pararrayos sobre los elementos conductores de corriente de la instalación eléctrica provoca un accidente grave. Por lo tanto, la estructura de soporte del pararrayos debe tener una alta resistencia mecánica, lo que excluiría los casos de caída del pararrayos sobre los equipos de las centrales y subestaciones en operación. El pararrayos debe tener una conexión confiable a tierra con una resistencia de 5-25 ohmios a la propagación de la corriente de impulso. La propiedad protectora de los pararrayos de varilla es que orientan el líder de la descarga del rayo emergente hacia sí mismos. La descarga ocurre necesariamente en la parte superior del pararrayos, si se forma en un área determinada ubicada sobre el pararrayos. Esta área tiene la forma de un cono que se expande hacia arriba y se denomina zona de lesión del 100%.
Se ha establecido por datos experimentales que la altura de orientación del rayo H depende de la altura del pararrayos h. Para pararrayos de hasta 30 metros de altura:
y para pararrayos de altura superior a 30 metros H=600 m.
donde es la parte activa del pararrayos, correspondiente a su exceso sobre la altura del objeto protegido:
Figura 1.1 Zona de protección de un pararrayos de varilla simple: 1 - límite de la zona de protección; 2 - sección de la zona de protección a nivel.
Para calcular el radio de protección en cualquier punto de la zona de protección, incluso a la altura del objeto protegido, se utiliza la siguiente fórmula:
donde es un factor de corrección igual a 1 para pararrayos de altura inferior a 30 metros e igual a pararrayos de mayor altura.
Zonas de protección de objetos extensos en los que se utilizan varios pararrayos, se aconseja que las zonas de su derrota al 100% se cierren sobre el objeto o incluso se superpongan, excluyendo la penetración vertical del rayo al objeto protegido. los ejes de los pararrayos deben ser iguales o menores que el valor, determinado a partir de la dependencia:
La zona de protección de pararrayos de dos y cuatro varillas en el plano a la altura del objeto protegido tiene los contornos que se muestran en la Figura 1.3, a, b.
El ancho más pequeño de la zona de protección, el radio de protección que se muestra en el dibujo, se determina de la misma manera que para un solo pararrayos, pero está determinado por curvas especiales. La figura 1.2 muestra los diseños de pararrayos. Si los pararrayos con una altura de hasta 30 metros se encuentran a una distancia, el ancho más pequeño de la zona de protección es igual a cero.
Figura 1.2 Estructuras de pararrayos sobre soportes de hormigón armado: a - de hormigón vibrado; b - hormigón centrifugado
Figura 1.3 Pararrayos de varilla sobre soportes metálicos: a - pararrayos de alambre (estructura de soporte); b - pararrayos de varilla (estructura de soporte)
La figura 1.3 muestra los diseños de pararrayos sobre soportes metálicos. Los radios de protección se determinan en este caso de la misma manera que para los pararrayos simples. El tamaño se determina a partir de las curvas de cada par de pararrayos. La diagonal de un cuadrilátero o el diámetro de un círculo que pasa por los vértices de un triángulo formado por tres pararrayos, según las condiciones de protección de toda el área, debe satisfacer las siguientes dependencias:
Para pararrayos de menos de 30 m de altura:
Para pararrayos de más de 30 m de altura:
Los pararrayos autoportantes con soportes metálicos se instalan sobre cimientos de hormigón armado. Los conductores de bajada para tales pararrayos son estructuras de carga. En estructuras metálicas y de hormigón armado de aparamenta exterior, por regla general, se instalan pararrayos con piezas metálicas. El diseño de su fijación está determinado por las características del diseño de la aparamenta exterior a la que se une el pararrayos. Por lo general, el diseño de los pararrayos instalados en estructuras de aparamenta exterior es una tubería de acero, que a menudo consta de tuberías de varios diámetros. Los pararrayos con una altura de más de 5 m en la base tienen una estructura de celosía de acero angular. El potencial en el pararrayos en el momento de la descarga está determinado por la dependencia:
¿Dónde está la resistencia de puesta a tierra de impulso del pararrayos 5-25 Ohm?
Corriente de rayo en un objeto bien conectado a tierra.
El potencial en el pararrayos está determinado por:
dónde está la pendiente del frente de onda actual;
- - punto de pararrayos a la altura del objeto;
- - inductancia específica del pararrayos.
Para calcular la aproximación mínima permisible de un objeto a un pararrayos, se puede partir de la dependencia:
donde está la intensidad de campo eléctrico de impulso admisible en el aire, que se supone que es de 500 kV / m.
Las directrices para la protección contra sobretensiones recomiendan que la distancia al pararrayos sea igual a:
Esta dependencia es válida para una corriente de rayo de 150 kA, una pendiente de corriente de 32 kA/μs y una inductancia de pararrayos de 1,5 μH/m. Independientemente de los resultados del cálculo, la distancia entre el objeto y el pararrayos debe ser de al menos 6 metros.
