Protección contra los rayos y medidas preventivas

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Este mensaje fue editado por última vez por yinkuilin6868 el 17 de mayo de 2016, a las 15:12. El 23 de mayo de 2007, siete niños de la escuela primaria de la aldea de Xingye, en la ciudad de Kai County, en Chongqing, murieron debido a un rayo durante la clase. Además, más de 30 niños resultaron heridos. Este trágico accidente llamó la atención de toda la sociedad. Con la llegada del verano, aumentan gradualmente las tormentas eléctricas, lo que tiene efectos negativos en el entorno de trabajo y en las condiciones laborales, y puede provocar fácilmente todo tipo de accidentes. En los últimos años, los incendios y explosiones en las empresas petroquímicas causados por rayos han sido cada vez más frecuentes, lo que ha provocado enormes pérdidas tanto en vidas humanas como en bienes. Por lo tanto, realizar una buena protección contra los rayos también es una de las medidas importantes para garantizar la seguridad en la producción de las empresas; se le debe prestar la debida atención. En este artículo especial se analizan las causas y los daños causados por los rayos, así como los tipos y características de estos. Teniendo en cuenta las características de las empresas petroquímicas, se proponen medidas de protección contra los rayos para las instalaciones de producción, los tanques de almacenamiento y el cuerpo humano. Casos de accidentes ● El 12 de agosto de 1989, a las 9:55, en el área de tanques antiguos del almacén de petróleo de Huangdao, perteneciente a la compañía Shengli Oil Transport de la China National Petroleum and Natural Gas Corporation, explotó uno de los tanques de concreto número 5, con una capacidad de almacenamiento de 23.000 metros cúbicos de crudo. El incendio duró 104 horas; se quemaron más de 40.000 metros cúbicos de crudo. Todas las instalaciones de la zona de tanques antiguos y de la zona de producción, que ocupaban una superficie de 250 mu, fueron destruidas por el incendio. Este accidente causó pérdidas económicas directas por valor de 35,4 millones de yuanes. Durante los esfuerzos por extinguir el incendio, 10 camiones de bomberos fueron destruidos, 19 personas murieron y más de 100 resultaron heridas. De ellos, 14 miembros de los servicios de bomberos y seguridad perdieron la vida, y 85 resultaron heridos. La causa directa del accidente fue un defecto inherente al tanque de aceite no metálico, que provocó chispas al ser impactado por una mina terrestre, lo que a su vez detonó el combustible y el aceite. ● El 13 de julio de 1998, a las 4:10 de la tarde, el almacén de petróleo de Hengdian, perteneciente a la Compañía General de Petróleo del condado de Huangpi, en la ciudad de Wuhan, fue alcanzado por un rayo. Esto causó que el tanque número 4 explotara, lo que resultó en la destrucción de 125 toneladas de diésel tipo 0, además de un tanque de almacenamiento de diésel con una capacidad de 1000 m³. Se produjeron así graves pérdidas económicas. ● El 4 de abril de 2006, el tanque número 1 de tolueno de la empresa Nanjing Huajing Chemical Co., Ltd. explotó debido a un rayo esférico; como resultado, se dañó la parte superior del tanque, y las tuberías y los sistemas de rociado también resultaron destruidos. Afortunadamente, no hubo heridos, pero las pérdidas económicas directas ascendieron a casi 70 mil yuanes. La causa de este accidente fue la insuficiente inversión en seguridad por parte de la empresa, así como deficiencias en su gestión, lo que generó ciertos riesgos de accidentes. Esta unidad lleva 4 meses sin que se realicen inspecciones y mantenimiento de sus sistemas de protección contra rayos y electrostática (la última inspección se realizó en mayo de 2005). Todo el tanque, especialmente las zonas donde se unen la parte superior del tanque con su cuerpo principal, está gravemente oxidado. Las válvulas de respiración y los orificios de iluminación en la parte superior del tanque, debido a la oxidación severa, ya no funcionan como conexiones eléctricas efectivas; esto aumenta enormemente el riesgo de producirse descargas eléctricas que puedan provocar incendios ； De los 3 conductores de puesta a tierra originales del tanque, destinados a protegerlo contra rayos y electricidad estática, 2 se han oxidado y roto, por lo que ya no son capaces de satisfacer las necesidades de liberación instantánea de grandes corrientes eléctricas. Cómo pueden las empresas petroquímicas llevar a cabo una buena protección contra los rayos. 