APARTARRAYOS Y LA NOM-022 DE LA STPS

EL APARTARRAYOS

Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de una subestación eléctrica pueden ser de dos tipos:

– Sobretensiones de tipo atmosférico.

– Sobretensiones por fallas en el sistema.

Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamos el uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectado permanentemente en el sistema y operan cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra.

Estructura del apartarrayos

El DPS( dispositivo de protección contra sobretensiones) es un dispositivo que su principal elemento activo son los varistores de óxido metálico cuya característica principal es su no linearidad. Cuando está trabajando a voltaje nominal, la corriente que fluye a través de este es de aproximadamente 1 mA. A medida que el voltaje aumenta, su resistencia disminuye drásticamente, permitiendo que fluya más corriente y que la energía del sobrevoltaje se drene a tierra.

Apartarrayos en baja tensión

Objetivo: el apartarrayos es un dispositivo que nos sirve para eliminar sobrevoltajes transitorios de las lineas de distribución eléctrica. Estos sobrevoltajes se producen por descargas atmosféricas sobre las líneas o por cambios repentinos en las condiciones del sistema (como operaciones de apertura/cierre, fallas, cierre de cargas, etc.).

Clases o categorías:

• Bajo voltaje.
• Clase distribución.
• Clase intermedia.
• Clase estación.
• Para línea de transmisión.

FUNCIONES QUE DEBE CUBRIR UN APARTARRAYOS

Para que protejan adecuadamente, los apartarrayos deben cumplir las siguientes funciones:

-  No deben permitir el paso de corriente a tierra, cuando la tensión sea normal.

- Cuando el voltaje se eleva a una cantidad definida, deben proporcionar un camino a tierra para disipar la energía transitoria sin que haya un aumento en el voltaje del circuito.

- Tan pronto como la tensión se ha reducido por debajo del ajuste del apartarrayos, el apartarrayos debe detener el flujo de corriente a tierra y sellarse para aislar el conductor de tierra.

- Los apartarrayos no deben ser dañados por las descargas y debe ser capaz de repetir automáticamente su acción con tanta frecuencia como se requiera.

LA REGULACIÓN DE LOS APARTARRAYOS SEGÚN LA NOM (NORMA OFICIAL MEXICANA)

ARTÍCULO 280 – APARTARRAYOS

A)   DISPOSICIONES GENERALES

280-3. Número necesario.

Cuando se utilice como un elemento en un punto del circuito, el apartarrayos se debe conectar a cada conductor de fase. Se permite que una misma instalación de apartarrayos proteja a varios circuitos interconectados, siempre que ningún circuito quede expuesto a sobretensiones cuando esté desconectado de los apartarrayos.

280-4. Elección del apartarrayos.

a) Para circuitos de menos de 1000 V. La capacidad nominal de los apartarrayos debe ser igual o mayor que la tensión eléctrica continua de fase a tierra a la frecuencia de suministro que se pueda producir en el punto de aplicación. Los apartarrayos instalados en circuitos de menos de 1000 V deben estar aprobados y listados para ese fin.

b) En circuitos de 1 kV y más, tipo carburo de silicio. La capacidad nominal de los apartarrayos tipo carburo de silicio no debe ser inferior a 125% de la tensión eléctrica máxima continua de fase a tierra disponible en el punto de aplicación.

B) INSTALACIÓN DE LOS APARTARRAYOS

280-11. Localización.

Está permitido instalar apartarrayos en interiores o exteriores, pero deben ser inaccesibles a personas no calificadas, y lo más cerca posible del equipo. Excepción: Los apartarrayos aprobados y listados para su instalación en lugares accesibles.

En instalaciones en vía pública, deben instalarse apartarrayos en los puntos normalmente abiertos. Cuando se trate de sistemas subterráneos, el apartarrayos debe ser de frente muerto.

280-12. Tendido de los cables de los apartarrayos.

El conductor utilizado para conectar el apartarrayos a la red o cables y a tierra no debe ser más largo de lo necesario, y se deben evitar curvas innecesarias.

C) CONEXIÓN DE LOS APARTARRAYOS

280-21. Instalados en acometidas de menos de 1000 V.

Los conductores de conexión a la red y a tierra no deben ser de tamaño nominal inferior a 2,082 mm2 (14 AWG) en cobre ni menor a 13,3 mm2 (6 AWG) enaluminio. El conductor de puesta a tierra de apartarrayos se debe conectar a uno de los siguientes elementos:

(1) Al conductor puesto a tierra de la acometida;

(2) Al conductor del electrodo de puesta a tierra;

(3) Al electrodo de puesta a tierra de la acometida o (4) a la terminal de puesta a tierra de equipo de acometida.

