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INGENIERÍA DE SEGURIDAD

El arco de la supervivencia

En un laboratorio montado en la USP se pondrán a prueba equipos de protección individual destinados a colaborar en la investigación de accidentes eléctricos

Eduardo Cesar Prueba de una tela utilizada en indumentaria de protección individual contra cortocircuitos: el destello blanco es el arco eléctrico, que libera una gran cantidad de calorEduardo Cesar

Los accidentes con la electricidad, algunos de ellos fatales, son comunes en empresas concesionarias de energía eléctrica en Brasil. De acuerdo con información del Sindicato de Ingenieros del Estado de São Paulo (Seesp), mueren alrededor de 70 profesionales de ese sector por año. Una cifra que  aumentaría en caso de considerarse a los trabajadores de otros sectores industriales. El uso de soluciones de ingeniería de seguridad es el medio para reducir esos incidentes; pero, cuando todos los recursos técnicos se agotan, los trabajadores quedan expuestos a condiciones de riesgo. En esa situación, se hacen necesarios los equipos de protección individual (EPI) específicos para el sector eléctrico. El problema reside en cómo saber si las ropas fabricadas con telas apropiadas para funcionar como aislantes, guantes y protectores faciales resistentes al calor son efectivamente capaces de proteger a sus usuarios, fundamentalmente cuando están cerca de aparatos que funcionan con alta potencia eléctrica. Brasil cuenta con leyes recientes y específicas que abordan estas cuestiones, y a finales de 2016 se llenó la laguna que faltaba: un laboratorio independiente para la realización de pruebas de EPIs. A partir de este año, estos test pueden realizarse en el Laboratorio de Ensayos de Vestimentas (LEVe) del Instituto de Energía y Ambiente (IEE) de la Universidad de São Paulo (USP).

Para adecuarse a las leyes, los EPIs que protegen contra accidentes con electricidad eran llevados para someterlos a pruebas en instituciones del exterior. El LEVe fue acreditado por el Ministerio del Trabajo en agosto de 2016 y pasará por una auditoria del Instituto Nacional de Metrología, Calidad y Tecnología (Inmetro) en abril de este año para su incorporación a la red Brasileña de Laboratorios de Ensayos (RBLE). Solamente instituciones de Canadá, España y Suiza cuentan con laboratorios como el LEVe. “En China hay un laboratorio similar, pero aún no tenemos información disponible al respecto”, comenta el tecnólogo Márcio Bottaro, del IEE, coordinador técnico del proyecto del LEVe.

El arco eléctrico ocurre, por ejemplo, cuando a dos conductores eléctricos unidos (tales como placas o electrodos metálicos), por los cuales pasa una corriente eléctrica de algunos miles de amperes, se los separa gradualmente. En el aire existente entre ellos surge un destello formado por el plasma resultante de la separación de los conductores energizados. “Este fenómeno sucede cuando, aun estando separados, esos conductores transmiten corriente eléctrica a través del plasma. El paso de la electricidad solamente cesa cuando es grande la distancia entre las placas, o con la disminución o interrupción de la corriente eléctrica”. Inversamente, cuando se ponen en contacto dos conductores energizados, puede producirse un arco eléctrico descontrolado e imprevisto: es lo que habitualmente se conoce con el nombre de cortocircuito. El plasma es uno de los estados físicos de la materia, y el que es producido por el arco en forma controlada, cuando es de alta potencia, puede utilizarse para soldar, en el corte de materiales o en hornos destinados a la producción de acero. Los arcos de baja potencia están presentes en las lámparas fluorescentes, en flash de máquinas fotográficas y en los monitores de plasma, por ejemplo. En tanto, en un cortocircuito con arco eléctrico, el plasma sigue sosteniendo la conducción de la corriente y genera una enorme cantidad de calor, derritiendo aquello que se encuentre a su alrededor.

