Uno de los aspectos más importantes en el diseño de un sistema de protección frente al rayo es comprobar que toda la instalación queda realmente protegida. Para ello, es necesario determinar qué volumen protege y verificar que todos los elementos de la estructura quedan dentro de esa zona.

LA PROTECCIÓN COMIENZA EN EL DISEÑO

Antes de seleccionar un captador o definir su ubicación, es necesario responder a una pregunta fundamental: ¿La instalación necesita un sistema de protección frente al rayo?

En España, esta evaluación se realiza mediante el Código Técnico de la Edificación (CTE), concretamente en el Documento Básico DB SUA 8, donde se establece un procedimiento de análisis del riesgo que determina cuándo una estructura requiere protección y cuál debe ser el nivel de protección aplicable. Sin embargo, el CTE no indica cómo debe diseñarse el sistema ni cómo calcular la zona protegida. Una vez determinada la necesidad de protección, es necesario recurrir a las normas específicas que regulan el diseño de estos sistemas.

¿QUÉ NORMATIVA DEFINE LA ZONA DE PROTECCIÓN?

El procedimiento de cálculo dependerá del sistema de protección seleccionado. En los sistemas convencionales, el diseño se desarrolla siguiendo la serie IEC 62305-3, que contempla métodos como la esfera rodante, el ángulo de protección o la malla captadora.

En el caso de los pararrayos con dispositivo de cebado (PDC), la norma de referencia en España es la UNE 21186, basada en la NF C 17-102, donde se establece el procedimiento para determinar la zona de protección en función de la altura del captador, el nivel de protección y el tiempo de avance del pararrayos (ΔT). Cada tecnología dispone de su propia metodología de diseño, pero todas persiguen un mismo objetivo: garantizar que la estructura quede protegida frente al impacto directo del rayo.

Normativa	¿Qué define?
CTE DB SUA 8	Determina cuándo una estructura necesita protección frente al rayo mediante la evaluación del riesgo.
IEC 62305	Establece los criterios de diseño para los sistemas convencionales de protección frente al rayo.
UNE 21186	Define el procedimiento de diseño y cálculo de la zona de protección de los pararrayos PDC.

¿QUÉ ES LA ZONA DE PROTECCIÓN?

La zona de protección es el volumen dentro del cual una estructura queda protegida frente al impacto directo del rayo de acuerdo con los criterios establecidos por la normativa. En el caso de los pararrayos con dispositivo de cebado (PDC), la UNE 21186 establece el procedimiento para determinar esta zona de protección a partir de diferentes parámetros del proyecto.

Los principales factores que intervienen en el cálculo son:

La altura del captador sobre el plano de referencia.
El nivel de protección requerido para la instalación (I, II, III, IV).
El tiempo de avance de cebado (ΔT) del pararrayos PDC.
La geometría de la estructura que se desea proteger.

A partir de estas variables se obtiene el radio de protección correspondiente, permitiendo verificar que todos los elementos expuestos quedan dentro de la zona protegida. Aunque detrás de este procedimiento existen expresiones matemáticas definidas por la norma, su objetivo es comprobar que el sistema diseñado proporciona la cobertura necesaria para proteger toda la instalación.

DOS FORMAS DE REPRESENTAR UNA MISMA ZONA DE PROTECCIÓN

Una de las dudas más habituales entre proyectistas e instaladores surge al comprobar que la normativa permite representar la zona protegida de dos maneras diferentes.

En el caso de los pararrayos con dispositivo de cebado (PDC), este cálculo puede realizarse mediante dos métodos contemplados en las normativas vigentes:

Método de fórmulas (UNE 21186):

El radio de protección de un PDC depende de su altura (h) respecto a la superficie a proteger, de su tiempo de avance de cebado (ΔT) y del nivel de protección seleccionado (r):

para 2 ≤ h ≤ 5 :

para h ³ 5 :

Método gráfico (CTE DB-SUA-8):

Cuando se utilicen pararrayos con dispositivo de cebado, el volumen protegido por cada punta se define de la siguiente forma (véase figura B.4):

bajo el plano horizontal situado 5 m por debajo de la punta, el volumen protegido es el de una esfera cuyo centro se sitúa en la vertical de la punta a una distancia D y cuyo radio es:

R = D+ ΔL

Siendo:

R: el radio en (m) que define la zona protegida

D: distancia en (m) que figura en la tabla B.4 en función del nivel de protección

ΔL: distancia en (m) función del tiempo del avance en el cebado Δt del pararrayos en μs.

Se adoptará ΔL=Δt para valores de Δt inferiores o iguales a 60 μs, y ΔL=60 m para valores de Δt superiores.

Ambos métodos conducen al mismo resultado cuando se aplican correctamente.

Del cálculo a la solución de PROTECCIÓN

En proyectos sencillos, el cálculo de la zona protegida puede realizarse manualmente siguiendo el procedimiento establecido por la norma. Sin embargo, en instalaciones industriales, edificios con cubiertas complejas o infraestructuras con diferentes alturas, este proceso puede resultar laborioso y aumentar la probabilidad de errores durante el diseño.

Por este motivo, cada vez es más habitual utilizar herramientas que permiten modelar la instalación y comprobar visualmente la cobertura del sistema antes de su ejecución.

En INGESCO desarrollamos CALCULUS®, un software gratuito diseñado para facilitar el cálculo y diseño de sistemas de protección frente al rayo conforme a la normativa. Con CALCULUS® es posible calcular automáticamente la zona de protección de un pararrayos PDC, visualizar gráficamente el volumen protegido, comparar alternativas de diseño, optimizar la ubicación de los captadores y generar informes técnicos del proyecto. De esta forma, el cálculo deja de ser un proceso puramente manual y se convierte en una herramienta de apoyo dentro de un proyecto de ingeniería más amplio.

En INGESCO abordamos cada proyecto desde una visión integral. Antes de seleccionar un sistema de captación analizamos las características de la instalación, su entorno y la normativa aplicable para definir la solución más adecuada en cada caso.