Pararrayos de cuerda. Los valores de los coeficientes k y z se toman en función de la probabilidad admisible de penetración de un rayo en la zona de protección. La probabilidad de penetración de un rayo en la zona de protección es igual a la relación entre el número de descargas de rayos en la estructura protegida y el número total de descargas de rayos en el pararrayos y la estructura protegida. Si la probabilidad de penetración del rayo en la zona de protección es 0,01, entonces el coeficiente es 1, y con una probabilidad aceptable de 0,001, es decir, las zonas de protección de los pararrayos son algo más pequeñas que las zonas de protección de los pararrayos. La forma de la zona de protección de dos pararrayos de hilos paralelos de hasta 30 m de altura Los límites exteriores de la zona de protección de cada hilo se determinan de la misma manera que para un pararrayos de un solo hilo. Según el diseño de los soportes, se pueden utilizar uno o dos cables, bien sujetos al soporte metálico oa los taludes metálicos de puesta a tierra de los soportes de madera. Para proteger el cable de la sobrecarga por la corriente del rayo y para controlar la conexión a tierra, el soporte del cable se realiza utilizando un aislador de suspensión en derivación con una vía de chispas. La eficacia de la protección del cable es mayor cuanto menor es el ángulo formado por la vertical que atraviesa el cable y la línea que conecta el cable con el extremo exterior de los hilos. Este ángulo se denomina ángulo de protección, tomando su valor dentro de
La zona de protección de pararrayos de dos hilos de más de 30 m de altura El método de construcción de una zona de protección para este caso es el mismo que para pararrayos de hilo de hasta 30 m de altura, pero a una distancia de la parte superior, el La zona se trunca de la misma manera que para los pararrayos de un solo hilo. El ancho de la zona de protección, que excluye el daño directo a los cables al nivel de su altura de suspensión, está determinado por la dependencia:
Esta dependencia es válida para una altura de suspensión del cable de 30 my menos.
Primero, comprendamos la esencia del concepto. Pararrayos significa lo mismo protección contra rayos o protección contra rayos y diferente de Pararrayos, que a menudo se denomina solo la parte receptora de rayos del sistema de protección para edificios y estructuras. Es decir Pararrayos- se trata de un "pararrayos + conductor de bajada + puesta a tierra", o un componente externo del sistema. Si observa el esquema de cualquier protección contra rayos compleja, ya sea una casa privada o un edificio industrial, de oficinas y administrativo, entonces esta es su parte, que está diseñada específicamente para la protección contra rayos directos.
Diseños (tipos) de pararrayos.
En total, existen 3 esquemas básicos: varilla (figuras a, b), cable (c) y pararrayos en forma de malla (o malla) pararrayos (d). El esquema combinado implica una combinación de opciones básicas.
Por el número de piezas de protección contra rayos idénticas: simples, dobles, etc.
Según la naturaleza y el lugar de instalación, los pararrayos se dividen en pararrayos, pararrayos prefabricados, que pueden instalarse sobre bridas, ménsulas, soportes especiales o independientes. Los mástiles captadores de aire suelen tener un diseño telescópico y un método de instalación sobre o en el suelo.
El cable es un cable estirado entre soportes. El contorno puede ser cualquier cosa, incluso cerrado. Incluye esencialmente la versión más simple y económica de un pararrayos para una casa particular o una casa de campo, cuando en lugar de un cable, un conductor con un radio de 8-10 mm (aluminio, acero o cobre, según el material y el color de el techo) se tira a una distancia de al menos 20 mm de la cumbrera misma, llevar sus extremos más allá de los puntos extremos a una distancia de unos 30 mm y doblar ligeramente hacia arriba.
La malla de protección contra rayos se utiliza en cubiertas planas o ligeramente inclinadas.
Así, como decíamos, el sistema de protección contra el rayo exterior puede estar aislado de la estructura (pararrayos o cables colocados por separado, así como estructuras vecinas que actúen como pararrayos naturales), o puede instalarse en el edificio protegido e incluso formar parte de eso
Cálculo de un pararrayos
Se recomienda que la elección de los pararrayos se realice con la ayuda de programas informáticos especiales capaces de calcular las probabilidades de un rayo y una zona de protección en función de las dimensiones de los edificios, los planos del techo y los elementos estructurales en él. Por eso es más confiable contactar con organismos especializados que rápidamente te darán diversas opciones y configuraciones de pararrayos.
Aunque, si la configuración del objeto a proteger le permite arreglárselas con los pararrayos más simples (varilla simple, cable simple, varilla doble, cable doble, cable cerrado), sus dimensiones se pueden determinar de forma independiente, utilizando las instrucciones especificadas en las Instrucciones SO 153-343.21.122-2003 y RD 34.21.122 -87 zonas de protección.
Un objeto se considera protegido si cae completamente en la zona de protección del dispositivo de protección contra rayos, al que se le asigna el nivel de confiabilidad requerido.
Zona de protección de un pararrayos monopunta (según SO 153-34.21.122-2003)
La zona de protección estándar en este caso es un cono circular cuyo vértice coincide con el eje vertical del pararrayos. Las dimensiones de la zona en este caso están determinadas por 2 parámetros: la altura del cono h 0 y el radio de su base r 0 .
La siguiente tabla muestra sus valores en función de la fiabilidad de protección requerida para pararrayos hasta 150 m de altura desde el nivel del suelo. Para altitudes elevadas, es necesario utilizar programas especiales y métodos de cálculo.
Para otros tipos y combinaciones de pararrayos, ver las variaciones en el cálculo de las zonas de protección en el capítulo 3.3.2 de la SO 153-343.21.122-2003 y el Anexo 3 del RD 34.21.122-87.
Ahora, para determinar si su objeto X cae dentro de la zona de protección, calculamos el radio de la sección horizontal r x a una altura h x y lo posponemos desde el eje del pararrayos hasta el punto extremo del objeto.
Reglas para determinar zonas de protección para objetos de hasta 60 m de altura (según IEC 1024-1-1)
La Instrucción SO contiene una metodología para el diseño de pararrayos para estructuras convencionales según la norma IEC 1024-1-1, que sólo puede aceptarse si los cálculos para la misma son más “rígidos” que los requisitos de esta Instrucción.
