Experiencia cubana sobre el comportamiento de los pararrayos de tipo ESE
“EXPERIENCIA CUBANA SOBRE EL COMPORTAMIENTO DE LOS
PARARRAYOS DE TIPO ESE. HOMOLOGACIÓN POR APCI.
NORMALIZACIÓN” Autor: Ing. Frank Amores
Sánchez Título: Ing. Telecomunicaciones Cargo:
Especialista B de Protección Contra Incendios. UEB: APCI
Desarrollo y Certificación. Empresa: Agencia de
Protección Contra Incendios Teléfono: 866-5225 al
28, ext. 210, Fax: 860-5301 e-mail: frank@apci.cu RESUMEN La
ubicación de nuestro país en una región
geográfica de alto nivel ceráunico la convierte en
un sitio ideal para el estudio mediante ensayos de campo del
comportamiento de los captadores de raros. En las últimas
décadas, ha prevalecido en Cuba el uso de captadores de
Emisión Temprana de Trazador (ESE) para la
protección contra rayos en todo tipo de estructuras.
Desafortunadamente, no se disponen de datos estadísticos
exactos sobre estos captadores. Sin embargo, la Agencia de
Protección Contra Incendios (APCI) que certifica los
Sistemas de Protección Contra Rayos (SPCR) que han sido
instalados en el país tiene medios de conocer esta
información a través de los proyectos
técnicos ejecutivos presentados y de las reclamaciones
hechas por los usuarios finales. La gran cantidad de captadores
de tipo ESE montados en todo el país durante un tiempo
considerable ha permitido evaluar satisfactoriamente su
comportamiento. A pesar de la carencia de una norma nacional que
respalde a estos captadores y la desconfianza de algunos
especialistas sobre su efectividad, los captadores ESE
continúan siendo utilizados con resultados tan buenos como
los de tipo Franklin. INTRODUCCIÓN Siempre existió
la tendencia de mejorar la protección contra rayo mediante
un aumento en la eficiencia de los captadores. Desde los
años 60, la comunidad científica comenzó a
intentarlo, en aras de conseguir un aumento del radio de
protección y, en consecuencia, abaratar los sistemas y
hacer instalaciones técnicamente más sencillas.
Para ello, se han venido proponiendo nuevas tecnologías
sobre la base de un mejoramiento de la original punta Franklin. A
los captadores con base en estas técnicas se les conocen
internacionalmente como tipo ESE (Early Streamer Emisión).
En países de habla hispana se les identifica como PDC
(Pararrayo con Dispositivo de Cebado) y en países
francófonos como PDA (Paratonerre à Dispositif
d´Amorçage). Dentro de estos tipos de captadores, el
primer medio utilizado para obtener un aumento de la eficiencia
fue la radiactividad. Los captadores radioactivos incrementan el
nivel ionizante colocando cerca de su punta una fuente
radiactiva. Su empleo estuvo muy difundido desde 1930 hasta su
prohibición en 1986. Aunque demostrada
prácticamente su efectividad, su uso ha sido
desclasificado debido a los riesgos de exposición a la
contaminación radiactiva local del público en
general. Como sustitutos de las puntas radioactivas, se
desarrollaron otros sistemas basados principalmente en electrodos
auxiliares, generalmente “flotantes”, que utilizan
las 1
diferencias de potencial que se logran con los cambios de
campo electrostático justo antes de la iniciación
del rayo. Entre estos dispositivos están los que pueden o
no utilizar una fuente permanente de excitación, con el
objeto de generar más rápidamente un líder
ascendente. De esta forma, este líder ascendente forzado
alcanzaría mayores distancias al momento de producirse el
punto de contacto. 1. RESEÑA HISTÓRICA DE LA
PROTECCIÓN CONTRA RAYOS EN CUBA La historia de la
protección contra el rayo en Cuba, ha estado relacionada
con la vida de la normalización y las relaciones
económicas-comerciales del país, pero sobretodo con
las fuentes de información técnica que sobre este
tema ha llegado a los especialistas durante el transcurso de
muchos años. En la primera mitad del pasado siglo se
trabajaba exclusivamente con referencia a norma estadounidense
NFPA 78. Tras varios años de estudio, el Cuerpo de
Bomberos de Cuba -como parte del CTN 13 de Protección
Contra Incendios- traduce y adopta la norma soviética de
protección contra el rayo, editándose en 1987 la NC
96-02-09: “Protección contra Descargas
Eléctricas Atmosféricas”. Hasta ese momento
toda la protección contra rayos estaba basada en los
sistemas de capadores de tipo Franklin. Luego desde el campo
socialista, más concretamente de la Unión
Soviética, comenzaron a arribar normas específicas
que fueron empleadas en las numerosas inversiones que con la
ayuda de ese país tuvieron lugar hasta los años 90.
