Protección contra rayos de una casa particular.
En este artículo, aprenderá:
- Por qué las tormentas eléctricas y los rayos son peligrosos para los hogares privados
- ¿Cuáles son los tipos de protección contra rayos en una casa privada?
- ¿Qué incluye la composición estándar del sistema de protección contra rayos?
- ¿Protección contra rayos pasiva o activa? Ventajas y desventajas
- Fundamentos de la protección del dinero externo de una casa particular.
- ¿Cuáles son las categorías de estructuras según el grado de protección contra rayos?
- Materiales utilizados y problemas de corrosión.
- ¿Cuál es la distancia mínima permitida (distancia de separación)?
- ¿Qué debería ser un pararrayos?
- ¿Cómo elegir un conductor de bajada? Tipos de conductores de bajada.
- ¿Cómo arreglar correctamente los elementos de protección contra rayos? Soportes para techos y fachadas, soportes para bajantes, abrazaderas y conectores, sujetadores de puesta a tierra
- Cómo elegir la puesta a tierra
- Cómo conectar correctamente el sistema de puesta a tierra al conductor de bajada del sistema de protección contra rayos
- Características del dispositivo del sistema de protección monetaria para diferentes tipos y configuraciones del techo.
La electricidad atmosférica tiene un potencial enorme, miles de veces mayor que el poder de las instalaciones hechas por el hombre. En una nube de tormenta, se puede crear una diferencia de potencial de hasta 10 millones de kilovoltios, la corriente durante la descarga alcanza los 200,000 amperios, no es posible protegerse de tal fuerza, que conlleva una destrucción a gran escala, sin sistemas de protección especiales.
Peligro de rayos para viviendas particulares.
La saturación de las casas con aparatos electrónicos, electrodomésticos y medios para recibir canales de transmisión por aire ha aumentado drásticamente la probabilidad de exposición a rayos, lo que se explica por las características físicas de las fuerzas electrostáticas. Una descarga de tormenta eléctrica, que cae en una estructura desprotegida, no solo daña las redes y los dispositivos eléctricos, sino que la probabilidad de incendios es más terrible, cuya causa es un rayo en uno de cada cinco casos. La protección contra los rayos de las casas particulares está totalmente en manos de los propietarios, lo que no puede ser motivo para negarse a utilizar dispositivos de protección contra rayos, dadas las nefastas consecuencias que sufren las casas desprotegidas.
Tipos de protección contra rayos
En la actualidad, se han desarrollado y aplicado en detalle dos tipos de protección frente a los efectos de las descargas eléctricas: la protección externa e interna.
Protección externa contra rayos
Es un conocido pararrayos en forma de varilla de metal, que se eleva sobre el techo de la casa. Esta protección consta de tres elementos principales.
1. Un pararrayos es una varilla de metal, que puede ser de acero, cobre o aluminio.
2. Conductor de bajada, que se utiliza como conductor metálico que conecta el pararrayos al suelo.
3. Puesta a tierra, formada por seccionadores de puesta a tierra de acero enterrados en el suelo, conectados en un solo circuito mediante barras metálicas.
De hecho, para los tres elementos, se utiliza un conductor de diferentes secciones, cuyos valores mínimos se seleccionan de acuerdo con el material utilizado de acuerdo con la siguiente tabla:
Dependiendo del tipo de techo y la configuración del techo, se puede usar un cable de acero estirado sobre el objeto protegido o una malla especial como receptor (ver más abajo). Cada vez más, se utilizan sistemas de protección externa, un método activo de búsqueda y eliminación de descargas de rayos en las primeras etapas de su desarrollo.
Protección interna contra rayos
Las corrientes resultantes de la manifestación del rayo fluyen a través de resistencias y conexiones inductivas, provocando sobretensiones que pueden derretir microcircuitos y dañar equipos eléctricos. Para protegerse contra tales consecuencias, se utilizan SPD: dispositivos para proteger las redes internas de la sobretensión impulsiva. La magnitud de la sobretensión de impulso depende del lugar del impacto del rayo, por lo que se distinguen las sobretensiones tipo I (inducidas por un rayo directo) y tipo II (por un impacto indirecto). Las sobretensiones de tipo I son especialmente peligrosas, ya que superan el valor de las sobretensiones de tipo II entre 10 y 20 veces.