Según él, los siguientes 3 métodos se pueden aplicar para diferentes casos:
- método de esquina protectora para formas simples o partes pequeñas de estructuras grandes
- método de esfera ficticia para estructuras de forma compleja
- malla protectora en general y en particular para la protección de superficies
La tabla para diferentes categorías (niveles) de protección contra rayos (más sobre categorías o clases aquí) muestra los valores correspondientes de los parámetros de cada uno de los métodos (radio de esfera ficticio, ángulo de protección máximo permisible y paso de celda de cuadrícula).
Método de ángulo de protección para superestructuras de techo
El valor del ángulo se selecciona de acuerdo con el gráfico del diagrama para la altura correspondiente del pararrayos, que se mide desde la superficie protegida, y la clase de protección contra rayos del edificio.
La zona de protección, como se mencionó anteriormente, es un cono circular con un vértice en la parte superior del pararrayos.
Método de esfera ficticia
Se usa cuando es difícil determinar el tamaño de la zona de protección para estructuras individuales o partes del edificio usando el método de esquina protectora. Su límite es una superficie imaginaria, que está delineada por una esfera del radio seleccionado r (consulte la tabla anterior), si se hiciera rodar sobre la parte superior de la estructura, sin pasar por los pararrayos. En consecuencia, un objeto se considera protegido si esta superficie no tiene puntos comunes de intersección o contacto con ella.
Malla de rayos
Se trata de un conductor tendido sobre la cubierta con un paso de celda seleccionado en función de la clase de protección contra rayos del edificio. En este caso, todos los elementos metálicos del techo (luces antiaéreas, pozos de ventilación, tomas de aire, tuberías, etc.) deben estar conectados a la red. De lo contrario, es necesario montar pararrayos adicionales para ellos. Se pueden encontrar más detalles sobre las características de diseño y las opciones de instalación en el material "Protección contra rayos en un techo plano".
El paso de celda según los estándares rusos se elige en función de la categoría de protección contra rayos del edificio (puede ser menos, pero no más).
La malla de protección contra rayos se monta sujeta a una serie de condiciones:
- Los conductores ponen los caminos más cortos.
- durante la caída de un rayo, la corriente para derivar a tierra debe poder elegir al menos 2 caminos diferentes
- en presencia de una cumbrera y una pendiente del techo de más de 1 a 10, el conductor debe colocarse a lo largo de ella
- ninguna parte o elemento de metal debe sobresalir del contorno exterior de la malla
- se requiere el contorno exterior de la malla de alambre, montada a lo largo del borde del perímetro del techo, y el borde del techo debe sobresalir más allá de las dimensiones del edificio
Materiales y secciones de los conductores de pararrayos
Los materiales utilizados para la producción de equipos de protección contra rayos y bajantes son acero galvanizado e inoxidable, cobre y aluminio. Están sujetos a los requisitos de resistencia a la corrosión y resistencia mecánica, si se utiliza una capa protectora, debe tener una buena adherencia al material base.
La tabla muestra los requisitos para el perfil de conductores y varillas en términos de área transversal y diámetro mínimos (según GOST 62561.2-2014)
Instalación de un pararrayos para una casa particular y un edificio industrial.
Consideremos qué elementos de la instalación suelen incluir un sistema externo de protección contra rayos. Las siguientes figuras muestran ejemplos de un pararrayos para una casa particular y un edificio industrial.
Los números correspondientes aquí indican los siguientes productos y sus nombres:
Conductores redondos y planos, cables
Elementos de protección contra el rayo en cubiertas planas, puentes y compensadores
Elementos de protección contra rayos en tejados inclinados, soportes de conductores de tejado
Elementos de protección contra rayos en tejados metálicos, soportes de conductores de tejado
Bajantes, soportes de bajantes
Picas de puesta a tierra, conductores de conexión, pozos de acceso, soportes de conductores
Terminales de canalón, terminales, componentes de conexión
Pararrayos, componentes
Protección contra rayos aislada
La instalación se puede dividir en tres etapas: instalación de la parte receptora de rayos del sistema externo de protección contra rayos (pararrayos y sus elementos de fijación), tendido de conductores (cubierta y fachada del edificio) y movimientos de tierra para puesta a tierra. Como regla general, para todas las empresas, el costo del trabajo es un cierto porcentaje del precio de los materiales.
La empresa MZK-Electro ofrece excelentes precios en pararrayos y accesorios. La gama de productos en nuestro almacén es de más de 1.500 puestos, la compra se realiza directamente bajo contratos de distribuidor de fabricantes directos, lo que implica certificación y garantía obligatoria. Todos los productos cuentan con los certificados de calidad necesarios y garantía. También nos dedicamos al diseño e instalación de todo tipo de sistemas de protección contra rayos para edificios y estructuras, tanto para particulares como para empresas industriales. Puede familiarizarse con nuestros precios en la sección correspondiente.
Cálculo de costo
Nuestras facilidades
JSC "Mosvodokanal", complejo deportivo y recreativo de la casa de descanso "Pyalovo"
Dirección del objeto: Región de Moscú, distrito de Mytishchi, pueblo. prusianos, 25
Tipo de trabajo: Diseño e instalación de un sistema exterior de protección contra el rayo.
