Antes del caos: Energía en espacios críticos

Mantener la integridad de los inmuebles críticos se ha vuelto una de las acciones más estudiadas por los especialistas. Se cuentan por miles de millones de dólares las pérdidas por apagones, y aún peor, se ponen en riesgo vidas humanas. La criticidad, un concepto como materia obligatoria.

“Cada edificio tiene su criticidad, esto de acuerdo con la función a la que esté destinado, las actividades que se ejecutan dentro del mismo y los servicios que suministre”: Enrique Balán.

Por Melissa Rodríguez.

A  finales de septiembre de 2011, un apagón provocó la suspensión de actividades en el Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (AICM). Las pérdidas por vuelos alcanzaron los 40 millones de pesos, y muchos de los pasajeros pudieron volar hasta tres días después. El entonces directivo, Héctor Velázquez, explicó que un transformador se sobrecargó y fundió los cables de las luminarias que se encuentran en las pistas de aterrizaje y despegue, afectando las plantas de emergencia. Fue un caos.

Los procesos que maneja el AICM se conocen como críticos, porque de ello dependen cantidades onerosas de dinero y pueden generalizar el caos. Pensar que esto mismo puede suceder en cualquier tipo de industria, en un hospital, un call center, en un centro bursátil o en un edificio de Gobierno ha llevado a especialistas a proyectar soluciones para mejorar la calidad de la energía y, sobre todo, evitar fallas eléctricas.

De acuerdo con el informe La aplicación industrial de la ingeniería eléctrica, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), una falla en las instalaciones eléctricas ocasiona la interrupción de un servicio, limitaciones o la pérdida total de la energía generada, así como sus efectos sobre la económica, los procedimientos y la calidad de vida de los inquilinos en los edificios son inevitables.

Lo anterior conduce a la necesidad de controlar estrictamente los generadores y sus sistemas, de tal forma que faciliten la prevención de su inconsistencia y/o intervenir oportunamente para impedir consecuencias irreparables.

El ingeniero Enrique Balán Romero, consultor de normativa de instalaciones eléctricas, de ICA-Procobre México, comenta que, en términos generales, la seguridad es un aspecto fundamental en un edificio, ya sea convencional o nuevo, crítico o pasivo.

El concepto engloba tanto la seguridad patrimonial, que incluye aspectos como la tecnología o la vigilancia del edificio, como la administración de los sistemas de comunicación, la gestión energética, entre otras.

No obstante, en el caso de la energía eléctrica, contar con un sistema básico de seguridad no es suficiente para controlar y suministrar la demanda energética de un edificio, especialmente cuando es crítico. “Sin embargo, un edificio, sea vulnerable o no, debe asegurar sus sistemas y garantizar la continuidad eléctrica”, explica el especialista.

Según la Guía de Diseño de Instalaciones Eléctricas, de Schneider Electric, en el caso de la energía, la seguridad eléctrica tiene como propósito –aunado al interés de las empresas por disminuir los costos de facturación de servicio y para promover el uso responsable de electricidad– incrementar la inmunidad de los ocupantes, aumentar la comodidad, lograr una mayor eficiencia en la energía a través de la administración de las redes eléctricas y una mejor adaptabilidad de ésta a los cambios físicos que ocurran dentro de la estructura para garantizar la continuidad del servicio de manera habitual.

Para un edificio, contar con instalaciones eléctricas  seguras está prácticamente implícito, ya que los sistemas están programados para que operen en situaciones de máximo rendimiento. No obstante, Enrique Balán indica que es necesario tener en cuenta toda clase de riesgos que puedan paralizar la continuidad eléctrica en un edificio y tomar precauciones.

“Cada edificio tiene su criticidad, esto de acuerdo con la función a la que esté destinado, las actividades que se ejecutan dentro del mismo y los servicios que suministre. Por ejemplo, la vulnerabilidad de una gasolinera está en evitar que los vapores puedan provocar un incendio; en un hospital, impedir que ciertos lugares estén energizados, y así disuadir los riesgos de electrocución, y en un centro de cómputo o de datos, mantener estable la red con la finalidad de resguardar datos y ejecutar continuamente las operaciones para las que fue destinado”, explica Balán.

