Para una planta industrial, quedarse sin energía es inadmisible. Pero suele ocurrir que los sistemas fallan por falta de mantenimiento o porque un desperfecto no logró detectarse. Una vez más, las tecnologías digitales muestran que aprovechar la información de manera oportuna basta para lograr que las fallas dejen de ser una preocupación
Por Christopher García / Infografías: cortesía LG
La seguridad es uno de los conceptos ampliamente promovidos en todos los sectores industriales, pero también uno de los más ignorados. En términos generales, la preocupación por la seguridad se presenta cuando ya han ocurrido accidentes. Como reza la sabiduría popular: “Ahogado el niño, se tapa el pozo”.
Este proceder da cuenta de cierta tendencia generalizada a corregir los errores, cuando lo más adecuado, rentable y preferible sería prevenirlos, sobre todo si se trabaja con electricidad, donde un error puede derivar en accidentes funestos.
A estas alturas, la preocupación por la seguridad no reside en que falten elementos suficientes para garantizarla: se ha avanzado tanto en este preocupante tema que, más que faltar, sobran dispositivos, equipamientos y tecnologías de última generación para brindar suficiente protección. Lo preocupante es que los elementos de seguridad se toman a la ligera o no se respetan las recomendaciones. Los expertos acusan que esto se debe, en gran medida, a insuficiencia informativa.
El caso es que la electricidad se encuentra en prácticamente todas partes. Cuando menos todos los sectores productivos se sirven de la electricidad para sus labores, y se diría que ninguno soslaya la importancia de la seguridad al trabajar con equipos energizados. De ahí que se definan protocolos de seguridad entre los empleados, se les brinden elementos de protección y se busque reducir al mínimo la posibilidad de accidentes eléctricos, a sabiendas de que, sólo en México, se producen casi tres cada día.
Pero incluso poniendo en práctica estas medidas, las fallas y los accidentes pueden suscitarse. El error siempre puede ocurrir. Y en el caso de los sistemas, por servir se desgastan y dejan de operar como deberían.
Hasta ahora, mantener a una persona realizando revisiones periódicas a los equipos o calcular el tiempo de vida útil con base en su utilización eran los métodos más eficaces para detectar la posibilidad de un mal funcionamiento o una falla, con un margen de error considerable. Por fortuna, las tecnologías siguen avanzando, principalmente las de la información.
En distintos sectores, han demostrado lo útil que resulta contar con datos sobre sistemas, comportamientos y demás elementos para tomar mejores decisiones. Para el caso de la seguridad, se han desarrollado sistemas que vigilan constantemente el accionar de los equipos y sistemas, brindando información en tiempo real sobre esto, pues en ciertos sectores industriales las pérdidas financieras por fallas son significativas. Por ejemplo, la trasnacional General Electric detecta que cuatro son las industrias que mayores pérdidas perciben a causa de fallas eléctricas: la marítima, la petrolera, la minera y la de centros de datos, todas ellas de principal importancia para la sociedad actual.
En el primer caso, 90 % de las mercancías en el mundo se desplazan por mar; entonces, el tiempo que un buque pasa inactivo significa pérdidas por 12 millones de dólares al año para dicho sector. “Básicamente, 75 % de los puertos a nivel mundial han tenido paros debido a fallas eléctricas”, apunta Raúl Godos, líder de producto de Soluciones Industriales en GE México.
En la industria petrolera, comenta Godos, 19 % de las perturbaciones en el suministro eléctrico ocurren debido a fallas en el sistema eléctrico. “Según estimaciones, en promedio, se presentan 1.2 eventos por año en las refinerías. Como resultado, la industria de Oil & Gas registra pérdidas por alrededor de 15 millones de dólares”.
La industria minera es también una de las más importantes. Se sabe que 98 % de los minerales que se extraen son hierro, empleado para producir, principalmente, acero. Al mismo tiempo, 90 % de la totalidad del acero lo procesa la industria minera. “Cuando en esta industria se presentan fallas eléctricas que provocan paros en la producción, se generan pérdidas, que a escala global rondan los 180 mil dólares, dado que el promedio de paros es de 60 horas anuales, con un costo medio de 3 mil dólares por hora”, señala el líder de producto de Soluciones Industriales.
El cuarto sector que sufre graves pérdidas a causa de fallas en el suministro eléctrico son los centros de datos. En los últimos años, estos sitios han crecido de manera acelerada y se espera un crecimiento aún mayor en los próximos años. Se sabe que 90 % de los datos que existen en la nube se han producido en los últimos dos años, mientras que 58 % de la población mayor de seis años es usuario de internet.
“Si eso lo extrapolamos a los años que vienen, los centros de datos cobrarán mucha mayor relevancia. Como toda la información pasa por un centro de datos, las pérdidas que se pueden generar son enormes. En los centros de datos, 55 % de la energía la consumen los servidores, 30 % el equipo de enfriamiento, 12 % el consumo eléctrico general y 3 % la iluminación. El costo promedio de interrupción eléctrica en un centro de datos es de alrededor de 600 dólares por minuto, lo que al año significan pérdidas por 690 mil millones de dólares”, advierte Godos.
Con este escenario de pérdidas por fallas eléctricas, la trasnacional desarrolló un interruptor de caja moldeada, que permite la adquisición de datos en tiempo real para que los usuarios tomen las decisiones adecuadas para maximizar su productividad, reducir costos y mejorar los procesos de mantenimiento; esto es, mantener a todas las unidades de negocio produciendo y eliminar prácticamente tiempos muertos.