Composición de la protección contra rayos: Se coloca una malla de protección contra rayos en el techo plano de la estructura protegida. Las dos chimeneas se protegen mediante la instalación de pararrayos de 2000 mm de largo y 16 mm de diámetro. Como pararrayos se utilizó acero galvanizado en caliente de 8 mm de diámetro (sección 50 mm2 según RD 34.21.122-87). Los conductores de bajada se colocan detrás de las bajantes en abrazaderas con terminales de sujeción. Para las bajantes se utilizó un conductor de acero galvanizado en caliente de 8 mm de diámetro.
GTPP Tereshkovo
Dirección del objeto: Moscú. Borovskoe sh., área comunal "Tereshkovo".
Tipo de trabajo: instalación de un sistema exterior de protección contra el rayo (parte receptora y bajantes).
Accesorios: fabricado por OBO Bettermann.
Ejecución: La cantidad total de conductor de acero galvanizado en caliente para 13 instalaciones en la instalación fue de 21,5000 metros. Se coloca una malla de protección contra rayos a lo largo de los techos con un espacio entre celdas de 5x5 m, se montan 2 conductores de bajada en las esquinas de los edificios. Como elementos de fijación se utilizaron soportes de pared, conectores intermedios, soportes para un techo plano con hormigón, terminales de conexión de alta velocidad.
Lea también:
|
CABLE PARA RAYOS: un dispositivo para proteger edificios y estructuras de la caída directa de rayos. M. incluye cuatro partes principales: un pararrayos que percibe directamente la caída de un rayo; conductor de bajada que conecta el pararrayos con el electrodo de tierra; electrodo de tierra a través del cual la corriente del rayo fluye hacia el suelo; la pieza portante (soporte o soportes) destinada a la fijación del pararrayos y de la bajante.
Según el diseño del pararrayos se distinguen pararrayos de varilla, de cable, de malla y combinados.
Según el número de pararrayos de acción conjunta, se dividen en simples, dobles y múltiples.
Además, en la ubicación de M. hay separados, aislados y no aislados del edificio protegido. La acción protectora del rayo se basa en la propiedad del rayo de alcanzar las estructuras metálicas más altas y bien conectadas a tierra. Debido a esta propiedad, un edificio protegido de menor altura prácticamente no es alcanzado por un rayo si entra en la zona de protección M. La zona de protección M es la parte del espacio adyacente a él y con un grado suficiente de fiabilidad (al menos 95%) proporcionando protección a las estructuras de los impactos directos de rayos. La mayoría de las veces, la varilla M se usa para proteger edificios y estructuras.
Los rayos de cuerda se utilizan con mayor frecuencia para proteger edificios de gran longitud y líneas de alto voltaje. Estos M. están hechos en forma de cables horizontales fijados en soportes, a lo largo de cada uno de los cuales se coloca un colector de corriente. Varilla y cable M. proporcionan el mismo grado de fiabilidad de protección.
Como pararrayos, se puede utilizar un techo metálico, puesto a tierra en las esquinas y en el perímetro al menos cada 25 m, o una malla de alambre de acero de un diámetro de al menos 6 mm superpuesta a un techo no metálico, que tenga un área de malla de hasta 150 mm2, con nudos fijados por soldadura, y puesta a tierra como un techo metálico. Las tapas de metal se sujetan a la rejilla o al techo conductor sobre las chimeneas y las tuberías de ventilación y, en ausencia de tapas, se aplican anillos de alambre especialmente a las tuberías.
M. rod - M. con una disposición vertical del pararrayos.
M. cable (extendido) - M. con disposición horizontal del pararrayos, fijado sobre dos soportes puestos a tierra.
ZONAS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS
Por lo general, la zona de protección se designa por la probabilidad máxima de ruptura correspondiente a su borde exterior, aunque la probabilidad de ruptura disminuye significativamente en la profundidad de la zona.
El método de cálculo permite construir una zona de protección para pararrayos de varilla y de alambre con un valor arbitrario de la probabilidad de penetración, es decir para cualquier pararrayos (simple o doble), puede construir un número arbitrario de zonas de protección. Sin embargo, para la mayoría de los edificios públicos, se puede proporcionar un nivel de protección suficiente utilizando dos zonas, con una probabilidad de penetración de 0,1 y 0,01.
En términos de la teoría de la confiabilidad, la probabilidad de ruptura es un parámetro que caracteriza la falla de un pararrayos como dispositivo de protección. Con este enfoque, las dos zonas de protección aceptadas corresponden al grado de confiabilidad de 0,9 y 0,99. Esta evaluación de confiabilidad es válida cuando un objeto se encuentra cerca del borde de la zona de protección, por ejemplo, un objeto en forma de anillo coaxial con un pararrayos. Para objetos reales (edificios ordinarios), en el borde de la zona de protección, por regla general, solo se ubican los elementos superiores y la mayor parte del objeto se coloca en la profundidad de la zona. La evaluación de la fiabilidad de la zona de protección a lo largo de su borde exterior conduce a valores excesivamente bajos. Por tanto, para tener en cuenta la disposición mutua de pararrayos y objetos existente en la práctica, se asigna a las zonas de protección A y B en el RD 34.21.122-87 un grado de fiabilidad aproximado de 0,995 y 0,95, respectivamente.
Pararrayos de una sola varilla.