Calidad y seguridad de instalaciones eléctricas
De acuerdo con Balán, el entorno eléctrico se vuelve cada vez más complejo. La importancia de la seguridad eléctrica y su continuidad para el funcionamiento de los equipos que reciben alimentación eléctrica se ha vuelto un requisito fundamental para la operación de los edificios; por consiguiente, los diseñadores, instaladores y usuarios necesitan una guía a la hora de emplear sus equipos y operar sus instalaciones eléctricas.

El documento de Schneider Electric cita que por lo general un equipo eléctrico está diseñado para ofrecer el mejor rendimiento en lo que respecta a seguridad, operación y durabilidad. Sin embargo, esto no puede lograrse si no existe una ejecución eficiente de los equipos, así como un mantenimiento especializado de las instalaciones y la consideración de otros factores que puedan generar estados de inseguridad eléctrica en edificios críticos.

Por ejemplo, “la presencia de armónicos repercute en el buen funcionamiento de los equipos electrónicos (como computadoras), un bajo factor de potencia y un desbalance de las fases pueden afectar la ejecución tanto del equipo instalado como del transformador. Este suceso puede ser aprovechado para deducir el perfil de carga del edificio, pues cuando entra en funcionamiento un equipo se puede ver que la corriente y el consumo de potencia tienden a aumentar”, explica el ingeniero Balán.

Según el consultor, los inmuebles se clasifican en edificios destinados a bienvenidas exclusivamente (pasivos), o para oficinas, comercios e industrias (críticos). Los componentes de las instalaciones eléctricas y otros atributos dependen del grado de utilización que se le da a la energía dentro del edificio.

Tanto el diseño, instalación, mantenimiento y rehabilitación de las instalaciones eléctricas en edificios críticos, como las normas que regulan las acciones y las implicaciones técnicas que el proyectista o especialista de la obra, tienen que estar fundamentados por premisas de seguridad.

Normatividad
“Contar con seguridad eléctrica en un inmueble requiere un manejo importante de la legislación actual y una gran experiencia en cómo aplicar la normatividad en las edificaciones y, al mismo tiempo, conservar la unidad organizacional y sus componentes más significativos”, dice el ingeniero.

Por ejemplo, la puesta a tierra en una instalación es esencial, ya que une a todos los puntos de luz, tomas de corriente, carcasas de equipos y masas significativas con el fin de evitar descargas a tierra de cualquier derivación eléctrica o de origen atmosférico.

Sin embargo, “en el caso de un edificio convencional, existen muchos inmuebles que no tienen colocada la red de tierras en la cimentación del edificio, por lo que se tendrán que buscar soluciones alternativas para definir dónde colocar las picas a tierra y otros componentes de las instalaciones.

“De modo que el incumplimiento de las mínimas normas de seguridad puede ser un peligro para los usuarios y el personal de mantenimiento de las instalaciones, al medioambiente y los bienes materiales”, explica Blanca Elvia Vázquez Martínez, líder de marca en Centro de Conectividad.

Por otro lado, el ingeniero asegura que la Norma de Instalaciones Eléctricas NOM001-SEDE-2012 es aplicable a todas las instalaciones de uso público que actualmente funcionen como tales, así como para aquellas que se desarrollen en el futuro, sin embargo la normatividad eléctrica no menciona todos los procedimientos que deben ejecutarse para que la instalación eléctrica sea segura.

Asimismo, las normas dictan que los proyectos eléctricos deben ser diseñados, construidos, ejecutados y mantenidos por una persona calificada. “Los edificios críticos son especialmente vistos por electricistas, de modo que es imperativo que estén actualizados con respecto de las normas y productos”, comenta el ingeniero.

La norma en seguridad eléctrica, al igual que todas en el país, se renueva cada cinco años. Mientras que las instalaciones se cambian cada dos o tres años, dependiendo de su uso.

Análisis de la criticidad eléctrica
De acuerdo con el ingeniero, el análisis de criticidad eléctrica es una metodología que permite establecer la prioridad de procesos, sistemas y equipos eléctricos, y así mejorar la confiabilidad operacional de los inmuebles críticos.

La confiabilidad operacional de cualquier instalación o de sus sistemas y componentes está asociado con cuatro aspectos fundamentales: confiabilidad humana, confiabilidad del proceso, confiabilidad del diseño y la confiabilidad del mantenimiento.

