1. NORMA TÉCNICA NTC
COLOMBIANA 4552-1
2008-11-26
PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS
ATMOSFÉRICAS (RAYOS).
PARTE 1: PRINCIPIOS GENERALES
E: PROTECTION AGAINST LIGHTNING. PART 1: GENERAL
PRINCIPLES
CORRESPONDENCIA: esta norma es modificada (MOD) de
la norma IEC 62305-1:2006.
DESCRIPTORES: descarga eléctrica atmosférica,
protección contra rayo, nivel de
protección contra rayo, zona de
protección contra rayo.
I.C.S.: 91.120.40
Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC)
Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435
Prohibida su reproducción Editada 2008-12-10

2. PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo
nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.
ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental
para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el
sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en
los mercados interno y externo.
La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica
está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último
caracterizado por la participación del público en general.
La NTC 4552-1 fue ratificada por el Consejo Directivo de 2008-11-26.
Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en
todo momento a las necesidades y exigencias actuales.
A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a
través de su participación en el Comité Técnico 147 Protección contra descargas eléctricas
atmosféricas.
DEMO INGENIERÍA
ECOPETROL
ELECTROPOL
GENELEC
IEB INGENIERÍA
INGETESA
LEVITON
SPAT - MTM
SPT INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
UNIVERSIDAD DISTRITAL
UNIVERSIDAD NACIONAL
Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las
siguientes empresas:
COMISIÓN REGULADORA DE ENERGÍA
Y GAS
CONSULTORÍA COLOMBIANA S.A.
EMPRESA UNIPERSONAL CARLOS A.
ACOSTA S.
EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN ESP
HIDROCOL
INELMEC S.A.
INTERNACIONAL DE INGENIERÍA
SEGURIDAD ELÉCTRICA LTDA.
SIEMENS
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
UNIVERSIDAD DEL NORTE
UNIVERSIDAD DEL VALLE
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados
normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados.
DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

3. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
CONTENIDO
Página
INTRODUCCIÓN
1. ALCANCE .........................................................................................................................1
2. REFERENCIAS NORMATIVAS.......................................................................................1
3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES .........................................................................................2
4. PARÁMETROS DEL RAYO.............................................................................................7
5. DAÑOS DEBIDOS A RAYOS ..........................................................................................7
5.1 DAÑOS A ESTRUCTURAS .............................................................................................7
5.2 DAÑOS EN ACOMETIDAS............................................................................................10
5.3 TIPOS DE PÉRDIDAS....................................................................................................11
6. NECESIDADES Y CONVENIENCIAS ECONÓMICAS PARA LA
PROTECCIÓN CONTRA RAYO ................................................................................13
6.1 NECESIDAD DE LA PROTECCIÓN CONTRA RAYO ..............................................13
6.2 CONVENIENCIAS ECONÓMICAS DE LA PROTECCIÓN CONTRA RAYO............14
7. MEDIDAS DE PROTECCIÓN.........................................................................................14
7.1 MEDIDAS DE PROTECCIÓN PARA REDUCIR LESIONES EN SERES
VIVOS CAUSADAS POR TENSIONES DE PASO Y CONTACTO..............................14
7.2 MEDIDAS DE PROTECCIÓN PARA REDUCIR DAÑOS FÍSICOS .............................15
7.3 MEDIDAS DE PROTECCIÓN PARA REDUCIR FALLAS EN SISTEMAS
ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS................................................................................15
7.4 SELECCIÓN DE MEDIDAS DE PROTECCIÓN............................................................16

4. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
Página
8. CRITERIOS BÁSICOS PARA LA PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS Y
ACOMETIDAS.................................................................................................................16
8.1 NIVELES DE PROTECCIÓN CONTRA RAYO (NPR) ..................................................16
8.2 ZONAS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYO (ZPR) .....................................................18
8.3 PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS..............................................................................19
8.4 PROTECCIÓN DE ACOMETIDAS.................................................................................22
BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................................70
FIGURAS
Figura 1. Tipo de pérdidas como resultado de diferentes tipos de daño .......................14
Figura 2. Zonas de protección contra rayos ZPR definidas para
un SIPRA (NTC 4552-3) ........................................................................................................19
Figura 3. Zonas de protección contra rayos ZPR definidas para medidas de
protección contra IER ..........................................................................................................20
TABLAS
Tabla 1. Efecto de los rayos sobre estructuras típicas...........................................................8
Tabla 2. Efectos del rayo en acometidas típicas ...................................................................10
Tabla 3. Daños y pérdidas en una estructura de acuerdo con diferentes puntos de
impacto .......................................................................................................................................12
Tabla 4. Daños y pérdidas en la acometida de servicio de acuerdo con diferentes
puntos de impacto de rayo..................................................................................................13
Tabla 5. Valores máximos de parámetros del rayo de acuerdo con el NPR .............17
Tabla 6. Valores mínimos de parámetros del rayo relativos al radio de la esfera
rodante correspondiente a cada NPR.....................................................................................18
Tabla 7. Probabilidades para los límites de los parámetros del rayo..............................18

5. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
Página
ANEXOS
ANEXO A (Informativo)
PARÁMETROS DEL RAYO .......................................................................................................23
ANEXO B (Informativo)
FUNCIONES DE LOS PARÁMETROS DEL RAYO PARA PROPÓSITOS DE ANÁLISIS
EN EL DOMINIO DEL TIEMPO..................................................................................................38
ANEXO C (Informativo)
SIMULACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL RAYO PARA PROPÓSITOS DE PRUEBA ..41
ANEXO D (Informativo)
PARÁMETROS DE PRUEBA PARA SIMULAR LOS EFECTOS DE LOS RAYOS
SOBRE COMPONENTES DE UN SIPRA..............................................................................45
ANEXO E (Informativo)
SOBRETENSIONES DEBIDAS A IMPACTOS DE RAYOS EN DIFERENTES PUNTOS
DE LA INSTALACIÓN ...........................................................................................................60

7. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
INTRODUCCIÓN
Las descargas eléctricas atmosféricas o rayos son un fenómeno natural que varía con el espacio
y con el tiempo y no existen actualmente dispositivos tecnológicos ni métodos capaces de
evitarlos, pero sí de prevenirlos. Los rayos que impactan en las estructuras, las acometidas de
servicios domiciliarios (energía, acueducto, telecomunicaciones) o cerca del suelo, son peligrosos
para las personas, para los hogares, afectando su contenido e instalaciones. Por lo tanto debe
ser considerada la aplicación de medidas de protección contra rayos.
La necesidad de protección, las ventajas económicas de instalación de la protección y la
selección de las medidas adecuadas para la protección se deben determinar en términos del
manejo del riesgo. El método de manejo de riesgo se expresa en la NTC 4552-2.
Los criterios para el diseño, la instalación y el mantenimiento de medidas de protección contra
rayo se consideran dentro de tres grupos separados:
Un primer grupo se refiere a las medidas de protección para reducir los daños físicos y el peligro
de los seres vivientes dentro de una estructura, expresado en la NTC 4552-3.
Un segundo grupo se refiere a las medidas de protección para reducir las fallas en los sistemas
eléctricos y electrónicos de una estructura, expresados en la 4552-4 (por publicar).
Un tercer grupo se refiere a las medidas de protección para reducir los daños físicos y fallas en la
prestación de servicios que incorporan una estructura (principalmente eléctricos y las líneas de
telecomunicación), expresados en la NTC 4552-5 (por publicar).

8. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
1 de 71
PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS
ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS (RAYOS).
PARTE 1: PRINCIPIOS GENERALES
1. ALCANCE
Esta norma presenta los principios generales que deben seguirse en la protección contra rayos de:
- Estructuras, incluyendo sus instalaciones y contenidos, así como a las personas.
- Servicios que entran a la estructura
Los siguientes casos están fuera del objeto de esta norma:
- Sistemas de trenes eléctricos;
- Vehículos, barcos, aeronaves, instalaciones en mar abierto;
- Tuberías subterráneas de alta presión;
- Redes de tuberías, energía y telecomunicaciones no conectadas a la estructura.
2. REFERENCIAS NORMATIVAS
Los siguientes documentos normativos fueron tenidos en cuenta en la elaboración de la presente
norma. Se recomienda aplicar las ediciones más recientes de los documentos normativos
indicados a continuación. Los miembros de ICONTEC, la lEC y de la ISO mantienen registros de
las normas internacionales actualmente válidas.
NTC 2050:1998, Código Eléctrico Colombiano.
lEC 60364, (All Parts) Electrical Installations of Buildings.
lEC 60479, (All Parts) Effects of Current on Human Beings and Livestock
lEC 61643-1:2005, Low-voltage Surge Protective Devices. Part 1: Surge Protective Devices
Connected to Low-voltage Power Distribution Systems. Requirements and Tests.
lEC 61643-12:2002, Low-voltage Surge Protective Devices. Part 12: Surge Protective Devices
Connected to Low-voltage Power Distribution Systems. Selection and Application Principles.

9. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
2
lEC 62305, (All Parts) Protection Against Lightning.
IEEE C.62.41.1:2002, Guide on the Surge Environment in Low-Voltage (1 000 V And Less)
AC Power Circuits.
IEEE C.62.41.2:2002, Recommended Practice on Characterization of Surges in Low-voltage
(1 000 V and Less) AC Power Circuits.
IEEE C.62.45:2002, Recommended Practice on Surge Testing For Equipment Connected to Low-
voltage (1 000 V and Less) AC Power Circuits
3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES
Para propósito de esta norma, se aplican las siguientes definiciones:
3.1 Acometida a ser protegida (Service to be Protected). Acometida conectada a una
estructura para la cual se requiere protección contra los efectos del rayos
3.2 Apantallamiento magnético (Magnetic Shield). Conjunto de elementos metálicos que
encierran el objeto a proteger, o parte de este, para reducir fallas en sistemas eléctricos y
electrónicos.
3.3 Carga del rayo (Qrayo) (Flash Charge). Integral en el tiempo de la corriente de rayo para la
duración completa del rayo.
3.4 Carga eléctrica de una descarga corta (Qcorta) (Short Stroke Charge). Integral en el tiempo
de la corriente de rayo en una descarga corta.
3.5 Carga eléctrica de una descarga larga (Qlarga) (Long Stroke Charge). Integral en el tiempo
de la corriente de rayo en una descarga larga.
3.6 Conductor blindado (Shielding Wire). Conductor metálico (alambre) usado para reducir
daños físicos en acometidas, causados por el rayo.
3.7 Conexión equipotencial de rayo (Lightning Equipotential Bonding). Conexiones al
SIPRA de piezas metálicas separadas por conexiones conductoras directas o por dispositivos de
protección contra sobretensiones (DPS), empleadas para reducir las diferencias de potencial
causadas por corrientes de rayo.
3.8 Corriente de rayo (i) (Lightning Current). Corriente que fluye en el punto de impacto.
3.9 Daño físico (Physical Damage). Daño a la estructura o al contenido de la misma debido a
efectos mecánicos, térmicos, químicos y explosivos del rayo.
3.10 Descarga (Lightning Stroke). Descarga eléctrica atmosférica simple a tierra.
3.11 Descarga ascendente (Upward Flash). Rayo iniciado por un líder ascendente desde una
estructura conectada a tierra hacia una nube. Una descarga ascendente consiste de una primera
descarga larga con o sin múltiples descargas cortas sobrepuestas. Una o más descargas cortas
pueden ser seguidas por una descarga larga.
3.12 Descarga corta (Short Stroke). Parte del rayo que corresponde a un impulso de corriente.
Esta corriente tiene un tiempo medio T2 comúnmente menor a 2 ms, (véase la Figura A.1).

10. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
3
3.13 Descarga descendente (Downward Flash). Rayo iniciado por un líder descendente de
nube a tierra. La descarga descendente consiste en una primera descarga corta (Short Stroke),
que puede estar seguida por otras descargas cortas subsecuentes. Una o más descargas cortas
pueden estar seguidas por una descarga larga (Long Stroke).
3.14 Descarga larga (Long Stroke). Parte del rayo que corresponde a una corriente continua. El
tiempo de duración Tlargo (tiempo del 10 % del valor en el frente al 10 % del valor en la cola) de
esta corriente continua, es típicamente mayor de 2 ms y menor de 1 s (véase la Figura A.2).
3.15 Descarga nube tierra (Lightning Flash to Earth). Rayo de origen atmosférico entre nube y
tierra que consiste en una o más descargas (Strokes).
3.16 Dispositivo de protección contra sobretensiones DPS (Surge Protective Device SPD).
Dispositivo que limita intencionalmente las sobretensiones transitorias y dispersa las
sobrecorrientes transitorias. Contiene por lo menos un componente no lineal.
3.17 Dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias del tipo conmutación de
tensión. Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no está presente un transitorio, pero que
cambia súbitamente su impedancia a un valor bajo en respuesta a un transitorio de tensión.
Ejemplos de estos dispositivos son: Los vía de chispa, tubos de gas, entre otros.
3.18 Dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias del tipo limitación de la
tensión. Un DPS que tiene una alta impedancia cuando no está presente un transitorio, pero que
se reduce gradualmente con el incremento de la corriente y la tensión transitoria. Ejemplos de
estos dispositivos son: varistores, diodos de supresión, entre otros.
3.19 Duración de corriente de descarga larga (Tlarga) (Duration of Long Stroke Current)
Tiempo que dura la descarga larga (véase la Figura A.2).
3.20 Duración del rayo (T) (Flash Duration). Tiempo durante el cual la corriente del rayo fluye
en el punto de impacto.
3.21 Energía específica de la corriente de descarga corta (Specific Energy of Short Stroke
Current). Integral en el tiempo del cuadrado de la corriente de rayo para una descarga corta.
NOTA La energía específica de una descarga corta es insignificante.
3.22 Energía específica del rayo (W/R) (Specific Energy). Representa la energía disipada por
la corriente de rayo en una resistencia unitaria y se obtiene mediante la integral en el tiempo del
cuadrado de la corriente de rayo para la duración completa del mismo.
3.23 Estructura a ser protegida (Structure to be Protected) Estructura para la cual se requiere
protección contra efectos del rayo.
NOTA Una estructura protegida puede ser parte de una estructura más grande
3.24 Falla del sistema eléctrico y electrónico (Failure of Electrical and Electronic System)
Daños permanentes del sistema eléctrico y electrónico por causa de efectos electromagnéticos
del rayo.
3.25 Impedancia a tierra convencional (Convencional Earthing Impedance). Relación de los
valores pico de la tensión y corriente de puesta a tierra que, en general, no se producen
simultáneamente.

11. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
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3.26 Impulso electromagnético del rayo IER (Lightning Electromagnetic Impulse LEMP)
Campo electromagnético generado por la corriente del rayo, capaz de generar interferencia
electromagnética
NOTA La interferencia electromagnética incluye sobretensiones conducidas al equipo del sistema eléctrico y
electrónico así como efectos directos del campo magnético sobre el equipo mismo.
3.27 Lesiones a seres vivos (Injuries of Living Beings). Pérdidas de facultades físicas,
biológicas, psíquicas, incluida la vida, de personas o animales debidas a tensiones de paso o de
contacto causados por el rayo.
3.28 Máxima tensión de operación continua (Maximum Continuous Operating Voltage).
Máxima tensión c.a. o c.c. que puede ser aplicada continuamente a un DPS en cualquier modo
de protección. Es igual a la máxima tensión nominal del dispositivo.
3.29 Medidas de protección (Protection Measures). Medidas a ser adoptadas en el objeto a
proteger con el fin de reducir el riesgo debido a rayos.
3.30 Multiplicidad (Multiple Strokes). Número de descargas que componen un rayo. Para el
caso de la región colombiana, la multiplicidad presenta un valor promedio entre 1 y 2, con un
intervalo típico de tiempo entre éstas, de aproximadamente 50 ms (Se han reportado eventos de
hasta 16 descargas con intervalos entre 10 a 250 ms).
3.31 Nivel de protección contra rayos NPR (Lightning Protection Level LPL). Número
relacionado con un conjunto de los parámetros de la corriente de rayo, pertinentes a la
probabilidad que asocia los valores de diseño máximo y mínimo, son valores que no serán
excedidos cuando naturalmente ocurra una descarga eléctrica atmosférica
NOTA El nivel de protección contra rayo se utiliza para diseñar las medidas de protección contra rayo.
3.32 Nivel de protección en tensión (Voltage Protection Level). Es el valor máximo de tensión
que aparece entre los terminales de un DPS cuando opera a sus condiciones nominales.
3.33 Objeto a proteger (Object to be Protected). Estructura o acometida de servicio a ser
protegida contra los efectos del rayo.
3.34 Origen virtual de la corriente de descarga corta (O1) ((Virtual origen of Short Stroke
Current). Punto de intersección de una línea recta con el eje del tiempo, la cual une el 10 % y el
90 % de los puntos de referencia sobre la entrada de la corriente de descarga (véase la Figura A.1).
3.35 Partes externas conductoras (External Conductive Parts). Extensiones de partes
metálicas que ingresan o salen de la estructura a proteger, por ejemplo tuberías, cables
metálicos, ductos metálicos, entre otros, que pueden llevar corrientes parciales de rayo.
3.36 Pendiente promedio de la corriente de descarga corta (Average Steepness of the
Short Stroke Current). Rata promedio de variación de la corriente de descarga dentro de un
intervalo de tiempo t2 - t1. Es expresada por la diferencia i(t2) - i(t1) de los valores de corriente en el
comienzo y en el final de este intervalo, dividido por el intervalo de tiempo t2 - t1 (véase la
Figura A.1).
3.37 Protección con DPS coordinados (Coordinated SPD Protection). Conjunto de DPS
seleccionados apropiadamente, coordinados e instalados para reducir las fallas en los sistemas
eléctricos y electrónicos

12. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
5
3.38 Punto de impacto (Point of Strike). Punto donde una descarga toca tierra o un objeto
elevado (ejemplo: estructuras, sistemas de protección contra rayos, acometidas, árboles, entre
otros).
NOTA Una descarga puede tener más de un punto de impacto.
3.39 Rayo (Lightning): La descarga eléctrica atmosférica o más comúnmente conocida como
rayo, es un fenómeno físico que se caracteriza por una transferencia de carga eléctrica de una
nube hacia la tierra, de la tierra hacia la nube, entre dos nubes, al interior de una nube o de la
nube hacia la ionósfera.
3.40 Rayo cercano a un objeto (Lightning Flash Near to an Object). Rayo que impacta en la
vecindad de un objeto protegido, capaz de dañar el sistema eléctrico o electrónico.
3.41 Rayo en un objeto (Lightning Flash to an Object). Rayo que impacta a un objeto a ser
protegido.
3.42 Riesgo (Risk) (R). Valor probabilístico relativo a una pérdida anual (seres humanos y
bienes), causada por el rayo y relativas al valor del objeto a proteger.
3.43 Riesgo tolerable (RT) (Tolerable Risk). Valor máximo del riesgo que se puede tolerar
para el objeto a proteger.
3.44 Transitorio (Surge). Onda transiente causado por un IER que aparece como
sobretensión y/o sobrecorriente
NOTA Los transitorios causados por un IER pueden presentarse por corrientes de rayo (parciales), por lazos
inductivos y por los efectos remanentes (tensión y/o corriente) que deja pasar el DPS
3.45 Servicios a proteger (Services to be Protected). Servicios incorporados a una estructura
para la cual se requiere protección contra los efectos del rayo.
NOTA Las acometidas eléctricas y de telecomunicaciones, son las más afectadas por el rayo.
3.46 Sistema de captación (Air Terminal System). Parte de un SIPRA, compuesto de
elementos metálicos tales como bayonetas, conductores de acoplamiento o cables colgantes que
interceptan intencionalmente el rayo.
3.47 Sistema de conductores bajantes (Down Conductors System). Parte de un SIPRA que
conduce intencionalmente la corriente del rayo desde el sistema de captación al sistema de
puesta a tierra.
3.48 Sistema de medidas de protección contra IER (LEMP Protection Measures System).
Conjunto de medidas de protección contra IER para sistemas internos.
3.49 Sistema de protección contra sobretensiones (Surge Protection Devices System).
Conjunto de DPS seleccionados, coordinados e instalados correctamente para reducir fallas de
sistemas eléctricos, electrónicos y de telecomunicaciones.
3.50 Sistema de protección externa (External Lightning Protection System). Parte del
SIPRA que consiste en un sistema de puntas de captación, un sistema de conductor bajante y
un sistema de puesta a tierra.
NOTA Generalmente estos elementos están instalados externamente a la estructura.

13. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
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3.51 Sistema de protección interna (Internal Lightning Protection System). Parte de un
SIPRA que consiste en una conexión equipotencial de rayo y acorde con la distancia de
separación dentro de la estructura protegida.
3.52 Sistema de puesta a tierra (Earth Termination System). Parte de un SIPRA que conduce
y dispersa intencionalmente la corriente de rayo en tierra.
3.53 Sistema eléctrico (Electrical System). Sistema que incluye componentes de suministro
eléctrico de baja tensión y posiblemente componentes electrónicos.
3.54 Sistema electrónico (Electronic System). Sistema que incluye componentes electrónicos
sensibles tales como equipos de comunicación, computadores, instrumentos de control e
instrumentación, sistemas de radio, instalaciones electrónicas de potencia.
3.55 Sistema integral de protección contra rayo SIPRA (Lightning Protection System LPS).
Sistema integral usado para reducir los daños físicos que pueden ser causados por el rayo a un
ser vivo o a una estructura. Se puede considerar la medida más efectiva para proteger las
estructura contra los daños físicos causado por las descargas eléctricas atmosféricas. Este
sistema usualmente consiste tanto de una protección externa, una interna y medidas de
seguridad y protección personal contra rayos.
3.56 Sistema interno (Internal System). Sistemas eléctricos y electrónicos dentro de una
estructura.
3.57 Tensión de contacto. Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre una
estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia de un
metro. Esta distancia horizontal es equivalente a la máxima que se puede alcanzar al extender un
brazo.
3.58 Tensión de paso. Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre dos
puntos de la superficie del terreno, separados por una distancia de un paso (aproximadamente
un metro).
3.59 Tensión nominal soportable al impulso tipo rayo (Uw). (Rated Inpulse Withstand
Voltage). Valor de tensión asignado por el fabricante al equipo o a una parte de éste, que
caracteriza la rigidez dieléctrica al impulso de su aislamiento contra sobretensiones.
3.60 Tensión residual (Residual Voltage). Es el valor pico de la tensión que aparece entre los
terminales de un DPS debido al paso de una corriente de descarga.
3.61 Terminal de captación o dispositivo de interceptación de rayos (Air Terminal).
Elemento metálico cuya función es interceptar los rayos que podrían impactar directamente
sobre la instalación a proteger. Comúnmente se le conoce como pararrayos.
3.62 Tiempo de cola (T2) (Time to Half Value of Short Stroke Current). Parámetro virtual
definido como el intervalo de tiempo entre el origen virtual O1 y el instante en que la corriente
ha disminuido a la mitad del valor máximo (véase la Figura A.1).
3.63 Tiempo de frente de la corriente de descarga corta (T1) (Front Time of Short Stroke
Current (T1)). Parámetro virtual definido como 1.25 veces el intervalo de tiempo entre los
instantes en que se alcanza el 10 % y el 90 % del valor máximo (véase la Figura A.1).
3.64 Valor pico (I) (Peak Value). Valor máximo de la corriente de rayo.

14. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
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3.65 Zona de protección contra rayos ZPR (Lightning Protection Zone LPZ). Zona donde
está definido el ambiente electromagnético del rayo.
NOTA En la ZPR los efectos electromagnéticos de la corriente de rayo pueden ser atenuados.
4. PARÁMETROS DEL RAYO
Los parámetros del rayo usados en la serie de la NTC 4552 están reportados en el Anexo
informativo A del presente documento.
La función en el tiempo del rayo para propósitos de prueba está reportada en el Anexo B
informativo del presente documento.
La información para la simulación del rayo para propósitos de prueba está dada en el Anexo C
informativo del presente documento.
Los parámetros básicos a ser usados en laboratorio para simular los efectos de los rayos en
componentes de un SIPRA están reportados en el Anexo informativo D del presente
documento.
La información de sobretensiones debidas a impactos de rayos en diferentes puntos de la
instalación está dada en el Anexo E.
5. DAÑOS DEBIDOS A RAYOS
5.1 DAÑOS A ESTRUCTURAS
El rayo que afecta a una estructura puede causar daño a la estructura misma, a sus ocupantes
y a su contenido, incluyendo fallas en sistemas internos. Los daños y las fallas pueden
extenderse a los alrededores de la estructura, incluso pueden envolver el medio ambiente local.
La escala de esta extensión depende de las características de la estructura y de las
características de la descarga atmosférica.
5.1.1 Efectos del rayo en una estructura
Las principales características de la estructura respecto a los efectos del rayo incluyen:
- Construcción (madera, ladrillo, concreto, concreto reforzado, construcción en marco de
acero).
- Función (vivienda, oficina, granja, teatro, hotel, escuela, hospital, museo, iglesia, prisión,
almacén grande, banco, fábrica, planta industrial, áreas deportivas).
- Ocupantes y contenido (personas y animales, presencia de materiales combustibles o
incombustibles, materiales explosivos o no explosivos, sistemas eléctricos y electrónicos
con resistencia a la baja o alta tensión).
- Acometidas entrantes (líneas de energía, líneas de telecomunicaciones, tuberías).
- Medidas de protección (ej. las medidas de protección reducen los daños físicos y el
peligro de perder la vida, la protección reduce las fallas de sistemas internos).

15. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
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- Grado de extensión del peligro (estructura con dificultades de evacuación o estructura
donde el pánico puede ser creado, estructura peligrosa a los alrededores, estructuras
de ambiente peligroso).
La Tabla 1 muestra los efectos del rayo en diversos tipos de estructura.
Tabla 1. Efecto de los rayos sobre estructuras típicas
5.1.2 Fuentes y tipos de daños de una estructura
La corriente de rayo es la fuente del daño. Las siguientes situaciones son consideradas
dependiendo de la posición del punto de impacto relativo a la estructura:
S1 Impacto a la estructura
S2 Impacto cerca de la estructura
Tipo de estructura según la
función y/o el contenido
Efectos del rayo
Casa de habitación
Perforación de instalaciones eléctricas, fuego y daños materiales
Daño limitado normalmente a los objetos expuestos al punto de
toque o a la trayectoria de la corriente del rayo.
Falla de equipo eléctrico y electrónico y de sistemas instalados (ej.
Sistemas de TV, computadoras, módems, teléfonos, etc.)
Edificación rural
Riesgo primario de fuego y tensiones de paso peligrosos, así como
daño material.
Riesgo secundario causado por pérdida de energía eléctrica, y
peligro de vida del ganado debido a la falta de control electrónico
de sistemas de ventilación y de suministro de alimentos, etc.
Teatro, Hotel, Escuela,
Almacén grande, Área deportiva
Daño de instalaciones eléctricas (ej. iluminación eléctrica)
probablemente causa de pánico.
Falla de alarmas contra incendio, dando por resultado retrasos en
las medidas de extinción del fuego
Banco, Compañía de seguros
Centros comerciales, etc.
Situaciones como las anteriores, más problemas resultado de
pérdida de comunicación, falla de computadoras y pérdida de
datos
Hospital, Clínica de reposo, Prisión
Situaciones como las anteriores, más complicaciones con las
personas en cuidados intensivos, y dificultades de rescatar a gente
inmóvil.
Industria
Efectos adicionales dependiendo del contenido de la fábricas,
extendiéndose de menor importancia por daño inaceptable y
pérdida de la producción.
Museos y sitios arqueológicos
Iglesias
Pérdida de patrimonio cultural irreemplazable.
Telecomunicaciones, Centrales
eléctricas
Pérdidas inaceptables de servicio al público.
Fábrica de fuegos artificiales
Trabajos con municiones
Fuego y explosión de la planta y a sus alrededores.
Planta química, Refinería
Central nuclear , Laboratorios
bioquímicos y plantas
Fuego y mal funcionamiento de la planta con consecuencias
perjudiciales al ambiente local y global.

16. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
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S3 Impacto al servicio entrando a la estructura
S4 Impacto cerca al servicio entrando a la estructura
Los rayos que impactan a la estructura pueden causar:
- Daño mecánico inmediato, fuego y/o explosión causado por el arco caliente ionizado del
rayo, o causado por la corriente de rayo que origina calentamiento resistivo de los
conductores (recalentamiento de conductores), o causado por la carga que origina un
arco corrosivo (metal derretido).
- Fuego y/o explosión iniciado por chispas, causadas por sobretensiones resultantes de
acoples inductivos o resistivos y por el paso de parte de la corriente de rayo.
- Lesiones a personas por tensiones de paso y de contacto resultado de acoples
resistivos e inductivos.
- Fallas o mal funcionamiento de sistemas internos causados por IER.
Los rayos que impactan cerca de la estructura pueden causar falla o mal funcionamiento de
sistemas internos causados por IER.
Los rayos que impactan sobre acometidas entrantes a la estructura pueden causar:
- Fuego y/o explosión iniciado por chispas, causadas por sobretensiones y corrientes de
rayo transmitidas por la acometida entrante.
- Lesiones a personas causadas por tensiones de contacto dentro de la estructura,
originados por corrientes de rayo transmitidas por la acometida entrante.
- Falla o mal funcionamiento de sistemas internos causado por sobretensiones
transmitidas a la estructura por líneas entrantes.
Los rayos que impactan cerca de la acometida entrante a la estructura pueden causar:
- Falla o mal funcionamiento de sistemas internos causado por sobretensiones inducidas
y transmitidos por líneas entrantes a la estructura.
NOTA El funcionamiento incorrecto de sistemas internos no es tratado en la serie NTC 4552. Se hace énfasis de
esto en la publicación lEC 61000-4-5.
NOTA Solamente las chispas que llevan corrientes de rayo (total o parcialmente) se consideran capaces de iniciar
fuego.
NOTA Los rayos, directos o cerca de tuberías entrantes, no causan daños a la estructura, debido a que estas se
enlazan a la barra equipotencial de la estructura (véase la NTC 4552-3).
Como resultado, el rayo puede causar tres tipos básicos de daños:
D1 Lesiones a los seres vivos, causadas por tensiones de contacto y de paso.
D2 Daños físicos (fuego, explosión, destrucción mecánica, escape químico) causados por
efectos de la corriente de rayo incluyendo chispas.
D3 Fallas de sistemas internos causados por IER.

17. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
10
5.2 DAÑOS EN ACOMETIDAS
El rayo que afecta una acometida puede causar daño físico a esta -línea o tubería- según sea
usada para proporcionar algún servicio (energía, telecomunicaciones, acueducto), así como al
equipo eléctrico y electrónico conectado a ésta.
La escala de esta proporción de daño depende de las características de la acometida, del tipo y
de la extensión de los sistemas eléctricos y electrónicos y de las características del rayo.
5.2.1 Efectos del rayo en acometidas
Las características principales de la acometida a las que se consideran los efectos del rayo
son:
- Construcción (línea: aérea, subterránea, cubierta, descubierta, fibra óptica; tubo:
metálico, plástico).
- Función (línea de telecomunicación, línea de energía, tubería).
- Estructura considerada (construcción, contenido, dimensiones, localización).
- Existencia o suministro de medidas de protección (alambre blindado, DPS, redundancia
de línea, sistemas de almacenamiento de fluido, sistemas de generación, Sistema de
Potencia ininterrumpida UPS).
La Tabla 2 muestra los efectos del rayo en acometidas típicas.
Tabla 2. Efectos del rayo en acometidas típicas
Tipo de acometida Efectos del rayo
Líneas de telecomunicaciones
Daños mecánicos de la línea, derretimiento de pantallas y
conductores, falla del aislamiento del cable y falla primaria del equipo
principal causa de inmediata pérdida del servicio.
Fallas secundarias en los cables de fibra óptica con daño del cable
pero sin pérdida del servicio.
Líneas de Energía
Daños en los aisladores de líneas aéreas de baja tensión.
Perforaciones del aislamiento del cable de la línea, falla del
aislamiento del equipo de la línea y de transformadores con la
consecuencia de perder el servicio.
Tuberías de agua Daños a los equipos de control eléctrico y electrónico, probablemente
causando la pérdida del servicio.
Tuberías de gas, Tuberías de
combustible
Perforaciones de empaques no metálicos probablemente causando
fuego y/o la explosiones.
Daños a equipos de control eléctrico y electrónico probablemente
causando pérdida del servicio.
5.2.2 Fuentes y tipos de daño en una acometida
La corriente de rayo es la fuente del daño. Las siguientes situaciones deben ser consideradas
dependiendo de la posición del punto de impacto relativo a la acometida considerada:
S1 Rayos a la estructura suplida por la acometida considerada,
S3 Rayos a la acometida entrante a la estructura,

18. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
11
S4 Rayos cerca de la acometida entrante a la estructura
Rayos que impactan la estructura pueden causar en la acometida de servicio:
- Fundición de alambres metálicos (conductores) y de las pantallas del cable, causado
por parte de la corriente de rayo que fluye en las acometidas, dando por resultado un
calentamiento resistivo.
- Falla del aislamiento en líneas y de los equipos conectados causados por acoples
resistivos. (ACOPLAMIENTOS).
- Disrupción de empaques no metálicos en bordes de tubos, así como empaques en
empalmes de aisladores.
NOTA El cable de fibra óptica sin conductor metálico no es afectado por la caída del rayo en la estructura.
Rayos que impactan la acometida entrante a la estructura pueden causar en la acometida
de servicio:
- Daño mecánico inmediato de alambres o ductos metálicos de la acometida causados
por esfuerzo electrodinámico o por efectos térmicos de la corriente de rayo (rompiendo
y/o fundiendo alambres, pantallas o tuberías metálicas), y causados por el arco
ionizante de calor (perforando la cubierta protectiva de plástico).
- Daño eléctrico inmediato de las líneas (Falla de aislamiento) y del equipo conectado;
- Perforaciones finas en bordes y empaques de tubería aérea metálica y no metálica,
donde sus consecuencias pueden extenderse a fuego y explosión, dependiendo del tipo
de líquidos transportados.
Los rayos que impactan cerca de la acometida entrante a la estructura pueden causar en
la acometida de servicio:
- Falla del aislamiento en líneas y equipos conectados a éstas, debido a acoples
inductivos (sobretensiones inducidas).
NOTA El cable de fibra óptica sin conductores metálicos no es afectado por los rayos a tierra.
Como resultado, el rayo puede causar dos tipos básicos de daños:
D2 Daños físicos (fuego, explosión, destrucciones mecánicas, escape químico) causados
por efectos térmicos de la corriente del rayo.
D3 Falla de sistemas eléctricos y electrónicos causados por sobretensiones.
5.3 TIPOS DE PÉRDIDAS
Cada tipo de daño, solo o conjuntamente con otros, pueden producir diferentes consecuencias
perjudiciales en el objeto a proteger. El tipo de pérdida que puede aparecer depende de las
características del objeto mismo.
Para propósitos de esta norma son considerados los siguientes tipos de pérdidas:
L1 Pérdida de vidas humanas

19. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
12
L2 Pérdida de servicios públicos
L3 Pérdida de bienes culturales
L4 Pérdidas económicas
Las pérdidas del Tipo L1, L2 y L3 se pueden considerar como pérdidas de valor social,
mientras que las pérdidas del Tipo L4 se pueden considerar como pérdidas económicas.
Las pérdidas que pueden asociarse con los impactos en o cerca de las estructuras son L1, L2,
L3 y L4.
Las pérdidas que pueden asociarse con los impactos en o cerca de las acometidas de servicio
son L2 y L4.
La relación entre la fuente de daño, el tipo de daño y la pérdida para las estructuras y para las
acometidas se presenta en la Tabla 3 y Tabla 4 respectivamente.
Tabla 3. Daños y pérdidas en una estructura de acuerdo con diferentes puntos de impacto
Punto de Impacto
Fuente de
Daño
Tipo de
Daño
Tipo de
Pérdida
Estructura S1
D1
D2
D3
L1, L4
(2)
L1, L2, L3, L4
L1, L2, L4
Cerca de la estructura S2 D2**, D3 L1
(1)
, L2, L4
Acometida de servicio
entrando a la estructura
S3
D1
D2
D3
L1, L4
(2)
L1, L2, L3, L4
L1(1)
, L2, L4
Cerca de la acometida
de servicio
S4 D3 L1
(1)
, L2, L4
(1)
Solo para estructuras con riesgo de explosión, hospitales u otra estructura en donde las fallas del sistema
interno ponga en peligro la vida humana.
(2)
Solo para propiedades donde exista pérdida de animales.
** En el caso de estructuras con riesgo de explosión.

20. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
13
Tabla 4. Daños y pérdidas en la acometida de servicio de acuerdo con diferentes
puntos de impacto de rayo
Punto de impacto Fuente de daño Tipo de daño Tipo de pérdida
Acometida de Servicio S3 D2
*
,D3 L1, L2,L4
Cerca a la acometida de
servicio
S4 D3 L2,L4
Estructura suplida S1 D2
*
,D3 L1,L2,L4
* En el caso de tuberías con empaques o bridas no metálicos transportando fluidos explosivos
6. NECESIDADES Y CONVENIENCIAS ECONÓMICAS PARA LA PROTECCIÓN
CONTRA RAYO
6.1 NECESIDAD DE LA PROTECCIÓN CONTRA RAYO
En función de reducir pérdidas de valores sociales L1, L2, y L3 será evaluada la necesidad de
proteger un objeto contra rayo. Para evaluar si una u otra protección contra rayo es necesaria,
se realiza una evaluación del riesgo de acuerdo con los procedimientos contenidos en la
NTC 4552-2.
Los siguientes riesgos deben considerase, correspondientemente a los tipos de pérdida
descritos en el numeral 5.2.3:
R1 riesgo de perdida de vidas humanas;
R2 riesgo de pérdida de servicios públicos domiciliarios;
R3 riesgo de pérdida del patrimonio cultural;
La protección contra rayo es necesaria si el riesgo R (R1 a R3) es más alto que el nivel tolerable
RT
TRR >
En este caso la medida de protección será adoptada en orden de reducir el riesgo R (R1 a R3)
al nivel tolerable RT
TRR ≤
Si más de un tipo de pérdida podría aparecer en el objeto que se protegerá, la condición
TRR ≤ será satisfecha para cada tipo de la pérdida (L1, L2 y L3)
Los valores del riesgo tolerable RT donde el resultado del impacto de rayo sea la pérdida de
artículos de valor social, debe estar bajo la responsabilidad del organismo nacional
competente.
NOTA El detalle sobre la información de la evaluación del riesgo y el procedimiento para la selección de las
medidas de protección están descritas en la NTC 4552-2.
Los tipos de pérdida que resultan de tipos de daño y la relación con el riesgo se muestran en la
Figura 1.

21. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
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Riesgo
R1
Riesgo
R2
Riesgo
R3
Riesgo
R4
Pérdida de
vidas
humana
Pérdida de
servicios
públicos
Pérdida de
bienes
culturales
Pérdidas
económicas
Tipo de
pérdidas
Lesiones por
tensiones de
paso y de
contacto
Fuego
Falla por sobre-
tensiones
Tipo de
daños
Lesiones por
tensiones de
paso y de
contacto
Falla por sobre-
tensiones
Fuego
Falla por sobre-
tensiones
Fuego Fuego
1)
Solamente para hospitales u otro tipo de estructuras las fallas en sistemas eléctricos o electrónicos
comprometen vidas humanas
Figura 1. Tipo de pérdidas como resultado de diferentes tipos de daño
6.2 CONVENIENCIAS ECONÓMICAS DE LA PROTECCIÓN CONTRA RAYO
Además de necesitar la protección contra rayo para que el objeto sea protegido, puede ser útil
evaluar las ventajas económicas al proporcionar medidas de protección para reducir pérdidas
económicas del Tipo L4.
En este caso el riesgo de pérdida de valores económicos R4 debe ser determinado. La
evaluación del riesgo R4 permite calcular el costo de la pérdida económica con y sin medidas
de protección.
La protección contra rayos es conveniente si la suma del costo de pérdida residual en la
presencia de medidas de protección CRL y del costo de medidas de protección CPM es más baja
que el costo de pérdida total sin medidas de la protección CL:
LPMRL CCC <+
NOTA La información detallada sobre la evaluación de la conveniencia económica de la protección contra rayo se
describe en la norma 4552-2.
7. MEDIDAS DE PROTECCIÓN
Las medidas de protección se pueden adoptar para reducir el riesgo según el tipo de daño.
7.1 MEDIDAS DE PROTECCIÓN PARA REDUCIR LESIONES EN SERES VIVOS
CAUSADAS POR TENSIONES DE PASO Y CONTACTO.
Las posibles medidas de protección son:
- Adecuado aislamiento de piezas conductoras expuestas.
- Equipotencialización por medio de un sistema de puesta a tierra.
- Restricciones físicas y avisos de prevención.

22. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
15
NOTA La equipotencialización no es efectiva contra tensiones de contacto.
NOTA Un aumento de la resistencia superficial del suelo dentro y fuera de la estructura puede reducir el peligro
para la vida.
7.2 MEDIDAS DE PROTECCIÓN PARA REDUCIR DAÑOS FÍSICOS
Las posibles medidas de protección son:
a) para estructuras
- El Sistema integral de protección contra rayos (SIPRA)
NOTA Cuando un SIPRA está instalado, la equipotencialización es una medida muy importante para
reducir peligro: de perder la vida, de incendio y de explosión. Para más detalle vea la publicación en la
NTC 4552-3.
NOTA Se pueden reducir daños físicos si se usan elementos que limitan el desarrollo y la propagación del
fuego tal como compartimientos, extintores, hidrantes, instalaciones incombustibles, alarmas contra
incendio e instalaciones extintoras de fuego.
NOTA Rutas de evacuación seguras proporcionan protección al personal.
b) para acometidas
- Conductor blindado
NOTA Para cables enterrados una protección muy eficaz es dada mediante los ductos metálicos.
7.3 MEDIDAS DE PROTECCIÓN PARA REDUCIR FALLAS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS
Y ELECTRÓNICOS
Las posibles medidas de protección son:
a) para estructuras
El sistema de protección contra IER (SPIER) es un conjunto de las siguientes medidas
que pueden ser usadas solas o en combinación:
- Dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) en el punto de entrada de
las líneas que incorporan la estructura y en las instalaciones internas,
- Protectores magnéticos en la estructura y/o en las instalaciones de la estructura
y/o en las líneas que incorporan la estructura,
- Establecer rutas adecuadas del cableado interno en la estructura.
- Conexión a tierra y unión de conductores
b) para acometidas
- Dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) a lo largo de la acometida
y en la terminación de línea;
- Apantallamientos magnéticos de cables.
NOTA Para cables enterrados, una protección muy eficaz es una continua pantalla metálica de
calibre adecuado.

23. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
16
NOTA Circuitos auxiliares, equipo redundante, sistemas de autoabastecimiento energético,
sistemas continuos de energía, sistemas de almacenamiento de agua, sistemas
automáticos de detección de falla son medidas de protección eficaces para reducir la
pérdida de actividad de algún servicio.
NOTA Un incremento de la tensión disruptiva del aislamiento del equipo y de los cables es una
medida eficaz de protección contra fallas causadas por sobretensiones.
7.4 SELECCIÓN DE MEDIDAS DE PROTECCIÓN
La selección de medidas de protección más convenientes será hecha por el diseñador y el
propietario de la estructura según la cantidad y el tipo de cada clase de daño, y según los
aspectos técnicos y económicos de las diversas medidas de protección.
Los criterios para la evaluación del riesgo y para la selección de las medidas más convenientes
de protección se describen en la NTC 4552-2.
Las medidas de protección son eficaces bajo la condición de que se efectúen con los requisitos
de normas apropiadas y acorde a las reglamentaciones vigentes, además de que puedan
soportar el esfuerzo disruptivo esperado en el lugar de su instalación.
8. CRITERIOS BÁSICOS PARA LA PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS Y ACOMETIDAS
Una protección ideal para las estructuras y para las acometidas sería encerrando el objeto a
proteger dentro de un blindaje perfecto (Jaula de Faraday), un conductor continuo conectado a
tierra de calibre adecuado, y que proporcione conexión adecuada a las acometidas que
incorporan la estructura en el punto de acción de dicho blindaje. Esto prevendría la penetración
de la corriente de rayo y del campo electromagnético al objeto protegido, mitigando efectos
térmicos y electrodinámicos perjudiciales de la corriente, así como tensiones disruptivas
(formación de chispas) y sobretensiones peligrosas para los sistemas eléctricos y electrónicos.
En la práctica la protección solamente se puede acercar a esta solución ideal porque, en los
casos reales, la estructura o la acometida no se pueden incluir en un blindaje perfecto y/o
continuo de calibre adecuado. La carencia de continuidad del blindaje y/o un calibre inadecuado
permiten que la corriente de rayo penetre el blindaje, causando:
- Daños físicos y peligro de muerte
- Falla de sistemas internos
- Falla del servicio y de los sistemas conectados.
Las medidas de protección, adoptadas para reducir tales daños y sus respectivas pérdidas, serán
diseñadas según el sistema de parámetros de la corriente de rayo contra los cuales se requiere
la protección (nivel de protección contra rayo NPR).
8.1 NIVELES DE PROTECCIÓN CONTRA RAYO (NPR)
Para propósitos de esta norma, se introducen cuatro niveles de protección contra rayo (I a IV).
Para cada nivel (NPR) se genera un sistema fijo de parámetros máximos y mínimos de corriente
de rayo.
NOTA Las protecciones contra el rayo cuyos parámetros, máximo y mínimo, de la corriente de rayo excedan el
nivel I (NPR I) no se consideran en esta norma.

24. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
17
NOTA La probabilidad de ocurrencia de rayo cuyos parámetros, máximo y mínimo, de la corriente de rayo excedan
el nivel I (NPR I) es menor del 2 %.
Los valores máximos de los parámetros de la corriente de rayo a nivel I (NPR I) no serán
excedidos, con una probabilidad de 99 %. De acuerdo con la proporción de la polaridad (véase el
numeral A.2), los valores tomados para descargas positivas tendrán probabilidades por debajo de
10 %, mientras que para descargas negativas permanecerán debajo de 1 % (véase el numeral A.3).
Los valores máximos de los parámetros de corriente de rayo del nivel I (NPR I) se reducen a 75 %
para el nivel II ya 50 % para los niveles III y IV (lineal para I, Q y di/dt, pero cuadrático para W/R).
Los parámetros del tiempo no cambian.
Los valores máximos de los parámetros de corriente de rayo para diversos niveles de
protección contra rayo (NPR) se muestran en la Tabla 5, y son usados para diseñar los
componentes de la protección (ej. sección transversal de los conductores, grueso de las hojas
de metal, capacidad de corriente del DPS, distancia de separación contra disrupciones
peligrosas) y para definir los parámetros de la prueba que simula los efectos del rayo en estos
componentes (véase el Anexo D).
Tabla 5. Valores máximos de parámetros del rayo de acuerdo con el NPR
Primera descarga corta NPR
Parámetro Símbolo Unidad I II III IV
Corriente pico I KA 200 150 100
Carga corta Qcorta C 100 75 50
Energía específica W/R kJ/Ω 10 000 5 625 2 500
Descarga corta subsecuente NPR
Parámetro Símbolo Unidad I II III IV
Corriente pico I KA 54 40,5 27
Pendiente Promedio di/dt kAµs 120 90 60
Parámetros de tiempo T1/T2 µs/µs 0,4/50
Descarga larga NPR
Parámetro Símbolo Unidad I II III IV
Carga larga Qlarga C 100 75 50
Parámetro de tiempo Tlargo s 0,5
Rayo NPR
Parámetro Símbolo Unidad I II III IV
Carga Qrayo C 300 225 150
Los valores mínimos de amplitud de la corriente de rayo para los diversos niveles (NPR) se
utilizan para derivar el radio de la esfera rodante (véase el numeral A.4) en función de definir la
zona de protección contra rayo, que no se puede alcanzar por descarga directa (véase el
numeral 8.2, Figura 2 y Figura 3). Los valores mínimos de los parámetros de la corriente de
rayo junto con el radio relacionado de la esfera rodante se dan en la Tabla 6. Estos se utilizan
para posicionar los bornes aéreos y para definir la zona ZPR 0B de la protección contra rayo
(véase el numeral 8.2).

25. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
18
Tabla 6. Valores mínimos de parámetros del rayo relativos al radio de la esfera rodante
correspondiente a cada NPR
Criterio de interceptación NPR
Símbolo Unidad I II III IV
Corriente pico mínima I kA 17 21 26 30
Radio esfera rodante R m 35 40 50 55
NOTA Estas corrientes están basadas con las probabilidades de zona tropical (véase el Anexo A).
NOTA El procedimiento de obtención de estos radios para zona tropical esta descrito en el numeral A.4 de esta
norma.
NOTA El diseñador es libre de usar cualquier radio de la esfera, siempre y cuando estos sean inferiores a los
mostrados en la Tabla 6.
Para las distribuciones estadísticas dadas en la Figura A.5, la probabilidad ponderada puede
ser determinada de tal manera que los parámetros de corriente de rayo sean menores que los
valores máximos y respectivamente mayores que los valores mínimos definidos para cada nivel
de la protección (véase la Tabla 7).
Tabla 7. Probabilidades para los límites de los parámetros del rayo
Las medidas de protección contra el rayo especificadas en la serie NTC-4552 son eficaces
para los parámetros de corriente que se encuentren en el rango definido por el NPR asumido
para el diseño. Por lo tanto la eficiencia de una medida de protección es asumida como igual a
la probabilidad con la cual los parámetros de la corriente de rayo están dentro de dicho rango.
8.2 ZONAS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYO (ZPR)
Las zonas de protección contra rayos ZPR son un concepto tomado de la teoría de
compatibilidad electromagnética.
Las protecciones aguas abajo de la ZPR se caracterizan por una reducción significativa del IER,
que pueda existir aguas arriba de la ZPR.
Con respecto a la protección contra el rayo se definen las siguientes ZPR (Figura 2 y Figura 3):
- ZPR 0A Expuesto a impactos directos del rayo. La Corriente y el campo magnético del
rayo no son amortiguados.
- ZPR 0B Protegido contra impactos directos de rayo. La corriente parcial o inducida del
rayo y el campo magnético no son amortiguados.
- ZPR 1 Protegido contra impactos directos del rayo. La corriente parcial o inducida del
rayo y el campo magnético son amortiguados.
- ZPR 2 n Como la ZPR 1 pero el campo magnético es más amortiguado.
NPR
Probabilidad que los parámetros sean
I II III IV
Menores que el máximo definido en la Tabla 5 0,99 0,98 0,97 0,96
Mayores que el mínimo definido en la Tabla 6 0,99 0,97 0,91 0,84

26. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
19
NOTA En general, cuanto más alto es el número de la zona individual, más bajos son los valores de los
parámetros electromagnéticos del ambiente.
Como regla general para la protección, el objeto protegido estará en una ZPR cuyas
características electromagnéticas sean compatibles con la capacidad del objeto para soportar el
esfuerzo causa del daño a reducir (daños físicos, fallas de los sistemas eléctricos y electrónicos
debidas a sobretensiones).
NOTA Para muchos sistemas eléctricos y electrónicos y otros dispositivos, la información sobre el nivel disruptivo
puede ser suministrada por el fabricante.
Para los DPS el diseñador podrá utilizar los lineamientos contenidos en la norma técnica
colombiana vigente, o los documentos normativos ANSI IEEE C 62.41-1, -2: 2002 e lEC 62305-4.
8.3 PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS
8.3.1 Protección para reducir daños físicos y riesgos de perder la vida
La estructura protegida estará dentro de un ZPR 0B o mayor. Esto se alcanza por medio de un
sistema integral de protección contra rayo (SIPRA).
Los SIPRA consisten en sistemas externos e internos de protección contra rayo y,
adicionalmente, medidas de seguridad y protección personal contra rayo (Véase la Figura 2).
s
s
Estructura
Sistema de
interceptación
Sistema de
bajantes
Sistema de tierra
Servicio
entrando
Servicio
entrando
S3
S1
S2S4
BZPR 0 ZPR 0B
ZPR 1
ZPR 0A
DPS 0A/1
A/1DPS
r r
S1
S2
S4
S3
s
r
Impacto a la estructura
Impacto cerca de la estructura
Impacto en servicio entrando a la estructura
Impacto cerca servicio entrando a la estructura
Radio esfera rodante
Distancia separación contra peligros de impacto
Barraje equipotencial de rayos (DPS)
ZPR 0A Impactos directos, corriente total del rayo
No impactos directos, corriente parcial de rayo o corriente inducidaZPR 0B
No impactos directos, corriente parcial de rayo a corriente inducidaZPR 1
Volúmen protegido dentro de ZPR 1 tiene que respetar
distancia de separación s
Figura 2. Zonas de protección contra rayos ZPR definidas para un SIPRA (NTC 4552-3)

27. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
20
Sistema de
interceptación
Sistema de tierra
r
S4
DPS 0A/1
BZPR 0
s
DPS 0A/1
ZPR 1
S3
Estructura
apantallada
por ZPR 1
ZPR 0
Servicio
entrando
A
S1
Sistema de
bajantes
r
ZPR 0B
2S
ZPR 0B
Servicio
entrando
DPS 1
2
DPS 1
2
ZPR 2
ds
sd
DPS 0B/1
Cuarto
apantallado
por ZPR 2
1 Estructura apantallada por ZPR1 S1 Impacto a la estructura
2 Sistema de Interceptación S2 Impacto cerca de la estructura
3 Sistema de bajantes S3 Impacto en servicio entrando a la estructura
4 Puesta a Tierra S4 Impacto cerca servicio entrando a la estructura
5 Cuarto apantallado por ZPR2 r Radio esfera rodante
6 Servicio entrando ds Distancia de seguridad a muy altos campos magnéticos
Barraje equipotencial de rayos (DPS)
ZPR 0A Impactos directos, corriente total del rayo
ZPR 0B No impactos directos, corriente parcial de rayo o corriente inducida
ZPR 1 No impactos directos, corriente parcial de rayo a corriente inducida
ZPR 2 Volumen protegido dentro de ZPR 1 y ZPR 2 tiene que respetar distancia de separación ds
Figura 3. Zonas de protección contra rayos ZPR definidas para medidas de protección
contra IER
Las funciones de los sistemas externos son:
- Interceptar el rayo dirigido a una estructura (con un sistema de captadores)
- Conducir la corriente de rayo con seguridad a tierra (con un sistema de conductores
bajantes)
- Dispersar el rayo en tierra (con un sistema de puesta a tierra)
La función de los sistemas de protección internos es prevenir chispas peligrosas dentro de la
estructura, usando una conexión equipotencial o una distancia de separación, s, (por lo tanto
aislamiento eléctrico) entre los componentes de los SIPRA y otros elementos eléctricamente
conductores internos en la estructura.

28. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
21
Las medidas de seguridad y protección personal contra rayo consisten en una guía de seguridad
personal contra este fenómeno y en casos de instalaciones al aire libre, un sensor de tormentas.
Se definen cuatro tipos de SIPRA (I, II, III, IV) como un sistema de reglas de construcción,
basadas en el NPR correspondiente. Cada sistema incluye un nivel dependiente (ej. radio de la
esfera rodante, ancho del acoplamiento, etc.) y un nivel independiente (ej. secciones
representativas, materiales etc.) de reglas de construcción.
El peligro de perder la vida debido a las tensiones de paso y de contacto, donde la resistencia
superficial del suelo fuera y dentro del piso de la estructura no es suficientemente alta, se
reduce así:
- Fuera de la estructura, por aislamiento de las partes conductoras expuestas, por
equipotencialización mediante un sistema de malla a tierra, por medio de avisos y
restricciones físicas.
- Dentro de la estructura, por conexión equipotencial de las acometidas en el punto de
entrada a la estructura.
Los SIPRA se diseñaran con indicaciones de la NTC 4552-3.
8.3.2 Protección para reducir fallas en sistemas internos
La protección contra IER para reducir el riesgo de falla en sistemas internos se limitará a:
- Sobretensiones causadas por el rayo sobre la estructura, resultado del acople resistivo
e inductivo.
- Sobretensiones causadas por el rayo cerca de la estructura, resultado del acople
inductivo;
- Sobretensiones transmitidas por las líneas entrantes, causadas por rayos sobre o cerca
de las líneas.
- Acople directo del campo magnético con los sistemas internos.
NOTA Los efectos del acople directo del campo magnético con los sistemas internos son menores y pueden ser
despreciados siempre y cuando los aparatos de los sistemas cumplan con lo relevante a las normas de productos
electromagnéticamente compatibles (véase la NTC 4552-2 y la normatividad nacional vigente para protección de
sistemas internos o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e
IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K).
El sistema interno protegido estará dentro de una ZPR1 o uno más alto. Esto se alcanza por
medio de protectores magnéticos que atenúan el campo magnético inducido y/o por medio de
conexiones adecuadas (trayectos convenientes) del cableado, que reducen el lazo de inducción.
La conexión será proporcionada por los límites de la ZPR para las piezas metálicas y los
sistemas que cruzan los límites que se pueden realizar por medio de conexión de conductores,
cuando son necesarios, por dispositivos de protección (DPS).
Las medidas de protección para la adecuada ZPR se establecen en la normatividad nacional
vigente o en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e
IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K.

29. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
22
La protección efectiva contra sobretensiones, que causan fallas de sistemas internos, también se
puede alcanzar por medio de un sistema DPS que limita sobretensiones por debajo del impulso
de tensión disruptivo del sistema protegido.
El DPS será seleccionado e instalado según los requisitos de la normatividad nacional vigente o
en su defecto la norma IEC 62305-4 o los documentos normativos IEEE C62.41-1 e
IEEE C62.41-2 o la normatividad UIT serie K.
8.4 PROTECCIÓN DE ACOMETIDAS
Las acometidas estarán protegidas dentro de una:
- ZPR 0B o mayor, para reducir daños físicos. Esto se alcanza seleccionando un trayecto
subterráneo en vez de uno aéreo o usando un interruptor colocado adecuadamente,
cuando sea efectivo según las características de la línea, o aumentando el calibre de la
tubería a un valor adecuado asegurando su continuidad metálica.
- ZPR 1 o mayor, para la protección contra sobretensiones que causan fallas de servicio
(en las acometidas). Esto se alcanza reduciendo el nivel de las sobretensiones
inducidas por el rayo, por medio del adecuado blindaje magnético de cables, y/o
dispersando la sobrecorriente y limitando sobretensiones por medio del DPS adecuado.

30. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
23
ANEXO A
(Informativo)
PARÁMETROS DEL RAYO
A.1 RAYOS A TIERRA
Existen dos tipos de descargas eléctricas atmosféricas o rayos:
- Descargas descendentes iniciadas por un líder descendente nube – tierra.
- Descargas ascendentes iniciadas por un líder ascendente de una estructura aterrizada
a nube
En territorios planos y estructuras bajas generalmente se presentan descargas descendentes,
mientras que para estructuras altas dominan las descargas ascendentes. Con estructuras altas
la probabilidad de impacto se incrementa (NTC 4552-2 Numeral 6) y cambian las condiciones
físicas.
Un rayo consiste de una o varias descargas (strokes)
- Descargas de corta duración, menores de 2 ms (véase la Figura A.1)
- Descargas de larga duración, mayores de 2 ms (véase la Figura A.2)
T
T
50%
90%
10%
O
1
2
1
± i
I
t
O1
I
t 1
t 2
= Origen virtual
= Corriente pico
= Teimpo de frente
= Tiempo al valor medio
Figura A.1. Definiciones de parámetros de impacto corto (Típicamente T2 < 2 ms)

31. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
24
10% 10%
Tlong
Qlong
± i
t
Tlong = Tiempo de duración
Q long = Carga de impacto largo
Figura A.2. Definiciones de parámetros para descargas largas (Típicamente 2 ms <Tlong<1s)
Además de las diferentes descargas se debe considerar la polaridad del rayo (negativa o
positiva) y su posición durante la descarga (primera, subsecuente, sobrepuesta). Los posibles
componentes son mostrados en la Figura A.3 para descargas descendentes y en la Figura A.4
para descargas ascendentes.
= i
t
Primera carga corta
Positivo o negativo t
- i
t
Descargas cortas
subsecuentes
Negativo
- i
tNegativo
± i
Descarga larga
Positivo o negativo
± i
- i - i
Figura A.3. Posibles componentes de descargas descendentes
(Típicas en territorios planos y estructuras bajas)

32. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
25
t
Descarga corta
t
Descargas cortas
superpuestas
= i
Positivo o negativo
= i
Primera
descarga larga
- i
t
Descargas cortas
subsecuentes
Negativo
- i
tNegativo
t
= i
Positivo o negativo
Descarga
larga unica
± i
Positivo o negativo
± i
Descarga larga
- i - i
- i
Figura A.4. Posibles componentes de descargas ascendentes
(Típicas para estructuras expuestas y/o altas)
Una componente adicional para las descargas ascendentes es la primera descarga de larga
duración (o simplemente descarga larga) sin o con hasta 10 descargas cortas sobrepuestas.
Todos los parámetros de las descargas ascendentes son menores que los de las descargas
descendentes. Sin embargo, no esta confirmado que exista una carga mayor para descargas
ascendentes. Por consiguiente, los parámetros del rayo para descargas ascendentes se
consideran cubiertos por los valores máximos tomados de las descargas descendentes. Una
evaluación más precisa de los parámetros del rayo y su alta dependencia con respecto a
descargas descendentes y ascendentes esta bajo consideración.
A.2 PARÁMETROS DEL RAYO
Los parámetros del rayo en esta norma están basados en los resultados de investigaciones
realizadas en países tropicales como Brasil, Colombia y datos del CIGRE, dados en la Tabla A.1.
Su distribución estadística puede ser asumida como una distribución log-normal. El
correspondiente valor de la media (µ) y la desviación estándar ( )logσ están dados en la Tabla A.2
y la función de distribución se muestra en la Figura A.5 Con base en estos supuestos, puede ser
determinada la probabilidad de ocurrencia de cualquier valor de cada parámetro.

33. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
26
Tabla A.1. Valores tabulados de parámetros del rayo tomados de
mediciones de Brasil y Colombia
[2], [16]
Magnitud probabilística del
parámetro
Tipo de descarga
Denominación
CIGRE y
referencia
Parámetro
Magnitud del
parámetro
para NPRI
95 % 50 % 5 %
24 45,3 85,2 1
a
Desc. Neg. Corta (6) (2)
75 7 16,3 37,7 Desc. Sub. Neg. Corta PEAK, (6)I (kA)
200 4,6 35 250 Descarga Pos. Corta (4)
Rayo negativo
Qrayo (C)
300 20 80 350 Rayo positivo (4)
2,3 5,2 11,6 1a
Desc. Neg. Corta (6)
0,15 0,99 6,6 Desc. Sub. Neg. Corta (6)Qcorta (C)
100 2 16 150 1
a
Desc. Pos (4)
26 107 444 1
a
Desc. Neg. Corta (6)
0,5 6,3 78,9 Desc. Sub. Neg. Corta (6)W/R (kJ/Ω)
100 00 25 650 15 000 1
a
Desc. Pos. Corta (4)
11,9 19,4 31,4 1
a
Desc. Neg. Corta TAN G, (6)
10,1 29,9 88,6 Desc. Sub. Neg. Corta TAN G, (6)
di/dtmáx
(kA/µs)
20 0,2 2,4 32 1
a
Desc. Pos. Corta (4)
di/dt30/90 %
(kA/µs)
190 8,1 24,7 75 Desc. Sub. Neg. Corta S-30, (6)
3,1 5,6 9,9 1
a
Desc. Neg. Corta T10 (6)
0,2 0,7 2,3 Desc. Sub. Neg. Corta T10 (6)
Duración del
frente (µs)
3,5 22 200 1a
Desc. Pos. Corta (4)
19,7 53,5 145,2 1
a
Desc. Neg. Corta (6)
2,2 16,4 122,3 Desc. Sub. Neg. Corta (6)
Duración de la
cola (µs)
25 230 2 000 1
a
Desc. Pos. (4)
Intervalo del
tiempo (ms)
20
120
64
300 Múltiples Descargas Neg.
(2) (5)
(3)
Descargas Neg. (todas)
Descarga Neg. (Sin simple)
Duración total
de la descarga
(ms) 14 85 500 Descarga Pos. (4)
(1) Cherchiglia et., al. “Lightning Program Carried out by Compañía Energetica de Minas Gerais CEMIG”
Conference Proceedings Ground 98, Belo Horizonte, Brazil, 1998.
(2) Torres, H. “El Rayo, mitos, leyendas, ciencia y tecnología”, Editorial UNIBIBLOS, Bogotá, Colombia,
2002.
(3) Mello, J.C., et., al. “Enhancement of Morro do Cachimbo Station facilities for measurement of lightning
currents” Conference Proceedings, Ground 2000, Belo Horizonte, Brazil, 2000.
(4) Se toman los valores de CIGRE (Electra No. 41 o No. 69) por no existir mediciones confiables de
parámetros de polaridad positiva en zona tropical. Existen datos de redes de localización de rayos pero la
ecuación utilizada para el cálculo de corriente por esta tecnología esta condicionada a los valores de
CIGRE. Estas redes no entregan datos de di/dt. La investigación sobre estos datos para zona tropical se
encuentra en progreso.
(5) Younes C. “Evaluación de Parámetros del Rayo con Mediciones Terrestres y Satelitales para Colombia”
Tesis de Maestría, UN Bogotá, 2002. (Item III.4).
(6) Schroeder, M.A. “Modelo Eletromagnético Para Descontaminação De Ondas De Corrente De descargas
Atmosféricas: Aplicação Às Medições da Estação do Morro do Cachimbo” Tesis de Doctorado, U Federal
Minas Gerais, Brasil, 2001

34. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
27
Tabla A.2 Distribución log-normal de los parámetros del rayo.
Valores medios y dispersión calculados para 95% y 5%
Parámetros
Media
μ
Desviación
estándar
σlog
Tipo de descarga
Línea en
la Figura
A.5
45,3 0.39 Primera descarga negativa corta 1
16,3 0,51 Descarga subsecuente negativa corta 2I (kA)
33.9 0.527 Primera descarga positiva corta 3
Rayo negativo
Qrayo (C)
83.7 0.378 Rayo positivo 5
5,2 0.50 Primera descarga negativa corta 6
0,99 1,15 Descarga subsecuente negativa corta 7Qcorta (C)
17.3 0.570 Primera descarga positiva corta 8
107 0.88 Primera descarga negativa corta 9
6,33 1,54 Descarga subsecuente negativa corta 10W/R Ω/kJ
612 0.844 Primera descarga positiva corta 11
19,4 0,29 Primera descarga negativa corta 12
29,9 0,66 Descarga subsecuente negativa corta 13
di/dtmax
(kA/us)
2.53 0.670 Primera descarga positiva corta 14
/di dt30 / 90 %
(kA/us)
24,7 0.68 Descarga subsecuente negativa corta 15
Qlarga (C) 200 Descarga larga
Tlong (s) 0,5 Descarga larga
5.6 0.36 Primera descarga negativa corta
0,7 0,74 Descarga subsecuente negativa corta
Duración inicial
(frente)
(us)
26.5 0.534 Primera descarga positiva corta
53,5 0,62 Primera descarga negativa corta
16,4 1,23 Descarga subsecuente negativa corta
Duración de la
cola
(us)
224 0.578 Primera descarga positiva corta
Intervalo de
tiempo
(ms)
Múltiples descargas negativas cortas
Rayo negativo (todos)
Rayo negativo
Duración total
del rayo
(ms)
83,7 0,472 Rayo positivo
NOTA Los tipos de descarga que no tienen valor alguno es debido a que no se tienen valores medidos.
La amplitud de la corriente de retorno de la descarga eléctrica atmosférica es frecuentemente
referida como el parámetro más importante para aplicaciones en ingeniería.
La descarga de retorno (o return stroke en inglés) es la etapa del fenómeno que tiene mayor
aplicación en la ingeniería del diseño y protección de sistemas eléctricos y electrónicos, ya que
presenta las mayores magnitudes de corriente eléctrica entre el centro de carga de la nube y
tierra.

35. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
28
1
2
3
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1 1 10 100 1000 10000 100000
Valor del parámetro
Probabilidad
2 3 4 6 8 10
0
2 3 4 6 8 10
1
2 3 4 6 8 10
2
2 3 4 6 8 10
3
2 3 4 6 8 10
4
2 3 4 6 8 10
5
0,2
0,1
90
0,5
1
2
5
10
20
30
40
50
60
70
80
95
98
99
99,5
99,9
Figura A.5. Distribución de frecuencia acumulada de parámetros del rayo (líneas para valores entre 95 % y 5%)

36. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
29
Registros de magnitud de corriente negativa de retorno del rayo para un área tropical son
presentados por Lee et al. (1979) [7]. Las mediciones se realizaron en Kuala Lumpur, Malasia,
por medio del método de antena aérea en campo abierto. En esta investigación se desarrolló
un modelo teórico para la obtención de las corrientes de la primera descarga de retorno del
rayo, a partir de los datos de campo magnético obtenidos; en total se registraron 194 medidas
de campo magnético de la primera descarga de retorno de los rayos presentes en 11
tormentas. Con base en estos datos se estableció la distribución de probabilidad acumulada del
valor pico de la corriente de retorno del rayo, y se obtuvo que existe una probabilidad del 50%
de que se presente un valor de corriente pico mayor a 36 kA; así mismo, la rata de ascenso de
la corriente, obtenida entre el 10 % y el 90 % del valor pico, es típicamente entre 4 y 6 kA/µs
para esta zona.
Posteriormente, Lee et al., realizaron una comparación de los resultados obtenidos, con base
en la distribución de probabilidad acumulada, de Kuala Lampur, con mediciones de otras partes
del mundo; en la Tabla A.3 se muestran las medianas del valor pico de corriente para estas
investigaciones. De acuerdo con esta comparación Lee et al concluyen que, en general, existe
una buena concordancia entre los resultados, aunque las medidas fueron hechas por diferentes
métodos. En particular se presenta bastante concordancia entre los resultados obtenidos en
Malasia y los obtenidos por Anderson en Rodesia (actualmente Botswana en África central),
regiones tropicales con características climáticas y geográficas similares.
Tabla A.3. Medianas del valor pico de la corriente de retorno del rayo en diferentes
zonas del planeta (Adaptado de Lee et. Al. 1979)
País
Mediana
(kA)
Estados Unidos 23
Suiza 30
Suecia 30
Polonia 31
Malasia 36
Brasil 43
Rodesia 42
Colombia 43
1) Monte cachimbo, minas Gerais, Brasil 1996
2) Valor estimado mediante mediciones de campo eléctrico a menos de
100 km y aplicando el modelo MTL. [1]
Los datos de Brasil son el resultado de mediciones realizadas desde 1985 en la estación de
investigación Cachimbo, localizada 15 km al sur de Belo Horizonte, capital del estado de Minas
Gerais. Esta estación consta de una torre de 60 m localizada en la punta de un cerro a una
altitud de 1 400 m sobre nivel del mar. La adquisición de los datos se hace, a través de
transformadores de corriente cuyas señales son digitalizadas y luego registradas mediante
2 osciloscopios digitales. Los datos analizados para esta norma corresponden a 79 descargas
registradas entre 1985 y 1999 cuyo resumen se presentan en la Tabla A.4 [3-5].
Los datos de mediciones en Colombia corresponden a estudios realizados con diferentes
métodos de medición. La amplitud de la corriente de rayo se estimó mediante mediciones de
campo eléctrico vertical llevadas a cabo en 1995 [9], por medio de una antena de placas
paralelas, previamente calibradas en laboratorio empleando un osciloscopio digital de alta
resolución y equipo de medición asociado. Estos datos fueron comparados con los registrados
por el sensor de tormentas TSS-420 en operación en las instalaciones de la Universidad
Nacional en Bogotá. La distancia de impacto se calculó mediante la información suministrada
por la red colombiana de localización de rayos RECMA, [1].

37. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
30
Tabla A.4. Características de rayos medidos en Cachimbo, Brasil
Número total de rayos registrados 79
Número promedio de rayos por año 7
Incidencia de descargas negativas 64 (81 %)
Incidencia de descargas positivas 13 (16,5 %)
Descargas con polaridad indefinida 2 (2,5 %)
Descargas descendentes observadas (confirmadas) 33 (41,8 %)
Incidencia de descargas negativas descendentes 31 (39,2 %)
Incidencia de descargas positivas descendentes 2 (2,5 %)
La evaluación de los otros parámetros para Colombia es el resultado de análisis de los datos
de la red colombiana de localización de rayos RECMA, en operación desde 1997, [1], [2].
La Figura A.6 muestra resultados de probabilidad comparativos entre los valores dados por
CIGRE en 19791
de registros tomados en latitudes no tropicales, y los estimados en cuatro
países tropicales: Brasil (Estación Cachimbo, Estado de Minas Gerais, 1996), Rodesia
(Anderson, et. al., 1954), Malasia (Lee, et. al, 1979) y Colombia (Torres, et. al., 1995). Esta
gráfica permite ver la mayor probabilidad de magnitud de corriente negativa de retorno de rayo
en Zonas Tropicales (Brasil, Malasia, Colombia y Rodesia), respecto a zonas no tropicales
(CIGRE).
100,0%
Probabilidad
80,0%
60,0%
40,0%
20,0%
0,0%
1 10 100
Corriente pico de la descarga [kA]
CIGRE (1979)
PAAS, Colombía (1995)
Cachimbo, Brazil (1993)
Anderson, Rhodesia (1954)
Lee, Malaysia (1979)CIGRE (1979)
Figura A.6. Curva de probabilidad acumulada de corriente de retorno negativa, comparativas entre países
ubicados en zonas templadas (CIGRE) y ubicados en zonas tropicales
La relación de polaridad es una función del territorio considerado. Esta información para el caso
colombiano se presenta en la Figura A.7 y Figura A.8.
1
Valores que aún siguen vigentes en todo el mundo, para aplicaciones en ingeniería

38. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
31
80
Porcentaje[%]
70
60
50
40
30
20
10
0
Polaridad
Positivas Negativas
32,72
67,28
Figura A.7. Distribución de polaridades promedio multianules (1997 – 2001) para
el territorio Colombiano
Porcentaje[%]
70
60
50
40
30
20
10
0
80
90
100
10,1
89,9
76,9
73,7
60,0
40,0
26,3
68,8
31,2 29,5
70,5
84,2
15,8
23,1
Bogotá
Samana
Pto.Berrio
ElBagre
Nechi
Magangue
Barranquilla
Positivos Negativos
Figura A.8 Distribución de polaridades promedio multianules (1997 – 2001) para
algunas ciudades Colombianas
La polaridad de una descarga eléctrica atmosférica para un área considerada (aspecto
espacial), puede también afectar la estrategia de una óptima protección contra rayos. Desde
las mediciones realizadas por Berger en las décadas del 1950 a 1970, en Monte San Salvatore
(Italia - Suiza), se ha establecido que la distribución promedia de la polaridad de una descarga
eléctrica atmosférica varía entre 90 % y 95 % para polaridad negativa y entre 5 % y 10 % para
polaridad positiva.

39. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
32
Sin embargo, resultados de mediciones en diferentes redes de localización de rayos, como por
ejemplo la NLDN2
de los Estados Unidos, muestran que una considerable proporción de
descargas en época de invierno son de polaridad positiva. De los análisis de resultados con
antenas de detección de rayos, tipo DF (direction finding), en la Costa Este de los Estados
Unidos, Orville (1987), reportó un cambio de polaridad en las descargas, como función de la
temporada, con dominio de la polaridad positiva en la temporada de invierno. Orville también
reportó un incremento en la mediana de la corriente pico de retorno del rayo para esta
temporada [1].
Sugimoto et. al., en 1994, presentan mediciones de Corriente de Retorno del Rayo durante el
invierno en Japón, siendo este el período cuando la actividad de rayos es más severa,
encontrando una relación cercana de uno a uno entre las descargas negativas y las positivas,
pero ninguna diferencia estadística notable en las magnitudes de corriente.
Uman en su libro Lightning Discharge (p.54) [6] sostiene que las condiciones que favorecen la
aparición de Rayos de polaridad positiva son aparentemente grandes elevaciones, climas fríos,
latitudes altas y tormentas severas. Sin embargo, en los más de diez años de observaciones
realizadas con la antena TSS 420 por el grupo PAAS-UN de la Universidad Nacional de
Colombia y con la Red Colombiana de Localización de Rayos RECMA, se ha encontrado que
los rayos de polaridad positiva dependen no solamente de condiciones espaciales como
elevación, clima y latitud, sino de condiciones temporales como hora diaria de presentación de
la tormenta y periodo del año [1].
Con base en los datos de la RECMA, que cubre la región central colombiana, se puede
reportar que algunas zonas experimentan cambios de polaridad como función del tiempo,
medido en meses, mientras que en otras la proporción de descargas negativas - positivas,
permanece inalterable durante el año. Es así como se encontró, por ejemplo, que para la
población de Nechí, la fracción de descargas positivas varía de 0 % en enero a 95 % en junio
en el año 2000, respecto al total de descargas [2].
Mediante los datos multianuales del sensor TSS 420 se han realizado trabajos de evaluación
de la polaridad para diferentes zonas y durante varios años. Si bien, en general el
comportamiento de la zona central colombiana se caracteriza por una distribución típica de
polaridad 95 % negativas, 5 % positivas, se ha encontrado que en la zona sur del
departamento de Cundinamarca, límites con los departamentos de Tolima y Huila, la proporción
de polaridad varía en el tiempo [1].
NOTA El valor de los parámetros del rayo ha sido obtenido, generalmente, de mediciones en objetos altos (torres
instrumentadas) y sistemas de localización de rayos. La distribución estadística de los valores de la corriente pico del
rayo no considera el efecto de tales torres (descontaminación).
A.3 PARÁMETROS MÁXIMOS DEL RAYO PARA NIVEL I DE PROTECCIÓN CONTRA
RAYOS - NPR I
Los efectos mecánicos del rayo se relacionan con el valor pico de la corriente (I) y la energía
específica (W/R). Los efectos térmicos se relacionan con la energía específica (W/R) cuando se
presenta acople resistivo y con la carga (Q) cuando se presenta arco en la instalación.
Sobretensiones y arcos peligrosos causados por acoples inductivos están relacionados con el
valor medio de la pendiente de la corriente del rayo (di/dt).
2
Lightning Detection Network

40. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
33
Cada uno de estos parámetros (I, Q, W/R, di/dt) tiende a dominar en cada mecanismo de falla.
Esto debe tenerse en cuenta al establecer los procedimientos de prueba.
A.3.1 Primera descarga corta y descarga larga
Los valores de I, Q, W/R que se relacionan con efectos mecánicos y térmicos, se determinan a
partir de las descargas positivas (debido a que sus valores de 10 % son mucho mayores que los
correspondientes al 1 % de los valores de las descargas negativas). De la Figura A.5 (líneas 3, 5,
8, 11 y 14) se pueden asumir los siguientes valores con probabilidad menor del 10 %, así:
I = 200 kA
Qflash = 300 C
Qcorto = 100 C
W/R = 10MJ/Ω
di/dt = 20kA/µs
Para un primer impacto de rayo, de acuerdo con la Figura A.1, estos valores dan una primera
aproximación para el tiempo de frente:
( ) µsd/dIT ti 101 ==
Para un impacto de rayo decayendo exponencialmente, la siguiente ecuación aplica para un valor
de carga y energía (T1 << T2).
2
70
1
T*I*
,
Qcorto = (A.1)
2
2
70
1
2
1
T*I*
,
*RW = (A.2)
Estas ecuaciones, junto con los valores dados arriba, dan una primera aproximación para el valor
del tiempo al 50 %:
T2 = 350 µs (A.3)
Para descargas de larga duración, su carga puede ser calculada aproxidamente de:
Qlarga = Qflash - Qcorto = 200 C (A.4)
Su tiempo de duración, de acuerdo con la Figura A.2, puede ser estimado del tiempo de duración
de la descarga como:
Tlarga = 0,5 s (A.5)
NOTA Estos valores han sido tomados de lEC considerando que para zona tropical los parámetros de polaridad
positiva aun no han sido publicados.

41. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
34
A.3.2 Descargas cortas subsecuentes
El valor máximo del promedio de la pendiente di/dt, que se relaciona con el arco peligroso
causado por acople inductivo, se determina de las descargas cortas subsecuentes negativas
(Debido a que el 1 % de sus valores son mucho mayores que las primeras descargas negativas o
el correspondiente valor 10 % de las descargas positivas). De la Figura A5 (líneas 2 y 15) se
puede tomar el siguiente valor con probabilidad menor del 1 %:
I = 54 kA (A.6)
di/dt = 120 kA/µs (A.7)
Para un impacto corto subsecuente de acuerdo con la Figura A.1, estos valores dan una
primera aproximación para su tiempo de frente:
T1 = I/(di/dt) = 0,4 µs (A.8)
Su tiempo al valor medio puede ser estimado de la duración de la descarga subsecuente
negativa:
T2 = 50 µs, a partir de datos de energía especifica, distribución log-normal 1 %
A.4 VALORES MÍNIMOS DE LOS PARÁMETROS DEL RAYO
Debido a que los parámetros de la descarga eléctrica atmosférica en zona tropical difieren con
respecto a los de latitudes mayores, fue necesario re-evaluar el radio de la esfera rodante para
propósitos de diseño del sistema de protección externo. Para ello se determinó el valor de la
corriente pico definida por la probabilidad de ocurrencia de valores mínimos para cada NPR
(véanse las Tablas 6 y 7), con base en los parámetros de zona tropical presentados anteriormente.
Aunque tradicionalmente, el radio de la esfera rodante se ha asumido igual que el de la distancia
de impacto aproximada para las corrientes mínimas esperadas en cada NPR, se tuvo en cuenta
que tanto esta distancia como el punto final de impacto directo de la descarga sobre una
estructura dependen de su geometría y dimensiones, y no es el mismo para todos los puntos en
la estructura (esquinas, bordes, techo plano, puntas etc.) [12]-[15]. Por consiguiente, aunque no
es posible establecer valores de distancia de impacto válidos para todos los casos, se puede
implementar la opción más segura para el diseño de la protección externa, determinada por la
distancia de impacto para terreno plano 'S' (sin estructuras). Esta opción brinda mayor seguridad
porque constituye el valor mínimo que puede tomar la distancia de impacto, ya que la presencia
de estructuras en tierra propicia la formación de líderes ascendentes y por consiguiente aumenta
el valor de esta distancia.
Debido a lo anterior, el radio de la esfera rodante se estimó aplicando la expresión propuesta en
el trabajo doctoral [12] para los valores de corriente pico mínima en zona tropical dados en la
Tabla 6 para cada NPR. Dicha expresión es la siguiente:
780
93 ,
Ip,S = (A.9)
Al comparar los valores de la distancia de impacto para terreno plano ‘S’ con los usados
tradicionalmente para diseño por medio de la expresión St =10 Ip0,65
se encuentran valores
apreciablemente mayores para la expresión tradicional ‘St’, lo cual puede llevar a sobrestimar el
radio de la esfera rodante y como consecuencia diseñar un sistema de protección externo de
menor eficiencia a la deseada.

42. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
35
Mayores detalles acerca del tema, se pueden encontrar en la referencia [12].
A.5 NIVEL CERAUNICO Y DENSIDAD DE RAYOS A TIERRA
A.5.1 Variación espacial del nivel ceraunico
El NC fue evaluado en áreas de 30 km2
x 30 km2
, encontrándose zonas con valores entre 11 d y
289 d tormentosos año. La Figura A.9 muestra la variación de estos valores en la geografía
colombiana para el año 1999.
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-2,0
-4,0
-78,0 -76,0 -74,0 -72,0 -70,0 -68,0
Longitud
Latitud
Brasil
Perú
Ecuador
Panamá
Venezuela
30
60
60
60
60
60
60
90
90
90
90
120
120
120
150
150
150
180
210
180
180
180
210
210
240
240
250
Figura A.9. Mapa de ISO-Niveles ceraunicos para Colombia (Área de 30 km x30 km) – 1999
NOTA Este mapa de ISO-Niveles ceraunicos para Colombia fue elaborado por el convenio Universidad Nacional de
Colombia e Interconexión Eléctrica S.A. ESP, con base en el Sistema de Información de Descargas de ISA S.A. ESP,
en caso de alguna aclaración favor dirigirse a los autores.

43. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
36
A.5.2 Densidades típicas en Colombia
La evaluación Global de DDT para toda la geografía colombiana se hizo para áreas de 300 km2
x 300 km2
., para un total de 1393 km2
x900 km2
; sus resultados se muestran en la Tabla A.5 y
Figura A.10 Se presentan variaciones en valores desde 0,0012 hasta 11.4, con un valor de
media aritmética de 3 [strokes/km2
-año].
Tabla A.5. Actividad de rayos en la geografía colombiana entre 1977-1999.
Área = 1393x900 km
2
Año
Total
Strokes
DDT media
[strokes/km
2
-año]
1997 2.875.660 2,29
1998 2.828.774 2,25
1999 1.987.061 1,58
2000 1.147.459 0,91
2001 1.888.503 1,5
Respecto a la evaluación Global y considerando los resultados de evaluaciones de diferentes
sitios del mundo, es posible afirmar que la DDT es menos prevalente en el trópico que en el
sub-trópico [11]. Sin embargo, cuando se evalúa regionalmente, en áreas de 30 km2
x30 km2
,
se pueden encontrar, en la geografía colombiana (zona tropical), valores de DDT de
35 [strokes/km2
-año]. Una evaluación local en áreas menores, de 3 km2
x 3 km2
es el ideal para
propósitos de diseño de sistemas de protección contra rayos. Esta evaluación solo es obtenible a
través de los datos de un sistema de localización de rayos.
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-2,0
-4,0
-78,0 -76,0 -74,0 -72,0 -70,0 -68,0
Longitud
Latitud
Brasil
Perú
Ecuador
Panamá
Venezuela
-66,0
14,0
Bogotá D.C.
Samaná
El Bagre
1
1
1
2
2
2
3
4
3
3
4
5
5
6
7
8
9
Figura A.10. DDT Colombia 1999 (áreas 300 km
2
x 300 km
2
)

44. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
37
Tabla A.6. Densidad de descargas a tierra para algunas ciudades de Colombia
Ciudad Latitud Longitud
Densidad
promedio
Barranquilla 10,9 -74,8 1
Cartagena 10,5 -75,5 2
Corozal 9,3 -75,3 3
El Banco 9,1 -74,0 10
Magangue 9,3 -74,8 5
Montería 8,8 -75,9 2
Quibdo 5,7 -76,6 9
Santa Marta 11,1 -74,2 2
Tumaco 1,8 -78,8 1
Turbo 8,1 -76,7 5
Valledupar 10,4 -73,3 2
Riohacha 11,5 -72,9 2
Armenia 4,5 -75,8 2
Barranca 7,0 -73,8 7
Bogota 4,7 -74,2 1
Bucaramanga 7,1 -73,1 1
Cali 3,6 -76,4 1
Cúcuta 7,9 -72,5 1
Girardot 4,3 -74,8 5
Ibagué 4,4 -75,2 2
Ipiales 0,8 -77,6 1
Manizales 5,0 -75,5 2
Medellín 6,1 -75,4 1
Neiva 3,0 -75,3 1
Ocaña 8,3 -73,4 2
Pasto 1,4 -77,3 1
Pereira 4,8 -75,7 4
Popayán 2,4 -76,6 1
Remedios 7,0 -74,7 12
Villavicencio 4,2 -73,5 1
Bagre 7,8 -75,2 12
Samaná 5,4 -74,8 9

45. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
38
ANEXO B
(Informativo)
FUNCIONES DE LOS PARÁMETROS DEL RAYO PARA PROPÓSITOS DE ANÁLISIS EN EL
DOMINIO DEL TIEMPO
Las formas de onda de corriente (T1 /T2) para:
- La primera descarga 10/350 µs
- Las descargas subsecuentes cortas 0,4/50 µs
Pueden ser definidas como:
( )
( )
( )25
1
5
1
1
τ−
τ+
τ
= /texp.
/t
/t
.
k
I
i (B.1)
en donde
I = corriente pico (kA).
k = factor de corrección para la corriente pico.
t = tiempo (µs).
1τ = constante de tiempo de frente (µs).
2τ = constante de tiempo de cola (µs).
Los parámetros dados en la Tabla B.1 aplican para la forma de onda de la primera descarga y
la descarga subsecuente corta, para diferentes NPR. Las curvas analíticas se muestran en la
Figura B.1 y la Figura B.2.
Las descargas largas pueden ser descritas por formas de onda rectangulares con una corriente
promedio I y una duración Tlargo de acuerdo con la Tabla 5.
La densidad de amplitud de la corriente de rayo (Figura B.3) puede ser derivada de las curvas
analíticas.
Tabla B.1. Parámetros para la ecuación B.1
Primera descarga Descargas subsecuentes
NPR NPRParámetros
I II III-IV I II III-IV
I (kA) 200 150 100 75 56 38
k 0,941 0,941 0,941 0,981 0,981 0,981
τ1 (μs) 9,43 9,43 9,43 0,354 0,354 0,354
τ2 (μs) 471 471 471 70,45 70,45 70,45

46. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
39
100 %
50 %
0 %
i
10 %
90 %
tT
T
1
2
Figura B.1. Forma de onda de la pendiente de la descarga de corriente
100 %
50 %
0 %
i
tT2
50 %
Figura B.2. Forma de onda de la cola de la descarga de corriente

47. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
40
10 ³
f
10 ²
10 ¹
10 º
10 ¹
10 ²
10 ³
(A/Hz)
10 ¹ 10 º 10 ¹ 10 ² 10 ³ 10 4 10 5 10 6 10 7
(Hz)
4
4
4
31
2
1 Descarga larga 400 A 0,5
2 Primera descarga 200 kA 10/350 μs
3 Descargas subsecuentes 50 kA 0,25/100 μs
4 Curva envolvente
Figura B.3. Densidad de la amplitud de la corriente de rayo para un NPR I

48. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
41
ANEXO C
(Informativo)
SIMULACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL RAYO PARA PROPÓSITOS DE PRUEBA
C.1 INTRODUCCIÓN
Si un objeto es impactado por un rayo, la corriente del rayo circula por el mismo. Cuando se
ensayan elementos de protección individuales, debe tenerse en cuenta la escogencia de
parámetros de prueba apropiados para cada componente. Finalmente, debe ser realizado un
análisis del comportamiento del SIPRA.
C.2 SIMULACIÓN DE LA ENERGÍA ESPECIFICA DE LA PRIMERA DESCARGA CORTA Y
LA CARGA DE UNA DESCARGA LARGA
Los parámetros de prueba están definidos en las Tablas C.1 y Tabla C.2; un ejemplo del
generador de pruebas se muestra en la Figura C.1, el cual puede ser usado para simular la
energía específica de la primera descarga corta combinada con la carga de la descarga larga.
Las pruebas son hechas para evaluar la integridad mecánica, comportamiento ante
calentamiento y efectos de fundición.
Los parámetros de prueba relevantes para la simulación de la primera descarga corta (corriente
pico I, energía específica W/R y carga QS) están dados en la Tabla C.1. Estos parámetros
deben ser obtenidos con el mismo impulso. Este puede ser llevado a cabo mediante una
aproximación a una exponencial de corriente decreciente con T2 en el rango de 350 µs.
Los parámetros de prueba relevantes para la simulación de la descarga larga (carga Ql y
duración T) están dados en la Tabla C.2.
Dependiendo de las pruebas y los mecanismos de daño esperados, las pruebas para la
primera descarga corta o la descarga larga pueden ser aplicadas individualmente o como una
prueba combinada, donde a la descarga larga le sigue la primera descarga corta
inmediatamente. Las pruebas para el arco de fusión deben ser hechas con ambas polaridades.
Tabla C.1. Parámetros de prueba para la primera descarga corta
NPR
Parámetros de prueba
I II II-IV Tolerancia
Corriente pico (kA) 200 150 100 + 10 %
Carga Qcorta (C) 100 75 50 + 20 %
Energía específica W/R (kJ/Ω) 10000 5625 2500 + 35 %
Tabla C.2. Parámetros de prueba para descargas largas
NPR
Parámetros de prueba
I II III-IV
Tolerancia
Carga Qlarga 200 150 100 + 20 %
Duración T (s) 0,5 0,5 0,5 + 10 %

49. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
42
L
160 kV
tensión de
carga U
600 V G
L
20 μF
Interruptor
de inicio
R = 0,1 Ω1 R2
R3
1,5 Ω
100 μH to
300 μH
0,5 s
Interruptor
de corto
circuito
Derivación
Generador de corriente
para la primera descarga
Generador de corriente
para larga descarga
NOTA Los valores aplican para NPR I
Figura C.1. Ejemplo de generador de prueba para la simulación de la energía específica de la primera
descarga corta y la carga de la descarga larga
C.3 SIMULACIÓN DEL FRENTE DE LA CORRIENTE DE LA DESCARGA CORTA
La pendiente de la corriente la determinan las tensiones magnéticamente inducidas en lazos
instalados cerca de conductores que llevan corrientes de rayo.
La pendiente de la descarga corta de corriente es definida como el aumento de la corriente Δi
durante el incremento de tiempo Δt (véase la Figura C.2). Los parámetros de prueba relevantes
para la simulación de esta pendiente de corriente están dados en la Tabla C.3. Ejemplos de los
generadores de prueba se muestran en la Figura C.3 y Figura C.4, los cuales pueden ser
usados para simular la pendiente del frente de una corriente de rayo asociada con un impacto
directo de rayo. La simulación puede ser hecha para una primera descarga corta y una
descarga corta subsecuente.
NOTA Esta simulación cubre la pendiente de descarga corta de corriente. La cola de la corriente no tiene
influencia en esta clase de simulación.
La simulación de acuerdo con el numeral C.2 puede ser aplicada independientemente o en
combinación con la simulación del numeral C.1.
Para información adicional sobre parámetros de pruebas simulando los efectos del rayo en los
componentes de un SIPRA, véase el Anexo D.
Tabla C.3. Ejemplo de generador de prueba para la simulación de la energía específica de la primera
descarga corta y la carga de la descarga larga
NPR
Parámetros de prueba
I II III-IV Tolerancia
Primera descarga corta
Δi (kA)
Δt (µs)
200
10
150
10
100
10
+ 10 %
+ 20 %
Descargas subsecuentes cortas
Δi (kA)
Δt (µs)
54
0,4
40,5
0,4
27
0,4
+ 10 %
+ 20 %

50. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
43
i
t
Δt
Δi
Figura C.2. Definición para la pendiente de la corriente de acuerdo con la Tabla C.3
300 kV
tensión de
carga UL
2 μH 0,25 Ω
9 μH
0,1 Ω
Generador de corriente Elemento de prueba
NOTA Los valores aplican para NPR I
Figura C.3. Ejemplo del generador de prueba para la simulación de la pendiente del frente de la primera
descarga corta

51. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
44
300 kV
tensión de
carga UL
2 μH 0,25 Ω
9 μH
0,1 Ω
Generador de corriente Elemento de prueba
NOTA Los valores aplican para NPR I
Figura C.4. Ejemplo del generador de prueba para la simulación de la pendiente del frente de
las descargas subsecuentes

52. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
45
ANEXO D
(Informativo)
PARÁMETROS DE PRUEBA PARA SIMULAR LOS EFECTOS DE LOS RAYOS SOBRE
COMPONENTES DE UN SIPRA
D.1 GENERAL
Este anexo presenta los parámetros básicos para ser usados en un laboratorio para simular los
efectos de los rayos. El Anexo D cubre todos los componentes de un SIPRA sujeto a toda o a
una gran parte de las corrientes de rayo y debe ser usado conjuntamente con las normas que
especifican los requerimientos y las pruebas para cada componente específico.
NOTA Los parámetros relevantes para los aspectos relacionados con el sistema (por ejemplo, para la
coordinación de dispositivos de protección contra Sobretensiones DPS) no son considerados en este Anexo.
D.2 PARÁMETROS DEL RAYO RELEVANTES EN EL PUNTO DE IMPACTO
Los parámetros del rayo relevantes que juegan un papel importante en la integridad física de
un SIPRA son, en general, la corriente pico I, la carga Q, la energía específica W/R, la duración
T y la pendiente promedio de la corriente di/dt. Cada parámetro tiende a dominar diferentes
mecanismos de falla como se analizara en la siguiente sección. Los parámetros del rayo a ser
considerados para prueba son combinaciones de estos valores, seleccionados para
representar en laboratorio el mecanismo de la falla real de una parte del SIPRA que esta
siendo probado. Los criterios para la selección de las principales cantidades son dados en el
numeral D.5.
La Tabla D.1 presenta los valores máximos de I, Q, W/R, T y di/dt para ser considerados en las
pruebas, como una función del nivel de protección requerido.
D.3 REPARTICIÓN O PRORRATEO DE CORRIENTE
Los parámetros dados en la Tabla D.1 son relevantes para las corrientes de rayo en el punto
de impacto. De hecho la corriente fluye a tierra a través de más de un camino, tantos como
conductores bajantes y conductores naturales se presenten en el SIPRA y diferentes servicios
que están normalmente disponibles entrando a la estructura protegida (tuberías de agua y gas,
redes de comunicaciones y energía, etc.). Para la determinación de los parámetros de la
corriente real fluyendo en componentes específicas de un SIPRA, la repartición o prorrateo de
la corriente debe ser tenida en cuenta. Preferiblemente, la amplitud de la corriente y la forma de
onda a través de un componente en un punto específico de un SIPRA deben ser evaluadas.
Cuando una evaluación no sea posible, los parámetros del rayo pueden ser evaluados por
medio de los siguientes procedimientos.
Para la evaluación de la repartición de corriente dentro del SIPRA externo, puede ser adoptado
el factor de configuración kc (véase la NTC4552-3, Anexo C). Este factor da el prorrateo de la
corriente de rayo fluyendo por los conductores bajantes del SIPRA externo bajo las peores
condiciones.

53. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 4552-1
46
Tabla D.1. Resumen de los parámetros del rayo para considerar en el cálculo de los valores de prueba para los
diferentes componentes de un SIPRA y para diferentes NPR
Componentes
Principales
problemas
Parámetros del rayo peligrosos Notas
NPR Qlarga (C) T
I 200
II 150
Terminales de
captación
Erosión en el
punto de
acople ( para
metales
delgados) III - IV 100
<1 s aplicar
Qlarga un
impulso
simple
NPR W/R (kJ/Ω) T
I 10000
II 5600
Calentamiento
óhmico
III - IV 2500
Aplicar W/R
en
configuración
adiabática
Dimensionar
con
NTC 4552-3
NPR I (kA) W/R (kJ/Ω)
I 200 10000
II 150 5600
Terminales de
captación y
conductores
bajantes
Efectos
mecánicos
III - IV 100 2500
NPR I (kA) W/R (kJ/Ω) T
I 200 10000
II 150 5600
Conexiones
Efectos
combinados
(térmicos,
mecánicos y
chispas) III - IV 100 2500
<2 ms
aplicar I y
W/R impulso
simple
NPR Qlarga (C) T
I 200
II 150
Puesta a tierra
Erosión en el
punto de
acople
III - IV 100
<1 s aplicar
Qlarga un
impulso
simple
Dimensionar
por aspectos
mecánicos y
químicos
NPR I (kA) Qcorta (C) W/R (kJ/Ω)
di/dt
(kA/µs)
I 200 100 10000 200
II 150 75 5600 150
DPS con spark
gaps
Efectos
combinados
(térmicos,
mecánicos y
chispas III - IV 100 50 2500 100
Aplicar I, Qcorto
W/R impulso
simple. T<2ms,
aplicar Δi/Δt
pulsos
separados
NPR Qcorta (C)
I 100
II 75
Efectos
energéticos
(sobrecarga)
III - IV 50
Deben
examinarse
ambos
aspectos
NPR I (kA) T
I 200
II 150
DPS de óxidos
metálicos
Efectos
dieléctricos
(flameo)
III - IV 100
< 2 ms
(aplicar I en
un impulso
simple)
Deben
considerarse
pruebas
independientes
Las aproximaciones descritas anteriormente son aplicables para la evaluación del valor pico de la
corriente fluyendo por un camino particular a tierra. El calculo de los otros parámetros de la
corriente son evaluados como sigue:
kII p = (D.1)
kQQp = (D.2)
( ) ( )R
Wk
R
W
P
2
= (D.3)
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
dt
di
k
dt
di
p
(D.4)