La zona de protección de un pararrayos de una sola varilla con una altura h es un cono circular (Fig. A3.1), cuya parte superior está a una altura h0 1.1. Zonas de protección de pararrayos monovarilla de altura h? 150 m tienen las siguientes dimensiones totales. Zona A: h0 = 0,85h, r0 = (1.1 - 0.002h)h, rx = (1,1 - 0,002h)(h - hx/0,85). Zona B: h0 = 0,92h; rx \u003d 1.5 (h - hx / 0.92). Para la zona B, la altura de un pararrayos de una sola varilla para valores conocidos de h y puede determinarse mediante la fórmula h = (rx + 1,63hx)/1,5. Arroz. P3.1. Zona de protección de un pararrayos monovarilla: I - el límite de la zona de protección en el nivel hx, 2 - lo mismo en el nivel del suelo Pararrayos de un solo hilo. La zona de protección de un pararrayos monofilar de altura h? 150 m se muestra en la fig. P3.5, donde h es la altura del cable en la mitad del vano. Teniendo en cuenta la flecha del cable con una sección transversal de 35-50 mm2, con una altura conocida de salto de apoyo y longitud de luz a, se determina la altura del cable (en metros): h = salto - 2 a la vez< 120 м; h = salto - 3 a 120< а < 15Ом. Arroz. P3.5. Zona de protección de un pararrayos monofilar. Las designaciones son las mismas que en la Fig. P3.1 Las zonas de protección de un pararrayos monofilar tienen las siguientes dimensiones totales. Para garantizar la seguridad de las personas, la seguridad de las estructuras, los equipos y los materiales de los efectos térmicos, mecánicos y eléctricos de los rayos, se ha desarrollado un sistema especial de medidas de seguridad de protección: la protección contra rayos, que es un complejo de soluciones técnicas y dispositivos especiales. Los requisitos para la organización de sistemas de protección contra rayos para edificios y estructuras ubicados en el territorio de la Federación de Rusia están regulados por los siguientes documentos reglamentarios: Al desarrollar un sistema de medidas de protección para objetos contra rayos, las organizaciones de diseño pueden guiarse por las disposiciones de cualquiera de estas instrucciones o usar una combinación de ellas. Una gama completa de medidas de protección contra rayos para instalaciones terrestres implica una combinación de sistemas externos: protección contra rayos directos y protección interna contra rayos: dispositivos de protección contra influencias secundarias (captación y sobretensión). La protección externa contra rayos proporciona una posibilidad mínima de que un rayo caiga directamente sobre el edificio, protegiéndolo así de daños. Recibe un rayo, que luego se desvía hacia el suelo. El complejo de medidas del sistema de protección contra rayos externo incluye tres elementos: Pararrayos (pararrayos, pararrayos) es un dispositivo diseñado para interceptar rayos. El principio de funcionamiento del pararrayos es que el rayo cae sobre las estructuras metálicas más altas y bien puestas a tierra. Por lo tanto, si el objeto está ubicado en la zona de protección del pararrayos, no será alcanzado por un rayo. Conductor de bajada- un dispositivo que drena la corriente del rayo desde el pararrayos a tierra. Se instala en la pared de la estructura y bajantes. Es un cable o tira recubierta de cobre que se extiende desde el pararrayos hasta el electrodo de tierra. conductor de puesta a tierra- un dispositivo que drena el 50% o más de la corriente del rayo que ha pasado a través del conductor de bajada a tierra. La corriente restante se distribuye a lo largo de las comunicaciones adyacentes a la estructura. El conductor de puesta a tierra es el único elemento de protección exterior contra rayos sumergido en el suelo. Los electrodos de puesta a tierra pueden ser elementos de diferentes tamaños, materiales y formas que cumplan con los requisitos de los documentos reglamentarios. Se puede instalar un sistema de protección contra rayos externo tanto en el propio objeto protegido como de forma aislada: en forma de pararrayos separados y estructuras vecinas que actúan como pararrayos naturales. El sistema de protección contra el rayo está organizado según el principio de máximo aprovechamiento de los pararrayos naturales. En los casos en que la seguridad que proporcionan es insuficiente, se combinan con elementos especialmente instalados (pararrayos artificiales). La simplicidad de los dispositivos, la ausencia de la necesidad de un mantenimiento especial y la protección relativamente confiable del objeto contra los rayos han proporcionado el uso más generalizado de pararrayos del sistema pasivo de protección contra rayos en la práctica. Existen los siguientes tipos de pararrayos pasivos: Los pararrayos se fabrican en varios materiales: aluminio, cobre, acero inoxidable o galvanizado, teniendo en cuenta las secciones mínimas para cada uno de ellos de acuerdo con los documentos reglamentarios. Pararrayos de varilla-mástiles montados en torres Un pararrayos (o pararrayos) es un dispositivo vertical, generalmente de 1 a 20 metros de altura, sobre o cerca del techo de una estructura, instalado de tal manera que la zona de protección cubra el objeto protegido. Las abrazaderas especiales que se utilizan al instalar los mástiles permiten fijarlos tanto a superficies verticales (pared) como horizontales (suelo, techo). Se montan dos conductores de bajada desde cada mástil. Si el pararrayos está ubicado en el techo de la estructura, entonces el dispositivo de puesta a tierra utilizado es un circuito horizontal, que está reforzado en los puntos de los conductores de bajada con electrodos de tierra verticales. El dispositivo de puesta a tierra de los mástiles independientes se realiza mediante tres conductores de puesta a tierra verticales, interconectados según el tipo de "pata de pollo". Los pararrayos (mástiles) se eligen principalmente para la protección de edificios pequeños, no