AEA 92305-1

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INSTALACIONES DE PROTECCIÓN CONTRA
LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
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Prólogo
- La Asociación Electrotécnica Argentina es una institución civil sin fines de lucro, de
carácter privado, creada para fomentar el desarrollo de todos los campos de la Elec-
trotecnia. Es el ámbito adecuado para el estudio e información de los aspectos teóricos
de la Ingeniería Eléctrica, como así también para el establecimiento de documentos
normativos, en todo lo referente a las aplicaciones tecnológicas y a los avances e in-
novaciones en este campo.
Fue creada el 18 de octubre de 1913 por un grupo de veinticinco especialistas y desde
ese mismo año es sede del Comité Electrotécnico Argentino (CEA), representante na-
cional de la International Electrotechnical Commission (IEC), que propiciara en su
época el Ing. Jorge Newbery.
- Los documentos normativos producidos tienen la forma de recomendaciones de uso
nacional y se publican bajo la forma de Reglamentaciones, Normas, Especificaciones
Técnicas, Guías o Informes Técnicos, que han sido adoptados por diversas Leyes,
Decretos, Ordenanzas y Resoluciones de carácter oficial.
- Las decisiones formales o acuerdos de la Asociación Electrotécnica Argentina en te-
mas técnicos expresan el consenso de la opinión nacional en temas relevantes, dado
que cada Comité de Estudio tiene representación de todos los sectores interesados.
- El Comité de Estudio CE 00 – Normas de Concepto – tiene como principal objetivo la
confección de documentos normativos, que puedan ser utilizados como plataforma y
ayuden a reafirmar las prescripciones y recomendaciones vertidas en todos los do-
cumentos de la AEA. En otro orden, representan una invalorable ayuda para el profe-
sional y los especialistas y un material didáctico que aporta un significativo valor
agregado a los establecimientos educacionales que se encuentren vinculados con la
electrotecnia.
- El carácter de las Normas de Concepto y sus Informes Técnicos asociados, tiene su
origen en las ciencias básicas y las específicas dentro del campo de la Electrotecnia;
este principio indica canalizar el proceso de Discusión Pública hacia las Universidades,
Escuelas Técnicas, Consejos y Colegios Profesionales, además de todo otro sector
que desee contribuir al perfeccionamiento del material a emitir.
- No se puede considerar a la Asociación Electrotécnica Argentina responsable de nin-
guna instalación, equipo o material declarado de estar en conformidad con alguna de
sus Reglamentaciones o Normas.
- El presente documento normativo sigue los lineamientos establecidos en ISO/IEC
Guide 21 “Adoption of Internacional Standards as regional or nacional standards”.

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Comité de Estudio CE 00
Normas de Concepto
Integrantes
Presidente Ing. MANILI, Carlos M. (INSPT-UTN)
Secretaria Téc. ABDALA, Natalia (AEA)
Miembros permanentes Ing. BRUGNONI, Mario (FIUBA)
Ing. GARCÍA DEL CORRO, Carlos (AEA)
Ing. GALIZIA, Carlos (CONSULTOR)
Téc. MANILI, Carlos I. (AEA)
Comisión de Normalización
Integrantes
Presidente Ing. BROVEGLIO, Norberto
Secretario Ing. FISCHER, Natalio
Miembros permanentes Ing. CARTABBIA, Vicente
Ing. GALIZIA, Carlos
Ing. IACONIS, Alberto
Ing. OSETE, Víctor
Ing. PUJOLAR, Jorge

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INSTALACIONES DE PROTECCIÓN CONTRA LAS
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
PARTE 1
PRINCIPIOS GENERALES

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Instalaciones de Protección contra las Descargas Atmosféricas
Parte 1: Principios Generales
ÍNDICE GENERAL
Cláusula Subcláusula Contenido Página
1 Alcance 3
2 Referencias normativas 3
3 Definiciones y términos 3
4 Parámetros de la corriente de rayo 10
5 Daños provocados por descargas atmosféricas 11
5.1 Daños a una estructura 11
5.2 Daños a un servicio 14
5.3 Tipos de pérdidas 16
6 Necesidad y conveniencia económica de la protección contra el rayo 18
6.1 Necesidad de la protección contra el rayo 18
6.2 Conveniencia económica de la protección contra el rayo 19
7 Medidas de protección 19
7.1
Medidas de protección para reducir el daño a seres vivos debido a las tensiones de contacto y
de paso
19
7.2 Medidas de protección para reducir el daño físico 20
7.3 Medidas de protección para reducir fallas en los sistemas eléctricos y electrónicos 20
7.4 Selección de las medidas de protección 21
8 Criterio básico para la protección de las estructuras y servicios 21
8.1 Niveles de protección contra el rayo 21
8.2 Zonas de protección contra las descargas (LPZ) 26
8.3 Protección de estructuras 27
8.4 Protección de los servicios 29
Anexo A (Informativo) Parámetros de la corriente de rayo 30
Anexo B (Informativo) Corriente de rayo en función del tiempo con propósito de análisis 39
Anexo C (Informativo) Simulación de la corriente de rayo con propósitos de ensayo 45
Anexo D (Informativo)
Parámetros de ensayo simulando los efectos de la descarga sobre los componentes
de los sistemas de protección contra el rayo
49
Anexo E (Informativo) Ondas de choque debidas al rayo en diferentes puntos de la instalación 66

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PARTE 1
PRINCIPIOS GENERALES
1. Alcance
Esta parte de AEA 92305-1 provee los principios generales a seguir en la ejecución de instalaciones
para la protección contra descargas atmosféricas en:
o las estructuras, incluyendo sus instalaciones, su contenido, como así también a las personas,
o y a los servicios conectados a una estructura.
Los siguientes casos están fuera del alcance de este documento:
o sistemas ferroviarios;
o vehículos, barcos, aviones, instalaciones costeras;
o cañerías enterradas de alta presión;
o conductos, líneas de potencia y de comunicaciones no conectadas a una estructura.
Nota: Usualmente estos sistemas están bajo consideraciones especiales emitidas por autoridades competentes.
2. Referencias normativas
Los siguientes documentos de referencia son indispensables para la aplicación de este documento.
Para referencias fechadas, sólo se aplica la citada edición. Para referencias sin fechas, se aplica la
última edición del documento referido (incluyendo cualquier enmienda).
AEA 92305-2, Instalaciones de Protección contra las Descargas Atmosféricas – Parte 2: Evaluación del
riesgo
AEA 92305-3, Instalaciones de Protección contra las Descargas Atmosféricas – Parte 3: Daños a las
estructuras y riesgo para la vida humana
AEA 92305-4, Instalaciones de Protección contra las Descargas Atmosféricas – Parte 4: Sistemas
eléctricos y electrónicos dentro de las estructuras
AEA 92305-5, Instalaciones de Protección contra las Descargas Atmosféricas – Parte 5: Servicios1
3. Definiciones y términos
Para el propósito de este documento, se aplican los siguientes términos y definiciones.
3.1
Rayo a tierra
Descargas eléctricas de origen atmosférico, originadas entre nube y tierra y consistentes en uno o más
impulsos de corriente.
3.2
1
A publicar

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Rayo descendente
Rayo a tierra que se inicia por un líder descendente desde una nube hacia tierra.
Nota 1:Los términos “líder”, “trazador” y “precursor” se utilizan indistintamente.
Nota 2: Un rayo descendente consiste en una primera descarga de corta duración, la cual puede ser seguida por otras des-
cargas cortas consecutivas. Una o más descargas cortas pueden ser seguidas por una descarga de larga duración.
3.3
Rayo ascendente
Rayo a tierra que se inicia por un líder ascendente desde una estructura puesta a tierra hacia una nube.
Nota: Un rayo ascendente consiste en una primera descarga de larga duración, con o sin múltiples descargas cortas
superpuestas. Las descargas consecutivas de corta duración pueden incluir una descarga de larga duración.
3.4
Rayo simple
Descarga eléctrica simple en una descarga de rayo a tierra.
3.5
Descarga de corta duración
Parte de una descarga de rayo correspondiente a un impulso de corriente.
Nota: El tiempo 2T (duración desde el origen virtual 1O , al 50% del valor en la cola), es comúnmente menor a 2 ms (ver
figura A.1).
3.6
Descarga de larga duración
Parte de una descarga de rayo la cual corresponde a una corriente permanente.
Nota: El tiempo longT (duración desde el 10% del valor del frente, al 10% del valor en la cola) de esta corriente perma-
nente, es comúnmente mayor a 2 ms y menor a 1 s (ver figura A.2).
3.7
Descargas múltiples
Descarga de rayo consistente en un promedio de 3-4 descargas, con un intervalo típico de tiempo entre
ellas de alrededor de 50 ms.
Nota: Han sido reportados eventos teniendo hasta unas pocas docenas de descargas con intervalos entre ellas que van
desde los 10 ms a 250 ms.
3.8
Punto de impacto
Punto donde un rayo a tierra impacta en la tierra, o en un objeto prominente (ej. estructura, instalación
de protección contra descargas atmosféricas, servicio, árbol, etc.).
Nota: Una descarga de rayo puede tener uno o más puntos de impacto.

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3.9
Corriente de descarga
i
Corriente que fluye en el punto de impacto.
3.10
Valor pico
I
Valor máximo de la corriente de rayo.
3.11
Pendiente promedio del frente de la corriente de rayo de corta duración
Valor promedio de la variación de corriente dentro de un intervalo de tiempo 12 tt −
Nota: Se expresa mediante la diferencia ( ) ( )12 titi − de los valores de la corriente al comienzo y al final de este intervalo,
dividida por 12 tt − (ver figura A.1).
3.12
Tiempo de frente de la corriente de rayo de corta duración
1T
Parámetro virtual definido como 1,25 veces el tiempo de intervalo entre los instantes cuando se al-
canzan el 10% y el 90% del valor pico (ver figura A.1).
3.13
Origen virtual de la corriente de rayo de corta duración
1O
Punto de intersección con el eje de tiempos y una línea recta trazada pasando por el 10% y el 90% de
los puntos de referencia en el frente de la corriente de impacto (ver figura A.1); es precedido por el
instante 11,0 T correspondiente al 10% de su valor pico.
3.14
Tiempo hasta que la corriente de rayo de corta duración decrece a la mitad de su valor de pico
(tiempo de cola)
2T
Parámetro virtual definido como el intervalo de tiempo entre el origen virtual 1O y el instante en el cual la
corriente ha decrecido a la mitad del valor pico (ver figura A.1).
3.15
Duración del rayo
T
Tiempo durante el cual la corriente de rayo fluye en el punto de impacto.

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3.16
Duración de la corriente de descarga larga
longT
Tiempo durante el cual la amplitud de la corriente en una descarga de larga duración, está comprendida
entre el 10% del valor pico durante el incremento de la corriente permanente y el 10% del valor pico
durante el decrecimiento de la corriente permanente (ver figura A.2).
3.17
Carga del rayo
flashQ
Integral en el tiempo de la corriente de rayo para la duración total de la descarga del rayo.
3.18
Carga del rayo de corta duración
shortQ
Integral en el tiempo de la corriente de rayo en una descarga de corta duración.
3.19
Carga del rayo de larga duración
longQ
Integral en el tiempo de la corriente de rayo en una descarga de larga duración.
3.20
Energía específica
RW /
Integral en el tiempo del cuadrado de la corriente de rayo para la duración completa del rayo.
Nota: Esto representa la energía disipada por la corriente de rayo por unidad de resistencia.
3.21
Energía específica de la corriente de rayo de corta duración
Integral en el tiempo del cuadrado de la corriente de rayo para la duración de la descarga de corta
duración.
Nota: La energía específica en una corriente de descarga de larga duración es despreciable.
3.22
Objeto a proteger
Estructura o servicio a proteger contra los efectos de una descarga atmosférica.
3.23
Estructura a proteger
Estructura para la cual se requiere una protección contra los efectos de una descarga atmosférica
conforme a las prescripciones del presente documento.
Nota: Una estructura a proteger puede ser parte de una estructura mayor.

