Autor: Ing. Orlando E. Ardito Chavez / Ing. Jorge A. Noé Rondón
Corporación Selectronics SAC –
Soluciones Integrales para sus Instalaciones www.selectronicsperu.com
La
República del Perú, es un estado soberano situado en la parte occidental intertropical de América del Sur. Limita con Ecuador y Colombia
por el norte; Brasil por el este; Bolivia por el sureste; Chile por el sur; y, el
Océano Pacífico por el oeste. Tiene 3 regiones geográficas: costa sierra y selva
y 08 pisos ecológicos que van desde los 0 hasta los 6.750 msnm.
La costa del Perú es una delgada franja entre el océano Pacífico
y los Andes peruanos. La ecología de la costa está fuertemente influenciada por
la corriente fría de Humboldt, la gran profundidad oceánica de la Fosa Peruana y
por la altura de la Cordillera de los Andes. La combinación de estos tres fenómenos
ocasionan que a pesar de que la costa peruana se encuentra en una zona intertropical,
y bañada por 52 ríos que desembocan en el mar, su clima sea predominantemente subtropical
árido y desértico en lugar de tropical lluvioso como la región de la selva.
La sierra, zona montañosa,
es el escenario del desarrollo de los principales proyectos mineros del Perú tanto
en socavón como a tajo abierto. En ese contexto, el Perú es 2do productor mundial de
plata y cobre; 3ro de zinc y estaño; 4to de plomo y molibdeno; y, 6to de oro y
el 90% de la minería en el Perú se realiza
a más de 3000 msnm en zonas de ALTA probabilidad de impacto de rayos.
La
selva, pantanosa e inhóspita, alberga alto potencial para el desarrollo de
proyectos energéticos con el desarrollo de centrales hidroeléctricas así como
la explotación de hidrocarburos (petróleo y gas).
MITOS
Es común pensar que
una protección contra rayos está compuesta (así se venden) sólo por un terminal aéreo (conocido como
pararayos) fuera de norma, un cable
descendente montados sobre aisladores y
conectados en su base a una o varias
puestas a tierra verticales (varillas). No se suele implementar protección
interior y mucho menos desarrollar un cultura de prevención.
Por tanto, las soluciones típicamente existentes carecen
de sustento técnico dado que, ninguno de sus componentes cumple su rol de
manera efectiva y más que una solución se han convertido en “un problema” para
quienes originalmente optaron por su compra.
NORMATIVIDAD
Como en todo país en
vías de desarrollo, a pesar del gran esfuerzo que vienen desarrollando nuestras
autoridades, existe aún un avance incipiente en la normatividad y
reglamentación sobre protección contra descargas atmosféricas,
En el Perú, la máxima autoridad para legislar en
materias de seguridad eléctrica es el Ministerio de Energía y Minas y en tal
sentido se disponen de dos (02) documentos:
-
El Código Nacional de Electricidad – Suministro
-
El Código Nacional de Electricidad – Utilización
De manera complementaria, el
código establece que ante la ausencia de criterios, información insuficiente u
obsoleta, debemos referirnos a la normatividad internacional vigente (IEC,
NFPA, IEEE o similar)
Por ejemplo, para el sector minero, el DS 055 – 2010 REGLAMENTO
DE SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL Y OTRAS MEDIDAS COMPLEMENTARIAS EN MINERÍA señala
en:
-
Capítulo CAPÍTULO XIV “ESTÁNDARES DE SERVICIOS Y ACTIVIDADES
CONEXAS”
-
Subcapítulo V – ELECTRICIDAD, Articulo 337, Numeral l)
que:
“En zonas de sobre tensiones por origen
atmosférico debe preverse un sistema integral de protección contra sobre
tensiones tipo rayo, basado en normas Comisión Electrotécnica
Internacional (IEC), o de la National Fire Protection Association (NFPA), según corresponda».
Sin embargo no existen
normas que regulen la venta e instalación de pararrayos, lo cual ha permitido
el ingreso de productos de baja calidad, dudosa procedencia y/o no aceptados
por consenso por la comunidad internacional.
