Manual de Protección antisísmica en plantas industriales

Índice
Los sismos son fenómenos naturales provocados por la liberación de energía almacenada en la corteza terrestre, generalmente causada por el movimiento de las placas tectónicas. Esta liberación de energía genera ondas sísmicas que se propagan por el suelo y ocasionan vibraciones que pueden afectar la infraestructura adyacente. En las plantas industriales, los sistemas de protección antisísmica son esenciales para la operación continua, ya que cualquier interrupción puede impactar tanto en la seguridad como en la rentabilidad.
La garantía de protección es especialmente relevante en regiones donde los terremotos son frecuentes o de alta magnitud. En estas zonas sísmicas, la preparación adecuada es la clave para evitar interrupciones, daños estructurales y pérdidas económicas. En esta publicación, ofrecemos una guía para implementar medidas de protección sísmica que garanticen la integridad y funcionalidad de los sistemas eléctricos.
Además, exploramos las consideraciones clave, las normas internacionales y locales, así como los métodos de evaluación y pruebas que aseguran que los equipos eléctricos permanezcan operativos antes, durante y después de un evento sísmico.
¿Qué es el Riesgo Sísmico?
El riesgo sísmico es una combinación compleja de factores que determinan la probabilidad de que un área sufra daños debido a un terremoto. Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), el riesgo sísmico tiene tres componentes clave:
- Peligro sísmico:
Este factor se refiere a la probabilidad de que un terremoto de una determinada magnitud ocurra en una región específica dentro de un periodo de tiempo dado.
Para calcular el peligro sísmico, se analizan datos históricos, estudios geológicos y modelos predictivos que miden la actividad tectónica en la zona.
- Vulnerabilidad:
La vulnerabilidad se refiere a la capacidad de los edificios y equipos para resistir los efectos de un terremoto. En instalaciones industriales, los equipos eléctricos son particularmente vulnerables debido a su sensibilidad ante las vibraciones.
- Exposición:
Este factor mide el valor y la cantidad de personas, infraestructura y activos económicos que están en riesgo. En una planta, esto puede incluir no solo los equipos eléctricos, sino también los trabajadores y la infraestructura crítica que sustenta las operaciones de la planta. Reducir la exposición implica estrategias de mitigación como la instalación de sistemas antisísmicos y la preparación ante desastres.
Es fundamental que las plantas industriales en zonas sísmicamente activas realicen una evaluación de riesgo integral, que incluya un análisis detallado de estos tres factores. Solo así es posible diseñar y aplicar soluciones de protección sísmica eficaces.
Normas y estándares de protección antisísmica
La implementación de protección antisísmica en equipos eléctricos requiere el cumplimiento de normas internacionales y locales. Estos estándares están diseñados para asegurar que los sistemas eléctricos sean capaces de resistir las fuerzas generadas por un terremoto sin comprometer su integridad.
Normas internacionales
- DIN EN/IEC 60068-3-3: Esta norma europea es fundamental para evaluar la resistencia ambiental de componentes electrónicos en una variedad de condiciones, incluidas las vibraciones sísmicas. Se enfoca en garantizar que los equipos puedan operar bajo estrés ambiental severo. Las pruebas requeridas por esta norma incluyen simulaciones de temperatura extrema, vibraciones y choques mecánicos, y son vitales para garantizar que los sistemas eléctricos puedan resistir un sismo sin sufrir daños estructurales o causar fallas operativas.
- IEEE 693: Desarrollada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), esta norma se centra específicamente en la prueba de los componentes y sistemas utilizados en aplicaciones eléctricas y de telecomunicaciones en áreas propensas a sismos. IEEE 693 incluye pruebas rigurosas de vibración sísmica y resistencia estructural, lo que permite evaluar la capacidad de los equipos para soportar movimientos sísmicos sin presentar problemas de funcionalidad.
- Telcordia GR-63-CORE: Este estándar está especialmente diseñado para las redes de telecomunicaciones, pero sus exigencias de pruebas ambientales y sísmicas son aplicables a una amplia gama de instalaciones industriales. Los requisitos de Telcordia incluyen pruebas para la resistencia en entornos industriales severos y exteriores, lo que la convierte en una de las certificaciones más populares y demandadas en el mercado de protección sísmica.