Composición estándar del sistema de protección contra rayos
Para proteger una casa privada de los efectos dañinos de los rayos, se utiliza un conjunto estándar de herramientas:
- Protección externa con pararrayos, bajantes y puesta a tierra;
- Protección contra el deslizamiento de altos potenciales mediante conexión equipotencial;
- Protección contra sobretensiones (sobrecargas internas) mediante descargadores o protectores contra sobretensiones.
De la lista anterior, las mayores diferencias están en los métodos de protección externa, que pueden ser activos y pasivos, y con protección pasiva, tienen diferencias significativas según la configuración del techo y el tipo de techo.
Protección activa contra rayos
En los últimos años, la protección activa contra rayos ha ido ganando popularidad. Su aguja tiene una cabeza especial: un ionizador que genera un contraflujo de electrones. Como resultado, se atrae el rayo, después de lo cual la descarga resultante se descarga a través del conductor de bajada al suelo, donde se extingue. La protección activa se distingue por un gran radio de la zona protegida, que es 8 veces mayor que el radio de protección de un pararrayos pasivo de la misma altura.
Las características de protección activa proporcionan reducciones significativas en los consumibles de techo complejos y el tiempo de instalación. La apariencia del mástil con un ionizador se ve estéticamente agradable; no hay necesidad de conectar a tierra las estructuras metálicas individuales ubicadas debajo del capó de la zona de protección.
De las deficiencias del método activo, es posible notar el corto período de su aplicación, lo que hace que sea imposible hablar de muchos años de experiencia positiva. Además, en los últimos años se han registrado cada vez más casos de impactos de rayo en objetos con pararrayos activos y se están presentando reclamaciones contra las empresas fabricantes al respecto.
Dispositivo de protección contra rayos externo para una casa particular.
Al organizar la protección contra rayos para casas particulares, los principios y diseños de protección establecidos en la literatura especial ("Instrucciones para la disposición de la protección contra rayos ..." SO 153-34.21.122-2003 y RD 34.21.122-87) deben ser usado.
La severidad del efecto destructivo de los rayos depende de la presencia en el objeto afectado de gases, polvo, vapores o sus mezclas que pueden explotar cuando son golpeados por una chispa eléctrica. Teniendo en cuenta estos factores, las viviendas particulares, las casas de campo y las casas de jardín pertenecen al grupo III de edificios en los que no existen tales peligros.
Problemas de corrosión
Los elementos metálicos de la protección externa están constantemente expuestos a las condiciones climáticas, que provocan corrosión. Es posible ralentizar la destrucción del metal y garantizar una larga vida útil de los elementos estructurales de protección utilizando los siguientes métodos:
- El uso de metales que no son susceptibles a la corrosión, estos son acero inoxidable, cobre o aluminio;
- El uso de revestimientos protectores galvánicos, el más común de los cuales es el galvanizado;
- Para uniones atornilladas: decapado de metales en el punto de contacto, ajuste hermético y uso de lubricantes conservadores;
- La elección de una sección sobreestimada de estructuras metálicas en relación con los indicadores calculados, lo que afecta el costo del sistema.
La tasa de desarrollo de la corrosión se ve afectada por la incompatibilidad de ciertos metales. Por lo tanto, el cobre está muy mal en contacto con el acero galvanizado y el aluminio, por lo que deben evitarse dichos contactos. Para conectar materiales incompatibles, se utilizan abrazaderas especiales, en las que los extremos están hechos de diferentes metales.
La distancia más pequeña permitida
Las corrientes inducidas en los conductores metálicos por descargas de rayos pueden provocar chispas. La distancia entre los conductores de bajada y los elementos metálicos debe ser tal que evite las chispas, esta es la distancia mínima permitida, indicada con la letra S.