Qué criterios se deben utilizar para incrementar o prevenir la continuidad eléctrica en un edificio crítico. Inicialmente es indispensable que los especialistas evalúen el nivel de seguridad del ambiente, la producción y la periodicidad del mantenimiento.

Posteriormente se deben tomar en cuenta los siguientes requisitos:

1. El proyecto eléctrico debe ser realizado de acuerdo con la norma vigente
2. La construcción de la instalación eléctrica debe ser realizada por especialistas que tengan la capacidad, la habilidad y la experiencia para construir una instalación con materiales eléctricos normalizados
3. El mantenimiento de la instalación eléctrica debe realizarse por personas que conozcan la norma y que utilicen materiales eléctricos de calidad

Es indispensable que los edificios cuenten con un especialista, pues las actividades que se desarrollan definen las necesidades eléctricas, y, de igual manera, la especialización del proyectista o asesor técnico es de vital importancia, puntualiza Balán.

Tomar precauciones

• Usar interruptores automáticos con dispositivos de disparo de máxima corriente o cortacircuitos fusibles
• Aterrizamiento óptimo y debidamente ubicado de las partes metálicas de la subestación eléctrica
• Protecciones contra efectos térmicos
• Tener una buena ventilación, tanto de entrada como de salida en las subestaciones eléctricas (en determinadas subestaciones es necesario instalar extractores de aire, a fin de evitar aumentos de temperatura en el interior)
• Evitar las sobrecargas en las terminales de baja tensión de los transformadores que generan un calentamiento del material, las cuales provocan la disminución de la conductividad de los equipos
• En el caso de las instalaciones interiores, el número de circuitos debe estar en función del grado de electrificación del equipamiento de los aparatos electrónicos que posea el edificio y del nivel de confort que se quiera proporcionar

Según el ingeniero, un especialista en seguridad eléctrica debe tener en cuenta si los fallos son subsanables o inherentes a la estructura del edificio. En cualquier caso, se debe realizar un informe tanto de las posibilidades de modificación para corregir los fallos como de las precauciones que sea posible tomar para minimizar los riesgos.

“Si el ingeniero sabe que un poste se puede caer en época de lluvia y quedarse sin luz, debe tomar medidas preventivas y adquirir una planta de luz o algún otro equipo de suministro”, indica Balán.

1. Suministro eléctrico
De acuerdo con Vázquez, el especialista debe tomar ciertas consideraciones con el suministro de energía, y centrarse en aquellos factores que puedan perturbar a los sistemas que se necesiten proteger o mantener en continua operación.

El suministro de energía suele tener dos partes. Una externa, que provee y gestiona la compañía eléctrica y que llega justo hasta el punto donde se encuentra el sistema de tarificación, y la interna, la cual se suele localizar en el sistema de protecciones, donde está todo el cableado y los dispositivos.

La parte externa está protegida por un fusible y un limitador de potencia que instala la compañía eléctrica y que debe estar calculado para la potencia que vaya a consumir el edificio.

“Normalmente estos dispositivos están sobredimensionados para evitar cortes de energía, pues su principal función es proteger la red eléctrica de la edificación”, explica la líder de marca.

Vázquez asegura que la opción más común para proporcionar estabilidad en el sistema de suministro de energía es la utilización de generadores eléctricos, que funcionan con combustible y pueden proporcionar energía a todo un edificio durante un periodo largo, durante un corte de energía o una interrupción del suministro por un desastre natural. Estos sistemas son bastante comunes en los hospitales.

2. Seguridad física
La seguridad eléctrica física, indica el ingeniero, significa que todos los elementos de la instalación eléctrica deben estar canalizados en tuberías.

“Otro punto importante es asegurar el acceso a las instalaciones, y así evitar que algún intruso intente cortar el suministro eléctrico. Para esto debe de comprobarse que no es fácil el acceso a los cables que proporcionan energía eléctrica al edificio, por lo menos en un recorrido razonable desde el edificio hasta la caja de conexiones más cercana”, comenta Balán.

3. Dispositivos de protección
Balán dice que es imprescindible comprobar que existen todos los dispositivos de protección necesarios para el edificio y la disponibilidad de éstos en toda su estructura, de forma que sea posible aislar un problema eléctrico lo máximo posible.