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3.24
Servicio a proteger
Servicio ingresante a una estructura para el cual, según el presente documento, se requiere protección
contra los efectos de una descarga atmosférica.
3.25
Descarga de rayo directa sobre un objeto
Descarga de rayo impactando directamente en el objeto a proteger.
3.26
Descarga de rayo cercana a un objeto
Impacto de rayo suficientemente cerca del objeto a proteger, que puede causar sobretensiones peli-
grosas.
3.27
Sistemas eléctricos
Sistema que comprende las componentes de alimentación de baja tensión.
3.28
Sistemas electrónicos
Sistema que comprende componentes electrónicos sensibles, tales como equipos de comunicación,
computadoras, sistemas de control e instrumentación, sistemas de radio, instalaciones electrónicas de
potencia.
3.29
Sistemas internos
Sistemas eléctricos y electrónicos en el interior de una estructura.
3.30
Daño físico
Daño a un estructura (o a su contenido) o a un servicio, debido a los efectos mecánicos, térmicos,
químicos y explosivos de la descarga atmosférica.
3.31
Lesión a los seres vivos
Lesiones, inclusive la pérdida de la vida, a personas o animales debido a tensiones de contacto y paso
causadas por la descarga atmosférica.
3.32
Falla de los sistemas eléctricos y electrónicos
Daño permanente de sistemas eléctricos y electrónicos debido al impulso electromagnético de la des-
carga atmosférica.
3.33
Impulso electromagnético debido a una descarga atmosférica
LEMP (por su sigla en idioma inglés Lightning Electromagnetic Pulse)
Efectos electromagnéticos de la corriente de descarga atmosférica.
Nota: Comprende los impulsos conducidos, así como también los efectos irradiados del campo electromagnético.
3.34

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Onda de choque
Onda transitoria en forma de sobretensión y/o sobrecorriente, debida a un impulso electromagnético de
una descarga atmosférica.
Nota: Las ondas de choque causadas por el LEMP pueden aparecer como corrientes conducidas parciales de descarga, a
partir de efectos inductivos en los lazos de la instalación y como tensión residual aguas debajo de los DPS (Dispositivos de
Protección contra Sobretensiones).
3.35
Zona de protección de descarga
LPZ (por su sigla en idioma inglés Lightning Protection Zone)
Zona para la que definida una determinada protección electromagnética.
Nota: Los límites de una zona de protección de descarga atmosférica no son necesariamente límites físicos (ej. paredes,
piso y techo).
3.36
Riesgo
R
Valor de la pérdida probable anual promedio (personas y bienes) debido a una descarga atmosférica,
relativo al valor total (personas y bienes) del objeto a proteger.
3.37
Riesgo tolerable
TR
Máximo valor de riesgo que puede ser tolerado para el objeto a proteger.
3.38
Nivel de protección contra las descargas atmosféricas
LPL (por su sigla en idioma inglés Lightning Protection Level)
Número relacionado a un conjunto de valores de los parámetros de la corriente de rayo, relativos a la
probabilidad que los valores máximos y mínimos previstos no excederán durante la aparición natural de
una tormenta.
Nota: El nivel de protección contra descargas atmosféricas se utiliza para proyectar medidas de protección, conforme a un
conjunto de valores relevantes de parámetros de la corriente de rayo.
3.39
Medidas de protección
Medidas a ser adoptadas en el objeto a proteger a fin de reducir el riesgo.
3.40
Sistema de protección contra el rayo (SPR)
(También llamado LPS, por su sigla en idioma inglés Lightning Protection System).
Sistema completo a ser utilizado para reducir los daños físicos debidos a descargas de rayos a una
estructura.
Nota: El sistema de protección contra el rayo consiste en dos sistemas, uno externo y otro interno.

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3.41
Sistema externo de protección contra el rayo
Parte de un sistema de protección contra el rayo, que consta de un sistema captor, un sistema de
conductores de bajada y un sistema de puesta a tierra.
3.42
Sistema interno de protección contra el rayo
Parte de un sistema de protección contra el rayo, que consiste en las conexiones equipotenciales y/o
aislamiento eléctrico del sistema externo de protección el rayo. En caso de requerirse, debe ser com-
plementado con una correcta elección, instalación y coordinación de los DPS.
3.43
Sistema captor
Parte de un sistema externo de protección contra el rayo, que utiliza elementos metálicos tales como
varillas, conductores mallados o hilos de guardia destinados a interceptar las descargas de rayos.
3.44
Sistemas de conductores de bajada
Parte de un sistema externo de protección contra el rayo, destinado a conducir la corriente de rayo
desde el sistema captor al sistema de puesta a tierra.
3.45
Sistema de puesta a tierra
Parte de un sistema externo de protección contra el rayo, destinado a conducir y dispersar la corriente
de rayo dentro de la tierra.
3.46
Partes conductoras externas
Partes metálicas que ingresan o salen de la estructura a proteger, tales como cañerías, componentes
metálicos de cables, conductos metálicos, etc., los que pueden llevar una parte de la corriente de rayo.
3.47
Conexión equipotencial al sistema de protección contra el rayo
Interconexión de partes metálicas separadas de una instalación al sistema de protección contra el rayo,
mediante conexiones conductoras directas o vía dispositivos de protección contra rayos, para reducir
diferencias de potencial causadas por las corrientes del rayo.
3.48
Pantalla
Malla metálica utilizada en un servicio para reducir el daño físico debido a las descargas de rayos.
3.49
Sistemas de protección contra los impulsos electromagnéticos del rayo
LPMS
Conjunto de medidas de protección para sistemas internos, contra impulsos electromagnéticos de la
descarga de rayo.

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3.50
Blindaje magnético
Grilla metálica cerrada o pantalla de envoltura continua del objeto a proteger, o parte de él, utilizada
para reducir fallas en los sistemas eléctricos y electrónicos.
3.51
Dispositivo de protección contra sobretensiones
DPS
Dispositivo destinado a limitar sobretensiones transitorias y evacuar las corrientes de rayo. Contiene al
menos una componente no lineal.
3.52
Protección coordinada de DPS
Conjunto de dispositivos de protección contra rayos, adecuadamente seleccionados y coordinados con
el fin de reducir fallas en los sistemas eléctricos y electrónicos.
3.53
Tensión asignada de impacto
WU
Tensión de impulso asignada por el fabricante del equipo o a una parte del mismo, caracterizando la
capacidad específica de su aislación para soportar las sobretensiones.
Nota: Para los propósitos de este documento sólo se considera la tensión soportada entre conductores activos y tierra.
(IEC 60664-1:2002).
3.54
Impedancia convencional de tierra
Relación de los valores pico de tensión de puesta a tierra y la corriente de puesta a tierra, los cuales, por
lo general, no ocurren de manera simultánea.
4 Parámetros de la corriente de rayo
Los parámetros de la corriente de rayo utilizados en la serie AEA 92305 están dados en el anexo A.
La corriente de rayo en función del tiempo, para ser utilizada con propósitos de análisis, está dada en el
anexo B.
La información para la simulación de la corriente de rayo con propósitos de prueba está dada en el
Anexo C.
Los parámetros básicos a ser utilizados en laboratorio para simular los efectos de una descarga sobre
los componentes del sistema de protección contra rayo están dados en el anexo D.
La información sobre ondas de hoque debidas a las descargas atmosféricas en diferentes puntos de la
instalación está dada en el anexo E.

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5. Daños provocados por descargas atmosféricas
5.1 Daños a una estructura
La descarga atmosférica que afecta a una estructura puede causar daño a la estructura en sí misma y a
todos sus ocupantes y contenido, incluyendo fallas de los sistemas internos. Los daños y fallas pueden
también extenderse a los alrededores de la estructura e incluso involucrar el medio ambiente local. La
magnitud de esta extensión es función de las características de la estructura como de la descarga del
rayo.
5.1.1 Efectos de la descarga sobre una estructura
Las características principales de las estructuras, referidas a los efectos de descarga incluyen:
- construcción (ej. madera, ladrillo, concreto, concreto reforzado, construcción de armazón de
acero);
- función (hábitat doméstico, oficina, campo, teatro, hotel, escuela, hospital, museo, iglesia, pri-
sión, centro comercial, banco, fábrica, planta industrial, área de deportes);
- ocupantes y contenidos (personas y animales, presencia de materiales inflamables y no in-
flamables, materiales explosivos y no explosivos, sistemas eléctricos y electrónicos de baja o
alta tensión);
- servicios conectados (líneas de potencia, líneas de comunicación, canalizaciones);
- medidas de protección existentes o provistas (ej. medidas de protección para reducir daño físico
y peligro de muerte, medidas de protección para reducir fallas de los sistemas internos);
- magnitud de la extensión del daño (estructura con dificultad de evacuación o estructura donde
pueda surgir el pánico, estructura peligrosa para los alrededores, estructuras peligrosas para el
medio ambiente).
La Tabla 1 indica los efectos de la descarga sobre diversos tipos de estructuras.

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Tabla 1 – Efectos de la descarga sobre estructuras típicas
Tipo de estructura de
acuerdo a función y/o
contenido
Efectos de la descarga
Hábitat doméstico Perforación de instalaciones eléctricas, incendio y daños materiales
Daños normalmente limitados a objetos expuestos al punto de impacto o al
camino de la corriente de descarga
Falla de los equipos eléctricos y electrónicos y sistemas instalados (ej.
equipos de TV, computadoras, módems, teléfonos, etc.)
Granjas Riesgo primario de incendio y tensiones de paso peligrosas, así como tam-
bién daño material
Riesgo secundario debido a la pérdida de alimentación, y peligro de muerte
de ganado debido a la falla del control electrónico de la ventilación y los
sistemas de suministro de comida, etc.
Teatro, hotel, es-
cuela, centro comer-
cial, área de deportes
Daño a las instalaciones eléctricas (ej. iluminación) susceptibles de provocar
el pánico
Falla de las alarmas de incendio resultando en medidas tardías de combate
de incendios
Banco, compañía de
seguros, compañía
comercial, etc.
Ídem arriba, más problemas resultantes de la pérdida de comunicación, falla
de computadoras y pérdida de información
Hospital, geriátrico,
prisión
Ídem arriba, más problemas con la gente en terapia intensiva y las dificulta-
des de rescatar personas con movilidad reducida
Industria Efectos complementarios en función del contenido de la fábrica, en un rango
desde daño mínimo a inaceptable y pérdida de la producción
Muses y sitios ar-
queológicos, iglesia
Pérdida de herencia cultural irreemplazable
Telecomunicaciones,
centrales eléctricas
Pérdida inaceptable de servicios al público
Fábrica de pirotec-
nia, municiones
Consecuencias de incendio y explosión a la planta y sus alrededores
Planta química, refi-
nerías, planta nu-
clear, laboratorios y
plantas bioquímicas
Incendio y mal funcionamiento de la planta con consecuencias en detrimento
al medio ambiente local y global