Empezaron entonces a aparecer varios tipos de pararrayos
ionizantes, entre ellos los radioactivos, los cuales llegaron a
nuestras instalaciones provenientes del propio campo socialista.
Con posterioridad, a mediados de la década del 90, y
paralelo al desarrollo de la tecnología de las puntas
activas en Europa, Australia e, incluso, Estados Unidos,
comenzaron a invadir el mercado nacional y a emplazarse en las
cubiertas de muchísimas estructuras y edificaciones del
territorio los captadores ESE. Las razones eran obvias: primero,
la necesidad de proteger las instalaciones de las frecuentes
tormentas eléctricas y luego, ante la reducción al
mínimo de importaciones de todo tipo debido a la
caída del campo socialista, se precisaba encontrar
relaciones comerciales alternativas con los países
europeos. Como la norma nacional sobre este tema no se encontraba
al nivel de actualización de las normas internacionales
sobre el tema, comienzan a utilizarse entonces las normas
francesa (NF C 17102) y española (UNE 21186),
acompañadas de sus correspondientes versiones para los
sistemas pasivos (NFC 17101 y UNE 21185, respectivamente). Estas
normas de países europeos constituyeron
importantísimos documentos técnicos de trabajo y
además permitieron profundizar en el conocimiento del
fenómeno rayo y de los métodos de
protección. 2
De manera paralela, se abrían nuevas empresas de
servicios especializados de protección, las cuales
comenzaron a importar tales dispositivos y a emplear las normas
de esos productos y países, en aras de cumplir exigencias
de los estándares de instalación. En el año
1997, al no existir la reglamentación necesaria para los
trabajos relacionados en la protección contra rayos, el
Cuerpo de Bomberos, en la figura de la APCI, decidió tomar
parte en el asunto y comenzó a tratar de establecer el
necesario ordenamiento a la avalancha de estos productos mediante
un proceso de homologación de los captadores de tipo ESE.
Este serviría para regular la comercialización y
uso en el país de aquellos dispositivos que cumplieran con
las exigencias de calidad establecidas, que procedieran de
fabricantes reconocidos y que contaran con los ensayos de
laboratorios correspondientes. En 2003, el CNT 64
“Protección Contra Rayos”, de conjunto con la
Oficina de Normalización, aprobaron la Parte 1 de NC IEC
61024, en un intento por enmendar la falta de una norma
actualizada. Como la norma original, publicada por IEC en 1990,
estaba en proceso de revisión, se decide no continuar con
la aprobación de las restantes partes hasta tanto no
saliera a la luz publica la nueva. A finales del año 2006,
la Oficina de Normalización y su Comité
Electrotécnico adoptan como norma cubana para la
protección contra rayos la IEC 62305. Los captadores de
tipo ESE que aparecen en la siguiente tabla están
actualmente homologados por la APCI. Fecha de Vencimiento
Fabricante Marca comercial Modelos SC 6.60, S4.50,
Septiembre/2014 INDELEC PREVECTRON 2 S3.50, TS 3.40, TS 5.25 y TS
2.10 Noviembre/2015 Agosto/2016 CIRPROTEC ATSA NIMBUS
DAT-CONTROLER CPT 1, CPT 2 y CPT 3 DC+15, DC+30, DC+45 y DC+60 2.