En los elementos (2) y (3) anteriores, el conductor de puesta a tierra debe ser de cobre.

280-22. Instalados en el lado de la carga en instalaciones de menos de 1000V.

Los conductores de conexión de apartarrayos a la red y a tierra no deben ser de tamaño nominal inferior a 2,082 mm2 (14 AWG) en cobre ni menores a 13,3 mm2 (6 AWG) en aluminio. Se permite conectar un apartarrayos entre dos conductores cualesquiera (de fase, puesto a tierra o conductor de puesta a tierra). El conductor de puesta a tierra y el puesto a tierra sólo se deben conectar entre sí cuando funcione el apartarrayos normalmente durante una sobretensión.

280-25. Toma de tierra.

Excepto lo indicado en este Artículo, las conexiones de puesta a tierra de los apartarrayos se deben hacer como se indica en el Artículo 250. Los conductores de puesta a tierra no deben ir en una envolvente metálica a no ser que estén conectados equipotencialmente a ambos extremos de dicha envolvent

280-26. Sistemas aéreos en anillo y en transiciones.

Deben instalarse apartarrayos en el punto abierto de sistemas aéreos en anillo y en transiciones de línea aérea a subterránea.

280-27. Instalación en interiores.

Cuando se instalen apartarrayos en el interior de edificios, deben ubicarse fuera de pasillos y alejados de otros equipos, así como de materiales inflamables.

280-28. Resguardo.

Los apartarrayos y sus accesorios deben resguardarse, ya sea por su elevación o por su localización en sitios inaccesibles a personas no calificada; o bien, protegidos por defensas o barandales, similares a los que se mencionan en 710-35.

280-29. Conexión de puesta a tierra.

a) Conductores de puesta a tierra. Los apartarrayos deben ser puestos a tierra lo más directamente posible y deben cumplir con el tamaño nominal mínimo señalado en 280-23.

b) Conexión de puesta a tierra de partes metálicas de apartarrayos. Cuando no sea factible el resguardo de los apartarrayos como se indica en 280-28, su estructura y partes metálicas que no conducen corriente eléctrica, deben ser puestos a tierra.

c) Apartarrayos instalados en terminales de cables subterráneos. Cuando se instalen en terminales de cables subterráneos con cubiertas metálicas, éstas deben conectarse al mismo sistema de tierra de los apartarrayos.

NORMA MEXICANA NOM-022 DE LA SECRETARÍA DEL TRABAJO Y PREVISIÓN SOCIAL

De forma resumida, a continuación se explican los puntos más importante de esta norma, que es de suma importancia que la conozcamos para que sepamos como debe de estar regularizado nuestro trabajo en esas condiciones.

Es importante saber que las siguientes definiciones de conceptos eléctricos, ya que se mencionan bastante en esta norma:

Carga eléctrica es una propiedad eléctrica la ganancia o pérdida de electrones.

Puesta a tierra es la acción y efecto de unir eléctricamente componentes de un circuito o equipo de una de cuesta tierra

Descarga eléctrica el flujo de corriente generada entre dos cuerpos con diferencia de potencia cuando se rompe el dieléctrico del aire entre ellos.

Descarga eléctrica atmosférica es la transferencia de cargas nube-nube-nube-tierra.

Electricidades estáticas son las cargas eléctricas que se almacenan en los cuerpos. 

Densidad de rayo a tierra es el número de rayos que incide a tierra por km cuadrado por año en una región específica en un año.

Pararrayo o terminal aérea son elementos metálicos cuyo objetivo es ofrecer un punto de incidencia para recibir la descarga atmosférica y un camino abrir o buscar un controlado para la conducción y disipación posterior de la corriente del rayo a tierra.

"NORMA Oficial Mexicana NOM-022-STPS-2015, Electricidad estática en los centros de trabajo-Condiciones de seguridad".

1. Objetivo Establecer las condiciones de seguridad en los centros de trabajo para prevenir los riesgos por electricidad estática, así como por descargas eléctricas atmosféricas. 

2. Campo de aplicación 

2.1 Esta Norma rige en todo el territorio nacional y aplica en las áreas de los centros de trabajo donde se almacenen, manejen o transporten sustancias inflamables o explosivas, o en aquellas en que, por la naturaleza de sus procesos, materiales y equipos, sean capaces de almacenar o generar cargas eléctricas estáticas. 