1. Causas y daños causados por los rayos. 1. En esencia, los rayos son un fenómeno de descarga eléctrica estática que ocurre en las nubes cargadas de electricidad en la naturaleza. La formación de los relámpagos se debe, principalmente, a la existencia de nubes cargadas eléctricamente en el aire. Hay varias causas que dan lugar a la formación de estas nubes cargadas; la principal es cuando las gotas de agua que se encuentran en las nubes suben al aire y se congelan, lo que genera carga eléctrica. En este caso, la parte inferior de las nubes está cargada negativamente, mientras que la parte superior está cargada positivamente. Cuando las nubes eléctricas con cargas positivas y negativas se acumulan y finalmente chocan entre sí, o cuando las nubes con grandes cantidades de carga se acercan a la tierra, se produce una descarga eléctrica entre las nubes o entre las nubes y la tierra. Con la conversión instantánea de energía en el aire, se produce una intensa luz y sonido; eso es lo que comúnmente conocemos como relámpago. La enorme energía eléctrica de un rayo puede calentar rápidamente el aire circundante a más de 20.000 °C. El aire, al calentarse, se expande violentamente, lo que genera ondas de choque que se propagan por el aire a una velocidad de 5 metros por segundo. Estas ondas causan fuertes vibraciones mecánicas y efectos térmicos en las instalaciones y edificios que se encuentran dentro del área afectada, lo que provoca su destrucción total. 2. Cuando el dispositivo de protección contra rayos es golpeado por un rayo, la corriente eléctrica generada puede alcanzar niveles muy altos. Si la distancia de aislamiento entre dicho dispositivo y los equipos ubicados dentro y fuera del edificio no es suficiente, puede ocurrir un fenómeno de “contragolpe”. Cuando la corriente eléctrica de un rayo fluye a través del punto de impacto en el suelo o del conductor de puesta a tierra hacia el suelo circundante, se genera una caída de voltaje alrededor de ese punto. Si alguien se encuentra cerca del conductor de puesta a tierra, podrá verse afectado por el voltaje de paso causado por la corriente eléctrica de los rayos. Cuando la corriente eléctrica de un rayo pasa por los conductores de descarga hacia el dispositivo de puesta a tierra, debido a la impedancia tanto de esos conductores como del propio dispositivo de puesta a tierra, se produce una caída de voltaje considerable, que puede llegar a ser de decenas de miles o incluso cientos de miles de voltios. En tales casos, si una persona entra en contacto con esa corriente, su cuerpo sufrirá daños graves. Todos estos fenómenos suelen causar discapacidades, y en los casos más graves, pueden provocar la muerte de inmediato. 2 Tipos de relámpagos. Según su forma, los relámpagos se pueden dividir aproximadamente en tres tipos: relámpagos en forma de lámina, relámpagos en forma de línea y relámpagos en forma de esfera. Desde el punto de vista de los peligros, se pueden dividir en rayos directos, rayos inducidos (incluyendo la inducción electrostática y la electromagnética) y rayos esféricos. Desde el punto de vista de su mecanismo de formación, se pueden dividir en truenos térmicos, truenos frontales y truenos asociados a bajas presiones. Los relámpagos en forma de lámina ocurren entre las nubes y no tienen mucho impacto en los seres humanos ； Los relámpagos en forma de línea son un fenómeno bastante común relacionado con los rayos ； El rayo esférico es un fenómeno eléctrico especial, conocido también como “rayo en forma de esfera”. Se trata de una esfera luminosa de color púrpura o rojo, cuyo diámetro varía desde unos pocos milímetros hasta decenas de metros. Su duración suele ser de 3 a 5 segundos. Las bombas de bolas suelen rodar por el suelo o flotar en el aire; además, pueden entrar en los edificios a través de las grietas y explotar allí. 3 Medidas de protección contra los rayos. Los dispositivos de protección contra los rayos son la medida principal para evitar que se produzcan impactos de rayos. Los dispositivos comunes de protección contra rayos son las varillas pararrayos, las redes pararrayos, las bandas pararrayos, los conductores pararrayos y los supresores de voltaje, entre otros. El dispositivo de protección contra rayos está compuesto principalmente por tres partes: el pararrayos, los conductores de descarga y el conductor de puesta a tierra. Se utiliza principalmente su posición elevada con respecto al objeto que se desea proteger, para dirigir los rayos hacia sí mismo. Luego, a través de los conductores de descarga y los dispositivos de puesta a tierra, la corriente eléctrica generada por los rayos es dirigida hacia el suelo, con el fin de proteger a las personas o a los edificios de los daños causados por los rayos. 