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5.1.2 Fuentes y tipo de daños a la estructura
La corriente de descarga es la fuente del daño. Se deben tomar en cuenta las siguientes situaciones,
dependiendo de la posición del punto de impacto relativo a la estructura considerada:
- S1: rayos directos a la estructura;
- S2: rayos cercanos a la estructura;
- S3: rayos directos a los servicios conectados a la estructura;
- S4: rayos cercanos a los servicios conectados a la estructura.
Los rayos directos a la estructura pueden causar:
- Daño mecánico inmediato, incendio y/o explosión debido al calor del arco de plasma, debido al
calentamiento óhmico en los conductores (conductores sobrecalentados), o debido a la carga
resultante en la erosión del arco (metal derretido);
- Incendio y/o explosión desatados por chispas causadas por sobretensiones resultantes del
acoplamiento resistivo e inductivo y al pasaje de parte de la corriente de descarga;
- Daños a personas por tensión de paso y de contacto resultantes del acoplamiento resistivo e
inductivo;
- Falla o mal funcionamiento de los sistemas internos debido al impulso electromagnético de las
descargas.
Rayos cercanos a la estructura pueden causar:
- Falla o mal funcionamiento de los sistemas internos debido a impulsos electromagnéticos de las
descargas.
Rayos directos a un servicio conectado a la estructura pueden causar:
- Incendio y/o explosión desatados por chispas debidas a sobretensiones y corrientes de des-
carga transmitidas a través de los servicios conectados a la estructura;
- Daño a personas debido a las tensiones de contacto dentro de la estructura, causadas por co-
rrientes de descargas transmitidas a través del servicio conectado;
- Falla o mal funcionamiento de los sistemas internos debido a sobretensiones que aparecen en
las líneas conectadas y transmitidas a la estructura.
Rayos cercanos a un servicio conectado a una estructura pueden causar:
- Falla o mal funcionamiento de los sistemas internos debido a sobretensiones inducidas en lí-
neas conectadas y transmitidas a la estructura.
Nota 1:No está cubierto por la serie AEA 92305 el mal funcionamiento de los sistemas internos. Las referencias deben hacerse
a IEC 61000-4-5.
Nota 2:Sólo las chispas que conducen corriente de descarga (total o parcial) son consideradas probables de desatar un in-
cendio.
Nota 3:La descarga de rayos, directos o cercanos a las cañerías entrantes, no causarán daño a la estructura, siempre y cuando
estén conectadas a la barra equipotencial de la estructura (ver AEA 92305-3).

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En conclusión, la descarga puede causar tres tipos de daños básicos:
- D1: daño a seres vivos debido a la tensión de contacto y de paso;
- D2: daño físico (incendio, explosión, destrucción mecánica, derrame químico) debido a los
efectos de la corriente de descarga, incluyendo chispas;
- D3: falla de los sistemas internos debido a impulsos electromagnéticos de descargas.
5.2 Daños a un servicio
Las descargas que afectan a un servicio pueden causar daños a los medios físicos en sí mismos (línea
o canalización) usados para proveer el servicio, así como también al equipo eléctrico y electrónico
asociado.
Nota: Los servicios a considerar son las conexiones físicas entre:
- El edificio de comunicaciones y el edificio del usuario, o dos edificios de comunicación, o dos edificios de usuarios,
para las líneas de telecomunicación (TLC),
- El edificio de comunicaciones o el edificio del usuario y un nodo de distribución, o dos nodos de distribución para las
líneas de telecomunicación (TLC),
- La subestación de alta tensión (HV) y el edificio del usuario, para las líneas de alimentación,
- La estación de distribución principal y el edificio del usuario, para canalizaciones.
La magnitud de esta extensión depende de las características del servicio, del tipo y extensión de los
sistemas eléctricos y electrónicos y de las características de la descarga de rayo.
5.2.1 Efectos de la descarga sobre un servicio
Las características principales de un servicio referidas a los efectos de la descarga comprenden:
- construcción (líneas: aéreas, subterráneas, con pantalla, sin pantalla, fibra óptica; canaliza-
ciones: sobre el suelo, enterradas, metálicas, plásticas);
- función (línea de telecomunicación, línea de alimentación, canalización);
- estructura provista (construcción, contenidos, dimensiones, ubicación);
- medidas de protección existentes o previstas (ej. hilos de guarda, pararrayos, caminos redun-
dantes, sistemas de almacenamiento de fluidos, generadores, sistemas de alimentación inin-
terrumpida).
La Tabla 2 indica los efectos de la descarga en varios tipos de servicios.

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Tabla 2 – Efectos de la descarga en servicios típicos
Tipo de servicio Efectos de la descarga
Línea de telecomunicación Daño mecánico a la línea, fusión de pantallas y conductores,
rotura de la aislación del cable y del equipo resultando en una
falla primaria con pérdida inmediata del servicio
Fallas secundarias en los cables de fibra óptica con daño en el
cable pero sin pérdida de servicio
Líneas de alimentación Daños a los aisladores de las líneas aéreas de baja tensión,
perforación de la aislación del cable de línea, rotura de la aisla-
ción del equipo de línea y de transformadores con la conse-
cuente pérdida del servicio
Cañerías de agua Daños a los equipos de control eléctricos y electrónicos suscep-
tibles de causar pérdidas de servicio
Cañerías de gas
Cañerías de combustible
Perforación de bridas no metálicas susceptibles de causar in-
cendio y/o explosión
Daño a los equipos de control eléctricos y electrónicos suscep-
tibles de causar pérdida de servicio
5.2.2 Fuentes y tipos de daños a un servicio
La corriente de descarga es la fuente del daño. Se deben considerar las siguientes situaciones, de-
pendiendo de la posición del punto de impacto en relación al servicio considerado:
- S1: rayos a una estructura;
- S3: rayos a un servicio conectado a la estructura;
- S4: rayos cercanos a un servicio conectado a la estructura.
Rayos a una estructura pueden causar:
- fusión de los conductores metálicos y de las pantallas de los cables debido a partes de la co-
rriente de descarga que fluye dentro de los servicios (efecto Joule);
- perforación de la aislación de las líneas y de los equipos conectados (debido al acoplamiento
resistivo);
- perforación de las juntas no metálicas en bridas de caños, así como también en las bridas de las
juntas aislantes.
Nota 1:El cable de fibra óptica sin conductor metálico no se ve afectado por las descargas de rayos que impactan sobre la
estructura.
Rayos a un servicio conectado a una estructura pueden causar:
- daño mecánico inmediato de los cables metálicos o de las canalizaciones debido al esfuerzo
electrodinámico o a los efectos de calentamiento causados por la corriente de rayo (rotura y/o
fusión de los cables metálicos, pantallas o canalizaciones) y debido al calor del arco de plasma
(perforación de una envoltura de material sintético);
- daño eléctrico inmediato de las líneas (perforación de la aislación) y del equipo conectado;

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- perforación de canalizaciones metálicas aéreas de pequeño espesor y de las bridas no metá-
licas en las juntas, donde las consecuencias pueden extenderse a incendio y explosión de-
pendiendo de la naturaleza de los fluidos transportados.
Rayos cercanos a un servicio conectado a una estructura pueden causar:
- perforación de la aislación de las líneas y de los equipos conectados debido al acoplamiento
inductivo (sobretensión inducida).
Nota 2: El cable de fibra óptica sin conductores metálicos no se ve afectado por la descarga de rayos que impactan en el
suelo.
En conclusión, la descarga puede causar dos tipos básicos de daño:
- D2: daño físico (incendio, explosión, destrucción mecánica, derrame químico) debido a los
efectos térmicos de la corriente de descarga
- D3: falla de los sistemas eléctricos y electrónicos debida a la sobretensión.
5.3 Tipos de pérdidas
Cada tipo de daño, solo o en combinación con otros, puede producir diferentes pérdidas consecuentes
en el objeto a proteger. El tipo de pérdida que puede aparecer depende de las características del objeto
en sí.
A los propósitos de este documento se consideran los siguientes tipos de pérdidas:
- L1: pérdida de vida humana;
- L2: pérdida de servicio al público;
- L3: pérdida de herencia cultural;
- L4: pérdida de valor económico (estructura y su contenido, servicio y pérdida de actividad).
Pérdidas del tipo L1, L2 y L3 pueden ser consideradas como pérdidas de valores sociales, en tanto que
pérdidas del tipo L4 pueden ser consideradas como pérdidas puramente económicas.
Las pérdidas que pueden aparecer en una estructura son:
- L1: pérdida de vida humana;
- L3: pérdida de herencia cultural;
- L4: pérdida de valor económico (estructura y su contenido).
Las pérdidas que pueden aparecer en un servicio son:
- L4: pérdida de valor económico (servicio y pérdida de actividad).
Nota: No se considera en este documento la pérdida de la vida humana en un servicio.
La relación entre la fuente del daño, el tipo de daño y la pérdida se indica en la Tabla 3 para estructuras
y en la Tabla 4 para servicios.

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Tabla 3 – Daños y pérdidas en una estructura de acuerdo a los diferentes
puntos de impacto de la descarga de rayo
Punto de
impacto
Fuente del daño Tipo de daño Tipo de
pérdida
Estructura S1 D1
D2
D3
L1, L4**
L1, L2, L3, L4
L1*, L2, L4
Cercano a una
estructura
S2 D3 L1*, L2, L4
Servicio conec-
tado a la estruc-
tura
S3 D1
D2
D3
L1, L4**
L1, L2, L3, L4
L1*, L2, L4
Cercano a un
servicio
S4 D3 L1*, L2, L4
* Sólo para estructuras con riesgo de explosión y para hospitales u otras estructuras donde la falla de los sistemas internos
pone en peligro inmediatamente la vida humana.
** Sólo para propiedades donde pueden perderse animales.
Tabla 4 – Daños y pérdidas en un servicio de acuerdo a los diferentes
puntos de impacto de la descarga de rayo
Punto de impacto Fuente del daño Tipo de daño Tipo de pérdida
Servicio S3 D2
D3
Cercano al servicio S4 D3
Estructura S1 D2
D3
L2, L4
Los tipos de pérdidas en función de los diferentes tipos de daño y los riesgos correspondientes están
indicados en la Figura 1.

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Riesgo
R1
1)
2
Riesgo
R
1)
3
Riesgo
R 4
Riesgo
R
Pérdida de
la vida
humana
Pérdida
del
servicio
público
Pérdida de
herencia
cultural
Pérdida de
valores
económicos
Tipo de
pérdida
Tipo de
daño
Perjuicio
de los
seres
humanos
Daño
físico
Falla de
sistemas
eléctricos y
electrónicos
2)
Daño
físico
Falla de
sistemas
eléctricos y
electrónicos
Daño
físico
Perjuicio
de los
seres
humanos
3)
Daño
físico
Falla de
sistemas
eléctricos y
electrónicos
IEC 2061/05
1) Sólo para estructuras.
2) Sólo para hospitales y otras estructuras donde fallas en los sistemas internos hacen peligrar inmediatamente la vida
humana.
3) Sólo para propiedades donde pueden perderse animales.
Figura 1 – Tipos de pérdidas y riesgos correspondientes resultantes
de los diferentes tipos de daño
6. Necesidad y conveniencia económica de la protección contra el rayo
6.1 Necesidad de la protección contra el rayo
Se debe evaluar la necesidad de la protección contra el rayo de un objeto a proteger, a fin de reducir la
pérdida de los valores sociales L1, L2 y L3.
Para poder evaluar la necesidad de la protección contra el rayo de un objeto, se debe realizar una
evaluación de riesgos en concordancia con los procedimientos contenidos en AEA 92305-2. Los si-
guientes riesgos deben ser tenidos en cuenta, de acuerdo a los tipos de pérdida indicados en 5.3:
- 1R : riesgo de pérdida de la vida humana;
- 2R : riesgo de pérdida de servicios al público;
- 3R : riesgo de pérdida de herencia cultural.
Se necesita la protección contra el rayo si el riesgo R ( 1R a 3R ) es mayor que el nivel tolerable TR .
TRR >
En este caso, las medidas de protección deben ser adoptadas para reducir el riesgo R ( 1R a 3R ) al
nivel tolerable TR .
TRR ≤