“Inicialmente, se debería contar con protecciones en cada planta e incluso en cada sección de la misma, de forma que un problema eléctrico afecte lo mínimo posible a los sistemas y redes más próximos. Los elementos de gran potencia, como los UPS, necesitan contar con su propia protección”, puntualiza.

4. Equipos certificados
“Todos los dispositivos de protección deben estar homologados; asimismo, la instalación tiene que cumplir con el reglamento de baja tensión del país donde se encuentre. Esto asegurará una cierta protección contra dispositivos piratas e instalaciones defectuosas, en caso de incurrir en este error sin previa revisión”, explica Balán.

Para evitar la piratería en productos eléctricos, los especialistas recomiendan que los usuarios certifiquen que los equipos fueron probados y monitoreados por sus fabricantes y otras instituciones de normalización.

De acuerdo con Vázquez, en el sector eléctrico, específicamente en los respaldos de energía, no hay casi productos piratas; generalmente, todos los equipos UPS cuentan con la validez oficial.

Sin embargo, “un error humano te puede llevar hasta perder una vida. Hablar de energía no es cualquier cosa. También es importante proteger los equipos, de forma que los especialistas necesitan tener el conocimiento suficiente en cuanto a voltaje, amperaje, etcétera. De modo que si se utiliza un equipo que no tiene el amperaje necesario, puede llegar a destruir toda la instalación”, comenta Balán.

Por ello, “es necesario capacitarse y certificarse en las marcas que se comercializan. Esto le da garantía al usuario final de que el equipo va estar perfectamente instalado conforme a la norma”, comenta Vázquez.

Situaciones de riesgo y estados críticos
En la mayor parte de las oficinas existe cierta vulnerabilidad, por ejemplo, comenta el ingeniero, “la criticidad de un edificio de la Secretaría de Gobernación es resguardar sus centros de datos, ya que podría perderse información”.

Para evitar el extravío de datos, el paro de actividades, la pérdida de dinero e incluso la muerte o lesión de algún inquilino en los edificios existen fuentes de energía alterna, tales como una planta generadora eléctrica, coloquialmente conocida como planta de luz, o unidades de energía ininterrumpida o UPS (utilizados en las estaciones del Metro, farmacias y mercados), que tienen la función de suministrar energía en caso de que haya una falla en la red comercial.

Los bancos de México cuentan con un centro de cómputo que tienen dos o tres acometidas de la Comisión Federal de Electricidad; aparte de tiener otro par de plantas de emergencia, a su vez cuentan con UPS y bancos de baterías, es decir, se toman las medidas pertinentes para mantener la continuidad eléctrica.

Por otro lado, el impacto económico es bastante. Una descarga puede quemar todo un equipo; por ello, hoy en día las industrias se están ocupando en invertir en equipo y prácticas de mejor calidad, sin embargo pocos obtienen UPS, los que son únicamente empleados en hospitales y laboratorios, ya que debe ser imposible que se queden sin operación.

Riesgos eléctricos
Equipos eléctricos

• Las caídas de rayos directas o indirectas pueden dañar el equipo eléctrico. Las sobretensiones de maniobra y las sobretensiones transitorias de frecuencia industrial también pueden producir las mismas consecuencias
• Los armónicos de la red afectan a la calidad de la energía y originan sobrecargas, vibraciones, desgaste del equipo, problemas con equipos sensibles de redes de área local, redes telefónicas, etcétera

Humanos

• Efectos fisiológicos de la corriente eléctrica pueden ocasionar shocks y electrocuciones mortales
• La mayoría de los incendios son causados por fuentes eléctricas. Las chispas que surgen de los cortocircuitos, por ejemplo, alcanzan temperaturas de 2 mil 700° C y con toda facilidad pueden provocar un incendio en segundos

Económicos

• El paro de labores, la pérdida de información (si el equipo no está respaldado) y el daño a equipos e instalaciones eléctricas de altos costos

Tecnología

De acuerdo con Vázquez, la necesidad de mejorar los estándares en materia de seguridad, ambiente y productividad de las empresas ha obligado al mercado vertical a incorporar nuevas tecnologías que permitan alcanzar los niveles de eficiencia y rentabilidad más altos.