1. Pararrayos: En la práctica, los pararrayos se dividen en varios tipos, como el pararrayos individual, los pararrayos de altura igual en número par, los pararrayos de altura diferente en número par, los pararrayos de altura igual en número impar, los pararrayos de cuatro o más unidades de la misma altura, y los pararrayos para pendientes. El área de protección de la pararrayos es un cono truncado cuyo eje es el propio pararrayos; su forma se asemeja a la de una tienda de campaña. A cierta altura por debajo de la pararrayos, existe una zona segura; es decir, el área que está bajo la protección del pararrayos. En esta zona, los objetos prácticamente no corren riesgo de ser alcanzados por los rayos. Esta zona segura se denomina el área de protección del pararrayos. El radio de protección de una sola antena pararrayos suele ser 1,5 veces su altura. Pero los edificios dentro de la zona protegida no pueden garantizarse por completo a salvo de los rayos. 2. Pararrayos: El pararrayos es un dispositivo de protección que evita que las sobretensiones causadas por los rayos dañen los equipos de distribución eléctrica y otros dispositivos eléctricos. Existen pararrayos de tipo válvula y pararrayos de tipo tubular. El pararrayos se coloca en el extremo de entrada del equipo que se desea proteger; su extremo superior está conectado a la línea eléctrica, mientras que su extremo inferior está conectado a tierra. En condiciones normales, el espacio entre los componentes del pararrayos se mantiene aislado, sin afectar el funcionamiento del sistema. Cuando ocurre un rayo y se generan ondas de choque de alta presión que se propagan a lo largo de la línea, los espacios entre las varillas pararrayos se destruyen y se conectan con el suelo, lo que permite interrumpir forzosamente esas ondas de choque. En ese momento, la tensión que puede llegar al objeto protegido es únicamente la “tensión residual” que se genera cuando la corriente eléctrica de un rayo pasa a través del pararrayos, sus conductores y el sistema de puesta a tierra. Después de que pasa la corriente eléctrica, el espacio entre los componentes del pararrayos vuelve a quedar aislado, y el sistema puede seguir funcionando normalmente. 3. Dispositivo de protección contra rayos: La protección contra rayos por ionización está compuesta por un dispositivo de ionización en la parte superior, un dispositivo para captar las corrientes eléctricas subterráneas y los cables de conexión. Los dispositivos de protección contra rayos por ionización no previenen los accidentes causados por los rayos controlando el punto de impacto, sino que aprovechan el efecto de inducción de las nubes eléctricas, o bien utilizan elementos radiactivos para crear un campo eléctrico intenso cerca del dispositivo de ionización. Esto provoca la ionización del aire, generando un flujo de iones que se dirigen hacia las nubes eléctricas. De este modo, la carga eléctrica presente en las nubes se neutraliza y se disipa gradualmente, de modo que la intensidad del campo eléctrico en esa área no supere la capacidad de ruptura del aire. Así, se eliminan las condiciones necesarias para que ocurran los rayos, y se reduce la probabilidad de que se produzcan. 4 Medidas de protección contra rayos en las instalaciones de producción petroquímica y los tanques de almacenamiento. Dado que la mayoría de las instalaciones de producción petroquímica y los tanques de almacenamiento cuentan con carcasas metálicas, y que algunas instalaciones especiales, para satisfacer las necesidades de producción, tienen un tamaño muy grande, como las columnas de destilación, son las más propensas a ser afectadas por los rayos. 