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Si más de un tipo de pérdida pudiera aparecer en el objeto a ser protegido, se debe satisfacer la con-
dición TRR≤ para cada tipo de pérdida (L1, L2 y L3).
Los valores de riesgo tolerables TR donde la descarga puede resultar en pérdida de elementos de
valor social deben estar bajo la responsabilidad de un ente nacional con competencia en el tema.
Nota 1: Una autoridad que posea jurisdicción puede especificar la necesidad de la protección contra el rayo para aplica-
ciones específicas sin requerir una evaluación de riesgo. En estos casos, el nivel requerido de protección contra el rayo será
especificado por la autoridad que posea jurisdicción. En algunos casos, una evaluación de riesgo puede ser llevada a cabo
como una técnica por la cual justificar la no aplicación a estas exigencias.
Nota 2:Información detallada acerca de la evaluación de riesgo y del procedimiento para la selección de medidas de protección
está indicada en AEA 92305-2.
6.2 Conveniencia económica de la protección contra el rayo
Además de la necesidad de una protección contra el rayo para el objeto a proteger, puede ser útil
evaluar los beneficios económicos de proveer medidas de protección para reducir la pérdida económica
L4.
En este caso, es conveniente evaluar el riesgo 4R de pérdida de valores económicos. La evaluación del
riesgo 4R permite el cálculo del costo de la pérdida económica con y sin las medidas de protección
adoptadas.
La protección contra el rayo es efectiva en cuanto a costos si la suma del costo RLC de la pérdida
residual en presencia de las medidas de protección y el costo PMC de las medidas de protección es
menor que el costo LC de la pérdida total sin medidas de protección:
LPMRL CCC <+
Nota: Información detallada acerca de la evaluación de la conveniencia económica de la protección contra el rayo está
indicada en AEA 92305-2.
7. Medidas de protección
Las medidas de protección pueden ser adoptadas para reducir el riesgo de acuerdo al tipo de daño.
7.1 Medidas de protección para reducir el daño a seres vivos debido a las tensiones de
contacto y de paso
Las posibles medidas de protección comprenden:
- adecuada aislación de las partes conductivas expuestas;
- equipotencialización por medio de un sistema de tierra mallado;
- restricciones físicas y avisos de peligro.
Nota 1:La equipotencialización no es efectiva contra la tensión de contacto.
Nota 2:Un incremento de la resistividad de la superficie del suelo dentro y fuera de la estructura puede reducir el peligro para la
vida (ver Cláusula 8 de IEC 92305-3).

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7.2 Medidas de protección para reducir el daño físico
Las medidas de protección posibles comprenden:
a) para estructuras
- sistema de protección contra el rayo (SPR)
Nota 1:Cuando se instala un SPR, la equipotencialización es una medida muy importante para reducir el peligro de incendio,
explosión y riesgo de muerte. Para más detalles ver AEA 92305-3.
Nota 2:Las provisiones que limitan el desarrollo y la propagación del incendio tales como los compartimientos a prueba de
incendio, extinguidores, hidrantes, instalaciones de alarma y extinción de incendio, pueden reducir el daño físico.
Nota 3:Rutas de escapes protegidas proveen protección para el personal.
b) para servicios
- pantallas
Nota 4:Para los cables enterrados, los conductos de metal ofrecen una protección muy efectiva.
7.3 Medidas de protección para reducir fallas en los sistemas eléctricos y electrónicos
Las posibles medidas de protección comprenden:
a) para estructuras
- sistema de medidas de protección contra los impulsos electromagnéticos (LPMS), que con-
sisten en las siguientes medidas a ser utilizadas solas o en conjunto:
• puesta a tierra y equipotencialización;
• campo magnético;
• criterios adecuados para el tendido de líneas;
• protección coordinada de DPS
b) para servicios
- dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) en diferentes ubicaciones a lo largo de
la longitud de la línea y en los extremos de la línea;
- pantallas magnéticas de cables.
Nota 1:Una malla metálica continua de adecuado espesor provee una protección muy efectiva para los cables enterrados.
Nota 2:Son medidas de protección efectivas para reducir la pérdida por fuera de servicio, la redundancia de los tendidos de
circuitos, el equipo redundante, los generadores de alimentación autónoma, los sistemas de alimentación ininterrumpidos, los
sistemas de almacenamiento de fluidos y los sistemas de detección automática de fallas.
Nota 3:Una efectiva medida de protección contra las fallas debidas a una sobretensión, es un incremento en la tensión de
aislación de equipos y cables.

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7.4 Selección de las medidas de protección
La selección de las medidas de protección más apropiadas deberá ser realizada por el proyectista y el
comitente, de acuerdo al tipo y a la cantidad de cada clase de daño y de acuerdo a los aspectos téc-
nicos y económicos de las diferentes medidas de protección.
Los criterios para el análisis de riesgo y para la selección de las medidas de protección más apropiadas
están dados en AEA 92305-2.
Las medidas de protección son eficaces si satisfacen las exigencias de los documentos de aplicación y
son aptas para sostener el esfuerzo esperado en el lugar de la instalación.
8. Criterio básico para la protección de las estructuras y servicios
Una protección ideal para estructuras y servicios sería encerrar el objeto a ser protegido dentro de
un blindaje continuo, perfectamente conductor, de adecuado espesor, puesto a tierra y que provea
de una interconexión adecuada, en el punto de entrada de los servicios conectados a la estructura.
Esto podría prevenir la penetración de la corriente de rayo y del campo electromagnético asociado
dentro del objeto a proteger y prevenir efectos térmicos y electrodinámicos, así también chispas peli-
grosas y sobretensiones para los sistemas internos.
En la práctica, no es a menudo posible ni rentable llegar a tal extremo para proporcionar tal óptima
protección.
La discontinuidad del blindaje y/o su inadecuado espesor permite a la corriente de rayo penetrar el
blindaje causando:
- daños físicos y riegos de muerte;
- falla de los sistemas internos;
- falla del servicio y de los sistemas conectados.
Las medidas de protección, adoptadas para reducir tales daños y pérdidas consecuentes relevantes,
deben ser proyectadas para un definido conjunto de parámetros de la corriente de rayo, contra la cual
se requiere protección (nivel relativo de protección).
8.1 Niveles de protección contra el rayo
Para el objetivo de este documento, se introducen los niveles de protección contra el rayo (I a IV). Para
cada nivel de protección contra el rayo se fija un conjunto de parámetros máximos y mínimos de co-
rriente de descarga.
Nota 1:No se considera en este documento la protección contra el rayo cuyos parámetros máximos y mínimos de corriente de
descarga excedan estos niveles de protección.
Nota 2:La probabilidad de la aparición del rayo con parámetros máximos y mínimos de corriente de descarga fuera de los
rangos de los valores definidos para los niveles de protección contra las descargas es menor al 2%.
Para el nivel de protección contra el rayo I no se deben exceder los valores máximos de la corriente de
descarga, con una probabilidad el 99%. Según la relación de polaridad asumida (ver subcláusula A.2),
los valores tomados de rayos positivos tendrán probabilidades por debajo del 10%, cuando aquellos de
rayos negativos permanecerán por debajo del 1% (ver subcláusula A.3).

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Los valores máximos del nivel de protección contra el rayo I son reducidos al 75% para el nivel de
protección contra el rayo II y al 50% para los niveles de protección contra el rayo III y IV (lineal para I ,
Q y dtdi / , pero cuadrática para RW / . Los parámetros temporales son invariables.
Los valores máximos de los parámetros de la corriente de rayo para los diferentes niveles de protección
contra las descargas están dados en la Tabla 5 y son utilizados para el proyecto de los componentes de
protección contra las descargas (ej. sección de los conductores, espesor de las láminas metálicas,
capacidad de corriente de los DPS, distancia de separación contra las chispas peligrosas) y para definir
parámetros de ensayo para simular los efectos de la descarga en tales componentes (ver Anexo D).
Los valores mínimos de la amplitud de la corriente de rayo para los diferentes niveles de protección son
utilizados para derivar el radio de la esfera rodante, también denominada esfera ficticia, (ver cláusula
A.4), a fin de definir la zona de protección contra el rayo LPZ B0 la cual no puede ser alcanzada por un
impacto directo (ver 8.2 y Figuras 2 y 3). Los valores mínimos de los parámetros de la corriente de rayo
junto con el radio de la esfera están dados en la Tabla 6. Son utilizados para posicionar el sistema
captor y para definir la zona de protección contra la descarga LPZ B0 (ver 8.2).

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Tabla 5 – Valores máximos de parámetros de descargas correspondientes
a los niveles de protección contra el rayo
Primer impacto corto Nivel de protección contra el rayo
Parámetros de
corriente
Símbolo Unidad I II III IV
Corriente pico I kA 200 150 100
Carga del rayo de
corta duración shortQ C 100 75 50
Energía específica RW / Ω/MJ 10 5,6 2,5
Parámetros
temporales
21 /TT ss μμ / 10 / 350
Impactos cortos consecutivos Nivel de protección contra las descargas
Parámetros de
corriente
Corriente pico I kA 50 37,5 25
Radio medio de la
esfera rodante
dtdi / skA μ/ 200 150 100
Parámetros
temporales
21 /TT ss μμ / 0,25 / 100
Impacto largo Nivel de protección contra las descargas
Parámetros de
corriente
Carga del rayo de
larga duración longQ C 200 150 100
Parámetros tempo-
rales longT s 0,5
Rayo Nivel de protección contra las descargas
Parámetros de
corriente
Carga del rayo flashQ C 300 225 150

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s
r
B0LPZ
/1SPD0A
A0LPZ
1LPZ
s
s1
IEC 2062/05
LPZ 0B
r
3
2
1
4
2s
5
s4
3s
5
1 Estructura S1 Rayo a la estructura
2 Elemento captor S2 Rayo cercano a la estructura
3 Conductor de bajada S3 Rayo a un servicio conectado a la estructura
4 Sistema de puesta a tierra S4 Rayo cercano a un servicio conectado a la estructura
5 Servicios entrantes r Radio de la esfera rodante
s Distancia de separación contra chispas peligrosas
Nivel de tierra
Unión equipotencial de descarga mediante un DPS
LPZ AO Rayo directo, corriente de descarga total
LPZ BO Rayo no directo, descarga parcial o corriente inducida
LPZ 1 Rayo no directo, descarga limitada o corriente inducida
La zona protegida dentro de LPZ1 debe respetar la distancia de
separación s
Figura 2 – Zona de protección contra la descarga definida
por los niveles de protección contra el rayo (AEA 92305-3)

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IEC 2063/05
/1SPD0B
SPD 1/2
ds
sd
SPD 1/2
LPZ 2
LPZ 1
LPZ 0B
A0LPZ
5
/1SPD0A
B0LPZ
r
LPZ 0B
A0SPD /1
r
6
1
2
3
6
4
2s
s1
3s
s4
1 Estructura (blindaje de LPZ1) S1 Rayo a la estructura
2 Elemento captor S2 Rayo cercano a la estructura
3 Conductor de bajada S3 Rayo a un servicio conectado a la estructura
4 Sistema de puesta a tierra S4 Rayo cercano a un servicio conectado a la estructura
5 Servicios entrantes (blindaje
de LPZ2)
r Radio de la esfera rodante
6 Servicios conectados a la
estructura
Sd Distancia segura contra campos magnéticos muy intensos
Nivel de tierra
Unión equipotencial de descarga mediante un DPS
LPZ AO Rayo directo, corriente de descarga total, campo magnético total
LPZ BO Rayo no directo, descarga parcial o corriente inducida, campo magnético
total
LPZ 1 Rayo no directo, corrientes inducidas, campo magnético atenuado
LPZ2 Rayo no directo, corrientes inducidas, campo magnético más atenuado
Las zonas protegidas dentro de LPZ1 y LPZ2 deben respetar la distancia
de separación Sd
Figura 3 – Zona de protección contra el rayo definida por las medidas de protección
contra el LEMP (AEA 92305-4)