DESCONFIANZA SOBRE LOS “ESE”. Desde el momento mismo
que aparecieron los ESE en la arena cubana, como nueva
tecnología que intenta cambiar una práctica de
más de 100 años, comenzó la reticencia de
algunos especialistas. Durante muchos años, se ha
observado que la mayor parte de los detractores a este producto,
se ha debido al desconocimiento sobre el mismo e, incluso, de los
documentos normativos que les respaldan. Resulta muy lamentable
que quienes atacan a tales dispositivos, dedican mayoritariamente
su tiempo y esfuerzo a la desacreditación y no a estudiar
los documentos que explican su principio de funcionamiento.
3
? ? ? ? ? ? ? Se considera que el origen de toda esta
guerra viene propiciada y alimentada, a todos los niveles, por
las empresas que exclusivamente fabrican captadores Franklin, que
no disponiendo de las patentes que amparan las nuevas
tecnologías, ven amenazadas sus ventas en los mercados
tradicionales. En la actualidad, con la alineación de
nuestro país con la normativa internacional, el CEC ha
puesto miras en continuar las prácticas de la IEC. Todo lo
anterior ha devenido en un proceso destructivo hacia los ESE,
creando un ambiente de desprestigio al importante papel jugado en
la protección contra rayos en Cuba e ignorando las miles
de instalaciones que desde hace muchos años y actualmente
protegen de manera efectiva a infinidad de objetivos. 3. REALIDAD
CUBANA SOBRE EL COMPORTAMIENTO DE LOS CAPTADORES DE TIPO
“ESE”. Desde su creación hace 15 años,
la APCI ha sido testigo de la campal batalla que ha existido para
la imposición de una u otra tecnología de
protección y le ha sido necesario mantener una postura
neutral, que hoy debieran mantener todos los organismos
implicados. Con el uso del captador ESE, es posible abaratar
considerablemente el costo del sistema exterior de
protección contra rayos para una estructura sin afectar la
eficiencia del mismo. Un captador ESE no “busca” el
rayo a una gran distancia, sino que canaliza la descarga si esta
se dispone a caer en el entorno mayor que el mismo protege. De la
totalidad de ESE homologados por APCI, menos de la mitad han
renovado sus certificados, lo que demuestra que han permanecido
en el país los fabricantes más responsables y con
productos de mayor calidad. No existe otra base científica
que valide los sistemas de protección contra el rayo que
no sea la experiencia. Esto es efectivo para todos los captadores
ya sean de tipo Franklin o ESE. Los ESE acumulan una experiencia
mundial de más de 25 años y una cifra mayor de
500.000 instalaciones distribuidas por todo el mundo,
especialmente en aquellos países que registran una mayor
cantidad de tormentas. El total de horas de funcionamiento
acumulado por el número de instalaciones citadas es
superior a 3,5 millones de años. La experiencia de los ESE
es tan abrumadoramente positiva como la que se le pueda atribuir
a los Franklin, ya que ninguno registran incidencias de fallo
significativas. Los pararrayos Franklin han tenido
lógicamente un desarrollo normativo superior debido a su
mayor antigüedad. La norma IEC 62305 y su preliminar IEC
1024 han precisado muchos años para poder ver la luz,
debido a la complejidad del trabajo normativo internacional
así como la dificultad para obtener consensos entre tantos
países y tan variados intereses. Algunos datos
estadísticos Desde Octubre de 1997 hasta Octubre de 2011
se han instalado en todo el territorio nacional, que tiene un
nivel ceráuneo promedio de 80, aproximadamente: 4
