Los rayos: el peligro mortal del verano al que deben estar atentas las empresas químicas

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La protección contra rayos es un componente especialmente importante de las medidas de seguridad en las empresas petroquímicas. Durante el proceso de producción, las empresas petroquímicas almacenan y utilizan grandes cantidades de sustancias inflamables. Esto genera gases e inhalos inflamables, lo que crea un entorno propenso a explosiones. En caso de que se produzca una descarga eléctrica, esto puede encender la mezcla de gases o inhalos inflamables. En los casos menos graves, esto provoca la interrupción de la producción y daños en los equipos, lo que conlleva pérdidas económicas. En los casos más graves, pueden ocurrir muertes y heridos, lo que tiene consecuencias sociales negativas. Un accidente causado por un rayo en una fábrica química. Alrededor de las 22:25 de la noche del 21 de abril de 2005, ocurrió una explosión masiva en el taller de fabricación de productos farmacéuticos de la empresa Dongxi Chemical Co., Ltd., ubicada en las afueras del pueblo de Gunan, en el distrito de Qijiang, ciudad de Chongqing. La explosión se debió a un rayo. Como resultado, 12 personas murieron, 7 desaparecieron y 12 resultaron heridas. 　　El 22 de marzo de 2013, a las 23:04, la fábrica de materiales para fuegos artificiales Jiu Dou, ubicada en la localidad de Dahu, sufrió una explosión en sus hornos debido a un rayo excepcionalmente intenso. No hubo heridos, pero las puertas y ventanas de más de 500 viviendas en los alrededores resultaron dañadas en diferentes grados. 　　Una empresa fabricante de gases sufrió un impacto de rayo, lo que dañó los sensores de flujo de gas. Las pérdidas económicas directas ascendieron a unos 20 mil yuanes; además, fue necesario detener la producción de forma urgente, lo que causó pérdidas indirectas de 80 mil yuanes. 　　Una empresa química sufrió un impacto de rayo, lo que causó la destrucción de 1 medidor de oxígeno, 1 transmisor de nivel capacitivo, 1 analizador de hidrógeno, 1 medidor de nivel de tipo flap magnético, 2 alarmas inteligentes, la placa de control del sistema de eliminación eléctrica de polvo en las calderas, y el interruptor 366 en la línea de transformación de 35 KV. Las pérdidas económicas directas ascendieron a aproximadamente 90 mil yuanes, lo que provocó la parada total de las operaciones de la empresa durante 2 días. Las pérdidas indirectas fueron de 200 mil yuanes. ¿Por qué es fácil que se produzcan accidentes por rayos en las plantas químicas durante el verano? Composición de los equipos e instalaciones en las empresas petroquímicas: Zonas de tanques y zonas de bombas. Es un componente habitual en las empresas petroquímicas. Las zonas de tanques se utilizan para almacenar diversos materiales y productos de producción. Los tanques están conectados entre sí, así como con la zona de bombas, a través de tuberías. La zona de bombas suele combinarse con la zona de tanques, y se utiliza para transportar los materiales que se encuentran dentro de los tanques hasta el lugar de producción, mediante bombas mecánicas; también sirve para extraer esos materiales de los tanques con el fin de transportarlos. 　　Zona de instalaciones de producción. Este es un componente esencial de las empresas petroquímicas. La composición de los dispositivos de producción es bastante compleja; según el proceso productivo, los dispositivos necesarios varían enormemente. Dentro de los dispositivos de producción tienen lugar diversas reacciones químicas o físicas. En este proceso, se utilizan sustancias inflamables, y es posible que se generen gases inflamables durante la producción, o bien sea necesario eliminar gases residuales inflamables. 　　Chimeneas y antorchas. Este es un signo distintivo de las empresas químicas. La chimenea funciona como conducto de escape para los gases producidos por los sistemas de calefacción, mientras que la antorcha se utiliza para expulsar los gases resultantes de la combustión de diversos gases inflamables. Mediante instalaciones como los tanques de presión del compresor, se mantiene la presión dentro de la antorcha siempre por encima de la presión del aire exterior. 　　Soportes para tuberías. Los soportes para tuberías se utilizan para el transporte de tuberías o como lugar de instalación para pasarelas de cables en exteriores. Las tuberías se utilizan para el transporte de sustancias entre las zonas de producción y almacenamiento, mientras que los canaletas para cables sirven para el transporte de energía eléctrica entre las instalaciones de distribución y los equipos que consumen electricidad. 　　