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Tabla 6 – Valores mínimos de los parámetros de la corriente de rayo relacionados
al radio de la esfera rodante correspondiente a los niveles de protección
Criterio de intersección Nivel de protección
Mínima corriente
pico
I kA 3 5 10 16
Radio de la esfera
rodante
r m 20 30 45 60
A partir de las distribuciones estadísticas dadas en la Figura A.5, una probabilidad mayor puede de-
terminar que los parámetros de la corriente de rayo sean menores que los valores máximos y respec-
tivamente más elevados que los valores mínimos definidos para cada nivel de protección (ver Tabla 7).
Tabla 7 – Probabilidades para los límites de los parámetros de las corrientes de rayo
Niveles de protecciónProbabilidad que los parámetros de la
corriente de rayo sean: I II III IV
inferiores a los valores máximos defi-
nidos en la Tabla 5
0,99 0,98 0,97 0,97
superiores a los valores mínimos defi-
nidos en la Tabla 6
0,99 0,97 0,91 0,84
Las medidas de protección especificadas en AEA 92305-3, AEA 92305-4 y AEA 92305-5 son efectivas
contra las descargas, si los parámetros de corriente están en el rango definido por los niveles de pro-
tección adoptados para el diseño. Por lo tanto la eficiencia de una medida de protección se supone
igual a la probabilidad de que los parámetros de corriente de rayo estén dentro de dichos rangos.
8.2 Zonas de protección contra las descargas (LPZ)
Las medidas de protección tales como los niveles de protección contra las descargas, cables blindados,
blindajes magnéticos y DPS determinan las zonas de protección contra las descargas (LPZ).
La zona de protección contra las descargas aguas abajo de la medida de protección está caracterizada
por una reducción significativa del impulso electromagnético debido a la descarga del rayo, que aque-
llas aguas arriba de la zona de protección contra las descargas.
Con respecto a la amenaza de la descarga, se definen las siguientes zonas de protección contra el rayo
(ver Figuras 2 y 3):
LPZ AO zona donde la amenaza se debe al impacto directo del rayo y al campo electromagnético
total. Los sistemas internos pueden estar sujetos a ondas de choque de corrientes totales o
parciales;
LPZ BO zona protegida contra los impactos directos de rayos, pero donde la amenaza es el campo
electromagnético total. Los sistemas internos pueden estar sujetos a corrientes de des-
carga parciales;

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LPZ 1 zona donde la onda de choque de corriente es limitada por la corriente compartida y por los
DPS en la frontera. Los blindajes espaciales pueden atenuar el campo electromagnético
debido al rayo;
LPZ 2,...,n zona donde la onda de choque de corriente puede ser aún más limitada por la corriente
compartida y por DPS adicionales en la frontera. Escudos espaciales adicionales pueden
ser utilizados además para atenuar más el campo electromagnético.
Nota 1:En general, cuanto más alto es el número de una zona individual, más bajos son los parámetros electromagnéticos
del medio ambiente.
Como una regla general de protección, el objeto a proteger (estructura, servicio o parte) debe estar en
una zona de protección contra el rayo, cuyas características electromagnéticas sean compatibles con la
capacidad del objeto de resistir el esfuerzo causante del daño (daño físico, falla de sistemas eléctricos y
electrónicos debido a sobretensiones).
Nota 2:Para la mayoría de los sistemas eléctricos y electrónicos y los aparatos, los niveles de resistencia pueden ser otorgados
por el fabricante.
8.3 Protección de estructuras
8.3.1 Protección para reducir los daños físicos y el riego de muerte
La estructura a proteger debe estar dentro de una zona de protección contra las descargas BO o su-
perior. Esto se alcanza mediante un sistema de protección contra el rayo (SPR).
Un sistema de protección contra el rayo consiste en ambos sistemas, externos e internos, de protección
contra el rayo (ver Figura 2).
Las funciones de los sistemas de protección contra las descargas externas son
- interceptar un rayo de descarga a la estructura (con un elemento captor),
- conducir la corriente de descarga a tierra en forma segura (con un sistema conductor de ba-
jada),
- dispersarla dentro de la tierra (con un sistema de puesta a tierra).
La función de los sistemas de protección contra las descargas internas es prevenir chispas peligrosas
dentro de la estructura, utilizando una unión equipotencial o una distancia de separación s , (y por lo
tanto aislación eléctrica) entre las componentes de los sistemas de protección contra el rayo y otros
elementos internos eléctricamente conductores a la estructura.
Se definen cuatro clases de sistemas de protección contra el rayo (I, II, III y IV) como un conjunto de
reglas de construcción, basados en los niveles de protección contra las descargas correspondientes.
Cada conjunto incluye reglas de construcción de niveles dependientes (ej. radio de la esfera rodante,
cuadrícula de la malla, etc.) y reglas de construcción de niveles independientes (ej. secciones, mate-
riales, etc.).
Donde la resistencia de la superficie del suelo afuera, y del piso dentro de la estructura no son lo sufi-
cientemente altos, se reducen los riesgos de vida debidos a sobretensiones de contacto y de paso:
- fuera de la estructura, por aislación de las partes conductivas expuestas, por equipotencializa-
ción del suelo mediante un sistema mallado de tierra, por avisos de cuidado y por restricciones
físicas;

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- dentro de la estructura, por unión equipotencial de servicios al punto de entrada en la estructura.
Los sistemas de protección contra el rayo deben cumplir con los requisitos de AEA 92305-3.
8.3.2 Protección para reducir la falla de los sistemas internos
Para reducir el riesgo de falla de sistemas internos a protección contra impulsos electromagnéticos
debe limitar:
- sobretensiones debidas a descargas de rayos en la estructura resultantes de acoplamientos
resistivos e inductivos;
- sobretensiones debidas a descargas de rayos cerca de la estructura resultantes de acopla-
miento inductivo;
- sobretensiones transmitidas por líneas conectadas a la estructura debidas a rayos próximos a
las líneas;
- campo magnético acoplado directamente con los sistemas internos.
Nota: Las fallas de aparatos debidas a los campos magnéticos directamente irradiados dentro de los equipos son des-
preciables, si los aparatos cumplan con los niveles de emisión de ondas de radiofrecuencia y los ensayos de inmunidad defi-
nidos por las normas de compatibilidad electromagnética de los productos (ver AEA 92305-2 e AEA 92305-4).
El sistema a proteger debe ubicarse dentro de una LPZ1 o superior. Esto se alcanza por medio de los
blindajes magnéticos que atenúan el campo magnético inducido y/o el camino conveniente del
cableado que reduce el lazo de inducción. La vinculación será proporcionada en los límites de la
zona de protección contra el rayo para las piezas y los sistemas de metal que cruzan los límites.
Esta interconexión se puede lograr por medio de la vinculación de los conductores o, cuando es
necesaria, por los DPS.
Las medidas de protección para las zonas de protección contra el rayo deben estar de acuerdo con
AEA 92305-4.
Una protección eficaz contra las sobretensiones, que causan fallas en los sistemas internos, se
puede también alcanzar mediante una protección coordinada de DPS, limitando sobretensiones
debajo del voltaje clasificado de resistencia al impulso del sistema a proteger.
Los DPS deben ser seleccionados e instalados conforme a los requisitos de AEA 92305-4.

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8.4 Protección de los servicios
El servicio a proteger debe ser:
- dentro de una zona de protección contra las descargas BO o superior para reducir los daños
físicos. Esto se logra mediante la selección del camino subterráneo en lugar del camino aéreo o
mediante el posicionamiento adecuado del cable blindado, siendo efectivo conforme a las ca-
racterísticas de las líneas o, en el caso de tuberías, mediante el incremento del espesor de los
caños a un valor adecuado y asegurando la continuidad metálica de las canalizaciones;
- dentro de una zona de protección contra las descargas LPZ1 o superior para la protección co-
ntra las sobretensiones causantes de fallas en el servicio. Esto se logra mediante la reducción
del nivel de las sobretensiones inducidas por el rayo por medio de un adecuado blindaje
magnético de los cables, derivando sobrecorrientes y limitando las sobretensiones inducidas
por medio de DPS adecuados.

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Anexo A
(Informativo)
Parámetros de la corriente de rayo
A.1 Rayo a tierra
Existen dos tipos básicos de rayos:
- rayos descendentes iniciados por un líder descendente desde la nube a la tierra;
- rayos ascendentes iniciados por un líder ascendente desde una estructura puesta a tierra hasta
una nube.
La mayoría de los rayos descendentes ocurren en terreno plano y hacia estructuras bajas, mientras que
para estructuras altas y/o expuestas predominan los rayos ascendentes. La probabilidad de impacto
aumenta con la altura real de las estructuras (ver AEA 92305-2, Anexo A) y las condiciones físicas son
modificadas.
La corriente de descarga del rayo comprende uno o varios impulsos:
- descarga de corta duración con duración menor a 2 ms (Figura A.1)
- descarga de larga duración con duración mayor a 2 ms (Figura A.2).
-+j
t
90 %
1O
T1
2T
I
IEC 2064/05
50 %
10 %
Referencias: 1O origen virtual
I corriente pico
1T tiempo de frente
2T tiempo de cola
Figura A.1 – Definiciones de los parámetros de corta duración (típicamente 2T < 2 ms)

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10 %
T
Tlong
longQ
IEC 2065/05
-+i
10 %
Leyenda
longT tiempo de duración
longQ descarga de larga duración
Figura A.2 – Definiciones de los parámetros de larga duración
(típicamente 2 ms < longT < 1 s)
Una diferencia complementaria de los impactos viene de su polaridad (positiva o negativa) y de su
posición durante el rayo (primero, consecutivos, superpuestos). Las componentes posibles se indican
en la Figura A.3 para rayos descendentes y en la Figura A.4 para rayos ascendentes.
IEC 2066/05
i-
TNegativa
-i
T
Impactos cortos
subsecuentes
Negativa
Impacto largo
Positiva o negativaPositiva o negativa
Priemer impacto corto
TT
-+ii+-
Figura A.3 – Componentes posibles de rayos descendentes
(típicas en territorios planos y estructuras bajas)

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impacto largo simple
i+-
TPositiva o negativa
Negativa T
-+i
Impactos cortos
subsecuentes
i+-
TNegativa
Impacto largo
Positiva o negativa T
-+i
Impacto corto
i+-
TPositiva o negativa
Primer impacto
largo
IEC 2067/05
Figura A.4 – Componentes posibles de rayos ascendentes
(típicas a estructuras expuestas y/o elevadas)
La componente adicional en los rayos ascendentes es el primer impacto largo con o sin alguna decena
de impactos cortos superpuestos. Pero todos los parámetros de impacto corto de rayos ascendentes
son menores que aquellos de los rayos descendentes. Todavía no se confirmó una carga superior de
impacto largo de rayos ascendentes. Por lo tanto los parámetros de la corriente de descarga de rayos
ascendentes se consideran cubiertos por los valores máximos dados para rayos descendentes. Una