Total de LPSEXT. 7630 Con captadores ESE 6940 91 % Con
captadores Franklin 690 9% Los tipos de ESE instalados son
predominantemente los de disparo electrónico de INDELEC,
APLICACIONES TECNOLÓGICAS y CIRPROTEC aunque
también existen muchas edificaciones protegidas con el de
tipo piezoeléctrico de FRANKLIN FRANCE. Total de ESE. 6940
Sait-Elme 1880 27,1 % Prevectron 1590 22,9 % DAT-Controler 1450
20,9 % Nimbus 1265 18,2 % Otros 755 10,9 % La gran mayoría
de los usuarios finales refieren sentirse satisfechos con la
protección brindada por los mismos. La cantidad de
captadores de este tipo instalados en todo el territorio nacional
durante un tiempo significativo en zonas geográficas de
alta densidad de descargas de rayos a tierra han permitido
evaluar su comportamiento de satisfactorio. Distribución
territorial de captadores ESE Provincia Pinar del Río
Artemisa La Habana Mayabeque Matanzas Cienfuegos Villa Clara
Sancti Spíritus Ciego de Ávila Camagüey Las
Tunas Granma Holguín Santiago de Cuba Guantánamo
Cantidad 135 120 1630 100 440 670 790 125 615 345 175 180 805 810
85 Porcentaje 1,9 % 1,6 % 23,2 % 1,4 % 6,3 % 9,6 % 11,3 % 1,8 %
8,8 % 4,9 % 2,5 % 2,6 % 11,5 % 11,6 % 1,2 % Los datos ofrecidos
aquí no son exactos, sino una estimación realizada
por el autor tomando como base fundamental los registros de
sistemas instalados por las empresas especializadas más
importantes del país. La proporción de
fallo-éxito estimada para los sistemas externos de
protección contra rayos constatada mediante la
apreciación de daños físicos a estructuras
reportados por los usuarios finales es muy baja (alrededor del 1
%) y cuando se han investigado las causas de 5
? ? ? ? tales fallas, se ha encontrado que casi nunca ha
sido atribuible al funcionamiento del captador, sino que las
mismas se ha debido fundamentalmente a: ? Errores de
diseño (la cantidad de captadores planificados para la
edificación no ofrecen una zona de protección que
abarque la totalidad del volumen a proteger) ? Problemas
derivados de la falta de un adecuado mantenimiento a sistemas con
muchos años de instalados que permitan garantizar una
efectiva continuidad de su operación. ? No completamiento
de las medidas establecidas de protección contra rayos. 4.
PROCEDIMIENTO DE HOMOLOGACIÓN Y RESULTADOS. A este tipo de
producto corresponde la categoría de certificaciones
Homologación que se aplica cuando es posible la
determinación del cumplimiento de los requisitos de
protección contra incendios establecidos en las normas
técnicas nacionales e internacionales que aplican y la
aceptación de los certificados y evaluaciones emitidas por
instituciones reconocidas. Para la evaluación de los
mismos con la finalidad de otorgar la homologación, a los
fabricantes o suministradores se les ha exigido la
presentación del informe de ensayos del producto efectuado
conforme al Anexo C “Procedimiento de evaluación de
un PDC “de la norma francesa NF C 17-102: julio de 1995 en
un laboratorio eléctrico de alta tensión
independiente del fabricante y autorizado por el Comité
Nacional de Acreditación para la realización de
este tipo de pruebas. Como resultado de la aplicación de
los requerimientos establecidos para la homologación de
este tipo de producto, actualmente mantienen esta
categoría únicamente aquellos artículos
cuyos fabricantes han demostrado una rectitud profesional
continuada mediante la presentación de documentos de
autenticidad comprobada. 5. CAMBIOS INTRODUCIDOS POR NF C 17102.
