Pararrayos - Pararrayos para edificios y estructuras

PARARRAYOS SIPRA INSPECCIONADO

PARARRAYOS SIPRA INSPECCIONADO

El sistema integral de protección contra rayos SIPRA o sistema pararrayos SIPRA debe ser inspeccionado y certificado. 

En Colombia es obligatorio instalar el SIPRA; de acuerdo con la norma técnica internacional IEC 62305 y norma técnica de país NTC 4552; la ley eléctrica vigente determina las  autoridades encargadas de vigilancia y control quienes pueden aplicar el  Régimen Sancionatorio.

¿Pararrayos SIPRA quién responde?

Las autoridades de vigilancia y control ponen bajo la lupa como responsables del SIPRA a:

Las empresas de servicios públicos.

El Diseñador del sistema eléctrico.

El Profesional encargado de la obra eléctrica.

El Constructor de la edificación.

El Organismo de Inspección acreditado ante ONAC.

El Interventor de la obra eléctrica.

El propietario.

El usuario.

Todas las personas profesionales y propietarios que se involucran en la producción de un bien inmueble sujeto a Reglamentos técnicos de acuerdo con las leyes de Colombia como se puede ver en la cita:

Ver la ley aquí:

“cita RESOLUCIÓN Nº 90708 de Agosto 30 de 2013

Anexo general Reglamento Tecnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE

https://www.minenergia.gov.co/retie

CAPITULO 11 VIGILANCIA Y CONTROL,  REGIMEN SANCIONATORIO

ARTICULO 37 RÉGIMEN SANCIONATORIO

Sin perjuicio de la responsabilidad civil o penal a que haya lugar, el incumplimiento de los requisitos establecidos en el presente reglamento se sancionará según lo establecido en la Legislación Colombiana vigente, así:

  • a. Las empresas de servicios públicos por el régimen establecido en las Leyes 142 y 143 de 1994, demás normas que adicionen, modifiquen o sustituyan y demás disposiciones legales aplicables.
  • b. Las personas calificadas responsables del diseño, construcción, supervisión, inspección, operación y mantenimiento de las instalaciones objeto del RETIE, por las leyes que reglamentan el ejercicio de las profesiones relacionadas con la electrotecnia, por la Ley 1480 en lo relacionado con la protección al consumidor y las demás disposiciones legales aplicables. Así como las sanciones disciplinarias establecidas por los consejos profesionales, por violaciones al respectivo código de ética profesional, adoptados por las Leyes 842 de 2003 y 1264 de 2008 y las demás normas que adicionen, modifiquen o sustituyan.

c. Los usuarios de conformidad con lo establecido en el Decreto 1842 de 1992 “Estatuto Nacional de Usuarios de los Servicios Públicos Domiciliarios”, Ley 142 de 1994, Ley 143 de 1994 y Ley 1715 de 2014, Resolución CREG 108 de 1997 o las que modifiquen o sustituyan. y demás normatividad aplicable.

  • d. Los productores, importadores, comercializadores, constructores de edificaciones o infraestructura que incorpore instalaciones objeto del RETIE, por el Decreto 3466 de 1982, Ley 1480 de 2011 y demás disposiciones legales aplicables.
  • e. Los laboratorios de pruebas y ensayos, los organismos de certificación de personas y certificación de productos y los organismos de inspección, acreditados por lo dispuesto en los Decretos 2152 de 1992 y 2269 de 1993, Ley 1480 de 2011 y demás disposiciones legales aplicables que lo modifiquen, adicionen o sustituyan.
  • f. Los profesionales competentes que expidan la declaración de cumplimiento de la instalación por la Ley 1480 de 2011 en lo relacionado con la certificación de la conformidad y las leyes 842 de 2003 y 1264 de 2008 en cuanto al ejercicio profesional.

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¿Quién verifica el sistema pararrayos SIPRA?