Sala de control de producción. La sala de control se utiliza para gestionar el proceso de producción. En su interior hay una gran cantidad de dispositivos electrónicos que sirven para controlar el arranque y parada de los diferentes equipos, monitorear su estado de funcionamiento, emitir alertas en caso de situaciones peligrosas, así como para controlar el nivel y la temperatura del líquido en los tanques que se encuentran dentro de la zona. 　　Planta de tratamiento de aguas residuales. Durante el proceso de producción, las empresas petroquímicas suelen generar grandes cantidades de aguas residuales industriales. Estas aguas deben ser tratadas hasta que cumplan con los estándares requeridos antes de poder ser vertidas. 　　Sala de bombas contra incendios. Dentro hay instalaciones contra incendios como bombas de incendios. 　　Subestación de transformación y distribución. Debido a las necesidades energéticas de algunos equipos de alta potencia, las empresas petroquímicas suelen construir sus propias subestaciones eléctricas, conectándose a ellas mediante al menos dos líneas de alta tensión provenientes de las subestaciones públicas. Después de la transformación en la subestación, se generan las salas de distribución de energía para cada zona; desde estas salas, la energía se envía a los diferentes equipos que la consumen. 　　Instalaciones de carga y descarga. Está compuesto por plataformas de carga y descarga, tanques de almacenamiento, tuberías, equipos de medición, entre otras instalaciones. Daños que los rayos causan a las empresas petroquímicas 1. Rayos directos. Un rayo directo es aquel que impacta directamente en edificios, otros objetos, el suelo o los dispositivos de protección contra rayos, generando efectos eléctricos, térmicos y fuerzas mecánicas. Un rayo directo puede dañar los edificios y causar heridos, además de dañar el equipo y provocar la interrupción de las operaciones. Cuando ocurre un rayo directo, la alta temperatura del canal de descarga eléctrica puede provocar la ignición de las sustancias inflamables que se encuentran en los alrededores, lo que a su vez puede causar explosiones y otros accidentes. Los principios para protegerse de los rayos directos son, primero, utilizar pararrayos para controlar el punto donde impactan los rayos, dirigiéndolos lejos de los objetos o espacios que deben protegerse. Segundo, es necesario dispersar la corriente eléctrica generada por los rayos de manera segura hacia el suelo. En este proceso, hay que evitar que se produzcan daños en los objetos o sistemas metálicos cercanos. Para ello, es importante que la resistencia de puesta a tierra sea baja; las líneas de descarga deben ser cortas y rectas, y su inductancia debe ser baja, a fin de reducir la tensión en dichas líneas y en el sistema de puesta a tierra. 　　Un rayo directo puede causar daños a todos los edificios e instalaciones dentro de las empresas petroquímicas, manifestándose principalmente en su destrucción o daño. Especialmente, representa un mayor peligro en zonas peligrosas como las áreas de almacenamiento en tanques, las instalaciones de producción al aire libre y las estaciones de carga y descarga. Esto se debe a que la alta temperatura generada por los rayos puede encender o hacer explotar las sustancias peligrosas que se encuentran en estas zonas. Por lo tanto, es necesario controlar los puntos donde pueden impactar los rayos, manteniéndolos dentro de espacios seguros. Cuando se utilizan recipientes metálicos o dispositivos metálicos como pararrayos, es necesario cumplir con los requisitos de las normas relacionadas con la protección contra rayos. Si no se cumplen dichos requisitos, se debe instalar un pararrayos para proporcionar protección. 2 Inducción por rayos. Inducción electrostática. Dado que la parte inferior de las nubes de tormenta tiene una carga eléctrica neta, cuando estas nubes se encuentran sobre una determinada área, debido al campo electrostático, los conductores metálicos presentes en esa área adquieren una carga de naturaleza opuesta a la de la carga en la parte inferior de las nubes de tormenta. Cuando ocurre la descarga principal en las nubes de tormenta, la carga eléctrica en la parte inferior de estas nubes se neutraliza. La carga inducida en los conductores metálicos pierde su restricción y pasa a ser una carga que puede moverse libremente. Si esta carga no se disipa rápidamente hacia el suelo, se genera un potencial muy alto, lo que hace que se rompa el espacio de aire entre esos objetos metálicos y se produzca una descarga eléctrica en forma de chispa. Si hay sustancias inflamables en estos espacios, una chispa podría encenderlas o provocar una explosión, con consecuencias graves. 　　