¿Cómo efectuar una adecuada prevención y protección contra rayos?

En la historia de la minería peruana, los accidentes mortales producidos por rayos tienen un lamentable lugar. Por ello, las operaciones que tienen lugar en regiones con tormentas eléctricas, siempre deben tener instalados sistemas confiables que permitan una protección y prevención adecuadas.

Cuando se habla de protección contra rayos, podría hacerse una clasificación en tres grandes grupos: sistema de protección externa (protección contra impactos directos de rayos); sistema de protección interna (protección contra impactos indirectos); y sistema preventivo (prevención mediante la detección de rayos o tormentas).

Teniendo como parámetro dicha clasificación, los avances tecnológicos más significativos en los últimos años han ido en dos direcciones:

• En los sistemas de protección externa se han normalizado los materiales que forman parte de la instalación de un pararrayos, gracias a la serie de la normas internacionales IEC 62561- serie:2018.
• En el sistema preventivo, el Comité Electrotécnico Internacional ha adaptado la norma IEC 62793:2016, que permite clasificar los diferentes equipos para la detección de tormentas que existen en el mercado, en función de las fases de la tormenta que son capaces de detectar, quedando divididos en cuatro clases: A, B, C y D. 
Haciendo hincapié en la prevención, los detectores de la clase A serían los más preventivos, ya que son capaces de detectar todo el ciclo de vida de una tormenta eléctrica, avanzándose hasta unos 20 minutos al impacto del primer rayo.

Los sistemas de alerta temprana para la detección de tormentas se hacen imprescindibles, mucho más porque en la legislación minera peruana aparecen recogidos mediante el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería.

Sistemas de protección

Un diseño de protección deberá hacerse siguiendo las pautas de las normativas y legislación vigente existentes en el país. Cuando se realiza un proyecto de protección contra las descargas atmosféricas, la norma IEC 62305-2:2010 indica que debe cumplirse los siguientes pasos:

1. Recopilar toda la información posible relativa al proyecto (planos, dimensiones de las estructuras a proteger y sus características, materiales y contenido de las mismas, personas trabajando al aire libre, etc.). Para el caso de operaciones mineras en el Perú, verificar la existencia de polvorines en la mina.
2. Identificar la legislación vigente, así como las normativas más actualizadas que apliquen o que estén permitidas en el país en donde se lleva a cabo el proyecto.
3. Identificar los tipos de pérdidas en la estructura, así como los riesgos relevantes correspondientes.
4. Realizar una evaluación de riesgos y determinar las necesidades de protección. Para la reducción del riesgo de daños por rayos, las normativas permiten implementar medidas de protección y prevención.
5. Una vez determinadas las medidas de protección, elegir los sistemas de protección más adecuados en función de las características de las infraestructuras a proteger (presencia de personas, riesgo de pánico, riesgos de explosión y riesgo para el medio ambiente, etc.).

Sistemas de prevención

Si lo que se quiere es proteger personas que realizan trabajos en el exterior, como puede ocurrir en las minas con tajo a cielo abierto, la mejor manera es mediante la prevención. Para ello se puede implementar detectores de tormentas eléctricas que alertan del riesgo en un radio de 20 km, o redes de localización de rayos que informan en tiempo real de los puntos de impacto de los mismos.

Una vez que los detectores de tormentas generan una alarma temprana de rayo, las personas deberán buscar refugio en un edificio equipado con sistemas de protección contra el rayo (externa e interna) siguiendo lo señalado en la norma IEC/TR 62713 Safety procedures for reduction of risk outside a structure.

Los sistemas de prevención pueden ser útiles para proteger a los equipos electrónicos sensibles a las sobretensiones o que tengan alto valor económico. Cuando aparezcan los riesgos de sobretensiones, deberán desconectarse los equipos sensibles de la red eléctrica y cambiar su alimentación mediante otros sistemas, tales como grupos electrógenos o UPS.

 Soluciones personalizadas

Los aspectos que deben tomarse en cuenta para personalizar soluciones de protección son numerosos, pero todos están detallados en el llamado cálculo del índice de riesgo que aparece en las normativas (por ejemplo IEC 62305-2:2010) y que servirá para realizar un correcto dimensionamiento de la instalación.

Entre los ítem más importantes a tener en cuenta, destacan: índice isoceráunicos (número de rayos por año/km2); dimensiones de la estructura o edificio, donde la altura es un factor importante a considerar; materiales de la propia estructura; contenido de la estructura (materiales inflamables o explosivos aumentan el riesgo); ubicación de la estructura (ubicaciones en zonas abiertas o sobre una colina aumentan el riesgo); líneas eléctricas o telefónicas que llegan a la estructura (cuando son líneas aéreas tiene más riesgo de que aparezcan sobretensiones); presencia de seres vivos en el interior o exterior; riesgo de pánico; tipología de edificio (hospitales, hoteles, teatros, estadios, industrias o campamentos mineros, etc.).

En el mapa de niveles isoceráunicos del Perú se puede apreciar, por ejemplo, que en toda la zona costera el número de días de tormentas eléctricas anuales es del orden de 5 días de tormenta/año, mientras que por el contrario en la zona fronteriza con Brasil se alcanzan valores muy altos de hasta 140 días de tormenta/año.

En cuanto a la altitud sobre el nivel del mar, esta puede afectar sobre todo a una mayor frecuencia de impactos de rayos en los picos de las montañas en comparación con los valles.

La altitud también tiene influencia en las tormentas de invierno (ver fig. 2), en las cuales las nubes cumulonimbos están más próximas al suelo y, por tanto, estructuras elevadas, tales como torres de telecomunicaciones, son susceptibles a la producción de rayos ascendentes como consecuencia de su mayor proximidad a las cargas eléctricas.

En la figura 3, se puede apreciar las ramificaciones de un rayo ascendente originado por una torre elevada de telecomunicaciones, dichas ramificaciones van desde la punta del pararrayos de la torre hacia la nube.

Para evitar errores…

Los especialistas coinciden en señalar un conjunto de errores que se cometen en la protección contra rayos. Entre ellos, los recurrentes son:

• Cálculo incorrecto en la determinación del índice de riesgo.
• Diseño incorrecto de la instalación de protección y prevención contra el rayo.
• Instalación no acorde a lo marcado por las normativas; por ejemplo, instalando un pararrayos de forma incorrecta y que quede por debajo de antenas o estructuras de mayor altura.
• Empleo de materiales no normalizados; por ejemplo, utilizar cables de un calibre inferior al indicado, los cuales por tanto no serán capaces de soportar los esfuerzos térmicos y mecánicos.
• Selección de un modelo de pararrayos de menor radio de protección del necesario para cubrir todas las estructuras.
• Puestas a tierra de resistencia superior a los 10 ohmios marcados por las normativas internacionales.
• Vandalismo y robo de los materiales preciados; por ejemplo, los conductores de cobre.

En lo referente al uso y mantenimiento, existen tablas en las normas, donde se indica la periodicidad y qué aspectos se debe de tener en cuenta para realizar las inspecciones. En este punto, cabe hacer hincapié en la necesidad del mantenimiento preventivo de las instalaciones de pararrayos, pues un mal estado de conservación puede poner en riesgo a las personas y estructuras.

Una recomendación importante para el diseño, instalación, certificación y mantenimiento de un sistema de protección contra el rayo, es la contratación de empresas especializadas, homologadas y acreditadas para la realización de este tipo de proyectos.

Colaboración: INGESCO, empresa especialista en diseño, fabricación, instalación y control de sistemas para la protección y prevención contra el rayo.