Sistema de solución para pararrayos (protección contra rayos): Esquema integrado de protección externa e interna

​

​1. Antecedentes e obxectivos da solución​

A actividade de raio é un factor significativo que ameaza a seguridade dos edificios, persoal e equipos internos. Os impactos de raio xeran correntes directas de alta intensidade e sobretensións transitorias. Estas non só poden causar danos nos edificios e destrución física do equipo, senón que tamén poden penetrar por liñas metálicas como as liñas de alimentación e as liñas de sinal, provocando fallos no equipo electrónico, perda de datos e incluso desastres secundarios como incendios. Esta solución ten como obxectivo establecer un sistema de protección integral composto por un Sistema Externo de Protección contra Raios (SEPR) e Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (DPS), interceptando, dirixindo, descargando e limitando eficazmente a enerxía do raio para maximizar a seguridade estrutural do edificio e garantir a continuidade e estabilidade das operacións internas do equipo e do sistema.

​2. Visión xeral dos compoñentes do Sistema de Protección contra Raios (SPR)​

Un Sistema de Protección contra Raios (SPR) integrado e eficaz consta de dous compoñentes esenciais e complementarios:

• ​Sistema Externo de Protección contra Raios (SEPR):​​ Diseñado principalmente para defenderse contra os impactos directos de raios.
• ​Sistema Interno de Protección contra Raios (Sistema DPS):​​ Diseñado principalmente para defenderse contra as sobretensiones transitorias (sobretensiones) causadas pola Onda Electromagnética de Raios (OER) que entran no equipo a través das liñas.

​3. Esquema de instalación de pararrayos externos (protección contra impactos directos)​​

• ​Función central:​​ Interceptar os impactos directos de raios e conducir de forma segura a corrente de raio masiva ao solo, evitando o dano físico (como a penetración, o incendio, o dano estrutural) que un impacto directo pode inflinxir na propia estrutura do edificio.
• ​Compoñentes clave:​​
• ​Sistema de terminación aérea (pararrayos/barras/rexos):​​ Instalado no teito ou nos puntos máis altos do edificio para atrair e recibir os impactos de raios. Seleccione o tipo axeitado (por exemplo, barra, rexa, tira) e a disposición segundo a forma e área do edificio, asegurando que a cobertura de protección cumpra co principio do "método da esfera rodante".
• ​Conductores de descenso:​​ Utilizados para conducir a corrente de raio desde o sistema de terminación aérea ao sistema de terminación terrestre. Deben ser enrutados polo camiño máis curto e recto, con cantidade suficiente e distribución uniforme (espaciamiento conforme ás normas). Os materiais son xeralmente acero plano ou redondo galvanizado. Evite a instalación preto de camiños comúns de persoas ou aplique medidas de protección de aislamento.
• ​Sistema de terminación terrestre:​​ Descarga a corrente de raio ao solo. Este é o núcleo e a base do sistema de protección; a súa calidade (valor de resistencia terra) é crucial. Xeralmente consta de electrodos de terra (varillas verticais, conductores horizontais) e conductores de conexión. Use materiais resistentes á corrosión (por exemplo, acero galvanizado, cobre), asegure profundidade de enterrado suficiente e forme un anel de equipotencial efectivo (aterrado de fundación) arredor do edificio. A resistencia terra debe minimizarse (xeralmente require ≤10Ω, requisitos específicos segundo as normas pertinentes).
• ​Ubicacións de instalación:​​
• Puntos máis altos do teito do edificio e ubicacións vulnerables a impactos (esquinas, aleros, parapetos, ventilacións, chimeneas, etc.).
• Estructuras especiais (por exemplo, torres, antenas, soportes de paneles solares) requiren consideración individual ou integrada.
• ​Puntos clave do esquema:​​
• ​Cumprimento de normas:​​ Adherirse estritamente ás normas nacionais e de industria de deseño de protección contra raios (por exemplo, GB 50057 "Código de Deseño de Protección contra Raios de Edificios", equivalente á serie IEC 62305).
• ​Calidade dos materiais:​​ Usar materiais de alta calidade e resistentes á corrosión que cumpran as normas.
• ​Equipotencialización:​​ Todos os componentes metálicos (por exemplo, tubos, caixas de equipos, techos metálicos, estructuras de acero) deben estar confiablemente conectados ao conductor de descenso máis próximo ou ao sistema de terminación terrestre para evitar descargas laterais.
• ​Distancias de separación de seguridade:​​ Asegurar distancias de separación de seguridade adecuadas entre as terminaciones aéreas e a estrutura, e entre os conductores de descenso e os servizos/tubos.
• ​Conexións confiables:​​ Todos os puntos de conexión deben ser robustos (soldadura ou abrazaderas aprobadas) para asegurar unha boa continuidade eléctrica.