Raúl Godos señala que si la adquisición de datos de la era digital fuera una realidad, “permitiría reducir el costo de mantenimiento en 30 %, reducir tiempos muertos en 45 % y reducir averías o problemas en los equipos hasta en 75 %”. Tal adquisición de datos la posibilita la tecnología desarrollada por GE, que también incluye elementos para una mejor interacción con el usuario, como una placa de datos giratoria.
Característica importante es que la unidad de disparo incluida en la unidad de protección, lo que puede llamarse el “cerebro” del interruptor, tiene características que le permiten tomar datos para programar un mantenimiento preventivo, “de manera que la industria no tiene que esperar a que el interruptor falle, sino que, con esos datos, puede verificar si el interruptor requiere mantenimiento, cambio o programación distinta en el sistema”.
No más arco eléctrico
Peligro es uno de los sinónimos del relámpago de arco (arco eléctrico), uno de los fenómenos más riesgosos que pueden presentarse en sistemas energizados. El peligro va directamente sobre las personas, sobre los equipos y sobre la infraestructura general de un sitio, pues la energía liberada es sumamente poderosa y genera riesgos de diversos tipos.
Cuando se presenta el fenómeno, las partes conductivas se someten a tal cantidad de calor que se evaporan al instante, resultando en vapores calientes que pueden ser respirados por los operadores, lo que generaría graves consecuencias. Al mismo tiempo, el metal caliente que no se funde por completo es disparado violentamente. Estas situaciones pueden provocar severas quemaduras a los trabajadores, bien sea por exposición directa o por ignición de las ropas. Y es que la temperatura que involucra el arco eléctrico ronda los 35 mil grados Fahrenheit, unas cuatro veces la temperatura del Sol.
Pero la temperatura no es el único peligro; la onda de explosión que genera el fenómeno es capaz de reventar los tímpanos, colapsar los pulmones o lanzar a las personas que se encuentren en las cercanías.
Por todas estas razones, el arco eléctrico es una de las preocupaciones más grandes de la industria. Además de las incuantificables pérdidas humanas que provoca —la National Fire Protection Association, en su estándar 70E-2012, estima que más de 2 mil personas son ingresadas al hospital con graves quemaduras derivadas de la exposición al arco eléctrico—, las pérdidas materiales y de producción que se derivan del fenómeno ascienden a varios millones de dólares en todo el mundo.
Para atender a esta situación, se desarrolló el software Arc-Watch, tecnología capaz de detectar la posibilidad de un arco eléctrico y suprimirlo antes de que ocurra. “El fenómeno del arco eléctrico es un cortocircuito muy grande que se da a través del aire. El problema que existía hasta antes de la tecnología actual es que los interruptores, cualquiera en el mercado, podían tener coordinación, selectividad o protección contra arco eléctrico, pero no los tres. Arc-Watch incluye los tres elementos en un solo dispositivo. Ese beneficio permite que el interruptor esté siempre preparado para comunicarse con todo el sistema y, además, tener la protección de arco eléctrico”, explica Raúl Godos.
Dependiendo de la industria, ya hay sistemas que se aplican para adquirir datos sobre diferentes equipos y se concentran en un solo programa. Sin embargo, en el sector eléctrico no se contaba con tal tecnología, señala Godos. “Se reducía a un gabinete, que no interactuaba con este sistema. El gabinete que hemos diseñado se vincula a internet mediante una tarjeta que me permite utilizar el mismo protocolo de internet, para que la información que se encuentra en el interruptor se suba a la red. Una vez que se encuentra ahí, la puedo ver prácticamente en cualquier parte”.
Y lo más importante de la tecnología es que no reduce el arco eléctrico, “sino que elimina la posibilidad de que se presente. La tecnología es muy confiable, debido a la manera en que opera. El sistema monitorea en tiempo real lo que está pasando en la instalación eléctrica. Tradicionalmente, cuando hay un arco eléctrico en cualquier industria, lo que sucede es que los interruptores esperan a que ese valor sea muy grande para entrar en funcionamiento; en cambio, Arc-Watch, al detectar indicios mínimos de arco eléctrico, actúa, y como está coordinado, aísla la falla en el punto más cercano para que no suba a través de la red y pueda dejar un área muy grande sin energía”, puntualiza.
Según las normas internacionales de seguridad, 8 kcal / cm2 es un valor de arco eléctrico seguro, pues se trata de uno pequeño que garantiza la seguridad de las personas. “Arc-Watch está diseñado para dejar pasar el mínimo de arco eléctrico, pero por debajo de 8 kcal / cm2, de tal manera que se ajusta al nivel máximo de seguridad que piden los estándares internacionales. De esta manera, reduce la cantidad de energía que se puede liberar, aislarla lo más rápido posible para que la energía que se libere sea menor de las 8 kcal / cm2, todo esto, con una velocidad de respuesta de milisegundos”, asegura el líder de producto.
Si bien la aplicación de estos sistemas se adapta a las necesidades de distintos sectores, incluido el comercial, “el impacto en la industria es el más considerable, pues una falla eléctrica representa pérdidas mucho muy grandes. Es por ello que el interruptor y la tecnología digital están enfocados en ellos”.