Simulación de fallas
En laboratorios como el LEVe se concreta la creación de un arco controlado. “Se trata de la simulación de una falla en un sistema eléctrico, como las que pueden ocurrir en las plataformas y estaciones de petróleo de Petrobras, por ejemplo”, dice Bottaro. “Las mismas resultan en accidentes y generan altísimos niveles de calor irradiado. Lo que nosotros hacemos es testear el poder de protección de materiales y vestimentas contra esas altas temperaturas”. El dispositivo del LEVe tiene una corriente de 8 kiloamperes (kA) y una potencia del orden de los 3,6 megavatios (MW). El arco es controlado durante un tiempo muy corto, que varía de algunas decenas de milisegundos hasta los 2,2 segundos. Ropas, guantes, máscaras, protectores faciales y otros elementos utilizados para la confección de EPIs se ponen a prueba a 30 centímetros del arco, donde el calor puede llegar a los 500 °C.

“Petrobras, el Seesp, el Ministerio de Trabajo y las empresas fabricantes de EPI para el sector eléctrico consultaron al IEE en 2011, y demostraron la necesidad de que existiera un laboratorio específico”, comenta el tecnólogo. “Tras varias visitas técnicas y reuniones, se le presentó el proyecto a Petrobras, que lo aprobó en diciembre de 2013, con una inversión de 1.440.000 reales”. El vicedirector del IEE, Ildo Luis Sauer, fue el coordinador académico del proyecto.

A través de su asesoría de comunicación, Petrobras explicó que entre las razones para invertir en el proyecto del LEVe se encuentra el fortalecimiento de la cadena de suministros de vestimentas y accesorios de protección contra accidentes eléctricos. E informó también que la empresa concreta como rutina “la recolección de algunas vestimentas que se utilizan en la compañía, enviándolas para la realización de ensayos cuya función consiste en evaluar si mantienen sus características de protección a lo largo de su vida útil, de acuerdo con lo que aseguran los proveedores”. El ingeniero electricista y de seguridad laboral José Teixeira, director del Seesp, comenta que el sindicato decidió participar porque el proyecto tiene como uno de sus objetivos el aumento de la protección de los electricistas en el ambiente de trabajo.

Además de atender a un mercado de más de 1.500 EPIs para prevenir accidentes con electricidad registrados en el Ministerio de Trabajo, el laboratorio se utilizará para la realización de estudios de accidentes que ocurren en el sector eléctrico. “Esto es importante y se encontraba limitado debido a los costos de los viajes al exterior con el objetivo de abordar casos muy específicos”, afirma Teixeira. “Asimismo, el LEVe hará posible el desarrollo de nuevas tecnologías de protección y la participación de investigadores brasileños en comisiones internacionales, no sólo para efectuar un seguimiento de lo que se hace en los ensayos, sino también para contribuir con estudios.”

El sistema de anclaje
Otra inversión importante que hizo Petrobras a través de la Agencia Nacional del Petróleo (ANP), junto con la gobernación paulista, se destinó a la implementación del Sistema de Ensayos de Elementos de Anclaje (Seea) en el Instituto de Investigaciones Tecnológicas (IPT). Este equipamiento se desarrolló para la realización ensayos estáticos y dinámicos de los cables poliméricos de anclaje utilizados para interconectar las plataformas de producción de petróleo y gas a amarras y anclas posicionadas en el fondo del mar. En general, las plataformas están equipadas con 24 cables de anclaje y operan en profundidades que pueden llegar hasta los 2.400 metros o más.

El Seea es un equipo de 28 metros de largo con grandes actuadores, también llamados pistones hidráulicos, capaces de simular los esfuerzos incidentes sobre los cables de amarras como producto de la acción del mar en las plataformas. Los cables de amarras deben resistir a esfuerzos especificados en normas técnicas, de acuerdo con cada aplicación. Petrobras les adquiere dichos cables a los fabricantes especializados, y realiza diversos ensayos y evaluaciones de seguridad para comprobar que cumplan con las especificaciones técnicas y de seguridad”, dice James Weiss, director del Centro de Tecnología Mecánica Naval y Eléctrica del IPT. Existen tan sólo dos laboratorios dotados de equipos similares al del IPT, uno en Estados Unidos y el otro en Noruega. El Seea contó con una inversión de 15,7 millones de reales, de los cuales 10,7 millones provinieron de Petrobras y los otros 5 millones de reales de la gobernación del estado.

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