​4. Esquema de instalación de pararrayos internos (DPS) (protección contra sobretensiones de raios)​​

• ​Función central:​​ Limitar as sobretensiones transitorias (sobretensiones) inducidas por raios que entran a través de liñas de alimentación, liñas de sinal, liñas de comunicación, etc., clavándolas a un nivel seguro que o equipo poida soportar, previnindo o dano por sobretensión/sobrecorrente.
• ​Compoñentes clave: Dispositivo de Protección contra Sobretensiones (DPS),​​ tamén coñecido como supresor de sobretensiones ou pararrayos:
• ​Supresor de tensión transitoria (TVS):​​ Xeralmente usado para a protección de equipos finos ou liñas de sinal.
• ​Protector de sobretensión:​​ Término xeral que engloba varias tecnoloxías (por exemplo, Varistor de Óxido Metálico MOV, Tubo de Descarga de Gas GDT, protectores de estado sólido).
• ​DPS de potencia:​​ Instalado a varios niveis do sistema de distribución de potencia (distribución principal, subdistribución, antes do equipo terminal).
• ​DPS de sinal/datos:​​ Instalado nas portas de entrada para liñas telefónicas, liñas de rede (por exemplo, RJ45), cables coaxiais (por exemplo, vídeo CCTV, sinais de satélite), liñas de control, etc.
• ​Conexión a terra:​​ Os DPS deben estar ben aterrados a través dunha via de baixa impedancia para descargar eficazmente as correntes de sobretensión. Os conductores de aterrado deben ser tan cortos, rectos e grosos como sexa posible ("Principio Corto-Recto-Grosso").
• ​Ubicacións e niveis de instalación (protección escalonada - coordinación):​​
• ​Protección de primeiro nivel (Clase I / Tipo 1 DPS):​​
• ​Ubicación:​​ Panel de Distribución Principal/Entrada Principal do Edificio (xeralmente na fronteira LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​Función:​​ Descarga a maioría da enerxía masiva (onda de 10/350μs) de impactos directos ou proximidades, limitando a tensión residual a un nivel inferior. Xeralmente usa DPS de alta capacidade de descarga de chispa. Requiere aterrado altamente confiable.
• ​Protección de segundo nivel (Clase II / Tipo 2 DPS):​​
• ​Ubicación:​​ Cuadros de Distribución por Piso, Paneles de Distribución de Área, Cuadro Principal dentro de Salas de Equipos (na fronteira LPZ 1 → LPZ 2).
• ​Función:​​ Limita adicionalmente as voltaxes residuais pasados polo primeiro nivel e as sobretensiones causadas por operacións de conmutación internas (onda de 8/20μs), proporcionando protección zonal de equipos. Xeralmente usa DPS de límite de tensión (por exemplo, basados en MOV).
• ​Protección de terceiro nivel (Clase III / Tipo 3 DPS / Protección de punto de uso):​​
• ​Ubicación:​​ Inmediatamente en frente do equipo, dentro de tomacorrientes/barras de enchufes, ou circuitos internos do equipo (na fronteira LPZ 2 → LPZ 3).
• ​Función:​​ Clava a sobretensión residual (onda combinada) nas portas do equipo, proporcionando protección final de precisión. Críticamente importante para equipos electrónicos sensibles (por exemplo, servidores, estacións de traballo, PLCs, dispositivos médicos, equipos de comunicación). Tamén se usa en entradas de liñas de sinal.
• ​Puntos clave do esquema:​​
• ​Coordinación:​​ Os DPS a diferentes niveis deben lograr a coordinación de enerxía e tensión (usando elementos de acoplamiento/aillamento entre etapas ou as características intrínsecas de decoupling dos DPS), asegurando que a enerxía se descarge progresivamente e a tensión se reduza paso a paso. Esto previne que os DPS de nivel inferior fallen debido a unha enerxía excesiva.
• ​Calidade do aterrado:​​ O aterrado eficaz dos DPS é crítico para a eficacia do esquema en seu conxunto. Os conductores de aterrado deben ser idealmente menores de 0,5 metros, con unha sección transversal suficiente (segundo a clase e a ubicación do DPS, xeralmente ≥6-25mm² de cobre estrangulado).
• ​Cumprimento da instalación:​​ Instalar segundo as instrucións do produto DPS e as normas pertinentes, asegurando conexiones correctas de fase e terra.
• ​Equipotencialización:​​ Conectar armarios metálicos, racks, bandejas de cable, etc., para establecer un efecto de "caixa de Faraday", minimizando as diferenzas de potencial internas.
• ​Mantenemento regular:​​ Os DPS son xeralmente dispositivos "sacrificiais" que requiren inspección regular (indicador visual de estado, monitorización de alarma remota) e proba. Os DPS fallidos deben ser substituídos de inmediato.

​5. Beneficios e valor de implementación da solución integral​

• ​Protección integral:​​ O sistema externo protexe contra impactos directos; o sistema interno protexe contra sobretensiones inducidas (OER), formando unha cadea de protección completa.
• ​Seguridade maximizada:​​ Protexe a estrutura do edificio, a vida humana e os valiosos activos de equipos eléctricos/electrónicos de danos.
• ​Garantiza a continuidade operativa:​​ Reduce o risco de fallo do equipo, interrupción do sistema e perda de datos causados polos raios, aumentando a fiabilidade do sistema e a continuidade do negocio.
• ​Reduz o custo total de propiedade:​​ A inversión preventiva é significativamente rentable comparada cos custos directos de danos por impactos de raios (substitución de equipos) e custos indirectos (parada de produción, perda de datos, impacto reputacional).
• ​Cumprimento regulador:​​ Cumple coas normas nacionais de seguridade de edificios, seguridade eléctrica e protección contra raios.