1. Protección contra rayos en las instalaciones de producción petroquímica. Durante el proceso de producción, las empresas petroquímicas suelen utilizar y almacenar grandes cantidades de sustancias inflamables y explosivas. Además, en las áreas de producción hay numerosas instalaciones químicas de gran altura; en particular, en las zonas de categoría Q-1 y Q-2, pueden existir mezclas gaseosas explosivas. Cualquier impacto de un rayo podría provocar incendios o explosiones. Durante una descarga eléctrica, los intensos efectos térmicos y mecánicos que se generan pueden causar daños enormes en las instalaciones de producción química, así como en los materiales inflamables y explosivos almacenados en dichas instalaciones. Esto puede tener consecuencias fatales para las plantas de producción petroquímica. Puede causar fácilmente el incendio y la explosión de sustancias inflamables y explosivas. Los materiales de partida y los productos utilizados por las empresas petroquímicas son, en su mayoría, gases, líquidos y sólidos inflamables. Todos los equipos y tuberías presentes en el lugar de producción deben estar conectados a tierra. En las entradas y salidas de los tubos metálicos, así como cada 10 a 20 metros, en los puntos donde los tubos están paralelos o se cruzan a una distancia inferior a 0.5 metros, y en todos los puntos de conexión entre los tubos, se deben utilizar conductores para establecer una conexión eléctrica adecuada y asegurar que estén bien conectados a tierra. Los techos metálicos en las instalaciones de producción petroquímica deben conectarse a los conductores de puesta a tierra a lo largo de sus bordes, a intervalos de 15 metros. En el caso de los techos de hormigón armado, durante la construcción, es necesario soldar la estructura metálica para formar un todo sólido. Además, se deben conectar conductores de descarga a la línea de tierra cada 15 metros. Para evitar que se produzca un contraataque, la tensión de flashover del material aislante entre el dispositivo de protección contra rayos y los conductores metálicos del edificio debe ser mayor que la tensión de contraataque. Cuando los tubos que transportan líquidos inflamables están separados por una distancia inferior a 10 centímetros, es necesario conectarlos entre sí con cables, cada 20 metros a lo largo de la longitud del tubo. Para las instalaciones químicas y sus edificios, todas las líneas de alimentación eléctrica se introducen bajo tierra mediante cables. O bien, los cables eléctricos a 50–100 metros antes de la entrada al edificio deben ser reemplazados por cables enterrados para suministrar energía. En el punto de conexión entre el cable y las líneas aéreas, se instalan protectores contra rayos de tipo válvula. Además, el protector contra rayos, la cubierta metálica del cable y los pies aislantes se conectan entre sí a tierra; la resistencia de tierra suele estar entre 5 y 30 ohmios. 2. Protección contra rayos en tanques al aire libre. Los tanques de almacenamiento de las empresas químicas, así como aquellos en los que se almacenan líquidos inflamables, suelen estar hechos de metal. Algunos de estos tanques altos son propensos a ser alcanzados por rayos durante la temporada de tormentas eléctricas; por lo tanto, es necesario utilizar pararrayos independientes para protegerlos. Cuando el espesor de las paredes de los tanques de petróleo horizontales situados en el suelo y equipados con dispositivos ignífugos, así como el espesor de la placa superior de los tanques de acero con techo fijo en el suelo, es igual o mayor a 4 milímetros, no es necesario instalar pararrayos. Los tanques de aceite con techo de aluminio y los tanques de acero cuyo espesor de la placa superior es inferior a 4 milímetros, deben estar equipados con pararrayos (redes). La pararrayos (red) debe proteger todo el tanque de combustible. Los tanques de petróleo con techo flotante o con techo interno flotante no deben estar equipados con pararrayos. Sin embargo, el techo flotante debe conectarse eléctricamente al cuerpo del tanque mediante dos cables. Para los requisitos específicos de protección contra rayos, se puede consultar la norma GB50074-2002 sobre diseño de almacenes de petróleo. 