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evaluación más precisa de los parámetros de la corriente de descarga y su dependencia de altura con
respecto a rayos ascendentes y descendentes está bajo consideración.
A.2 Parámetros de la corriente de rayo
Los parámetros de la corriente de rayo en este documento están basados en los resultados del Con-
ferencia Internacional de Grandes Redes Eléctricas (CIGRE), datos dados en la Tabla A.1. Su distri-
bución estadística puede ser considerada como una distribución logarítmica normal. El correspondiente
significado del valor μ y la dispersión logσ están dados en la Tabla A.2 y la función distribución se
muestra en la Figura A.5. Sobre esta base, puede ser determinada la probabilidad de la aparición de
cualquier valor de cada parámetro.
Se presume una relación de polaridad del 10% positivo y el 90% negativo. La relación de polaridad es
en función del territorio. En caso de ausencia de información local, se debe utilizar la relación adjunta
dada.
Tabla A.1 – Valores tabulados de los parámetros de descargas tomados del CIGRE
(Electra N° 41 o N° 69*)
Valores
Parámetro
Valores fijos
para LPL I 95% 50% 5%
Tipo de impacto
Línea en la
Figura A.5
4(98%) 20(80%) 90 *Primero corto negativo 1A+1B
4,9 11,8 28,6
*Consecutivos cortos nega-
tivos
2
]kA[I
50
200 4,6 35 250 Primero corto positivo (único) 3
1,3 7,5 40 Rayo negativo 4C][flashQ
300 20 80 350 Rayo positivo 5
1,1 4,5 20 *Primero corto negativo 6
0,22 0,95 4
tivos
7
]C[shortQ
100 2 16 150 Primero corto positivo (único) 8
6 55 550 Primero corto negativo 9
0,55 6 52
Consecutivos cortos negati-
vos
10
]/kJ[/ ΩRW
10 000 25 650 15 000 Primero corto positivo 11
9,1 24,3 65 *Primero corto negativo 12
9,9 39,9 161,5
tivos
13
max/dtdi
]s/kA[ μ
20 0,2 2,4 32 Primero corto positivo 14
%90/30/dtdi
]s/kA[ μ
200 4,1 20,1 98,5 *Consecutivos cortos nega-
tivos
15
]C[longQ 200 Largo
]s[longt 0,5 Largo
1,8 5,5 18 Primero corto negativo
0,22 1,1 4,5
vos
Duración del
frente ]s[μ
3,5 22 200 Primero corto positivo (único)
30 75 200 Primero corto negativo
6,5 32 140
vos
Duración del
impacto ]s[μ
25 230 2 000 Primero corto positivo (único)
Intervalo de
tiempo ]ms[
7 33 150 Impactos múltiples negativos
0,15 13 1 100 Rayo negativo (todos)Duración total
del rayo ]ms[
31 180 900 Rayo negativo (con excep-

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ción del único)
14 85 500 Rayo positivo
Nota: Los valores de kA4=I e kA20=I corresponden a la probabilidad de 98% y 80% respectivamente.
Tabla A.2 – Distribución logarítmica normal de los parámetros de las corrientes de descarga
- valores promedio μ y dispersión logσ calculados para el 95% y 5%
del CIGRE (Electra N° 41 o N° 69*)
Parámetro
Promedio
μ
Dispersión
logσ Tipo de impacto
Línea en la
Figura A.5
*Primero corto negativo (80%) 1A
*Primero corto negativo (80%) 1B
*Consecutivos cortos negativos 2
]kA[I (61,1)
33,3
11,8
33,9
0,576
0,263
0,233
0,527 Primero corto positivo (único) 3
Rayo negativo 4C][flashQ 7,21
83,7
0,452
0,378 Rayo positivo 5
Primero corto negativo 6
C][shortQ 4,69
0,938
17,3
0,383
0,383
0,570 Primero corto positivo (único) 8
Primero corto negativo 9
Consecutivos cortos negativos 10
]/kJ[/ ΩRW 57,4
5,35
612
0,596
0,600
0,844 Primero corto positivo 11
*Primero corto negativo 12
max/dtdi
]s/kA[ μ
24,3
40,0
2,53
0,260
0,369
0,670 Primero corto positivo 14
%90/30/ dtdi
]s/kA[ μ
20,1 0,420 *Consecutivos cortos negativos 15
C][longQ 200 Largo
]s[longt 0,5 Largo
Primero corto negativo
Consecutivos cortos negativos
Duración del
frente ]s[μ
5,69
0,995
26,5
0,304
0,398
0,534 Primero corto positivo (único)
Primero corto negativo
Consecutivos cortos negativos
Duración del
impacto ]s[μ
77,5
30,2
224
0,250
0,405
0,578 Primero corto positivo (único)
Intervalo de
tiempo ]ms[
32,4 0,405
Impactos múltiples negativos
Rayo negativo (todos)
Rayo negativo (con excepción del
único)
Duración total del
rayo ]ms[
12,8
167
83,7
1,175
0,445
0,472
Rayo positivo

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Figura A.5 – Frecuencia de distribución acumulativa de los parámetros de la corriente
de rayo (valores entre 95% y 5%)
Parámetros
corregidos
9
3
11
8
4
14
7
6
10
1B
12
2
15
5
13
1A
0,2
0,5
1
2
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
95
98
99
99,5
99,8
Provabilidad%
Parámetro
IEC2068/05
234684
103
102
108643286432101
864320
10

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Todos los valores fijados para los niveles de protección contra el rayo dados en este documento se
refieren a los rayos descendentes y ascendentes.
Nota: El valor de los parámetros usualmente se obtiene de las mediciones tomadas en objetos altos. La distribución
estadística de los valores máximos actuales estimados de la descarga, que no considera el efecto de objetos altos, puede
obtenerse también a partir de sistemas de localización de rayos.
A.3 Determinación de los parámetros máximos de la corriente de descarga para el nivel de
protección contra el rayo I
Los efectos mecánicos de la descarga están relacionados al valor pico de la corriente )(I y a la energía
específica )/( RW . Los efectos térmicos están relacionados con la energía específica )/( RW cuando
está involucrado el acoplamiento resistivo y a la carga )(Q cuando los arcos se desarrollan en la ins-
talación. Las sobretensiones y las chispas peligrosas causadas por el acoplamiento inductivo están
relacionadas con la pendiente media )/( dtdi del frente de la onda de corriente.
Cada uno de los parámetros únicos )/,/,,( dtdiRWQI tienden a dominar cada mecanismo de falla.
Esto debe ser tomado en cuenta en la elaboración de procedimientos de ensayos.
A.3.1 Primer impacto corto e impacto largo
Los valores de I , Q y RW / relacionados a los efectos térmicos y mecánicos son determinados por
los rayos positivos (porque el 10% de sus valores son mucho mayores que el 1% correspondiente a los
valores de los rayos negativos). De la figura A.5 (líneas 3, 5, 8, 11 y 14) se pueden tomar los siguientes
valores con probabilidades debajo del 10%:
I kA200=
flashQ C300=
longQ C100=
RW / Ω= /MJ10
dtdi / s/kA20 μ=
Para un primer impacto corto conforme a la Figura A.1, estos valores dan una primera aproximación
para el tiempo de frente:
s10)/(/1 μ== dtdiIT ( 1T es de menor interés)
Para un impacto exponencial decreciente, se aplica la siguiente fórmula para valores aproximados de
carga y energía )( 21 TT << :
shortQ 2)7,0/1( TI ⋅⋅=
RW / 2
2
)7,0/1()2/1( TI ⋅⋅⋅=
Estas fórmulas, junto con los valores dados anteriormente, conducen a una primera aproximación para
el tiempo de cola:

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s3502 μ=T
Para el impacto largo, se puede calcular su carga aproximadamente de:
C200=−= shortflashlong QQQ
Su tiempo de duración, según la Figura A.2, puede ser estimado a partir del tiempo de duración del rayo
como:
s5,0=longT
A.3.2 Impactos cortos consecutivos
El valor máximo de la pendiente media dtdi / relacionado a las chispas peligrosas causadas por el
acoplamiento inductivo, se determina a partir de los impactos cortos consecutivos de los rayos nega-
tivos (porque el 1% de sus valores son muy superiores que el 1% de los valores de los impactos pri-
meros negativos o que el 10% de los valores correspondientes a los rayos positivos). De la Figura A.5
(líneas 2 y 15) se pueden tomar los siguientes valores con probabilidades por debajo del 1%:
I kA50=
s/kA200/ μ=dtdi
Para un impacto corto consecutivo conforme a la Figura A.1, estos valores dan una primera aproxi-
mación de su tiempo de frente de:
s25,0)/(/1 μ== dtdiIT
Su tiempo de cola se puede estimar de la duración de los impactos cortos subsecuentes negativos:
s1002 μ=T ( 2T es de menor interés).
A.4 Determinación de los parámetros mínimos de la corriente de descarga
La eficacia de la intercepción de un sistema de protección contra el rayo depende de los parámetros
mínimos de la corriente de descarga y del radio de la esfera rodante relacionada. El límite geométrico
de áreas las cuales son protegidas contra impactos directos de rayos puede determinarse utilizando el
método de la esfera rodante.
Siguiendo el modelo electro-geométrico, el radio de la esfera rodante r (distancia final del salto) es
correlativa con el valor pico de la corriente del primer impacto corto. En un informe de un grupo de
trabajo de la IEEE, la relación dada es:
65,0
10 Ir ⋅= (A.1)
Donde
r es el radio de la esfera rodante ][m
I es la corriente pico ]kA[

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Para un radio de la esfera rodante r dado se puede suponer que todos los rayos con valores pico
superiores que el valor pico mínimo correspondiente I , será interceptado mediante elementos cap-
tores naturales o específicos. Por lo tanto, la probabilidad para los valores picos de los primeros
impactos negativos y positivos de la figura A.5 (líneas 1ª y 3) se asume que serán la probabilidad de
la intercepción. Tomando en cuenta la polaridad del 10% de los rayos negativos y el 90% de los
rayos positivos, se puede calcular la total probabilidad de intercepción (ver Tabla 7).

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Anexo B
(Informativo)
Corriente de rayo en función del tiempo con propósito de análisis
Las formas de onda de corriente de:
- el primer impacto corto 10/350 sμ
- los impactos cortos consecutivos 0,25/100 sμ
pueden ser definidos por:
)/(-exp
)/(1
)/(
210
1
10
1
τ
τ
τ
t
t
t
k
I
i ⋅
+
⋅= (B.1)
Donde
I es la corriente pico;
k es el factor de corrección para la corriente pico;
t es el tiempo;
1τ es la constante de tiempo de frente;
2τ es la constante de tiempo de cola.
Para las ondas de corriente del primer impacto corto y de los impactos cortos consecutivos, para los
diferentes niveles de protección contra el rayo, se aplican los parámetros dados en la Tabla B.1. Las
curvas analíticas se muestran en las Figuras B.1 a B.4.
Tabla B.1 – Parámetros para la ecuación B.1
Primer impacto corto Impactos cortos consecutivos
Niveles de protección contra la descarga Niveles de protección contra la descargaParámetros
I II III-IV I II III-IV
][kAI 200 150 100 50 37,5 25
k 0,93 0,93 0,93 0,993 0,993 0,993
][1 sμτ 19 19 19 0,454 0,454 0,454
][2 sμτ 485 485 485 143 143 143

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Página 40
i
T2
1T t
5 µs
IEC 2069/05
10 %
0 %
50 %
100 %
90 %
Figura B.1 – Forma de onda de la corriente de frente del primer impacto corto

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Página 41
T2
i
t
IEC 2070/05
200 µs
50 %
0 %
50 %
100 %
Figura B.2 – Forma de onda de la corriente de cola del primer impacto corto

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Página 42
T1
2T
0,2µs
90 %
10 %
0 %
50 %
100 %
i
t
IEC 2071/05
Figura B.3 – Forma de onda de la corriente de frente de los impactos cortos consecutivos

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Página 43
IEC 2072/05
tT2
50 %
i
100 %
50 %
0 %
50µs
Figura B.4 – Forma de onda de la corriente de cola de los impactos cortos consecutivos