Norma local
En México, la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012 regula la instalación de sistemas eléctricos en áreas sísmicamente activas. Esta norma establece los requisitos para el diseño, la instalación y el mantenimiento de equipos eléctricos, asegurando que cumplan los estándares necesarios para resistir los efectos de un terremoto. Es crucial que todas las instalaciones eléctricas en México cumplan con esta normativa para garantizar su seguridad y operatividad.
Evaluación de equipos críticos sensibles
La identificación y evaluación de los equipos eléctricos más vulnerables es un paso crucial en la implementación de un sistema de protección antisísmico. En una planta industrial, algunos de los equipos más críticos que requieren gabinetes de protección incluyen:
- Generadores: Estos equipos son esenciales para mantener el suministro eléctrico en caso de interrupciones en la red. Un fallo en un generador durante un terremoto podría provocar un apagón en toda la planta, lo que tendría consecuencias desastrosas para la operación.
- Transformadores: Son responsables de ajustar los niveles de tensión en las instalaciones industriales. Por lo tanto, su correcto funcionamiento es esencial para evitar daños a otros equipos eléctricos sensibles.
- Sistemas de control: Estos sistemas gestionan y monitorizan los procesos industriales. Si un sistema de control falla durante un terremoto, comprometería la capacidad de la planta para responder adecuadamente a la emergencia.
- Distribución eléctrica: La infraestructura que distribuye la energía a los diferentes sistemas de la planta debe estar diseñada para soportar vibraciones sísmicas sin perder integridad estructural y funcional.
Cada uno de estos equipos debe someterse a un análisis de vulnerabilidad que evalúe su susceptibilidad a los daños durante un sismo. Este análisis debe considerar factores como el peso del equipo, su altura, el método de instalación, y la proximidad a otras estructuras.
Selección de pruebas de resistencia sísmica
Las pruebas de resistencia sísmica se realizan utilizando mesas vibratorias que simulan los movimientos y tensiones de un terremoto. Estas pruebas se ejecutan en tres direcciones principales para emular de manera precisa los efectos de un terremoto:
- Dirección frontal (X): Esta prueba simula las vibraciones y movimientos de adelante hacia atrás, asegurando que los equipos puedan soportar fuerzas laterales.
- Dirección lateral (Y): Reproduce las fuerzas sísmicas que actúan de lado a lado para garantizar que los equipos montados en racks o gabinetes no colapsen.
- Dirección vertical (Z): Evalúa el impacto de las fuerzas que afectan a los equipos desde abajo hacia arriba. De esta manera, simula los movimientos verticales generados por los sismos.
Existen dos métodos principales para la validación de las soluciones de protección antisísmica:
- Prueba del sistema completo: Consiste en la evaluación del sistema eléctrico en su totalidad. Esta Incluye todos sus componentes, en un laboratorio especializado que simula las condiciones de un sismo. Es un método particularmente eficaz para identificar posibles puntos débiles en la instalación y garantizar que todos los elementos del sistema puedan resistir las fuerzas sísmicas.
- Prueba de componentes individuales: En este método, cada componente del sistema eléctrico se prueba por separado, lo que permite una evaluación detallada de su resistencia. Este enfoque es útil para asegurar que los equipos críticos cumplan con las normativas de protección antisísmica.
Instalación y puesta en marcha
Una correcta instalación de los equipos eléctricos también es fundamental para su protección antisísmica. Las plantas industriales deben seguir cuidadosamente las recomendaciones y cumplir con todas las normativas pertinentes para garantizar la seguridad estructural de los sistemas eléctricos.
La instalación adecuada incluye el uso de anclajes, amortiguadores y soportes diseñados específicamente para resistir movimientos sísmicos. Además, una vez que los equipos están instalados, es necesario realizar pruebas para verificar que el sistema opera correctamente y que es tolerante a fallos.
Las pruebas de puesta en marcha también deben incluir simulaciones de escenarios de emergencia, donde se evalúe cómo los equipos reaccionan ante cortes de energía y otros problemas operativos relacionados con terremotos. Estas pruebas ayudan a identificar áreas de mejora antes de que ocurra un evento sísmico real.
Gabinetes de Protección y soluciones antisísmicas de nVent
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