NORMA TÉCNICACOLOMBIANA NTC 4552-3 2008-12-10 PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS). PARTE 3: DAÑOS FÍSICOS A ESTRUCTURAS Y AMENAZAS A LA VIDA E: PROTECTION AGAINST LIGHTNING. PART 3: PHYSICAL DAMAGE TO STRUCTURES AND LIFE HAZARD CORRESPONDENCIA: esta norma es modificada (MOD) de la norma IEC 62305-3:2006 DESCRIPTORES: descarga eléctrica atmosférica, protección contra rayo, daños físicos a estructuras, lesiones a seres vivos I.C.S.: 91.120.40 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435 Prohibida su reproducción Editada 2008-12-24 . para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo.A. ICONTEC. DEMO INGENIERÍA ECOPETROL ELECTROPOL EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN GENELEC IEB INGENIERÍA INGETESA LEVITON SPAT SPT INGENIERÍA UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE UNIVERSIDAD DISTRITAL UNIVERSIDAD NACIONAL Además de las anteriores. EMPRESA UNIPERSONAL CARLOS A. según el Decreto 2269 de 1993. INGETESA S.A.PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. LEVITON SEGURIDAD ELÉCTRICA LTDA UNIVERSIDAD DEL NORTE UNIVERSIDAD DEL VALLE ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales. regionales y nacionales. este último caracterizado por la participación del público en general. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN . en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: COMISIÓN REGULADORA DE ENERGÍA Y GAS CONSULTORÍA COLOMBIANA S. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 147 Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. ICONTEC es una entidad de carácter privado. La NTC 4552-3 fue ratificada por el Consejo Directivo el 2008-12-10. es el organismo nacional de normalización. cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. sin ánimo de lucro. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública. EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN ESP INELMEC S. ACOSTA S.A. . ........................ 1 2.........................2 SISTEMA DE CAPTACIÓN ........... 18 6...... SISTEMA DE PROTECCIÓN INTERNO ........ OBJETIVO .... SISTEMA DE PROTECCIÓN EXTERNO (SPE) ........................................................................ MANTENIMIENTO E INSPECCIÓN DE UN SIPRA .......4 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA ................................................................................... 1.......... 26 7......... 27 ....................................................................... 22 6...................... 5 5................5 MATERIALES...... DIMENSIONES Y CONEXIONES ................................................................................................................... 13 5.1 OBJETIVO ..............................................2 DISEÑO DEL SIPRA .... 16 5.............................................................................2 UNIONES EQUIPOTENCIALES CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS ..................................................................................................................................................... 4 4............ 1 3........................................ 4 4...........................................................................................................1 CLASES DE SIPRA ............................ 5 5.............. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS (SIPRA) ......................................................... 23 6.................................................. 2 4.. 22 6......................... DEFINICIONES .......3 AISLAMIENTO ELÉCTRICO DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN ................................ 5 5........................................................................................................................................................................................NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 CONTENIDO Página INTRODUCCIÓN .......................... 5 5...........................................1 GENERAL ...................................................................................3 SISTEMA DE CONDUCTORES BAJANTES .......... 27 7.................................... REFERENCIAS NORMATIVAS .....1 ASPECTOS GENERALES . ................... Área de Protección mediante el método de la esfera rodante ................................................ Ejemplo de protección mediante el método del ángulo con un nivel de protección III.................................. 27 8..................................2 ORDEN DE LAS INSPECCIONES ... 27 8..........................8 Figura 2................................................................................. 