2.2 La presente Norma no aplica en vehículos automotores, ferroviarios, embarcaciones y/o aeronaves utilizados para el transporte terrestre, marítimo, fluvial o aéreo, competencia de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

5. Obligaciones del patrón 

5.1 Establecer las condiciones de seguridad para controlar la generación y/o acumulación de las cargas eléctricas estáticas en las áreas del centro de trabajo, conforme a lo que prevé el Capítulo 7 de esta Norma. 

5.2 Instalar un sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas en las áreas o instalaciones de los centros de trabajo donde se almacenen, manejen o transporten sustancias inflamables o explosivas, de acuerdo con lo determinado en el Capítulo 8 de la presente Norma. 

5.3 Medir la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra, de conformidad con lo que señala el Capítulo 9 de esta Norma, comprobar la continuidad en los puntos de conexión a tierra, y en su caso, medir la humedad relativa cuando ésta sea una medida para controlar la generación y acumulación de cargas eléctricas estáticas, con base en lo dispuesto por el numeral 7.3 de la presente Norma. 

5.4 Informar a todos los trabajadores y a la Comisión de Seguridad e Higiene, sobre los riesgos que representa la electricidad estática y la manera de evitarlos, en su caso, considerar a los contratistas, proveedores y visitantes. 

5.5 Capacitar y adiestrar a los trabajadores sobre las técnicas para descargar o evitar la generación y acumulación de electricidad estática, conforme a lo que establece el Capítulo 10 de esta Norma. 

5.6 Registrar los valores de la resistencia de la red de puesta a tierra, la comprobación de la continuidad eléctrica y, en su caso, de la humedad relativa, de acuerdo con lo previsto por los numerales 9.5 y 7.3, inciso a), respectivamente, de la presente Norma. 

5.7 Exhibir ante la autoridad laboral, cuando así lo solicite, la información y documentación que esta Norma le obligue a elaborar o poseer.

6. Obligaciones de los trabajadores

6.1 Observar las medidas de seguridad previstas en la presente Norma, así como las que se establezcan en el centro de trabajo para la prevención de riesgos por generación y acumulación de electricidad estática. 

6.2 Participar en la capacitación y adiestramiento que el patrón les proporcione. 

6.3 Notificar al patrón, de conformidad con el procedimiento que para tal efecto se establezca, cualquier situación anormal que detecten en los sistemas de puesta a tierra y sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas

7. Condiciones de seguridad 

7.1 Las condiciones de seguridad para controlar la generación y/o acumulación de electricidad estática, se deberán determinar con base en lo siguiente: 

a) La naturaleza del trabajo (se refiere a las etapas del proceso, los equipos, la existencia de fricción, la velocidad de conducción o vertido de fluidos y los tipos de procedimientos de trabajo, entre otras características);

b) Las características fisicoquímicas de las sustancias (temperatura, punto de inflamación, límite de explosividad, viscosidad, conductividad específica de la sustancia, densidad, entre otras), que se manejen, almacenen o transporten;

c) Las características del ambiente en lo que se refiere a humedad relativa y temperatura, y

d) Las características de los materiales de construcción de la maquinaria, equipo e inmueble.

7.2 Para controlar la generación o acumulación de electricidad estática se deberán adoptar, según apliquen, las medidas de seguridad siguientes: 

a) Instalar sistemas de puesta a tierra, dispositivos o equipos para controlar la electricidad estática, en función de los tipos de procesos e instalaciones con que se cuente, tales como: ionizadores; neutralizadores o eliminadores de electricidad estática; dispositivos con conexión a tierra; cepillos mecánicos conectados a tierra; barras de disipación de electricidad estática, o mediante la aplicación de tratamientos a bandas, entre otros;

b) Asegurar la unión eléctrica o conexión equipotencial entre máquinas, equipos, contenedores y componentes metálicos; 

c) Realizar la medición de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra, conforme a lo señalado por el Capítulo 9 de la presente Norma, y la comprobación de la continuidad en los puntos de conexión a tierra, al menos cada doce meses. Los valores deberán cumplir con lo siguiente: 

1) Tener un valor menor o igual a 10 ohms, para la resistencia a tierra del (los) electrodo(s) en sistemas de pararrayos o sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas; 

2) Tener un valor menor o igual a 25 ohms, para la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra, y 