Normalmente, una industria catalogada como un mercado crítico cuenta con plantas de luz, que habitualmente utiliza motores de combustión interna de cuatro tiempos, casi siempre alimentadas por combustibles diesel.

La automatización se hace con diferentes marcas de equipos que ponen a los sistemas para que las plantas de emergencia puedan detectar si hay energía eléctrica, si se presentan parpadeos o existe una disminución del nivel de la tensión del voltaje para que automáticamente entre a operar.

Respecto de las tendencias, los edificios inteligentes que se consideran críticos cuentan con un programa de mantenimiento preventivo y correctivo que monitorea constantemente los parámetros eléctricos.

“En el caso de un hospital, los avances en tecnología médica han aumentado considerablemente la seguridad de los equipos y reduce los riesgos de manejo y utilización.

En la actualidad, “en las aplicaciones médicas, los niveles de seguridad que deben reunir los sistemas de instrumentación están normalizados. Asimismo, una adecuada utilización de los mismos minimiza los riesgos eléctricos y aumenta la seguridad del paciente”, asegura Vázquez.

La tecnología también está orientada al mejoramiento de la confiablidad operacional de las instalaciones y sus procesos, sistemas y equipos, como lo menciona el ingeniero, con la finalidad de asegurar todas las actividades que dependen de la continuidad eléctrica para desempeñarse.

Eficiencia en seguridad eléctrica
La primera consideración es la inspección periódica y su mantenimiento. Con el uso, la instalación eléctrica se desgasta; sin embargo, al estar ocultas las instalaciones eléctricas, es necesario tener mayor cuidado con su supervisión. En este caso, los especialistas recomiendan que el usuario no puede hacer una gran revisión, pero sí observar que la instalación se va deteriorando, por ello es necesario realizar una bitácora de operación.

“La segunda parte que se debe llevar a cabo es que los materiales y la instalación eléctrica van quedando obsoletos, los equipos estándar pierden ventaja ante la evolución de las necesidades del uso eléctrico o por nuevos desarrollos tecnológicos por los que hay que actualizar la instalación.

“Por ejemplo, una instalación de hace 20 años no tenía el interruptor de circuito por falla a tierra que evita que la gente se electrocute, por ello es forzosa la actualización de las instalaciones, así como de los equipos y sus respectivos componentes”, explica Balán.

También se recomienda hacer una inspección de las instalaciones eléctricas cada cinco años; esto en caso de no saber cuánto se han utilizado durante el último año. Si se tiene un registro de uso, y éste resulta intensivo, es recomendable que se haga cada año.

Para apoyar esta noción, la Secretaría del Trabajo y Previsión Social cuenta con la NOM SPTS 029, la cual indica que todas las instalaciones en donde haya al menos un empleado deberá revisarlas una vez al año, aunque no especifica la profundidad de la revisión, pero indica qué elementos se deberán revisar.

Es importante que los edificios estén debidamente aterrizados, que tengan las tierras físicas necesarias para que la energía no tenga ningún alto voltaje y pueda quemar un equipo. Y aunque se tenga protección con un UPS, que posea un supresor de picos, una descarga a un voltaje alto puede dañar un equipo, llámese un centro de datos, hospitales, laboratorios, etcétera.

Para ello, el proyectista debe considerar el nivel de protección que se requiere, dependiendo del voltaje, amperaje, UMAs, etcétera.

El responsable de la edificación de uso público debe elaborar un plan de respuesta a emergencias, en base al conocimiento y la evaluación derivada de las instalaciones. Los criterios de evaluación que recomienda el ingeniero son los siguientes:

1.  Frecuencia de falla: las veces que hay un mal funcionamiento de cualquier componente del sistema
2.  Impacto operacional: el porcentaje de producción que se afecta cuando ocurre la falla
3.  Nivel de producción manejado: la capacidad que se deja de producir cuando ocurre la falla
4.  Tiempo promedio para reparar: el lapso para reparar la falla
5.  Costo de reparación
6.  Impacto en seguridad: posibilidad de ocurrencia de eventos no deseados con daños a personas

“La importancia de la seguridad eléctrica es impedir que la energía se detenga; su función es energizar todo el tiempo. De forma que si se respetan los procedimientos de control, mantenimiento y el equipo eléctrico cumple con la normativa vigente el edificio estará asegurado en cuanto a calidad y continuidad eléctrica”, concluye Balán.