33 ANEXO D (Informativo) INFORMACION ADICIONAL PARA UN SIPRA EN EL CASO DE ESTRUCTURAS CON RIESGO DE EXPLOSION .........................................................................3 MANTENIMIENTO....................................................................... 42 FIGURAS Figura 1..................................NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 Página 7...............................................................9 Figura 3...... 27 REFERENCIAS ..................... .......................... 10 ... 32 ANEXO C (Informativo) DIVISIÓN DE LA CORRIENTE DE LA DESCARGA ELÉCTRICA ATMOSFÉRICA A TRAVÉS DE LAS BAJANTES ....................................... MEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA LESIONES A SERES VIVOS DEBIDO A TENSIONES DE CONTACTO Y DE PASO ............................ Ángulo de protección dependiendo de la altura relativa y el nivel de protección ... ......... 27 7.................................. 29 ANEXO B (Normativo) SECCIÓN TRANSVERSAL MÍNIMA DE LA PANTALLA DEL CABLE DE ENTRADA PARA EVITAR CHISPAS PELIGROSAS ...................................... 137 ANEXOS ANEXO A CIRCULACIÓN DE CORRIENTE DE RAYO EN PARTES CONDUCTORAS EXTERNAS Y ACOMETIDAS DE SERVICIO CONECTADAS A LA ESTRUCTURA .......................................... 36 ANEXO E (Informativo) GUÍA PARA EL DISEÑO.....................9 Figura 4...................................................................... MANTENIMIENTO E INSPECCIÓN DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS ........................................................ CONSTRUCCIÓN.................................................................................................1 MEDIDAS DE PROTECCIÓN CONTRA TENSIONES DE CONTACTO Y PASO............................. Utilización del método de la esfera rodante.... .......................................................................................... Valores del coeficiente k1 (véase el numeral 6........................... 26 Tabla 13.................................................................... 17 TABLAS Tabla 1.. Valores del coeficiente km ....................... Dimensiones mínimas de los conductores que conectan instalaciones internas metálicas a la barra equipotencial ............................ Dimensiones mínimas de los conductores que conectan barras equipotenciales o que conectan barras equipotenciales con el sistema de puesta a tierra ..............3) para aislamiento externo .................... Longitud mínima l1 de cada electrodo de acuerdo con la clase de NPR .................................................. 27 . 24 Tabla 11.............. Distancia de separación promedio para conductores ................ 14 Figura 6............................................ 26 Tabla 12................................. 20 Tabla 8........................... 12 Tabla 6....................................................................................... Valores del coeficiente kc (véase el numeral 6....... 10 Tabla 4............................. 7 Tabla 3.......................... 14 Tabla 7.................... Curvatura de conductores (Tomado de NFPA-780) ............................. 21 Tabla 9....................... 4 Tabla 2: Valores máximos del radio de la esfera rodante según el nivel de protección .... 24 Tabla 10............................................................................3) para aislamiento externo............................NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 Página Figura 5.......................................................... Materiales............... configuraciones y dimensiones mínimas de los eléctrodos de tierra ................... 11 Tabla 5............................. Dimensiones del enmallado para los diferentes niveles de protección ................ Material................... Mínimo espesor para cobertizos metálicos o tuberías metálicas en sistemas de captación .......... Relación entre las clases de SIPRA y el NPR ...... configuración y mínima área de la sección transversal para cables o varillas del sistema de captación y bajantes ................. Materiales y condiciones de uso en un SIPRA ...................................... . De esta manera se hace más fácil mantener los aspectos estéticos y la efectividad del sistema de protección con un esfuerzo mínimo. El sistema integral de protección contra rayos. Realizando el procedimiento anteriormente mencionado es posible tener un acceso fácil al sistema de puesta a tierra usando adecuadamente los cimientos para conformar un sistema de puesta a tierra más efectivo. Las medidas de prevención de lesiones a seres vivos. El tipo y ubicación del SIPRA debe considerarse cuidadosamente en el diseño de una estructura nueva. para lograr un sistema seguro a mínimo costo. debido a tensiones de paso y de contacto son realizadas para: 1) Reducir las corrientes peligrosas que puedan fluir por el cuerpo aislando las partes conductoras expuestas y/o incrementando la resistividad de la superficie del suelo. Este sistema usualmente consiste tanto de una protección externa como de una protección interna.