Durante el año, decenas de personas
mueren fulminadas víctimas de los rayos (ver anexo Cronología de muertes por
rayos). Lo peor, es que muchos de los fallecidos dejan esta vida pensando que
se encontraban resguardados frente a las descargas eléctricas porque compraron
un pararrayos para proteger su casa o negocio. Sin embargo, la verdad es que
fueron estafados mortalmente.
Debido a que el Código Nacional no contiene
lineamiento de cómo se debe instalar un sistema de Protección Contra Descargas
Atmosféricas, es que se presenta esta guía válida no solo para el Perú sino
para todo lugar en donde se desarrolle actividad minera y que recoge las pautas
y recomendaciones de la las normas internacionales IEC 62305 y NFPA 780 así
como el RETIE, la NTC 4552 y la ABNT NBR
5419 entre otros importantes documentos.
SISTEMA INTEGRAL DE PROTECCION CONTRA DESCARGAS ATMOSFERICAS - SIPDA.
El objetivo de un sistema de protección integral contra
descargas atmosféricas SIPDA es controlar (no eliminar) el fenómeno
natural, encasándolo en forma segura, y consta de las partes siguientes:
A.
SISTEMA DE
PROTECCION EXTERNA (SPE)
B.
SISTEMA DE
PROTECCION INTERNA (SPI)
C.
SISTEMAS DE
PREVENCION (SP)
D.
ANALISIS DE
RIESGO
*En los tres
niveles de acuerdo a la IEEE.
**Técnicas de
apantallamiento en equipos electrónicos contra EMI y RFI.
***El análisis de
riesgo de una edificación se encuentra en la Norma IEC-62305-2:2010 o NFPA
780:2010
A.- Sistema de Protección Externa.
Tiene la función de canalizar el rayo hasta el suelo en
forma segura. Está conformado por tres (03) elementos:
A.1 Terminales
Aéreos (Air Terminals): Tienen por función interceptar al rayo. Son
instalados en las partes más altas o prominentes de la edificación que se
quiere proteger. Todos ellos interconectados por cables eléctricos desnudos, de
manera de ofrecer “mínimo” dos vías o caminos a la corriente de descarga, desde
cada terminal aéreo. Todo terminal aéreo
(pararrayos) debe ser tipo Franklin, tal como lo avalan las normas del mundo.
En teoría la
mejor protección para cualquier establecimiento sería crear una “Jaula de
Faraday”, como se hace en forma práctica en los Laboratorios de Alta
Tensión, como medida de seguridad. Es decir proveer a la estructura de una “envolvente
metálica” que conduzca la descarga atmosférica a tierra y la disipe.
Los Sistemas Franklin
se diseñan y sus componentes se seleccionan con base a un cálculo gráfico
conocido Método Electro-Geométrico (EGM) o Esfera Rodante, y no el
cuestionado Método de Colección Volumétrica (CVM - Collection Volume Method)
IMPORTANTE
o Los pararrayos, no
“paran” o evitan los rayos, sino que son utilizados “para los rayos”, como elementos de mayor probabilidad de
interceptación.
o En sistemas de
potencia se denominan, erróneamente
"pararrayos" a los dispositivos de protección contra sobretensiones
de línea, descargadores de línea o "arresters".
A.2.-
Bajantes (Down leads) son las responsables
de conducir la
corriente descarga atmosférica (rayo) a tierra. Al
incrementarse su número se logra una reducción de la magnitud de la corriente
que circula por cada uno y del ratio de ascenso de la corriente (di/dt); así
mismo, se reduce la magnitud de las inducciones magnéticas en los lazos
metálicos de la instalación y las diferencias de potencial a tierra.
A.3.- La Puesta a Tierra (Ground/Earth) es el medio
para dispersar y disipar la corriente del rayo. Puede estar conformado por
electrodos verticales, horizontales o una combinación de ellos. Las normas
internacionales recomiendan la instalación de un “anillo de puesta a tierra
“que circunde la edificación, con ello se logra una mejor distribución de la
corriente del rayo que se disipa en el terreno a la par que facilita la
interconexión de los sistemas utilitarios (servicios públicos) a la red de
puesta a tierra, por lo tanto una mejor equipotencialización.