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El impacto largo se puede describir como una forma de onda rectangular con una corriente promedio I
y una duración longT de acuerdo a la Tabla 5.
A partir de las curvas analíticas, se puede derivar la densidad de amplitud de la corriente de rayo (Figura
B.5).
Hz
A
31
4
4
2
4
Hz
7
1010
65
10
4
10
3
1010
21
1010
0-1
10
10
-3
-2
10
10
-1
0
10
1
10
10
2
3
10
IEC 2073/05
f
1 Impacto corto 400 A 0,5 s
2 Primer impacto corto 200 kA 10/350 sμ
3 Impactos cortos consecutivos 50 kA 0,25/100 sμ
4 Curva envolvente
Figura B.5 – Densidad de amplitud de la corriente de rayo de acuerdo
al nivel de protección contra las descargas I

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Anexo C
(Informativo)
Simulación de la corriente de rayo con propósitos de ensayo
C.1 General
Si un objeto es impactado por un rayo, la corriente de descarga se distribuye dentro del objeto. Cuando
se ensayan los componentes de las medidas de protección en forma individual, esto debe ser tomado
en cuenta eligiendo parámetros de ensayos apropiados para cada componente. Con este fin, se tiene
que realizar un análisis del sistema.
C.2 Simulación de la energía específica del primer impacto corto y la carga del impacto
largo
Los parámetros de ensayo están definidos en las Tablas C.1 y C.2 y un ejemplo de ensayo de gene-
rador se muestra en la Figura 1. Este generador puede ser utilizado para simular la energía específica
del primer impacto corto combinado con la carga del impacto largo.
Este ensayo tiene por objeto evaluar para determinar la integridad mecánica, la ausencia de ca-
lentamientos indeseables y de los efectos de fusión.
Los parámetros de ensayo relevantes para la simulación del primer impacto corto (la corriente pico
I , la energía específica RW / y la carga sQ ) están dados en la Tabla C.1. Estos parámetros deben
ser obtenidos en el mismo impulso. Esto se puede realizar mediante una aproximación de la co-
rriente exponencial decreciente con 2T en el rango de los 350 sμ .
Los parámetros de ensayo relevantes para la simulación del impacto largo (carga lQ y la duración
T ) están dados en la Tabla C.2.
Dependiendo del tipo de ensayo y los mecanismos de daños previstos, los ensayos para el primer
impacto corto pueden efectuarse solos o como un ensayo combinado, donde el impacto largo sigue
inmediatamente al primer impacto corto. Es conveniente efectuar las pruebas de fusión del arco
utilizando ambas polaridades.

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Generador de corriente
para el impacto largo
Interruptor de puesta
en marcha
Generador de corriente para
el primer impacto corto
L
160 kV tensión
de carga U
=
Shunt
100 µH a 300 µH
G
0,5 s1,5 O
600 V
L
pR
pL
3R
R21R = 0,1 O
20 µF
IEC 2074/05
Nota: Los valores se aplican al nivel de protección contra el rayo I.
Figura C.1 – Ejemplos de generador de ensayo para la simulación de la energía específica
del primer impacto corto y la carga del impacto largo
Tabla C.1 – Parámetros de ensayo del primer impacto corto
Nivel de protección contra la descarga
Parámetros de ensayo
I II III-IV
Tolerancia
%
Corriente pico I ][kA 200 150 100 ± 10
Carga Q ][C 100 75 50 ± 20
Energía específica RW /
]/[ ΩMJ
10 5,6 2,5 ± 35
Tabla C.2 – Parámetros de ensayo del impacto largo
Nivel de protección contra la descarga
I II III-IV
Tolerancia
%
Carga longQ ][C 200 150 100 ± 20
Duración T ]s[ 0,5 0,5 0,5 ± 10
C.3 Simulación de la pendiente de la corriente de frente de los impactos cortos
La velocidad de crecimiento de la corriente determina las tensiones magnéticas inducidas en los
lazos que son instalados cerca de los conductores que llevan las corrientes de rayo.
La pendiente de corriente de un impacto corto se define como el incremento de la corriente iΔ
durante el aumento de tiempo tΔ (Figura C.2). Los parámetros de ensayos relevantes para la
simulación de estas pendientes de corrientes están dados en la Tabla C.3. Los ejemplos de los
generadores de ensayo se muestran en las Figuras C.3 y C.4, (el cual se puede utilizar para simular
la pendiente del frente de una corriente de rayo asociada con un impacto directo). La simulación
puede ser hecha para un primer impacto corto y un impacto corto consecutivo.

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Nota: Esta simulación cubre la pendiente de la corriente de frente de los impactos cortos. La corriente de cola no tiene
influencia en esta clase de simulación.
La simulación de acuerdo a la Cláusula C.3 puede ser aplicada independientemente o en combi-
nación con la simulación de acuerdo a la Cláusula C.2.
Para mayor información de los parámetros de ensayo simulando los efectos de la descarga en
componentes de sistemas de protección contra el rayo, ver el Anexo D.
Tabla C.3 – Parámetros de ensayo de los impactos cortos
Niveles de protección contra las descargas
I II III-IV
Tolerancia
%
Primer impacto corto
iΔ ]kA[
tΔ ]s[μ
200
10
150
10
100
10
± 10
± 20
Impactos cortos consecutivos
iΔ ]kA[
tΔ ]s[μ
50
0,25
37,5
0,25
25
0,25
± 10
± 20
Δt
Δi
i
t
IEC 2075/05
Figura C.2 – Definición de la pendiente de corriente de acuerdo con la Tabla C.3

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160 kV
tensión de
carga UL
IEC 2076/05
Item de prueba
9 µH
0,1 O
10 µF
0,25 O2 µH
Nota: Estos valores se aplican a los niveles de protección contra el rayo I.
Figura C.3 – Ejemplo del generador de ensayo para la simulación de la pendiente de frente
del primer impacto corto para equipos importantes
3,5 MV
tensión de
carga UL
IEC 2076/05
Item de prueba
9 µH
0,1 O
10 nF
10 O6 µH
Nota: Estos valores se aplican a los niveles de protección contra el rayo I.
Figura C.4 – Ejemplo del generador de ensayo para la simulación de la pendiente de frente
de los impactos cortos consecutivos para equipos importantes

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Anexo D
(Informativo)
Parámetros de ensayo simulando los efectos de la descarga sobre los componentes
de los sistemas de protección contra el rayo
D.1 Generalidades
Este Anexo D brinda los parámetros básicos a utilizar en un laboratorio para simular los efectos de una
descarga. Este anexo cubre todos los componentes de un sistema de protección contra el rayo sujetos
a toda o a la mayor parte de la corriente de descarga y debe ser utilizado en conjunto con las normas de
producto correspondientes especificando los requerimientos y los ensayos para cada componente en
particular.
Nota: Los parámetros relativos a los aspectos del sistema (ej. para la coordinación de los DPS) no son considerados en
este anexo.
D.2 Parámetros de corriente relativos al punto de impacto
Los parámetros de la corriente de descarga que juegan un rol en la integridad física de un sistema de
protección contra el rayo son en general la corriente pico I , la carga Q , la energía específica RW / , la
duración T y la pendiente de la corriente dtdi / . Cada parámetro tiende a dominar un mecanismo de
falla diferente, como se analiza en detalle a continuación. Los parámetros de corriente a considerar
para ensayos son combinaciones de estos valores, elegidos para representar en laboratorio el meca-
nismo de falla actual de la parte del sistema de protección contra el rayo a ser ensayado. El criterio para
la selección de los valores representativos está dado en la cláusula D.5.
La Tabla D.1 registra los valores máximos de I , Q , RW / , T y dtdi / a considerar para ensayos,
como una función del nivel de protección requerido.

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Tabla D.1 – Resumen de los parámetros del rayo a considerar en el cálculo de los valores de
ensayos, para los diferentes componentes del sistema de protección contra el rayo y los
diferentes niveles de protección contra el rayo
Componente
Problemas
principales
Parámetros del rayo Notas
Nivel de
protección
contra la
descarga
longQ
]C[
T
Elemento
captor
Erosión en el
punto de
contacto (ej.
hojas finas de
metal)
I
II
III-IV
200
150
100
<1 s (apli-
cando
longQ en un
único dispa-
ro)
Nivel de
protección
contra la
descarga
RW /
[ ]Ω/kJ
T
Calentamiento
óhmico
I
II
III-IV
10 000
5 600
2 500
Para RW /
en configu-
ración adia-
bática
Ensayos
superfluos
si se
dimen-
siona
según
AEA
92305-3
Nivel de
protección
contra la
descarga
I
]kA[
RW /
]/kJ[ Ω
Elemento
captor y
conductor de
bajada
Efectos me-
cánicos
I
II
III-IV
200
150
100
10 000
5600
2500
Nivel de
protección
contra la
descarga
I
]kA[
RW /
]/kJ[ Ω
T
Componen-
tes de co-
nexión
Efectos com-
binados (tér-
micos, mecá-
nicos y arcos)
I
II
III-IV
200
150
100
10 000
5600
2500
ms2<
(para I y
W / R en un
solo impul-
so)
Nivel de
protección
contra la
descarga
longQ
]C[
T
Tomas de
tierra
Erosión en el
punto de
contacto I
II
III-IV
200
150
100
<1 s (apli-
cando
longQ en un
único dispa-
ro)
Dimen-
siona-
miento
determi-
nado por
los as-
pectos
mecáni-
cos y
químicos
(corrosión,
etc.)
Nivel de
protección
contra la
descarga
I
]kA[
shortQ
[ ]C
RW /
]/kJ[ Ω
dtdi /
[ ]skA μ/Descarga-
dores con
explosores
Efectos com-
binados (tér-
micos, mecá-
nicos y arcos) I
II
200
150
100
100
75
10 000
5600
2500
200
150
Para I ,
shortQ y
RW / en
un solo
impulso

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III-IV 50 100 (duración
T < 2 ms);
con
ti ΔΔ /
en impul-
so sepa-
rado
Nivel de
protección
contra la
descarga
shortQ
[ ]CEfectos ener-
géticos (so-
brecargas) I
II
III-IV
100
75
50
Nivel de
protección
contra la
descarga
I
]kA[ T
DPS inclu-
yendo varis-
tores
Efectos di-
eléctricos
(cebados y
explosiones)
I
II
III-IV
200
150
100
ms2<
(aplicar I en
un solo
impulso)
Los dos
aspectos
deben ser
controla-
dos
Los en-
sayos
pueden
efectuarse
por sepa-
rado
D.3 Reparto de corriente
Los parámetros dados en la Tabla D.3 son relativos a la corriente de rayo en el punto de impacto. De
hecho, la corriente fluye a tierra a través de más de un camino, como varios conductores de bajada y
conductores naturales están presentes normalmente en un sistema externo de protección contra el
rayo. Además, diferentes servicios normalmente entran a la estructura protegida (caños de gas y agua,
líneas de potencia y de telecomunicaciones, etc.). Para la determinación de los parámetros de la co-
rriente real que fluye en los componentes específicos de un sistema de protección contra el rayo, se
debe tomar en cuenta la parte repartida de la corriente. Preferentemente, se debe evaluar la forma de
onda y la amplitud de corriente a través de un componente en un punto específico de un sistema de
protección contra el rayo. Cuando no es posible una evaluación individual, los parámetros de la co-
rriente pueden ser estimados por medio de los siguientes procedimientos.
Para la evaluación del reparto de corrientes dentro de un sistema externo de protección contra el rayo,
puede ser adoptado el factor de configuración ck (ver Anexo C de AEA 92305-3). Este factor provee
una estimación de la parte de la corriente de rayo que fluye por los conductores de bajada de los sis-
temas externos de protección contra las descargas bajo las condiciones más desfavorables.
Para la evaluación de la parte de la corriente en presencia de elementos conductivos externos y líneas
de potencia y de telecomunicaciones conectadas a la estructura protegida, se puede pueden adoptar
los valores aproximados de ek y ek'
considerados en el Anexo E.
La aproximación descripta anteriormente es aplicable para la evaluación del valor pico de la corriente
que circula en un camino particular a tierra. El cálculo de otros parámetros de la corriente se realiza
como se indica a continuación:
kIIp = (D.1)
kQQP = (D.2)