3) Existir continuidad eléctrica en los puntos de conexión a tierra del equipo que pueda generar o almacenar electricidad estática. En la Guía de referencia I, se indican de manera ilustrativa los puntos a inspeccionar y la forma de medir la continuidad eléctrica de las conexiones; 

d) Colocar pisos antiestáticos o conductivos; 

e) Humidificar el ambiente manteniendo una humedad relativa superior a 65%. Esta disposición no aplica para aquellos casos en que, por la naturaleza de las sustancias, la humedad del aire represente un peligro por reacción con la sustancia, en cuyo caso el control de la acumulación de la electricidad estática se deberá realizar por otros medios; 

f) Ionizar el aire en la proximidad del equipo, contenedor u objeto cargados, y/o 

g) Aumentar la conductividad de los materiales susceptibles de generar y acumular cargas eléctricas estáticas, mediante el agregado de aditivos conductivos (por ejemplo, negro de humo, aditivos de carbono, grafito y otros productos conductores de la electricidad).

7.3 En las áreas de trabajo cerradas donde la humedad relativa sea la medida o una de las medidas adoptadas para controlar la acumulación de electricidad estática se deberá realizar lo siguiente: 

a) Mantener la humedad relativa en un nivel superior a 65%;

 b) Medir la humedad relativa y registrar su valor, al menos cada doce meses y/o cuando se realicen modificaciones al área de trabajo que puedan afectar esta condición, y 

c) Monitorear, en su caso, la humedad relativa de las áreas o procesos de manera continua cuando constituya una medida de seguridad contra peligro de incendio o explosión. El monitoreo deberá realizarse mediante equipos que cuenten con alarma que indique que la humedad relativa ha descendido a niveles inferiores al establecido en el inciso a) del presente numeral. El equipo que se utilice para la medición y/o monitoreo de la humedad relativa deberá contar con certificado de calibración vigente, en los términos que dispone la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. 

7.4 En las áreas de trabajo donde la presencia de electricidad estática en el cuerpo del trabajador represente un riesgo, se deberán colocar materiales antiestáticos o conductivos, o dispositivos para drenar a tierra las corrientes que se hayan acumulado en él. 

7.5 En las zonas donde se manejen, almacenen o transporten sustancias inflamables o explosivas, deberán conectarse a tierra las partes metálicas que no estén destinadas a conducir energía eléctrica y que no se encuentren ya inherentemente conectados a tierra, tales como tanques metálicos, cajas metálicas de equipos, maquinaria y tuberías.

9. Medición de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra

9.1 La medición de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra se deberá realizar aplicando el método de caída de tensión, de conformidad con lo que prevé el numeral 9.4 de la presente Norma. Esta medición deberá efectuarse tomando en consideración la condición más desfavorable en cuanto al grado de humedad del terreno en el que se ha instalado la red de puesta a tierra.

9.2 Para realizar la medición de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra se deberá contar con los instrumentos siguientes:

a) Equipo de medición de resistencia de tierra con las características siguientes: 

1) Intervalo de frecuencia de 90 Hz a 200 Hz o mayor, y 

2) Con capacidad de proveer corriente con valores de al menos 0.1 mA; 

b) Accesorios provistos por el fabricante del equipo de medición o, en caso de no contar con accesorios para el equipo de medición, utilizar cable o cordón aislado de cobre de forro apropiado a las condiciones de uso con una designación de uso más común de 2.08 mm2 (14 AWG) o 1.307 mm2 (16 AWG), con accesorios en sus extremos para la correcta conexión al equipo y electrodos auxiliares con una longitud mínima de 50 centímetros y un diámetro mínimo de 13 milímetros de alguno de los materiales siguientes: acero inoxidable, acero con recubrimiento de cobre o acero galvanizado;

c) Óhmetro o medidor de resistencia a tierra para comprobar la continuidad de las conexiones a tierra, con una resolución de al menos 1 ohm; d) Voltímetro con resolución de al menos 1 volt, y 

e) Flexómetro o instrumento similar de medición de longitud. 

9.3 El óhmetro o medidor de resistencia a tierra y el voltímetro deberán contar con certificado de calibración vigente, en los términos de lo determinado por la Ley Federal sobre Metrología y Normalización. 