Además, también existen requisitos para observar la distancia entre los sujetadores del sistema de protección contra rayos, la ubicación de los conductores de bajada en relación con las aberturas de ventanas, puertas y otras estructuras del edificio. Puede familiarizarse con la información con más detalle en el material sobre cómo colocar correctamente los conductores.
Si las estructuras metálicas son vallas, elementos de fachada, tuberías están ubicadas a menos de 1.0 metros de los conductores de bajada y no tienen una conexión conductora con las estructuras del edificio protegido, dichos elementos deben conectarse directamente al sistema de protección contra rayos.
Requisitos para pararrayos
El pararrayos es el elemento central de protección y la fiabilidad de todo el sistema depende de sus parámetros. Es correcto cuando el diseño de esta unidad se desarrolla en la etapa de diseño de la casa. Para determinar los parámetros de un pararrayos, necesita datos sobre la geometría del techo, las dimensiones del edificio y la cerca alrededor del territorio, la composición física del suelo en el sitio de construcción y el número promedio anual de rayos en un área dada. Es importante tener información sobre la hipsometría del paisaje circundante, la presencia de embalses, árboles altos o estructuras artificiales. La elección de un diseño de pararrayos depende de la totalidad de los datos disponibles y de las capacidades financieras del desarrollador.
El pasador de metal más utilizado mide hasta 2,0 metros de largo y tiene un área de sección transversal de al menos 100 mm² con un extremo puntiagudo. Dicho pasador se instala en el punto más alto del techo y se fija de forma segura. En este caso, el cono formado por el ángulo de rotación de 45º con el ápice en el punto debe cubrir el objeto protegido con su generatriz, a modo de tienda. Dependiendo de la estructura del techo, la terminal aérea puede consistir en una malla metálica o un cable de acero estirado a lo largo de la cumbrera.
Tipos de conductores de bajada
Como conductor de bajada se utiliza cualquier conductor metálico: cobre, tira de acero negro o galvanizado 4x20 o 4x40 mm, alambrón de acero con un diámetro de 6 ÷ 8 mm, mientras que su parte subterránea debe tener un diámetro mínimo de 10 mm y estar conectada al bucle de tierra mediante soldadura eléctrica. Las estructuras metálicas de la casa pueden servir como un conductor de bajada: escaleras, tuberías, siempre que todos los elementos estén conectados de manera confiable. El conductor de bajada se coloca a la distancia más corta desde el pararrayos hasta el suelo y no debe tener secciones que se doblen bruscamente.
Elementos de protección de fijación
Los elementos externos de protección contra descargas están expuestos regularmente a efectos alternos de temperatura y cargas de viento. En estas condiciones, la fijación es la base que garantiza la vida útil a largo plazo del sistema.
El método de fijación más confiable es el uso de productos estandarizados. Existen soportes de cubierta y fachada para bajantes, soportes para bajantes, terminales, conectores, seccionadores de puesta a tierra y otros elementos. La información detallada sobre dichos productos se proporciona en catálogos especiales.
Cómo elegir la puesta a tierra
Los documentos normativos (RD 34.21.122-87, p. 8) regulan el valor de la resistencia eléctrica del lazo de tierra en los sistemas de protección contra rayos, que no debe exceder los 10 ohmios. Además, se establecen los parámetros de diseño de los electrodos de tierra, según el grado de acero utilizado.
Por lo tanto, la sección transversal mínima y el grosor de la pared de los electrodos de puesta a tierra hechos de acero en ángulo o acero en tiras deben ser de al menos 150 mm² y 5 mm, respectivamente, el diámetro de un pasador de hierro de refuerzo redondo: al menos 18 mm, un acero tubería: al menos 32 mm con un espesor de pared de 3, 5 mm o más.