Programa de seguridad eléctrica en el INCMNSZ
Con el objetivo de reducir al mínimo los riesgos de choque eléctrico y aumentar paralelamente la confiabilidad de las mediciones diagnósticas y terapéuticas y disminuir los peligros potenciales que representan las corrientes eléctricas, en el que se involucran el operador, el paciente, los equipos e instalaciones hospitalarias, investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica, de la Universidad Autónoma Metropolitana (Iztapalapa), junto con especialistas del área de Ingeniería Biomédica, del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán (INCMNSZ), elaboraron el Programa de Seguridad Eléctrica para Áreas Críticas, el cual fue aplicado por el  INCMNSZ.

 

El INCMNSZ cuenta con 213 camas censables con un nivel de ocupación de 87 por ciento, en un horario de trabajo de 24 horas los 365 días del año. El consumo de electricidad anual son 5 mil 345 MW/h, con una demanda promedio de 847 kW por mes.

El programa se desarrolló bajo dos premisas: evitar lesiones al paciente, al personal usuario, al visitante y a las instalaciones, enfocándose especialmente en las áreas críticas del inmueble; y la segunda con el propósito de asegurar que el hospital cumpla con las normas y estándares nacionales e internacionales establecidos por las autoridades para equipo médico, inmuebles y seguridad eléctrica hospitalarios.

Para desarrollar el programa de seguridad eléctrica para áreas críticas, se tomaron como base las especificaciones establecidas en las normas y un trabajo de campo para conocer y determinar las características, condiciones y necesidades de las instalaciones eléctricas de las áreas críticas.

De igual manera, se buscó determinar el nivel de seguridad eléctrica e identificar los riesgos eléctricos a los que se expone el paciente, el usuario del equipo electromédico y las propias instalaciones de las áreas críticas para poder calificar y cuantificar los niveles de riesgo.

Una vez realizada la evaluación, se procedió a generar los procedimientos de supervisión y control. Para lo cual, se verificaron los equipos electromédicos utilizados en cada una de las áreas críticas. También se calculó la demanda de carga y potencia, se estableció el tipo y cantidad de consumo de corriente que se tenía por cada área. De igual manera, se verificó el tipo de alimentación que reciben las áreas críticas.

Después, con la ayuda de los manuales de operación y servicio de los equipos electromédicos y de los manuales de procedimientos de mantenimiento del equipo electromédico del INCMNSZ,  se generó un manual con los procedimientos de mantenimiento preventivo.

Cabe mencionar que para las instalaciones eléctricas no se contaba con procedimientos que describieran las actividades que debían realizarse para efecto de inspección, limpieza, lubricación, pruebas de seguridad, de funcionamiento y calibración. La metodología del mantenimiento preventivo quedaba entonces bajo el criterio de la persona que lo realizaba.

Por tal motivo, se generaron manuales de mantenimiento preventivo y seguridad eléctrica, así como los planos de tableros y centros de carga correspondientes a las áreas críticas.

Conclusiones
Para implementar un programa de seguridad, como primer punto, los autores del Programa recomiendan necesario conocer la normatividad para edificio críticos; el estado en el que se encuentran las instalaciones eléctricas y el equipamiento electromédico, así como ejecutar eficientemente los procedimientos de mantenimiento preventivo y correctivo que requieren.

Como segundo punto explican que todo programa de mantenimiento es la base del plan de seguridad eléctrica, y que constituye la parte esencial del control del equipo electromédico, ya que maneja el inventario, las especificaciones de cada uno de los equipos electromédicos, los procedimientos que se siguen para la realización del mantenimiento preventivo y el calendario de la periodicidad con la cual se deben realizar éstos.

Como tercer punto recomiendan la existencia de un programa de capacitación, el cual se debe de ofrecer a todo el personal que labore en los edificios.

Para el cuarto punto manifiestan que se debe contar con la documentación de los resultados e información obtenidos en cada uno de los puntos anteriores, para poder calificar y cuantificar los niveles de riesgo causados por problemas de seguridad eléctrica en los hospitales.
——————————————————————————————————————————————————-