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 RESUMEN INTRODUCCION Esta parte de la NTC 4552 esta relacionada con la protección. se puede considerar la medida más efectiva para proteger las estructura contra los daños físicos causado por las descargas eléctricas atmosféricas. Es prioritario que exista una relación muy estrecha entre los diseñadores del SIPRA. El diseño y ubicación del SIPRA deben tener en cuenta las características propias de la estructura. Una protección externa esta diseñada para: a) Interceptar los impactos directos de rayo a la estructura (usando el sistema de captación) b) Conducir la corriente del rayo de manera segura hacia la tierra (usando un sistema de bajantes) c) Dispersar y disipar la corriente de rayo dentro de la tierra (usando un sistema de puesta a tierra) Una protección interna contra rayos previene de chispas peligrosas dentro de la estructura usando tanto equipotencialización como distancias de separación entre los componentes del SIPRA y otros elementos conductores eléctricos internos a la estructura. dentro y fuera de la estructura contra el daño y lesiones a los seres vivientes debido a tensiones de toque y de paso. 2) Reducir la ocurrencia de tensiones de paso y/o de contacto peligrosas mediante el uso de restricciones físicas y/o avisos de peligro. . los arquitectos y los constructores de la edificación de tal manera que el SIPRA este completamente integrado a la edificación sin afectar su aspecto y sus características de construcción. Si el sistema de protección se debe adicionar a una estructura existente se deben llevar a cabo todos los esfuerzos necesarios para asegurar que estos cumplen con los principios de esta norma. denominado SIPRA. . inspección y mantenimiento de un SIPRA para estructuras nuevas o ya existentes sin limitación en su altura. 1 de 137 . NOTA Esta parte de la norma no está intencionada para proveer protección contra fallas en sistemas eléctricos y electrónicos debidas a sobretensiones.41-2 o la normatividad UIT serie K. Part 10: Classification of Hazardous Areas. Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres. Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres. se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). IEC 61241-10:2004. Requisitos específicos para este tipo de casos se presentan en la normatividad nacional vigente o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62. instalación. IEC 60079-10:2002. Los siguientes documentos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento. se aplica únicamente la edición citada. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. IEC 60079-14:2002. Para referencias fechadas. Electrical Apparatus for Use in the Presence of Combustible Dust. y para la protección contra lesiones a seres vivos debido a tensiones de paso y de contacto en las proximidades del SIPRA (véase la NTC 4552-1) Esta norma se aplica al: a) Diseño.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 RESUMEN PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS). Part 14: Electrical Installations in Hazardous Areas (Other than Mines). OBJETIVO Esta parte del compendio de la NTC 4552 presenta los requisitos para proteger una estructura contra daños físicos por medio de un sistema de protección contra rayos (SIPRA). Part 10: Classification of Areas where Combustible Dusts are or May be Present. Para referencias no fechadas. 2. PARTE 3: DAÑOS FÍSICOS A ESTRUCTURAS Y AMENAZAS A LA VIDA 1.41-1 e IEEE C62. b) Establecimiento de medidas de protección contra lesiones a seres vivos debidas a tensiones de paso y de contacto. IEC 61643-12:2002. Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. Disrupción eléctrica producida por un rayo que puede causar daños físicos a la estructura que se va a proteger.5 Clase de SIPRA (Class of LPS). Rayo de origen atmosférico entre nube y tierra que consiste en una o más descargas (strokes). (All parts) Protection against lightning. NTC 4552-2. 3. 3. 