La Superintendencia de Industria y Comercio y los Alcaldes

  Ver la Ley aquí:

 

  

CAPITULO 11

Artículo 36: ENTIDADES DE VIGILANCIA Y CONTROL

f) Según lo señalado en el Artículo 62 de la Ley 1480 de 2011, los alcaldes ejercerán en sus respectivas jurisdicciones las mismas facultades administrativas de control y vigilancia que la Superintendencia de Industria y Comercio. Así mismo, el Artículo 1o del Decreto 3735 de 2009 señala que, de acuerdo con sus competencias legales, los alcaldes podrán adelantar las actuaciones administrativas e imponer las sanciones señaladas en ese mismo artículo en el territorio de su jurisdicción, en caso de incumplimiento de las disposiciones relativas a etiquetado, contenidas en los reglamentos técnicos, para lo cual observarán cumplir las disposiciones aplicables del Código Contencioso Administrativo. “

Entonces haremos bien en adentrarnos en el tema, ya que percibo que es un asunto de vital importancia para la seguridad del consumidor y del productor.

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¿Cuando el SIPRA no cumple?

El incumplimiento de la ley acarrea sanciones a cada uno de los actores de acuerdo con las leyes que les son aplicables, ver RETIE 2013 artículo 37 REGIMEN SANCIONATORIO

El artículo 61 de la Ley 1480 de 2011 menciona que las autoridades pueden imponer multas hasta por el monto de (2.000) dos mil salarios mínimos mensuales legales vigentes al momento de la imposición de la multa.

https://www.sic.gov.co/estatutos-consumidor

Si los costos por incumplimiento puede pueden llegar a costar varias veces el valor de lo que cuesta un SIPRA entonces echemos un vistazo a los requisitos:

¿Qué verifica el inspector de un SIPRA?

El Dictamen de inspección y verificación del sistema pararrayos SIPRA para determinar el cumplimiento del RETIE abarca toda la instalación eléctrica; la línea de Transmisión, la subestación eléctrica, el sistema de distribución y las instalaciones eléctricas de uso final; a cada una de ellas aplica el requerimiento de PROTECCIÓN CONTRA RAYOS y cada una debe diligenciar un formato diferente que incluye Evaluación del nivel de riesgo, implementación de la protección y selección de dispositivos de protección contra sobretensiones.

Análisis de Riesgo por rayo SIPRA

El inspector debe verificar muchos parámetros y factores, pero aquí haré mención a los diez mas relevantes:

Método de calculo del SIPRA

La evaluación del nivel de riesgo por rayo se debe realizar bajo la metodología de la norma técnica Internacional IEC 62305-2 y NTC 4552-2.  Así reza el capítulo 16 PROTECCIÓN CONTRA RAYOS del RETIE

La densidad de rayo:

Este parámetro es muy importante para obtener resultados en todo el calculo de riesgo por rayo, debe calcularse teniendo en cuenta el nivel ISO- ceraunico de la zona donde se encuentre ubicado el objeto a proteger.

Ver ejemplo aquí:

  

NTC 4552-2   

  

DDT= Densidad de rayos a tierra (rayos/Km2*año)

Nc  =  Numero de días tormentosos al año (Este dato esta suministrado en el mapa  ISO-Niveles ceraunicos  para Colombia NTC 4551-1 Anexo A.5.1 Figura A.9

IEC 62305-2

Ng = Número de rayos por kilómetro cuadrado por año

Td = Número de días de tormenta por año

Como ejemplo tomamos la Ciudad de Cartagena Colombia que esta dentro del nivel ISO ceraunico de 210;  si lo calculamos con NTC tendremos:

210 elevado a la potencia de 1,56= 4.194,3 multiplicado por 0,0017 resulta 7,1 rayos por kilómetro cuadrado

Pero si utilizamos la ecuación de IEC  obtendremos  210 x 0,1 = 21 rayos por Kilómetro cuadrado por año

Entonces el inspector verificará que la densidad de rayos no sea inferior a 7 ni superior a 21

Cuál es la realidad de las condiciones del nivel ISO-ceraunico de Cartagena, de verdad posee condiciones severas de rayos? De acuerdo con los datos publicados por el IDEAM instituto encargado de monitorear el clima;  en 2018 Cartagena se enfrentó a 25 tormentas tropicales que azotaron el Caribe Colombiano, aunque Cartagena goza de un verano entre Diciembre y Marzo excelente para el turismo, si es importante considerar el  CAMBIO CLIMÁTICO que afecta la región.