EDICIÓN 2011. La norma francesa NF C 17102 de pararrayos
ESE en la corrección del año 2009 y la segunda
edición del año 2011, introduce cambios con el
objetivo de ponerse en coherencia con la norma internacional IEC
62305. Estos son: Adopción de la misma metodología
de Gestión de Riesgos que la Parte 2 de la norma
internacional, incluyendo el programa de cálculo
automatizado. Modificación del Anexo C:
“Procedimiento de ensayo de un ESE”,
haciéndose más riguroso. Esta edición exige,
además del ensayo de tiempo de cebado, ensayos generales
(información y marcado), ensayos mecánicos
(características dimensionales), ensayos ambientales (en
niebla salina y atmósfera sulfurosa húmeda),
ensayos eléctricos (corriente de impulso). Aumento la
cantidad de bajantes a un mínimo de 2 para edificios hasta
60 m de altura y a un mínimo para edificios con más
de 60 m de altura. Plantea la necesidad de separación de
los bajantes respectos a las paredes del edificio cuando estas
estén fabricadas de material combustible al menos 0,1 m y,
en caso de 6
? ? ? ? ? imposibilidad práctica, aumentar el
área de sección transversal de los conductores a
100 mm2. Introducción de las prescripciones de la
Cláusula 6 y del Anexo E. 7 de la IEC 62305-3 referentes
al Sistema de Protección Interna contra Rayos y a
Inspecciones y Mantenimientos del Sistema de Protección
contra Rayos. Completamiento de las reglas de buenas
prácticas referentes a las medidas de protección
contra lesiones a los seres vivos debido a las tensiones de paso
y contacto con las prescripciones de la Cláusula 8 de la
IEC 62305-3. 6. CONCLUSIONES Existen cientos de miles de
instalaciones de protección contra rayo en funcionamiento,
tanto con captadores de tipo Franklin como ESE, repartidos por
todo el mundo y especialmente en las regiones del planeta con
mayor incidencia de rayos. Ambos sistemas han adquirido su
validación por la experiencia. Los resultados de la
experiencia en el uso de ambos tipos de captadores han sido
satisfactorios ya que no existen reportes de incidentes
estadísticamente significativos. Nuestro país
dispone de amplia experiencia sobre el uso de ambos sistemas
(principalmente, de los ESE, debido al auge que han tomado en los
últimos años), no conociéndose resultados
negativos de ninguno de éstos. Por tanto, es un hecho
demostrado el que los ESE funcionan tan bien como los Franklin.
Se considera que: ? No existen conflictos entre las normas NF C
17102 e IEC 62305, ya que ambas tratan sobre sistemas de
protección contra rayos utilizando captadores de distinto
tipo. ? Ambos han sido respaldados por la experiencia
práctica acumulada en múltiples instalaciones
durante muchos años. ? Es válida la
corrección hecha a la norma NF C 17102 en su segunda
edición de 2011, en un intento de alineación con la
norma IEC 62305. ? Las instituciones internacionales de
protección contra rayos deberán analizar todas las
tecnologías y métodos que permitan mejorar la
eficacia de los sistemas de protección, sean
convencionales o novedosos. Además, deberá
enfocarse y dar la bienvenida a la presentación de nuevas
ideas para protección, a los trabajos de
investigación necesarios para promoverlas y a los ensayos
de campo. 7. RECOMENDACIONES Deberían continuar
coexistiendo las soluciones de protección usando tanto
captadores tipo Franklin como ESE, por lo cual deberán
aprobarse el uso de ambos normas. Será el diseñador
del sistema de protección contra rayos de mutuo acuerdo
con el usuario de cada instalación a proteger, quien
decida la variante de sistema de protección que le resulte
más apropiada desde los puntos de vista técnico y
económico. El CEC, a través del CTN 64,
deberá propiciar un estudio profundo y sistemático
sobre la base de fundamentación teórica y
resultados prácticos de los captadores ESE 7
? ? ? ? con el fin proponer a la ONN la aprobación
de una norma que los avale su utilización sin conflicto
con las especificaciones de la norma aprobada NC UNE IEC 62305
(1-4). La APCI de conjunto con las empresas especializadas en el
diseño e instalación de SPCR deberán
continuar recopilando información sobre las instalaciones
protegidas, tanto con terminales Franklin como por ESE, cuyos
resultados depurados permitirán extraer conclusiones sobre
la eficacia de protección de los mismos y ser aportados al
CTN 64. 8. BIBLIOGRAFÍA Sitio web de la Asociación
Internacional de Protección Contra Rayos (ILPA):
www.ilpa.org. NC IEC 62305: 2006 “Protección contra
rayos” – Parte 1: Principios generales, Parte 2:
Gestión de riesgos, Parte 3: Daños físicos a
estructuras y riesgo humano y Parte 4: Sistemas eléctricos
y electrónicos dentro de estructuras. NF C 17102: 1995
“Protection dês estructures et des zones ouvertes
contre La foudre par paratonerre à dispositif
d´amorçage”. 8