3. Conductor que conecta partes conductoras al SIPRA.3 Cables colgantes. Part 12: Surge Protective Devices Connected to Low Voltage Power Distribution Systems – Selection and Application Principles. líneas eléctricas y de telecomunicaciones y otras cables pueden ser equipotencializados 3.7 Conductor equipotencial. 3.4 Chispa peligrosa. Parte 2: Riesgo. Parte 1: Principios generales.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 RESUMEN IEC 61241-14:2004.2 Barra equipotencial (Bonding Bar). Low-voltage Surge Protective Devices. pero que cambia súbitamente su impedancia a un valor bajo en respuesta de un transitorio de tensión.8 Descarga nube tierra (Lightning Flash to Earth).6 Componente natural del un SIPRA (Natural Component of LPS). tubos de gas. Cables tendidos entre dos puntos que cubren parte de la estructura y forman parte del sistema de captación. DEFINICIONES 3. Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no está presente un transitorio.1 Acero de refuerzo interconectado. Ejemplos de estos dispositivos son: Las vías de chispa. 2 . Electrical Apparatus for Use in the Presence of Combustible Dust. 3. NTC 4552 -1.10 Dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias del tipo conmutación de tensión. Dispositivo que limita intencionalmente las sobretensiones transitorias y dispersa las sobrecorrientes transitorias. entre otros. Acero dentro de una estructura de concreto que es considerado eléctricamente continuo 3. el cual puede ser usado junto con el SIPRA o en algunos casos puede proveer la función de uno o más partes de una SIPRA NOTA Algunos ejemplos para el uso de esta definición incluyen: - terminal natural de captación aérea - conductor bajante natural - electrodo natural de puesta a tierra 3. 3. no específicamente. para protección contra rayo. Contiene por lo menos un componente no lineal. Barra metálica en la cual las instalaciones metálicas.9 Dispositivo de protección contra sobretensiones DPS (Surge Protective Device SPD). (Interconnected Reinforcing Steel). IEC 62305. partes conductoras externas. Componente conductivo instalado. Número que denota la clasificación de un SIPRA de acuerdo con el nivel de protección contra rayos para cual este diseñado. Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. Part 14: Selection and Installation. 3. Campo electromagnético generado por la corriente del rayo. 3.13 Estructura con riego de explosión . 3. Ejemplos de estos dispositivos son: varistores.15 Nivel de protección contra rayos NPR.20 Sistema de protección contra sobretensiones (Surge Protection Devices System). NOTA La interferencia electromagnética incluye sobretensiones conducidas al equipo del sistema eléctrico y electrónico así como efectos directos del campo magnético sobre el equipo mismo. Parte del sistema de protección externo con sistema de captación y bajantes colocadas de tal manera que el camino de la corriente del rayo no tiene contacto con la estructura a ser protegida. 3. un sistema de conductores bajantes y un sistema de puesta a tierra. electrónicos y de telecomunicaciones.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 RESUMEN 3.21 Sistema de protección externa (External Lightning Protection System). Número relacionado con un conjunto de los parámetros de la corriente de rayo. Parte de un SIPRA.22 Sistema de protección externa aislado de la estructura a proteger (External LPS Isolated from the Structure to be Protected). Extensiones de partes metálicas que ingresan o salen de la estructura a proteger. 3. Distancia entre dos partes conductoras en la cual no puede existir una chispa peligrosa. NOTA El nivel de protección contra rayos es usado en el diseño de medidas de protección de acuerdo con el conjunto de parámetros de la corriente de rayo. Parte del SIPRA que consiste en un sistema de puntas de captación (pararrayos tipo bayoneta). capaz de generar interferencia electromagnética.17 Sistema de captación (Air Terminal System). 3. Conjunto de medidas de protección contra IER para sistemas internos. pero que se reduce gradualmente con el incremento de la corriente y la tensión transitoria.12 Distancia de separación.18 Sistema de conductores bajantes (Down Conductors System). que pueden llevar corrientes parciales de rayo.14 Impulso electromagnético del rayo IER (Lightning Electromagnetic Impulse LEMP). 3. Estructura que contiene materiales sólidos explosivos o zonas peligrosas como las definidas en IEC 60079-10 e IEC 61241-10 3. entre otros. 3. 3. entre otros. compuesto de elementos metálicos tales como bayonetas o pararrayos tipo bayoneta. pertinentes a la probabilidad que asocia los valores de diseño máximo y mínimo. diodos de supresión. 3. Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no está presente un transitorio. cables metálicos. Parte de un SIPRA que conduce intencionalmente la corriente del rayo desde el sistema de captación al sistema de puesta a tierra. por ejemplo tuberías.11 Dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias del tipo limitación de la tensión.16 Partes externas conductoras (External Conductive Parts). 3. Sistema coordinado de DPS seleccionados e instalados correctamente para reducir fallas de sistemas eléctricos. son valores que no serán excedidos cuando naturalmente ocurra una descarga eléctrica atmosférica. ductos metálicos. 3 .19 Sistema de protección contra IER (SPIER). conductores de acoplamiento o catenarias que interceptan intencionalmente el rayo. instalaciones electrónicas de potencia. Sistema integral usado para reducir los daños físicos que pueden ser causados por el rayo a un ser vivo o a una estructura. sistemas de radio.32 Uniones equipotenciales contra descargas eléctricas atmosféricas (Lightning Equipotencial Bonding EB).23 Sistema de protección externa no aislado de la estructura a proteger (External LPS Not Isolated from the Structure to be Protected). por conexiones directas o por dispositivos de protección contra sobretensiones para reducir las diferencias de potencial causadas por las corrientes de rayo. Sistemas eléctricos y electrónicos dentro de una estructura. Uniones equipotenciales de un SIPRA separadas de las partes conductivas.26 Sistema eléctrico.25 Sistema de puesta a tierra (Earth Termination System). 3. Comúnmente se le conoce como pararrayos. 4 . Consiste en sistemas de protección externa e interna. computadores. 3.31 Unión de prueba (Test Joint). Sistema que incluye componentes de suministro eléctrico de baja tensión y posiblemente componentes electrónicos.27 Sistema electrónico.24 Sistema de protección interna (Internal Lightning Protection System). además de medidas de seguridad y protección personal contra rayos. Parte de un SIPRA que consiste en una conexión equipotencial de rayo y acorde con la distancia de separación dentro de la estructura protegida. 3.29 Sistema Interno. Sistema que incluye componentes electrónicos sensibles tales como equipos de comunicación. 3. 3. 3. instrumentos de control e instrumentación. 3.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 RESUMEN 3. Parte de un SIPRA que conduce y dispersa intencionalmente la corriente de rayo en tierra. Unión diseñada para facilitar las pruebas y mediciones eléctricas de los componentes de un SIPRA.28 Sistemas integral de protección contra rayos (SIPRA). 3. 3. Parte del sistema de protección externo con sistema de captación y bajantes colocadas de tal manera que el camino de la corriente del rayo puede tener contacto con la estructura a ser protegida.30 Terminal de captación o dispositivo de interceptación de rayos (Air Terminal): Elemento metálico cuya función es interceptar los rayos que podrían impactar directamente sobre la instalación a proteger. Part 5: Installation and Mitigation Guidelines. … 5 . Lightning Protection Components (LPC) – Part 1: Requirements for Connection Components.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 RESUMEN REFERENCIAS IEC 60050(426):1990. International Electrotechnical Vocabulary. EN 50164 (All Parts). Low-voltage Surge Protective Devices – Part 1: Surge Protective Devices Connected to low-voltage Power Distribution Systems. Section 2: Earthing and Cabling IEC 61643-1:2005. Lightning Protection Components (LPC) EN 50164-1:1999. Electromagnetic Compatibility (EMC). Requirements and Tests. Chapter 426: Electrical Apparatus for Explosive Atmospheres IEC 61000-5-2. org o por medio del contacto [email protected]. Barranquilla. Información de servicios aplicables al documento aquí referenciado la encuentra en: www.org ICONTEC INTERNACIONAL 6 .org). El logo de ICONTEC y el documento normativo al que hace referencia este resumen están cubiertos por las leyes de derechos reservados de autor. Cali o Bucaramanga. también puede adquirirse a través de nuestra página web o en nuestra red de oficinas (véase www. El documento completo al que se refiere este resumen puede consultarse en los centros de información de ICONTEC en Bogotá. Este resumen es de libre distribución y su uso es de total responsabilidad del usuario final.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-3 RESUMEN IMPORTANTE Este resumen no contiene toda la información necesaria para la aplicación del documento normativo original al que se refiere la portada. Medellín. ICONTEC lo creo para orientar a su cliente sobre el alcance de cada uno de sus documentos y facilitar su consulta.icontec.