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Evaluación del número anual de rayos directos sobre la estructura

Este parámetro se conoce como ND  y se encuentra desarrollado en la NTC 4552-2 capítulo 6.5.1 aquí podemos notar que el valor depende de la densidad de rayos por kilómetro cuadrado, el tamaño del área que ocupa el objeto a proteger, y un factor de localización que depende de si el objeto esta solo como objeto mas alto en el lugar.

El inspector debe conocer cuál es la frecuencia de rayos por año sobre el objeto a proteger, este dato le permitirá establecer si las medidas de protección son proporcionales al riesgo por rayo.

Evaluación del número anual de rayos cercanos a la estructura

Este parámetro es diferente al anterior porque los riesgos de un rayo cercano son diferentes al de un impacto de rayo sobre el edificio, pero el riesgo es mayor debido a que el área de influencia del rayo es mayor y la frecuencia del fenómeno se calcula para una área mayor. Un rayo puede producir daños en un radio de 1,5 kilómetros.

Pongamos como ejemplo una estructura de 50 metros de alto por 180 metros de largo por 25 de ancho puede presentar la probabilidad de 3 impactos directos de rayo por año sobre la estructura pero puede presentar mas de cien rayos cercanos que le afectaron por fenómenos electromagnéticos asociados al rayo.

El inspector debe verificar este parámetro porque incide de manera significativa en subir o bajar los diferentes componentes de riesgo por rayo.

Evaluación del número anual de rayos sobre las acometidas de servicios

Este valor es muy importante especialmente cuando las lineas de Transmisión son aéreas, y la distribución de energía es aérea; eso significa que las acometidas de servicios entrantes al edificio tendrán que resistir energia de rayo por impacto directo de rayo sobre la red pública y esto obligará al constructor a instalar DPS SUPRESOR ELECTRICO con capacidad de derivar energía de rayo sin producir arco eléctrico o explosiones en la subestación eléctrica.

Evaluación del número de rayos cercanos a las acometidas de servicios

La corriente del rayo se conduce por tierra y también por las redes eléctricas expuestas al campo magnético, si el objeto a proteger no pose barreras o DPS SUPRESOR ELÉCTRICO en sus acometidas eléctricas de servicios públicos, como la red de potencia, TV cable, etc. estará expuesto a serios peligros, por lo tanto el inspector debe verificar este dato numérico.

Tomemos como ejemplo un edificio con alta concentración de personas con muchos equipos de computo; un rayo indirecto dentro del radio de 1,5 kilómetros podría causar daños físicos graves a las personas que se encuentren en contacto físico con los equipos.

Uso de la edificación

Este factor incide en los cálculos del riesgo de manera directa, por ejemplo un edificio con ninguna persona pues presentará cero riesgos para los seres vivos; por lo tanto el inspector debe verificar este factor, y solo lo podrá ver si tienen en sus manos las memorias de calculo del análisis de riesgo por rayo. Pero para el caso que la edificación contenga materiales inflamables o explosivos es de vital importancia que el inspector se cerciore del manejo de los datos en el calculo de riesgo.

Medidas de protección 

Para mitigar el valor de las pérdidas por daños causados a seres vivos o al objeto a proteger requiere que se adopten medidas de protección acordes o proporcionales para disminuir el riesgo.

El inspector verificará la consistencia de los datos para determinar si se requiere un SIPRA o no, aquí se requiere que el inspector tenga sentido común. Especialmente cuando el documento de análisis de riesgo presenta serias deficiencias será necesario que se pregunte si esta dispuesto a compartir las responsabilidad civil y penal si se llega a presentar un evento peligroso. Si tiene serias dudas será mejor presentar una no conformidad y el responsable tendrá que revisar el estudio y presentarlo nuevamente.