5 Medidas de protección contra los rayos para las personas. Durante las tormentas eléctricas, como las nubes de tormenta descargan su energía directamente sobre el cuerpo humano, se puede generar una tensión eléctrica con respecto al suelo o bien una descarga secundaria, lo cual puede causar electrocuciones en las personas. Por lo tanto, es necesario prestar atención a los requisitos de seguridad necesarios. (1) Durante las tormentas eléctricas, y salvo que sea necesario por motivos de trabajo, se debe permanecer lo menos posible al aire libre o en zonas abiertas ； En el exterior o en la naturaleza, es mejor usar un impermeable de plástico u otro material que no deje pasar el agua ； Si es posible, se puede entrar en edificios, automóviles o barcos que cuenten con estructuras metálicas robustas o sistemas de protección contra rayos ； Si se busca refugio en calles protegidas por edificios o por árboles altos, hay que asegurarse de mantener una distancia de al menos 8 metros de las paredes y los troncos de los árboles. (2) Durante las tormentas eléctricas, se debe alejarse tanto como sea posible de colinas, elevaciones o caminos elevados. También es necesario mantenerse lejos de las orillas del mar, lagos y ríos, así como de estanques. Además, hay que evitar estar cerca de alambradas, cuerdas para tender ropa metálicas, mástiles de banderas, chimeneas, torres altas y árboles solitarios. Tampoco se debe acercarse a edificios u otras estructuras que no cuenten con protección contra rayos. (3) Durante las tormentas eléctricas, es necesario tener cuidado con el peligro que representan las ondas de impacto de los rayos en el interior de los edificios. Hay que mantenerse alejado de las líneas de iluminación, las líneas de alimentación eléctrica, las líneas telefónicas, las líneas de transmisión de radio, los cables de alimentación de los radios y televisores, así como de todas las conexiones relacionadas con estos dispositivos. Esto se hace para evitar que estas líneas o dispositivos generen descargas eléctricas que puedan afectar al cuerpo humano. Según la información de la investigación, más del 70% de los accidentes por descarga eléctrica en interiores ocurren a una distancia de menos de 1 metro entre las personas; no se han registrado casos fatales cuando la distancia es de más de 1,5 metros. Por lo tanto, durante una tormenta eléctrica, es recomendable que las personas se mantengan a más de 1,5 metros de las líneas y equipos por los cuales podrían propagarse las ondas de rayo. Cabe señalar que, durante las tormentas eléctricas, simplemente apagar los interruptores no es suficiente para evitar los rayos. También es necesario cerrar puertas y ventanas, a fin de impedir que los relámpagos entren al interior y causen daños. (4) Cuando el dispositivo de protección contra rayos es alcanzado por un rayo, la corriente eléctrica generada suele producir un voltaje muy alto, lo que puede causar accidentes que resulten en heridos o muertos. Para evitar que se produzcan contragolpes, la tensión en la red de materiales aislantes que conecta los dispositivos de protección contra rayos con los conductores metálicos del edificio debe ser mayor que la tensión de contragolpe. Además, se debe delimitar una zona de peligro a la cual no debe acceder nadie. (5) Cuando la corriente eléctrica de un rayo fluye a través del conductor de puesta a tierra en el punto donde impacta el rayo, se genera un potencial muy alto alrededor de dicho conductor. Si alguien se encuentra cerca de ese conductor, podrá verse afectado por la tensión eléctrica que se genera como consecuencia de la corriente del rayo. (6) Cuando la corriente eléctrica de un rayo pasa por los conductores de descarga hacia el dispositivo de puesta a tierra, debido a la impedancia tanto de esos conductores como del dispositivo de puesta a tierra, se produce una caída de voltaje considerable. Si una persona entra en contacto con estos conductores, puede sufrir daños por la tensión de contacto; por lo tanto, es necesario prestar atención a esto. (7) Para evitar que la tensión de paso cause daños, la distancia entre el dispositivo de puesta a tierra contra rayos y las entradas/salidas de los edificios y estructuras, así como las aceras, no debe ser menor a 3 metros. Cuando la distancia es menor a 3 metros, se deben tomar medidas de seguridad como enterrar parcialmente el conductor de puesta a tierra, aislarlo con una capa de asfalto o colocar barras de equalización subterráneas.