de arquitectura compleja. El diseño de un pararrayos de cable consta de dos mástiles y un cable de acero tendido entre ellos. Los extremos del cable se unen a un conductor de bajada con un conductor de puesta a tierra del tipo "pata de pollo". Con la ubicación correcta de los mástiles de soporte, las descargas de los rayos penetran en el suelo fuera del objeto protegido. La protección contra rayos por cable es ampliamente utilizada para edificios bajos. Los pararrayos de varilla y alambre se dividen en simples, dobles y múltiples, formando una zona de protección común del objeto. Los pararrayos múltiples se utilizan para proteger edificios grandes o varias estructuras que ocupan un área grande. Malla de protección contra rayos instalada en el techo del edificio El diseño del pararrayos se realiza en forma de rejilla de varilla metálica sobre el techo de la estructura protegida. La malla de protección contra rayos se coloca en el techo del edificio con un escalón (tamaño de celda) de 5x5 ma 20x20 m, según la categoría de protección contra rayos del objeto. Una pregunta común que surge al diseñar es si es posible colocar una malla de protección contra rayos directamente en el techo del techo. De hecho, la malla se puede colocar directamente sobre el techo o debajo del aislamiento (ver párrafo 2.11. en las instrucciones RD 34.21.122-87). Según instrucciones SO 153 3.2.2.4. si el aumento de temperatura es peligroso para el objeto, entonces la distancia entre el conductor de bajada y el techo o pared combustible debe ser superior a 0,1 m. En este caso, la abrazadera metálica puede estar en contacto con la pared combustible. Si la pared o el techo son combustibles, pero el aumento de temperatura no es peligroso para ellos, se permite la fijación directamente a la pared. La elección del tipo de pararrayos depende de la categoría a la que pertenezca el edificio según el dispositivo de protección contra rayos. Para la protección contra el rayo de edificios pertenecientes a la categoría I, se utilizan mástiles de protección contra el rayo o pararrayos de alambre, Para la protección contra el rayo de edificios de categoría II con cubierta no metálica, se utilizan mástiles de protección contra el rayo o pararrayos de alambre, instalados aisladamente o sobre el propio objeto protegido, véase la cláusula 2.11 del RD 34.21.122-87. En este caso, es requisito previo la provisión de una zona de protección de acuerdo con los requisitos de la tabla dada en el artículo y el Anexo 3 del RD 34.21.122-87. Si los dispositivos de protección contra rayos están ubicados en la instalación, entonces se requieren al menos dos conductores de bajada para cada mástil de protección contra rayos o bastidor de pararrayos de cable. Para garantizar la protección contra rayos de estructuras cuya pendiente del techo no exceda 1:8, se puede utilizar una malla de protección contra rayos. Para la protección contra el rayo de edificios pertenecientes a la categoría III, se utiliza uno de los métodos anteriores (mástiles, pararrayos o mallas de protección contra el rayo) de acuerdo con los requisitos aplicables. La elección del número y la altura de los pararrayos de varilla y de alambre debe hacerse calculando sus zonas de protección. Un pararrayos de un solo hilo proporciona una zona de protección en forma de triángulo isósceles, cuyo vértice está a una altura h0 El cálculo de las zonas de protección de los pararrayos de varilla y cable se realiza según CO 153-343.21.122-2003. En base a lo anterior, concluimos que la elección del tipo de pararrayos debe realizarse en función de las estructuras de los edificios y estructuras y sus materiales de cubierta, con la consideración obligatoria de la categoría de protección contra el rayo y el cumplimiento de todos los requisitos necesarios del RD 34.21.122-87 y CO 153-343.21.122-2003. El uso generalizado de pararrayos de varilla se debe a la simplicidad y relativa economía de su fabricación. Básicamente, los mástiles de protección contra rayos se eligen para proteger edificios pequeños, no una arquitectura compleja. Para la protección contra rayos de grandes edificios o varias estructuras que ocupan un área grande, se utilizan múltiples pararrayos. La presencia de un sistema externo de protección contra rayos instalado no es una garantía de protección completa contra todos los efectos del rayo. Para proteger contra las consecuencias secundarias, es necesario proteger el objeto de manera compleja: elementos de protección externa contra rayos, así como protección interna contra rayos, que es una combinación de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD). ver también: La base de un pararrayos de alambre, como su nombre lo indica, es un cable de metal galvanizado (generalmente se usa acero). Al mismo tiempo, se recomienda que su área de sección transversal sea igual a al menos 35 metros cuadrados. milímetro Los pararrayos de cable se utilizan donde otras opciones son bastante difíciles de instalar, por ejemplo, en techos largos y líneas de alta tensión. Sin embargo, a veces se colocan en pequeñas cabañas. Una de las desventajas de un pararrayos de alambre es que el alambre es visible en el techo, pero se puede ocultar si se desea. En algunas situaciones, los pararrayos de alambre pueden colocarse no sobre el objeto protegido en sí, sino cerca de él. La protección contra rayos por cable es de dos tipos: Para uno solo bastan dos mástiles, entre los cuales se tiende un cable. Y cada mástil a la vez tiene una conexión con su propia bajante, electrodo de tierra y pararrayos. En ciertos casos, se instalan cuatro mástiles en el edificio a la vez. Están conectados por dos cables, y de manera que son paralelos entre sí a la misma altura. Cuando cae un rayo, actúan juntos como un todo: este es un pararrayos de doble cable.