Al determinar la distancia entre los seccionadores de tierra (RZ), es importante mantener la relación (RZ) = 2.2 (LW), donde (LW) es la longitud del seccionador de tierra. En una proporción más baja, surge el efecto de "superposición", lo que aumenta significativamente la resistencia a la propagación de las cargas eléctricas y reduce la efectividad de la protección.
La profundidad de los pines es de 2 ÷ 3 metros, seleccionados de acuerdo con las propiedades físicas del suelo y deben ser mayores que la profundidad de congelación. El contorno más utilizado tiene la forma de un triángulo equilátero. En las esquinas del contorno, los cables de conexión a tierra están obstruidos, que están conectados por un bus común hecho de tiras de acero.
Sirve para conectar la puesta a tierra de la casa y el circuito de protección contra rayos, lo que mejora sus características. El bucle de tierra se conecta al conductor de bajada mediante soldadura eléctrica, soldadura en frío o una conexión atornillada confiable.
En conclusión, sugerimos ver un video de un dispositivo de puesta a tierra de bucle abierto para una casa particular, que consta de: varillas de puesta a tierra de 8x1,5 m, banda de acero galvanizado de 40 mm, conductores de bajada.
Un ejemplo de un dispositivo de protección contra rayos para una casa privada para un techo de cumbrera
En el caso de un techo de cumbrera inclinado, siempre se utiliza para el cálculo el llamado "método del ángulo de protección".
Nivel 1. Medimos la altura a lo largo de la parte superior de la cresta, la denotamos por h (1). En la parte superior de la cresta, planificamos la instalación del conductor, como se muestra en la figura. Aquí (2) es la zona protegida por el ángulo de protección.
Etapa 2. Según el cronograma o fórmulas, dependiendo de la categoría de protección contra rayos (3) (las casas particulares pertenecen a las categorías III y IV) y la altura h (2), determinamos el ángulo de protección (1), que luego transferimos a el edificio y ponerlo a ambos lados del conductor proyectado en el techo.
Etapa 4. Sacamos conclusiones desde dispositivos de protección contra rayos hasta futuros conductores de bajada. ¡La aclaración es importante! Para aumentar la eficiencia del sistema, los extremos de la guía de patinaje deben planificarse 15 cm más y doblarse ligeramente hacia arriba.
Un ejemplo de un dispositivo de protección contra rayos para una casa privada para un techo plano
Para un techo plano, utilizamos el "método de malla de captación de aire".
Nivel 1. En primer lugar, en aquellas zonas donde la probabilidad de caída de rayo es mayor, y este es el borde o salientes del techo, estamos planeando un conductor que actuará como terminal aéreo o circuito base de la malla del terminal aéreo. .
Etapa 2. Al igual que en el ejemplo anterior, encontramos el ángulo de protección, lo transferimos al dibujo y comprobamos si todos los elementos de la estructura están cubiertos por la zona de protección.
Etapa 3. En realidad, complementamos nuestro contorno con celdas de cuadrícula basándonos en el hecho de que para edificios de la clase III de protección contra rayos, este tamaño no debe ser más de 15x15 metros, es decir, si el perímetro de su casa no es más grande, entonces lo hará. bastará con dejar solo el contorno de la base, de lo contrario recomendamos dividir todo el espacio en celdas iguales y así colocar los conductores.
Etapa 4. Si el techo tiene elementos salientes adicionales, complementamos el dispositivo de protección contra rayos con pararrayos para los elementos correspondientes de acuerdo con las reglas estándar.
Esquemas básicos de protección contra rayos para proyectos típicos.
La siguiente figura muestra las opciones de protección contra rayos para varios proyectos típicos de casas (haga clic para ampliar).
Vale la pena señalar que en tres versiones, la guía en la cresta se eleva a una cierta altura. Esto sugiere que el ángulo de inclinación del techo es mayor que el ángulo de protección y alguna parte del edificio no cae en la zona de protección. De hecho, esta es la versión más simple de un pararrayos de alambre de catenaria.
Los esquemas de puesta a tierra mostrados no deben considerarse focales, se muestran solo condicionalmente (para más detalles, ver arriba).