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)/()/( 2
RWkRW p = (D.3)
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
dt
di
k
dt
di
p
(D.4)
donde
px es el valor de la cantidad considerada (corriente pico pI , carga pQ , energía específica pRW )/( ,
pendiente de la corriente pdtdi )/( ) aplicable a un camino particular a tierra "" p ;
x es el valor de la cantidad considerada (corriente pico I , carga Q , energía específica )/( RW ,
pendiente de la corriente )/( dtdi aplicable a la corriente de descarga total;
k es el factor de la corriente compartida:
ck es el factor de la corriente compartida para sistemas externos de protección contra el
rayo (ver Anexo C de AEA 92305-3);
ek , ek'
son los factores de la corriente compartida en presencia de partes conductivas externas
y líneas de potencia y de telecomunicaciones entrando a la estructura protegida (ver
Anexo E).
D.4 Efectos de la corriente de rayo causante de posibles daños
D.4.1 Efectos térmicos
Los efectos térmicos relacionados con la corriente de descarga están referidos al calentamiento resis-
tivo causado mediante la circulación de una corriente eléctrica que fluye a través de la resistencia de un
conductor o dentro de un sistema de protección contra el rayo. Los efectos térmicos también se refieren
al calentamiento generado en la raíz de los arcos en los puntos de conexión o en todas las partes
aisladas de un sistema de protección contra el rayo involucrado en el desarrollo del arco (ej. exploso-
res).
D.4.1.1 Calentamiento resistivo
El calentamiento resistivo toma lugar en cualquier componente de un sistema de protección contra el
rayo, transportando una parte significativa de la corriente de descarga. El área de sección mínima de
los conductores debe ser suficiente para prevenir el sobrecalentamiento de los conductores a un nivel
que podría presentar un incendio peligroso para los alrededores. A pesar de los aspectos térmicos
considerados en D.4.1, el criterio del esfuerzo mecánico y la durabilidad debe ser considerado para
partes expuestas a condiciones atmosféricas y/o corrosión. A veces es necesaria la evaluación del
calentamiento del conductor debido a la circulación de la corriente de descarga cuando pueden surgir
problemas debido al riesgo de lesión personal y de fuego o explosión.
Más adelante se brinda una guía para evaluar la elevación de temperatura de los conductores sujetos a
la circulación de la corriente de rayo.
Una aproximación analítica se presenta a continuación:
La potencia instantánea disipada como calor en un conductor debido a una corriente eléctrica se ex-
presa como:

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RitP 2
)( = (D.5)
La energía térmica generada por el pulso de descarga completo es por lo tanto la resistencia óhmica del
camino de la descarga de los componentes del sistema de protección contra el rayo considerado,
multiplicada por la energía específica del pulso. Esta energía es expresada en unidad Joule ]J[ o Watt
segundo [ ]sW .
∫ ⋅⋅= dtiRW 2
(D.6)
En una descarga de rayo, las fases más elevadas de la energía específica son de duración demasiado
corta como para producir un calentamiento significativo de la estructura. El fenómeno se considera
adiabático.
Se puede evaluar la temperatura de los conductores de un sistema de protección contra el rayo como
se indica a continuación:
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
⋅⋅
⋅⋅
=− 1exp
1
2
0
0
WCq
R
W
γ
ρα
α
θθ (D.7)
donde
0θθ − elevación de la temperatura de los conductores ]K[ ;
α coeficiente de temperatura de la resistencia ]K/1[ ;
RW / energía específica del impulso de corriente ]/J[ Ω ;
0ρ resistencia óhmica específica del conductor a temperatura ambiente ]m[Ω ;
q área de sección del conductor ]m[ 2
;
γ densidad del material ]m/kg[ 3
;
WC capacidad térmica ]kgK/J[ ;
Sθ temperatura de fusión ]C[° .
Los valores característicos de los parámetros físicos dados en la ecuación (D.7), para diferentes ma-
teriales utilizados en los sistemas de protección contra el rayo, están indicados en la Tabla D.2. La
Tabla D.3 indica, como un ejemplo de aplicación de esta ecuación, la elevación de la temperatura de los
conductores hechos de diferentes materiales, como una función de RW / y el área de sección del
conductor.
El impacto típico de la descarga se caracteriza por un impacto de corta duración (tiempo de cola de
unas pocas centésimas de sμ ) y una corriente pico elevada. Bajo estas circunstancias, también debe
tomarse en consideración el efecto pelicular. Sin embargo, en la mayoría de los casos prácticos rela-
cionados a los componentes del sistema de protección contra el rayo, las características del material
(permeabilidad magnética dinámica de los conductores del sistema de protección contra el rayo) y las
configuraciones geométricas (área de sección de los conductores del sistema de protección contra el

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rayo) reducen la contribución del efecto pelicular en la elevación de temperatura del conductor a niveles
despreciables.
La componente del rayo más relevante a este mecanismo de calentamiento es el primer retorno del
impacto.
Tabla D.2 – Características físicas de los materiales típicos utilizados en los componentes
de los sistemas de protección contra las descargas
Material
Magnitud
Aluminio Acero suave Cobre Acero inoxidable *
]m[0 Ωρ 2,9 x 10
-9
120 x 10
-9
17,8 x 10
-9
0,7 x 10
-6
]K/1[α 4,0 x 10
-3
6,5 x 10
-3
3,92 x 10
-3
0,8 x 10
-3
]m/kg[ 3
γ 2700 7700 8920 8 x 10
3
]C[°sθ 658 1530 1080 1500
]kg/J[sC 397 x 10
3
272 x 10
3
209 x 10
3
--
]kgK/J[WC 908 469 385 500
* Austenítico no magnético.
Tabla D.3 – Elevación de la temperatura de los conductores de diferentes secciones
como una función de RW /
Material
Aluminio Acero suave Cobre Acero inoxidable *
RW / ]/MJ[ Ω RW / ]/MJ[ Ω RW / ]/MJ[ Ω RW / ]/MJ[ Ω
Sección
trans-
versal
]mm[ 2
2,5 5,6 10 2,5 5,6 10 2,5 5,6 10 2,5 5,6 10
4 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10 564 -- -- -- -- -- 169 542 -- -- -- --
16 146 454 -- 1120 -- -- 56 143 309 -- -- --
25 52 132 283 211 913 -- 22 51 98 940 -- --
50 12 28 52 37 96 211 5 12 22 190 460 940
100 3 7 12 9 20 37 1 3 5 45 100 190
* Austenítico no magnético.
D.4.1.2 Daños térmicos en el punto de impacto
Los daños térmicos en el punto de impacto se pueden observar en todas las componentes de un sis-
tema de protección contra el rayo en el cual toma lugar el desarrollo de un arco, ej. elementos captores,
explosores, etc.
La fusión y la erosión del material pueden ocurrir en el punto de impacto. De hecho, en el área de raíz
del arco hay una entrada térmica importante proveniente de la raíz del arco en sí mismo, así como una
concentración del calentamiento óhmico debido a las altas densidades de corriente. La mayor parte de
la energía térmica es generada en o muy cerca de la superficie del metal. El calor generado en el área
inmediata de la raíz está en el exceso, el cual puede ser absorbido dentro del metal por la con-
ducción y el exceso se irradia o se pierde en fusión o vaporización del metal. La severidad del
proceso está relacionada a la amplitud y la duración de la corriente.
D.4.1.2.1 Generalidades

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Varios modelos teóricos han sido desarrollados para el cálculo de los efectos térmicos en las superfi-
cies metálicas en el punto de impacto de un canal de corriente. Por razones de simplicidad, este do-
cumento informará sólo el modelo de la caída de tensión ánodo-o-cátodo. La aplicación de este modelo
es particularmente efectiva para películas de metal delgadas. En todos los casos, esto da resultados
conservadores como se postula que toda la energía inyectada en el punto de impacto del rayo es uti-
lizada para fundir o vaporizar el material conductor, despreciando la difusión de calor dentro del metal.
Otros modelos introducen la dependencia del daño del punto de impacto del rayo en la duración del
impulso de corriente.
D.4.1.2.2 Modelo de la caída de tensión ánodo-o-cátodo
La energía de entrada W en la raíz del arco se presume como dada por la caída de tensión áno-
do/cátodo cau , multiplicada por la carga Q de la corriente de rayo:
QuidtuidtuW cacaca ⋅=== ∫∫ ,,, (D.8)
Como cau , es bastante constante en el rango de corriente considerado, la carga de la corriente de rayo
)(Q es esencialmente la causa de la conversión de energía en la raíz del arco.
La caída de tensión ánodo-o-cátodo cau , tiene un valor de unas pocas decenas de volts.
Una aproximación simplificada asume que toda la energía desarrollada en la raíz del arco es utilizada
para la fusión. La ecuación (D.9) utiliza esta suposición pero conduce a un volumen sobreestimado de
fusión
SuSW
ca
cC
Qu
V
+−
⋅=
)(
1,
θθγ
(D.9)
donde
V es el volumen del metal fundido ]m[ 3
;
cau , es la caída de tensión ánodo-o-cátodo (supuesta como constante) ]V[ ;
Q es la carga de la corriente de descarga ]C[ ;
γ es la densidad del material ]m/kg[ 3
;
WC es la capacidad térmica ]kgK/J[ ;
Sθ es la temperatura de fusión ]C[° ;
uθ es la temperatura ambiente ]C[° ;
SC es el calor específico de fusión ]kg/J[ .
En la Tabla D.2 se indican los valores característicos de los parámetros físicos citados en esta ecua-
ción, para diferentes materiales utilizados en un sistema de protección contra el rayo.
Básicamente, la carga a considerar es la suma de la carga del impacto de retorno y la corriente de
descarga subsiguiente. La experiencia en laboratorio revela que los efectos de la carga del impacto de

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retorno son de menor importancia cuando se los compara con los efectos de la corriente de descarga
subsiguiente.
D.4.2 Efectos mecánicos
Los efectos mecánicos causados por la corriente de rayo dependen de la amplitud y la duración de la
corriente, así también como de las características elásticas de la estructura mecánica afectada. Los
efectos mecánicos también dependen de las fuerzas de fricción que aparecen entre las partes, even-
tualmente en contacto, con un sistema de protección contra rayos.
D.4.2.1 Interacción magnética
Aparecen fuerzas magnéticas entre dos conductores independientes recorridos por una corriente, o
cuando habiendo un solo conductor, éste forma un ángulo recto o un lazo.
Cuando una corriente circula a través de un circuito, la amplitud de las fuerzas electrodinámicas des-
arrolladas en varias posiciones del circuito, depende de la amplitud de la corriente de rayo y la confi-
guración geométrica del circuito. El efecto mecánico de estas fuerzas, sin embargo, depende no sólo de
su amplitud, también de la forma general de la corriente, duración, así también en la configuración
geométrica de la instalación.
D.4.2.1.1 Fuerzas electrodinámicas
Las fuerzas electrodinámicas desarrolladas por una corriente i , circulando dentro de un conductor
teniendo largas secciones paralelas de longitud l y distancia d (lazo largo y corto), como se muestra
en la Figura D.1, pueden ser calculadas aproximadamente utilizando la siguiente ecuación:
d
l
ti
d
l
titF O
)(102)(
2
)( 272 −
⋅==
π
μ
(D.10)
donde
)(tF es la fuerza electrodinámica ]N[ ;
i es la corriente ]A[ ;
Oμ es la permeabilidad magnética del espacio libre (vacío) m]/H104[ 7−
π ;
l es la longitud de los conductores ]m[ ;
d es la distancia entre las secciones paralelas rectas del conductor ]m[ .

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