El diseño de un pararrayos de alambre, así como su instalación, en la mayoría de los casos es una tarea bastante difícil que requiere la participación de profesionales. Incluso en la etapa de diseño, es imperativo llevar a cabo, es decir, determinar el área específica de acción y otros parámetros. El cálculo se lleva a cabo de acuerdo con fórmulas bastante complejas, en las que, en particular, se deben tener en cuenta los siguientes indicadores: La instalación en sí debe cumplir estrictamente con las reglas para la instalación de instalaciones eléctricas (PUE), y por lo tanto tiene muchas sutilezas que una persona no preparada puede no conocer. Los cables se conectan a los mástiles y conductores de bajada con abrazaderas de perno. Se requieren dos de estas abrazaderas para cada conexión. Si el techo está acabado con materiales inflamables (plástico, madera, etc.), los cables deben estar a una distancia de 10 a 15 centímetros de la superficie. Además, algunos elementos de la futura protección contra rayos deben conectarse mediante soldadura, y la sección transversal de la soldadura debe ser al menos tres veces mayor que la sección nominal del cable. No es deseable que los tramos superen los 15 metros, para evitar esto, se recomienda instalar soportes adicionales. Los soportes del pararrayos deben estar equipados con un pequeño anillo de alambre por donde pasará el alambre. Los soportes y mástiles deben ser lo suficientemente fuertes para soportar el peso de la estructura en fuertes ráfagas de viento. También vale la pena recordar que cuanto menor sea el ángulo entre la vertical imaginaria que atraviesa el cable y la línea que conecta el cable con el cable exterior (esto se denomina ángulo de protección y su valor, según las normas, debe ser de 20-30 grados). ), más eficaz será el cable pararrayos. Además del cable, también hay pararrayos de varilla y malla. El de malla es el más difícil de ejecutar, y el de varilla, como el de cable, tiene un diseño bastante simple. Una característica distintiva del sistema de varillas es la presencia de un pasador vertical, que adquiere un rayo. La práctica demuestra que protegen un área mucho más pequeña que las de cable y, por lo tanto, muchas personas se detienen en la segunda opción de estas dos. Es un compromiso entre un pasador convencional (mástil) y una malla. En última instancia, la elección de una u otra protección contra rayos dependerá de las características específicas del edificio o estructura, el estado de los aparatos eléctricos, el tipo de conexión a tierra de la red eléctrica, la frecuencia de las tormentas eléctricas en una zona climática particular.
Regulación regulatoria
Elementos de protección contra rayos
La protección interna contra rayos incluye un complejo de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) y realiza las funciones de limitar los campos magnéticos y eléctricos de los rayos, evitando así chispas dentro del objeto protegido.2. Pararrayos como parte de un sistema de protección contra rayos
Varilla pararrayos (mástil)
Los conductores de bajada se montan alrededor de todo el perímetro del pararrayos en incrementos de 10 a 25 m (dependiendo del nivel de protección). El tipo de techo de la estructura protegida (blanda o dura) determina el método de fijación de la "malla" a la superficie del techo. Sujeto a la condición de una base incombustible, la malla de protección contra rayos se puede colocar en el "pastel de techo". El electrodo de tierra para este tipo de pararrayos es un circuito cerrado horizontal, reforzado en los puntos de bajada.3. Categorías de protección contra rayos
Las normas establecen tres categorías de dispositivos de protección contra rayos en función del peligro de explosión e incendio, capacidad, resistencia al fuego y finalidad de los objetos protegidos, así como teniendo en cuenta la duración media anual de las tormentas eléctricas en el área geográfica de la objeto, ver las categorías de protección contra rayos en la tabla No. 1 del párrafo 1.1. en el RD 34.21.122-87:
Edificios y construcciones
Localización
Tipo de zona de protección cuando se utilizan pararrayos de varilla y de hilo
Categoría de protección contra rayos
Edificios y estructuras o partes de los mismos, cuyos locales, según el PUE, pertenecen a zonas de clases B-I y B-II En toda la URSS Zona A yo
Las mismas clases B-Ia, B-Ib, B-IIa Con el número esperado de rayos por año de un edificio o estructura N> 1 - zona A; en N≤1 — zona B Yo
Instalaciones de exterior que crean una zona de clase B-Ig según el PUE En toda la URSS Zona B Yo
Edificios y estructuras o partes de los mismos, cuyos locales, según el PUE, pertenecen a zonas de clases P-I, P-II, P-IIa Para edificios y estructuras de I y II grados de resistencia al fuego a 0,1 2- zona A tercero
Pequeñas edificaciones ubicadas en áreas rurales de III-V grados de resistencia al fuego, cuyos locales, según el PUE, pertenecen a zonas de clases P-I, P-II, P-IIa En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 20 horas por año o más en N -
tercero
Instalaciones exteriores y naves abiertas, creando una zona de clases P-III de acuerdo con el PUE En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 20 horas por año o más A 0,12 - zona A tercero
Edificios y estructuras de III, IIIa, IIIb, IV, V grados de resistencia al fuego, en los que no existen locales clasificados según el PUE a zonas de clases de peligro de explosión y fuego Mismo A 0,12 - zona A tercero
Edificios y estructuras de estructuras metálicas ligeras con aislamiento combustible (grado IVa de resistencia al fuego), en los que no existen locales clasificados según el PUE a zonas de explosión y clases de fuego En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 10 horas por año o más A 0,12 - zona A tercero
Pequeñas edificaciones de III-V grados de resistencia al fuego, ubicadas en áreas rurales, en las que no existen locales clasificados según el PUE a zonas de clases de peligrosidad explosiva y de incendio En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 20 horas por año o más para III, IIIa, IIIb, IV, V grados de resistencia al fuego en N -
tercero
Edificios de centros de cómputo, incluidos los ubicados en áreas urbanas En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 20 horas por año o más Zona B Yo