Nivel de protección de rayo NPR

Con el documento de estudio de riesgo validado o aceptado se conocerá el nivel de protección de rayo y también se conocerán las medidas de protección que se deben adoptar para mitigar el riesgo encontrado y disminuirlo hasta el nivel tolerado.

Solo existen cuatro niveles de protección pero en función del NPR se deben calcular todas las medidas de protección que debe tener en cuenta el Diseñador y Constructor para hacer seguro el objeto.

Tabla medidas del SIPRA

NPR

DISTANCIA BAJANTES

RADIO ESFERA RODANTE EN M

CORRIENTE DE RAYO kA

Distancia de malla en M

I

10 M

20

200 kA

5 x 5

II

10 M

30

150 kA

10 x 10

III

15 M

45

100 kA

15 x 15

IV

20 M

60

100 kA

20 x 20

 Entre ellas puedo enumerar algunas, como ángulos de protección de las puntas captadoras, distancia de cobertura de las puntas, distancia entre puntas captadoras, número de conductores derivadores de rayo o bajantes en el perímetro, Cobertura de esfera rodante superior y lateral, magnitud de mallas captadoras entre otras.

Cálculo de distancia de separación

Este parámetro es muy importante dentro del análisis  de riesgo por rayo, porque permitirá al inspector verificar el riesgo por chispas de rayo, riesgo de incendios, daños en otras partes de la instalación eléctrica; con este dato podrá preguntarse si realmente es seguro el SIPRA.

Pero si fuera el caso de un Rascacielos, un edificio de gran altura superior a cien metros, la distancia de separación sera siempre muy grande, para controlarlo se tienen que construir muchos bajantes derivadores de rayo con anillos perimetrales hasta que se encuentre la solución, o de lo contrario la única forma será que el SIPRA se realice por CIMENTACIÓN. Encontrará mas información en el artículo:  Rascacielos Rayo Resistente

Los planos de diseño del SIPRA

Los planos del diseño deberán mostrar claramente el nivel de protección, los datos correctos del objeto a proteger, el diseño deberá evidenciar que se trata del objeto a inspeccionar por las formas y tamaños, puede darse el caso que los planos no correspondan con el objeto a proteger y se trate de otro objeto diferente.  También deberán contener los datos del profesional responsable del diseño de la obra eléctrica  con su respectiva firma.

El Plano de diseño deberá evidenciar las medidas de protección acordes con el documento de medición de riesgo. Por ejemplo:

Por donde deberán instalar los derivadores de rayo

El diseño de puesta a tierra

Cobertura de puntas captadoras, mallas captadoras

Modelamiento de esferas rodantes

Número de derivadores

Anillos de interconexión de derivadores

Especificación de materiales idóneos

Dimensionamiento de los materiales del SIPRA

Dimensionamiento y emplazamiento de DPS SUPRESOR ELÉCTRICO

Sistema Captador o interceptador de rayo

El inspector verificará el método de la instalación captadora recomendado por las normas técnicas internacionales IEC 62305-3 y NTC 4552-3; puntas captadoras y mallas captadoras.

se debe poder observar ángulos de cubrimiento de la instalación captadora con relación al objeto a proteger.  La idoneidad de los materiales es muy importante, también las dimensiones de los mismos; por ejemplo el conductor debe tener un área mínima de 50 milímetros cuadrados.

Todos los elementos que componen el sistema captador de rayo deben estar separados de otras partes conductoras.

Sistema Derivador del Rayo

Se debe verificar el número de bajantes derivadores de rayo de acuerdo con el nivel de protección adoptado en el analisi de riesgo por rayo.  hay que recordar que de acuerdo a la magnitud del perímetro de la edificación y de el nivel de protección de rayo se obtienen el mínimo de conductores bajantes o derivadores del SIPRA.  Pero cuando la edificación es de gran altura como es el caso que supere los cincuenta metros de altura los cálculos de distancia de separación obligan a instalar más  de derivadores.

El inspector debe verificar el riesgo que presenta el salto de chispas de arco eléctrico de rayo del conductor derivador a superficies metálicas próximas como marcos de ventanas, puertas, pasamanos, balcones etc. 