9.4 La medición de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra se deberá realizar conforme a lo siguiente: a) Verificar que el electrodo bajo prueba (que corresponde a la red de puesta a tierra) esté desconectado de la red de puesta a tierra, considerando lo siguiente:

1) Realizar la desconexión de la red de puesta a tierra, con los equipos eléctricos desenergizados, y 

2) Efectuar la medición de la resistencia a tierra desconectando cada electrodo de forma individual, cuando ésta se realice en condiciones de operación normal, a fin de no desproteger a los trabajadores;

b) Ajustar a cero la aguja del instrumento de medición analógico o verificar que la fuente de poder del equipo digital tenga suficiente energía para realizar el conjunto de mediciones; 

c) Aplicar el método de caída de tensión de la manera siguiente: 

1) Hacer circular una corriente entre dos electrodos: uno llamado C1 (que corresponde a la red de puesta a tierra) y un electrodo auxiliar denominado C2, mismo que se introduce al terreno a una distancia mínima de 20 metros de C1. Para realizar la primera medición se introduce en el terreno otro electrodo auxiliar llamado P1, a un metro de distancia de C1, entre el electrodo bajo prueba C1 y el electrodo auxiliar C2; 

2) Desplazar el electrodo auxiliar P1 de manera lineal a 3 metros de la primera medición y en dirección al electrodo auxiliar C2 para realizar la segunda medición, y 

3) Realizar las mediciones siguientes desplazando el electrodo auxiliar P1 cada 3 metros hasta complementar 19 metros. En la Figura 1 se muestra la colocación de los electrodos de la red de puesta a tierra, y auxiliares; 

d) Registrar los valores obtenidos de las mediciones; 

e) Elaborar una gráfica con base en los valores registrados, similar a la que se ilustra en la parte inferior de la Figura 1 siguiente;

Figura 1 – Posición de electrodos y gráfica de valores de resistencia eléctrica vs. Distancia

D1 Distancia entre el electrodo de la red de puesta a tierra C1 y el electrodo auxiliar P1. 

DT Distancia entre el electrodo de la red de puesta a tierra C1 y el electrodo auxiliar C2.

f) Obtener el valor de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra de la intersección del eje de resistencia con la parte paralela de la curva al eje de las distancias; 

g) Repetir las mediciones alejando el electrodo C2 del electrodo C1, cuando la curva obtenida no presente un tramo paralelo, hasta obtener valores paralelos al eje de las distancias, y 

h) Verificar que los valores de la resistencia a tierra, de la red de puesta a tierra que se obtengan en esta prueba, sean menores o iguales a 10 ohms para el (los) electrodo(s) del sistema de pararrayos, y/o tener un valor menor o igual a 25 ohms para la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra.

9.5 El resultado de las mediciones tendrá que registrarse.

Instalaciones, equipos o procesos en los que se pueden generar o acumular cargas eléctricas estáticas:

a) La banda transportadora o banda de transmisión por polea, y partes en movimiento de maquinaria, en las que se presenta contacto y fricción; 

b) El material laminado o tejido, tal como metal, papel, tela, etc., al pasar entre rodillos;

c) Los equipos como ventiladores, bombas, secadoras, motores, entre otros;

d) Las tuberías donde se transporten sustancias inflamables o explosivas, así como sus accesorios; 

e) Las instalaciones habilitadas para pintar o barnizar por pulverización, así como los objetos que han de ser pintados o barnizados y las paredes de las cabinas, cubículos y recipientes, y el sistema de aspiración; 

f) Los equipos utilizados en procesos de trasvase de sustancias inflamables y explosivas, por ejemplo, trasvase de líquidos no conductores a través de tubería, al caer a chorro libre; asimismo cuando el aire u otros gases burbujean a través de líquidos; 

g) Los gases que salen a gran velocidad por una boquilla, especialmente si arrastran líquido o partículas sólidas; 

h) El transporte neumático y paso a través de tolvas de producto granulado o pulverizado, tal como semillas, almidón en polvo, polvos metálicos, etc.; 

i) Las operaciones de llenado de contenedores y mezclado, filtrado y agitación, de sustancias químicas, pudiendo acumularse la electricidad estática en la propia sustancia involucrada en alguna de estas operaciones, así como extrusión de películas plásticas, y

 j) El uso de calzado dieléctrico, como el calzado aislante de suelas de goma y sintéticas, y vestimenta de fibras como la seda, lana, tejido acrílico, rayón y fibras sintéticas en general.

Vestimenta adecuada y calzado adecuado

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

APARTARRAYOS:

Sector electricidad . (s.f.). Sector electricidad . Obtenido de: 

http://www.sectorelectricidad.com/8397/diferencias-entre-pararrayos-y-apartarrayos/

NOM-022 DE LA STPS

Secretaria del Trabajo y Prevision social . (1 de Abril de 2016). NORMA Oficial Mexicana NOM-022-STPS-2015, Electricidad estática en los centros de trabajo-Condiciones de seguridad . México .