Asimismo, se recomienda la instalación de electrodos horizontales
complementarios para favorecer la dispersión superficial de corrientes del rayo
al ser un fenómeno en alta frecuencia.
Cabe aclarar que un sistema de puesta a tierra es un
conjunto de elementos conductores de un sistema eléctrico específico, sin interrupciones ni fusibles, que conectan
los equipos eléctricos con el terreno o
una masa metálica. Comprende la puesta a tierra y la red equipotencial.
B Sistema de
Protección Interna.
Es el conjunto de dispositivos
que se deben instalar al interior de la edificación y que permiten proteger a
los diferentes equipos y elementos de la instalación eléctrica interior,
limitando las sobre corrientes y
sobretensiones transitorias que puedan alcanzar los puertos de los equipos (Dispositivos de Protección contra
Sobretensiones - DPS o Transient Voltage Supply Systems - TVSS).
Para cada
instalación se debe hacer el análisis mediante la
técnica de la compatibilidad
electro magnética que consiste en eliminar o mitigar las perturbaciones en el emisor, en el canal de acople o disminuir la
susceptibilidad de los dispositivos, que es lo
mismo que aumentar la inmunidad de los mismos.
Es importante considerar
como parte del Sistema de Protección Interior:
B.1.- Equipotencialización con DPS: para limitar
sobretensiones en los puertos
de los equipos absorbiendo las corrientes transitorias.
-
Protección
primaria: Limita sobre corrientes transitorias al interior de las instalaciones.
- Protección secundaria: Limita sobretensiones en equipos electrónicos.
B.2.- Equipotencialización
con conductores (Bonding): de vital importancia para
garantizar la equipotencialidad del sistema, evitando diferencias de potencia,
deduciendo los efectos internos del campo eléctrico y minimizando la
posibilidad de descargas laterales o secundarias, no deseadas.
B.3.- Apantallamientos localizados
(Shielding):
para
minimizar los efectos inductivos en los equipos electrónicos. EMI (Electromagnetic Interference) o RFI
(Radio Frequency Interference).
B.4.-
Topología de cableados: para contribuir
a la compatibilidad electromagnética, disminuyendo las impedancias de transferencia.
B.5.- Instalación de filtros: para controlar las perturbaciones
conducidas, comúnmente se aplican
pasa bajos.
C.- Sistema de Alarma,
Mantenimiento y Seguridad personal.
C.1.- Los dispositivos o
sistemas de detección temprana, que
permitan a los usuarios tomar conocimiento de manera anticipada del
advenimiento de una tormenta eléctrica.
C.2.- Las guías y
procedimientos de seguridad, para desarrollar comportamientos seguros de las
personas. En la mayoría de casos se deben restringir las actividades fuera de
las edificaciones con SICDA al mínimo.
C.3.- El mantenimiento Preventivo de un SIPDA, es mínimo, si es instalado utilizando materiales libres de corrosión a
la humedad del medio ambiente. Las
normas internacionales recomiendan utilizar materiales como cobre, aluminio,
bronce y acero inoxidable en todos sus componentes. Naturalmente, la corrosión
galvánica resultaría un problema si se unen materiales disimiles como cobre y
aluminio. Para evitar ese problema se recomienda la utilización de elementos de
conexión bimetálicos.
Algunas normas
recomiendan una inspección visual cada cinco años o cuando la estructura
ha sido modificada o alterado es sistema de protección contra rayos original; especialmente si se
modifican las partes altas, como trechos o chimeneas etc. que son los elementos más prominentes y susceptibles a recibir descargas producto de
los rayos.
El programa de mantenimiento debe garantizar una continua actualización
del Sistema, para el cumplimiento de las normas mediante inspecciones
periódicas. Si una inspección muestra que las reparaciones son necesarias,
estas deben ser realizadas inmediatamente.