Distancias de separación

Se debe conocer la distancia de separación mínima calculada entre los conductores derivadores y la estructura o el objeto a proteger. Este dato le permite al inspector del SIPRA verificar las distancias entre los conductores del sistema de apantallamiento y:

El objeto a proteger en las diferentes alturas desde el piso uno hasta el ultimo piso

Elementos metálicos en azoteas

Ventanas metálicas

Puertas metálicas

Balcones metálicos

Acometidas eléctricas

Ascensores

Antenas de comunicaciones

Zonas húmedas

Zonas de tráfico de personas

Escaleras

Sistema de Puesta a tierra

El sistema de puesta a tierra para controlar la energía del rayo debe estar de acuerdo con una de las dos alternativas que presentan las normas técnicas, por un lado un anillo perimetral de tierra a donde se interconecten todos los derivadores de rayo; y  por otro lado puestas a tierra independientes para conexión de cada uno de los derivadores de corriente de rayo.

El Inspector valida las dimensiones en metros del conductor enterrado

Valida el valor de resistencia Óhmica  haciendo una medición

Valida la continuidad de la toma de tierra con relación al sistema de apantallamiento asegurando que no este desconectado en alguna parte

Valida la unión equipotencial entre la tierra de pararrayos y la toma de tierra del sistema eléctrico en la subestación eléctrica

Valida la conexión entre la toma de tierra y los hierros de la estructura del edificio.

Sistema de EQUIPOTENCIALIDAD 

En este punto el inspector verifica:

Que existan instalados DPS SUPRESOR ELECTRICO aguas debajo del totalizador general

Corriente del DPS acorde al nivel de protección de rayo en ondas de rayo 10/350 µs

Ficha técnica del DPS  para verificar que tenga certificados homologados en Colombia

Magnitud de los fusibles previos de corte previos al DPS Su magnitud de corriente debe estar por arriba de la resistencia de corriente de rayo ver tabla: 

Pararrayos equipotencial

Cuánta energía de rayo resiste un fusible

Grueso de los cables conductores

Longitud de los cables que interconectan el DPS

Clasificación del DPS

(La IEC 60364-5-53 recomienda DPS CLASS I para tablero General cuando existe un SIPRA, no se permite un DPS Class II en este lugar de emplazamiento por el riesgo de explosión en caso de rayo)

El Inspector también verifica si otros servicios de acometidas entrantes poseen DPS SUPRESOR ELÉCTRICO como son:

Acometida de TV por Cable

Cables de Antenas de TV

Acometida de cobre para internet

Mediciones

Se recomienda medir la continuidad del SIPRA. Para realizar estas mediciones deberá utilizar el Megóhmetro inyectando corriente y por el método de dos conductores medir la resistencia Óhmica entre Derivador uno y los demás Derivadores; para hacerlo deberá desconectar la puesta a tierra en su totalidad para realizar esta medida la cual dejara registros en el acta de inspección.

Una resistencia muy alta evidencia fallos de conexión en el SIPRA que deberán corregir.

El Organismo de  inspección se interesa en verificar que en caso de un impacto directo de rayo sobre la estructura a proteger  el SIPRA se encuentre en condiciones de funcionalidad correcta.

¿Cuales  son las malas prácticas más comunes?

Cubrimiento de puntas captadoras insuficiente

Menos derivadores que lo mínimo exigido en las normas

Violación de la distancia de separación

Utilización de elementos no convencionales en reemplazo del SIPRA

Derivadores por dentro del edificio

Utilización de conductos PVC dentro de columnas para instalar los derivadores de rayo

¿A quienes pueden exigir el SIPRA?

Sitios con alta concentración de personas

Hospitales

Colegios

Iglesias

Centros comerciales

Edificios de viviendas

Centros deportivos

Centros de transporte público

Aeropuertos

Puertos

Industrias

Edificios de gran altura

Empresas de servicios públicos

Hoteles

Rascacielos

¿Qué vigencia tiene la certificación del SIPRA?

Cinco años para nivel de protección NPR I y diez años en general.

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