Inducción electromagnética. Dado que los impulsos de relámpago son ondas de duración de milisegundos o microsegundos, en un tiempo extremadamente breve la corriente eléctrica generada por el relámpago aumenta de cero a decenas o incluso cientos de kiloamperios. De nuevo, en ese mismo tiempo extremadamente breve, dicha corriente disminuye de decenas o cientos de kiloamperios a cero. Por lo tanto, la fluctuación de la corriente eléctrica generada por el relámpago es muy grande. La tensión inducida en las carreteras cercanas es directamente proporcional a la fluctuación de la corriente eléctrica causada por los rayos. Esta tensión inducida puede hacer que el conductor se sobrecaliente, o bien puede provocar descargas eléctricas debido a la interrupción en el circuito. También pueden producirse descargas eléctricas debido a las reacciones entre este conductor y otros metales cercanos. Si hay sustancias inflamables en esos espacios, las chispas podrían encenderlas o causar explosiones, con consecuencias graves. 　　El impacto de los rayos en las empresas petroquímicas se manifiesta principalmente en los peligros que representan para esos lugares. Por ejemplo, cuando un tubo acumula una gran cantidad de carga eléctrica debido a la inducción electrostática, y si el tubo no está conectado a tierra o su resistencia de conexión al suelo es demasiado alta, o bien si la resistencia en los puntos de conexión del tubo es excesiva, esto puede impedir que la carga electrostática se disipe hacia el suelo. En ese caso, es posible que se produzca una descarga eléctrica hacia los objetos cercanos. Si en ese lugar hay gases o líquidos inflamables, estos podrían encenderse. Por ejemplo, si el área del circuito entre las tuberías adyacentes es demasiado grande, es posible que se genere una tensión excesiva debido a la inducción electromagnética. Esta tensión podría dañar las tuberías. Si dentro de estas tuberías hay gases o líquidos inflamables, la situación se vuelve extremadamente peligrosa. Por lo tanto, se establece que, en el caso de tuberías instaladas paralelamente y cuya distancia entre sí es inferior a 100 mm, es necesario hacer una conexión cada 30 m como máximo, con el fin de reducir el área del circuito de inducción y, así, disminuir la tensión inducida. 3 Invasión de ondas eléctricas de los rayos 　　Las ondas eléctricas de los rayos son, en esencia, ondas de pulso de alta voltaje. Pueden originarse cuando un rayo golpea directamente las líneas de tuberías, o bien debido a la inducción eléctrica generada por los rayos en dichas líneas. Cuando las ondas de rayo penetran en el interior a través de las tuberías, la alta tensión puede causar daños en los equipos o personas que se encuentren a lo largo de esas tuberías. 　　Debido a las características especiales de las empresas petroquímicas, en sus instalaciones hay una gran cantidad de tuberías y canalizaciones para cables. La mayoría de estas tuberías están instaladas en el aire. Muchas de estas tuberías conducen hacia el interior de los edificios. Si un rayo impacta directamente en estas tuberías o si se genera un exceso de voltaje en ellas debido a los rayos, ese exceso de voltaje podrá penetrar en el edificio a través de estas tuberías. Esto puede causar daños en los equipos conectados a esas tuberías, o bien, las personas que entren en contacto con esas tuberías podrían resultar heridas debido a la tensión eléctrica. Si se realiza la puesta a tierra antes de que los conductores lleguen al interior de la vivienda (es decir, si los conductores cargados se conectan indirectamente a tierra a través de un SPD), se puede reducir significativamente la tensión de los impulsos que ingresan al interior de la vivienda, y así disminuir el riesgo. 4 Impulso electromagnético por rayo El impulso electromagnético por rayo se refiere al efecto electromagnético que se genera cuando la corriente del rayo pasa a través de resistencias, inductancias y capacitores. Incluye las ondas de choque generadas por los relámpagos y los campos electromagnéticos de radiación. El impacto de los pulsos electromagnéticos generados por los rayos en las empresas petroquímicas se refiere principalmente a los sistemas microelectrónicos presentes en dichas empresas, como los sistemas de control de producción, los sistemas de monitoreo DCS y los sistemas de alarma contra incendios. También afectan a los sistemas eléctricos. Las sobretensiones e intensidades de corriente provocadas por estos pulsos electromagnéticos pueden causar que estos sistemas funcionen incorrectamente o sufran daños permanentes, lo que a su vez afecta la producción y genera graves pérdidas económicas. La implementación de medidas de protección internas adecuadas, como blindaje completo, conexiones a potencial igual y instalación de SPD, puede reducir significativamente el impacto de los pulsos electromagnéticos generados por los rayos en los sistemas microelectrónicos.