Esquema de Construcción del Sistema de Puesta a Tierra para Protección contra Rayos

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​I. Antecedentes y Objetivos del Proyecto​
Con el aumento de la implementación de equipos inteligentes en edificios, el riesgo de daños por rayos ha aumentado significativamente. Este esquema tiene como objetivo establecer un sistema de protección contra rayos y toma de tierra científicamente confiable, asegurando una protección efectiva para los edificios y las instalaciones internas durante los rayos. Minimiza los riesgos de daño a los equipos y lesiones personales causadas por rayos, proporcionando una garantía sólida para la operación segura de las instalaciones.

​II. Principios de Diseño del Sistema​

1. ​Toma de Tierra de Baja Resistencia: Control estricto de la resistencia a tierra (≤4Ω para edificios generales, ≤1Ω para áreas especiales como centros de datos) para asegurar la disipación rápida de la corriente de rayo hacia la tierra.
2. ​Unificación de Conexión Equipotencial: Utilizar un cuerpo común de toma de tierra para lograr la interconexión equipotencial entre los cimientos del edificio, estructuras metálicas, instalaciones eléctricas y dispositivos de protección contra rayos, eliminando las diferencias de potencial y previniendo el retroceso.
3. ​Garantía de Resistencia y Durabilidad: Los dispositivos de toma de tierra deben poseer suficiente resistencia mecánica y resistencia a la corrosión para cumplir con los requisitos de estabilidad térmica y dinámica de la corriente de rayo, asegurando una operación confiable a largo plazo.

​III. Componentes Principales del Sistema e Implementación​

• ​Red de Electrodo de Toma de Tierra (Malla de Toma de Tierra de Cimentación)​​
• ​Material: Acero galvanizado en lámina (por ejemplo, 40mm×4mm) o acero recubierto de cobre.
• ​Estructura: Utilizar barras de refuerzo de cimentación del edificio o una banda horizontal de toma de tierra en forma de anillo para formar una malla cerrada. Se recomienda que el tamaño de la malla sea ≤10m×10m, con disposiciones más densas en áreas de equipos críticos.
• ​Profundidad de Enterramiento: ≥0.5m (debajo de la línea de helada), irradiado horizontalmente.
• ​Electrodos de Toma de Tierra Verticales​
• ​Disposición: Distribuidos en nodos de la malla de toma de tierra o en el perímetro para mejorar la disipación de corriente.
• ​Material: Acero galvanizado en ángulo (50mm×50mm×5mm×2500mm) o varillas de toma de tierra revestidas de cobre.
• ​Construcción: Conducidos verticalmente al suelo; la parte superior se solda de manera confiable a la banda horizontal de toma de tierra. La separación debe ser ≥2 veces la longitud del electrodo.
• ​Conductores de Descenso​
• ​Disposición: Utilizar las barras principales de refuerzo de columnas del edificio (≥Φ16mm de diámetro) o conductores de descenso dedicados (≥25mm² de cable de cobre/40mm×4mm de acero galvanizado en lámina), distribuidos uniformemente (separación ≤18m).
• ​Conexión: Lograr continuidad eléctrica confiable con el sistema de captación de aire en el techo, el anillo de conexión equipotencial de cada piso y la malla de toma de tierra de cimentación.
• ​Red de Conexión Equipotencial​
• ​Establecimiento: Instalar barras de tierra en salas de subestaciones, salas de equipos y en cada piso.
• ​Integración: Conectar carcasas de equipos, bandejas de cables, tuberías metálicas, troncales de toma de tierra de sistemas de información, etc., a la barra de tierra más cercana.

​IV. Tecnologías y Procesos Clave​

1. ​Mejoramiento del Suelo y Reducción de Resistencia: En áreas de alta resistividad del suelo, emplear mejoradores físicos de toma de tierra de larga duración o técnicas como electrodos electro-líticos/toma de tierra en pozos profundos.
2. ​Procesos de Conexión Confiables: Utilizar soldadura exotérmica (soldadura aluminotérmica) o conectores dedicados para asegurar continuidad eléctrica permanente y resistencia mecánica. Implementar tratamiento anticorrosivo en las uniones soldadas.
3. ​Tratamiento Anticorrosivo: Aplicar revestimientos anticorrosivos (por ejemplo, asfalto anticorrosivo) estrictamente a las soldaduras. Seleccionar materiales resistentes a la corrosión para asegurar la vida útil del sistema.
4. ​Control de Distancias de Seguridad: Asegurar distancias de separación seguras entre los conductores de descenso y tuberías/cables metálicos. Implementar medidas de aislamiento y aislamiento si no se pueden cumplir las distancias.
5. ​Protección contra Voltaje de Paso: Colocar capas de asfalto o grava en entradas/salidas y puntos de toma de tierra de equipos para reducir los gradientes de potencial del suelo.

​V. Estándares de Selección de Materiales y Equipos​

• ​Materiales de Toma de Tierra: Priorizar materiales con alta conductividad y resistencia a la corrosión (cobre y acero recubierto de cobre).
• ​Materiales de Conexión: Cumplir con estándares nacionales de protección contra rayos como GB50057, asegurando capacidad de conducción de corriente y durabilidad.
• ​Materiales Reductores de Resistencia: Utilizar mejoradores de toma de tierra ambientalmente amigables y de larga duración para evitar la contaminación de aguas subterráneas.
• ​Equipos de Prueba: Testers de resistencia a tierra (por ejemplo, medidor de pinza de 4 hilos) de alta precisión.

​VI. Construcción y Aceptación​

• ​Coordinación de Ingeniería Civil: Sincronizar la construcción de componentes ocultos (por ejemplo, malla de toma de tierra de cimentación) con el trabajo de cimentación del edificio.
• ​Supervisión de Procesos: Supervisar completamente etapas clave como la calidad de la soldadura y la profundidad de enterramiento.
• ​Aceptación Final:
• ​Pruebas de Resistencia: Medir el valor de resistencia a tierra 72 horas después de la finalización del sistema para asegurar el cumplimiento.
• ​Pruebas de Continuidad: Verificar la continuidad eléctrica en todos los puntos de conexión.
• ​Archivo de Documentación: Finalizar planos as-built, informes de prueba, certificados de material y otros documentos técnicos.

​VII. Sistema de Operación y Mantenimiento​

• ​Inspecciones Regulares: Volver a probar la resistencia a tierra anualmente antes de la temporada de lluvias (especialmente en áreas críticas) y evaluar la integridad de los puntos de conexión.
• ​Inspección de Corrosión: Priorizar la verificación de la corrosión en puntos de conexión expuestos y en uniones soldadas.
• ​Respuesta de Emergencia: Establecer protocolos de inspección y reparación de emergencia post-rayo.
• ​Gestión de Registros: Mantener datos completos de inspección y registros de mantenimiento para la gestión dinámica de la salud del sistema.