Sistema de Solució per a Paraigües (Protecció contra els Raigs) Integració d'Esquemes de Protecció Externs i Interns

​

​1. Antecedents i objectius de la solució​

L'activitat dels llamps és un factor significatiu que amenaça la seguretat dels edificis, el personal i l'equipament intern. Els impactes dels llamps generen corrents directes d'alta intensitat i sobretensions transitories. Aquests no només poden causar danys als edificis i la destrucció física de l'equipament, sinó que també poden penetrar a través de línies metàl·liques com ara les línies d'alimentació i les línies de senyal, provocant malfuncionaments de l'equipament electrònic, pèrdua de dades i fins i tot desastres secundaris com incendis. Aquesta solució té com a objectiu establir un sistema de protecció integral compost per un Sistema Extern de Protecció contra els Llamps (ELPS) i Dispositius de Protecció contra Surtensions (SPD), interceptant, guiant, descarregant i limitant eficientment l'energia dels llamps per maximitzar la seguretat estructural de l'edifici i assegurar la continuïtat i estabilitat de les operacions internes de l'equipament i el sistema.

​2. Visió general dels components del Sistema de Protecció contra els Llamps (LPS)​

Un sistema de protecció contra els llamps (LPS) integrat i eficaç consta de dos components bàsics indispensables i mutuament reforçadors:

• ​Sistema Extern de Protecció contra els Llamps (ELPS):​​ Dissenyat principalment per defensar-se contra els impactes directes dels llamps.
• ​Sistema Intern de Protecció contra els Llamps (Sistema de Protecció contra Surtensions, SPD System):​​ Dissenyat principalment per defensar-se contra les sobretensions transitories (surtensions) causades pel Pols Electromagnètic dels Llamps (LEMP) que entren a l'equipament a través de les línies.

​3. Esquema d'instal·lació de paraigües externs (Protecció contra impactes directes)​​

• ​Funció central:​​ Interceptar els impactes directes dels llamps i conduir de manera segura la gran corrent del llamp al terra, prevenint el danys físics (com la penetració, incendi, danys estructurals) que un impacte directe pot causar a l'estructura de l'edifici.
• ​Components clau:​​
• ​Sistema de Terminació Aeri (paraigües/bandes/reixes):​​ Instal·lat a la part superior o punts més alts de l'edifici per atraure i rebre els impactes dels llamps. Es selecciona el tipus adequat (per exemple, paraigües, reixa, banda) i disposició segons la forma i àrea de l'edifici, assegurant que la cobertura de protecció compleixi els requisits del principi del "mètode de la esfera rodadora".
• ​Conductors de Descàrrega:​​ Utilitzats per conduir la corrent del llamp del sistema de terminació aeri al sistema de terminació terrestre. Deben ser rutes via els camins més curts i rectes, amb una quantitat suficient i distribució uniforme (espaiament conforme a normativa). Els materials són típicament acer galvanitzat en pla o rodó. Evitar la instal·lació propera a camins comuns de passatge de personal o aplicar mesures de protecció d'aïllament.
• ​Sistema de Terminació Terrestre:​​ Descarrega la corrent del llamp al terra. És el nucli i base del sistema de protecció; la seva qualitat (valor de resistència a terra) és crucial. Típicament consta d'electrodes a terra (barres verticals, conductors horitzontals) i conductors de connexió. Utilitzar materials resistent a la corrosió (per exemple, acer galvanitzat, coure), assegurar una profunditat de soterrament suficient i formar un anell de equipotencial efectiu (terra de fons) al voltant de l'edifici. La resistència a terra ha de ser minimitzada (generalment requerida ≤10Ω, requisits específics segons normatives rellevants).
• ​Ubicacions d'instal·lació:​​
• Els punts més alts del teulat de l'edifici i ubicacions vulnerable a impactes (angles, cornises, parapets, ventilacions, xemeneies, etc.).
• Estructures especials (per exemple, torres, antenes, suports de panells solars) requereixen consideració individual o integrada.
• ​Punts clau de l'esquema:​​
• ​Compliment de normatives:​​ Adherir estrictament a les normatives nacionals i d'indústria de disseny de protecció contra els llamps (per exemple, GB 50057 "Codi de Disseny de Protecció contra els Llamps d'Edificis", equivalent a la sèrie IEC 62305).
• ​Qualitat dels materials:​​ Utilitzar materials de alta qualitat i resistent a la corrosió que compleixin les normatives.
• ​Equipotencialització:​​ Tots els components metàl·lics (per exemple, tuberies, caixes d'equipament, teulats metàl·lics, estructures d'acer) han de ser connectats de manera fiable al conductor de descàrrega més proper o al sistema de terminació terrestre per prevenir flases laterals.
• ​Distàncies de separació segura:​​ Assegurar distàncies de separació segura adequades entre les terminacions aeri i l'estructura, i entre els conductors de descàrrega i serveis/tuberies.
• ​Connexions fiables:​​ Tots els punts de connexió han de ser robusts (soldadura o abraçades aprovades) per assegurar una bona continuitat elèctrica.