Edificios y estructuras ganaderos y avícolas de grado III-V de resistencia al fuego: para bovinos y porcinos de 100 cabezas o más, para ovinos de 500 cabezas o más, para aves de corral de 1000 cabezas o más, para caballos de 40 cabezas o más En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 40 horas por año o más Zona B tercero
Tubos de humo y otros de empresas y salas de calderas, torres y cabrias para todos los fines con una altura de 15 m o más En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 10 horas por año o más -
tercero
Edificios residenciales y públicos, cuya altura supere en más de 25 m la altura media de los edificios circundantes en un radio de 400 m, así como edificios independientes de más de 30 m de altura, a más de 400 m de distancia de otros edificios En áreas con una duración promedio de tormentas eléctricas de 20 horas por año o más Zona B tercero
Edificios residenciales y públicos independientes en zonas rurales con una altura de más de 30 m Mismo Zona B tercero
Edificios públicos de grados III-V de resistencia al fuego para los siguientes propósitos: instituciones preescolares, escuelas e internados, hospitales de instituciones médicas, dormitorios y comedores de instituciones de salud y recreación, instituciones culturales, educativas y de entretenimiento, edificios administrativos, estaciones de ferrocarril, hoteles, moteles y campings Mismo Zona B tercero
Instalaciones de entretenimiento al aire libre (salas de audiencia de cines al aire libre, gradas de estadios al aire libre, etc.) Mismo Zona B tercero
Edificios y estructuras que son monumentos de historia, arquitectura y cultura (esculturas, obeliscos, etc.) Mismo Zona B tercero
Protección contra rayos de categoría I
ver punto 2.1. en el RD 34.21.122-87. Un requisito previo es la provisión de una zona de protección de tipo A de acuerdo con los requisitos del Anexo 3.II categoría de protección contra rayos
Como material para la fabricación de mallas de protección contra rayos, se utiliza alambre de acero con un diámetro de al menos 6 mm. Se coloca una estructura con un espacio entre celdas de no más de 6x6 m en el techo del edificio sobre o debajo de materiales refractarios. Las estructuras metálicas que se elevan por encima del techo del edificio deben estar unidas a la malla de protección contra rayos, y las estructuras no metálicas deben estar equipadas con dispositivos de protección contra rayos adicionales, fijándolas también con la "malla".
Las estructuras con cerchas metálicas, cuyos techos están construidos con materiales refractarios, no requieren la instalación de dispositivos de protección contra rayos. El propio techo metálico de los edificios actúa como un pararrayos. Al mismo tiempo, es necesario equipar todos los elementos no metálicos del objeto de protección que se elevan sobre el techo con dispositivos de protección contra rayos. Los conductores de bajada se montan desde un techo de metal o malla de protección contra rayos con un paso de 25 m a lo largo del perímetro del edificio. Para todo tipo de pararrayos utilizados para proteger edificios de categoría II, es obligatorio cumplir con el requisito del apartado 2.6 del RD 34.21.122-87.III categoría de protección contra rayos
Si es posible, las estructuras metálicas del propio objeto protegido se utilizan como conductor de bajada. Para ello es requisito previo una conexión eléctrica continua en las uniones de las estructuras con el resto de elementos del sistema de protección externa contra el rayo (pararrayos y electrodos de tierra). Los conductores de bajada ubicados fuera del edificio deben montarse a una distancia de no más de 3 m de las entradas o en lugares no accesibles para las personas.
Los documentos normativos sobre la organización de la protección contra rayos de las instalaciones terrestres no establecen ningún requisito para la distancia entre un pararrayos separado y el objeto de protección, sus servicios subterráneos. Cuando se utiliza una malla de protección contra rayos para edificios de categoría III, es necesario prever un escalón de sus celdas de no más de 12 x 12 m.4. Zonas de protección de pararrayos de varilla y de alambre
Bajo la zona de protección se entiende el área de una geometría dada en las proximidades del pararrayos, en la que la probabilidad de que un rayo caiga directamente sobre un objeto ubicado allí no excederá un valor dado.
Para garantizar la protección contra rayos del edificio al nivel de confiabilidad requerido, todo el volumen del objeto protegido debe ubicarse en la zona de protección del pararrayos.
Un solo mástil de protección contra rayos proporciona una zona de protección para la estructura en forma de cono circular con una altura h0 
5. Selección del tipo de pararrayos
Realizando la protección contra el rayo de los edificios con la ayuda de pararrayos de varilla y cable, se colocan de tal manera que el objeto estaría completamente en sus zonas de protección, calculadas para cada tipo de pararrayos según CO 153-343.21.122- 2003.
A la hora de elegir una malla de protección contra rayos, es importante tener en cuenta que la distancia entre mallas (dimensiones de malla) está determinada por las categorías de protección contra rayos, ver RD 34.21.122-87.
Para la protección compleja contra rayos de objetos, se pueden usar tipos combinados, por ejemplo, alambrón. A menudo, la "malla" se combina con pararrayos, lo que proporciona una protección bastante confiable.
Los pararrayos de cable se eligen para proteger objetos muy extensos. En términos de parámetros económicos, la disposición de las estructuras por ellos es comparable a los dispositivos de protección contra rayos de barra, sin embargo, durante la operación demostraron ser menos confiables.Tipos y caracteristicas
Los matices del cálculo.
Montaje
La extensión de la cuerda solo es posible amarrando con una longitud de superposición de al menos un metro y medio. Para proteger el cable de quemaduras por la corriente del rayo y hacer que la conexión a tierra de los soportes sea más confiable, se utiliza un aislador de suspensión con el llamado espacio de chispas.Comparación con otras opciones