​4. Esquema d'instal·lació de paraigües interns (SPD) (Protecció contra surtensions dels llamps)​​

• ​Funció central:​​ Limitar les sobretensions transitories (surtensions) induïdes pels llamps que entren a través de línies d'alimentació, línies de senyal, línies de comunicació, etc., clavant-les a un nivell segur que l'equipament pugui suportar, prevenint danys per sobretensió/sobrecorrent.
• ​Components clau: Dispositiu de Protecció contra Surtensions (SPD),​​ també conegut com a supressor de surtensions o paraigües:
• ​Supressor de Voltatges Transitoris (TVS):​​ Sovint utilitzat per a la protecció de l'equipament fin i línies de senyal.
• ​Protector de Sobretensió:​​ Tèrmin general que engloba diverses tecnologies (per exemple, Varristor d'Òxid Metàl·lic MOV, Tub de Descàrrega de Gas GDT, protectors de estado sòlid).
• ​SPD d'Alimentació:​​ Instal·lat a diversos nivells del sistema de distribució d'energia (distribució principal, subdistribució, davant de l'equipament terminal).
• ​SPD de Senyal/Dades:​​ Instal·lat a les entrades de línies telefòniques, línies de xarxa (per exemple, RJ45), cables coaxials (per exemple, vídeo CCTV, senyals satèl·lit), línies de control, etc.
• ​Connexió a Terra:​​ Els SPD han de estar ben connectats a terra a través d'un camí de baixa impedància per descarregar eficientment les corrents de surtension. Els conductors de terra haurien de ser tan corts, rectes i gruixuts com sigui possible ("Principi Curt-Recte-Gruixut").
• ​Ubicacions i nivells d'instal·lació (Protecció escalonada - Coordinació):​​
• ​Primera Protecció (Classe I / Tipus 1 SPD):​​
• ​Ubicació:​​ Quadre de Distribució Principal de l'Edifici/Entrada Principal (típicament a la frontera LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​Funció:​​ Descarrega la majoria de l'energia massiva (forma d'ona 10/350μs) d'impactes directes o propers, limitant la tensió residual a un nivell inferior. Típicament utilitza SPD de descàrrega d'alta capacitat de tipus foradet. Requereix una aterrissament molt fiable.
• ​Segona Protecció (Classe II / Tipus 2 SPD):​​
• ​Ubicació:​​ Quadres de Distribució de Pisos, Quadres de Distribució d'Àrea, Quadre General dins Salas d'Equipament (a la frontera LPZ 1 → LPZ 2).
• ​Funció:​​ Limita més la tensió residual passada pel primer nivell i les sobretensions causades per operacions de commutació internes (forma d'ona 8/20μs), proporcionant protecció zonal de l'equipament. Típicament utilitza SPD de limitació de tensió (per exemple, basats en MOV).
• ​Tercera Protecció (Classe III / Tipus 3 SPD / Protecció al punt d'ús):​​
• ​Ubicació:​​ Immediatament davant de l'equipament, dins de prises de corrent/elèctriques o circuitaria interna de l'equipament (a la frontera LPZ 2 → LPZ 3).
• ​Funció:​​ Clava la sobretensió residual (ona combinada) a les portes de l'equipament, proporcionant protecció final de precisió. Ès críticament important per a l'equipament electrònic sensible (per exemple, servidors, estacions de treball, PLC, dispositius mèdics, equipament de comunicació). També s'utilitza a les entrades de línies de senyal.
• ​Punts clau de l'esquema:​​
• ​Coordinació:​​ Els SPD a diferents nivells han de assolir la coordinació d'energia i tensió (utilitzant elements d'acoblament/isolació entre etapes o les característiques inherent de decoblament dels SPD), assegurant que l'energia es descarregui progressivament i la tensió es redueixi pas a pas. Això evita que els SPD de nivells inferiors fallin per excés d'energia.
• ​Qualitat de la aterrissament:​​ Una aterrissament eficient dels SPD és crítica per a l'efectivitat de tot el programa. Els conductors de terra haurien de ser idealment més curts de 0,5 metres, amb una secció transversal suficient (segons la classe i ubicació del SPD, típicament ≥6-25mm² de cuivre trenca).
• ​Compliment de l'instal·lació:​​ Instal·lar segons les instruccions del producte SPD i les normatives rellevants, assegurant connexions correctes de fase i terra.
• ​Equipotencialització:​​ Connectar armari metàl·lics, racks, cistelles de cable, etc., per establir un efecte de "casa de Faraday", minimitzant les diferències de potencial internes.
• ​Manteniment regular:​​ Els SPD sovint són dispositius "sacrificials" que requereixen inspeccions regulars (indicador visual d'estat, monitorització d'alarma remota) i proves. Els SPD fallits han de ser substituïts promptament.

​5. Beneficis i valor de la implementació de la solució integral​

• ​Protecció integral:​​ El sistema extern protegeix contra els impactes directes; el sistema intern protegeix contra les surtensions induïdes (LEMP), formant una cadena de protecció completa.
• ​Seguretat màxima:​​ Protegeix l'estructura de l'edifici, la vida humana i els valuosos activos d'equipament elèctric/electrònic de danys.
• ​Assegura la continuïtat operativa:​​ Redueix el risc de faltes d'equipament, temps d'aturada del sistema i pèrdua de dades causades pels llamps, augmentant la fiabilitat del sistema i la continuïtat empresarial.
• ​Redueix el cost total de possessió:​​ L'inversió preventiva és significativament rentable comparada amb els costos directes dels danys causats pels impactes dels llamps (substitució d'equipament) i els costos indirectes (parada de producció, pèrdua de dades, impacte reputacional).
• ​Compliment normatiu:​​ Complimenta els requisits i normatives nacionals de seguretat en edificis, seguretat elèctrica i protecció contra els llamps.