Un caso económico para los sistemas de protección contra rayos para instalaciones en 2021

Un caso económico para los sistemas de protección contra rayos de instalaciones en 2021.

Un rayo golpea la tierra 100 veces cada segundo- eso es más de 8 millones de veces al día. En los Estados Unidos solo, los rayos caen 25 millones de veces cada año. Si no adecuadamente controlado o absorbido, estas huelgas puede causar daños en áreas urbanas, residenciales y rurales. Las instalaciones industriales y comerciales están expuestas a averías y degradación operativa, junto con destrucción de instalaciones y bienes. Una encuesta de IDC de 20151 estima que el tiempo de inactividad no planificado generalmente conduce a Fortune 1000 negocios pagando un adicional $ 2.5 mil millones de dólares cada año, mucho más pronunciado que el de los costos del sistema de protección contra rayos. La misma encuesta sitúa el costo promedio por hora de fallas en la infraestructura en $100,000 500,000, y las interrupciones críticas del sistema pueden costar $XNUMX XNUMX por hora.

El impacto total en las empresas aumenta aún más aun cuando en vista de los costes de la caída de rayos a pequeñas y medianas empresas. Los costos totales de los daños relacionados con rayos a la industria y la propiedad de EE. UU. se estima que es entre $ 8 mil millones y $ 10 mil millones por año2, haciendo que los costos del sistema de protección contra rayos parezcan menos drásticos.

LA NECESIDAD DE MEJORAR LA GESTIÓN DE RIESGOS

En la industria, la creciente demanda de disponibilidad de servicios y operaciones, así como los costos de tiempo de inactividad, hacen que la gestión de riesgos sea cada vez más importante. Los rayos serán una parte cada vez más importante del riesgo a gestionar. Los patrones climáticos cambiantes significan que se espera que los rayos aumenten en un 50% en este siglo3, Con un adicional aumento anual de 150,000 huelgas. Paralelamente, los costes atribuibles a los daños causados ​​por rayos aumentan un 20 % al año. Debido a su carácter no selectivo respecto a qué edificios o dominios impactar, los riesgos de rayos afectan a todas las áreas.

Los tipos de daños y lesiones causados ​​por rayos incluyen:

• LESIONES LUGAR a personas y muertes causadas por alto voltaje
• FUEGO, EXPLOSIÓN Y DESTRUCCIÓN de maquinaria, estructuras y vegetación debido a las corrientes de rayo
• INTERRUPCIÓN Y FALLA de sistemas por impulso electromagnético tipo rayo (LEMP)

LAS FALLAS RELACIONADAS CON RAYOS SE PUEDEN PREVENIR

El aumento del riesgo es lo que realmente distingue a los rayos de otras causas de fallas en la infraestructura. Sin embargo, las fallas relacionadas con los rayos se pueden prevenir casi por completo en la actualidad. Las tecnologías disponibles en la actualidad significan que cualquier instalación, estructura u operación puede protegerse contra pérdidas en caso de caída de un rayo. Los sistemas de advertencia de rayos, la puesta a tierra, la unión, los dispositivos de supresión de sobretensiones y la protección estructural contra rayos satisfacen las necesidades tanto de detección de rayos como de prevención de daños. Por ejemplo, el sistema de protección contra rayos de una instalación ayudó al centro de datos de Google Bélgica4 a limitar las pérdidas de datos a solo un 0.000001 % después de haber sido golpeado por un rayo no menos de cuatro veces en una tormenta.

PROTECCIÓN ADECUADA DESCONTINUADA CON LA VULNERABILIDAD DE LAS INSTALACIONES

A pesar de estar cada vez más expuestas a los rayos, la mayoría de las instalaciones no están suficientemente protegidas. Una encuesta reciente de Carnegie Mellon5 concluyó que el 30 % de las empresas estadounidenses (actualmente alrededor de 5.8 millones en total) sufrirá fallas o interrupciones relacionadas con rayos en algún momento. Sin embargo, solo el 10% de los nuevos edificios construidos en los EE. UU. cada año implementan un sistema de protección de instalaciones contra daños relacionados con rayos. Con este nivel de riesgo no administrado, que solo aumenta a medida que los rayos se vuelven más frecuentes, las instalaciones de la industria optan por permanecer vulnerables en lugar de aprovechar las soluciones efectivas que están fácilmente disponibles.

DESAFÍOS Y CONCEPTOS ERRONEOS COMUNES SOBRE LA IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS EN INSTALACIONES

La ignorancia juega un papel importante en la discrepancia entre los niveles de riesgo y protección relacionados con los rayos. Desconociendo la disponibilidad y efectividad de las tecnologías de protección, los propietarios de edificios, arquitectos e ingenieros continúan aceptando los rayos como un riesgo inevitable. Como tal, su única solución es buscar un seguro contra interrupciones y daños comerciales. Solo hay un problema: ningún seguro puede cubrir todas las pérdidas causadas por la caída de un rayo. Prevenir daños por rayos con anticipación le brinda la mejor oportunidad de reducir costos innecesarios en el futuro. Además, muchos códigos eléctricos/de construcción nacionales hasta ahora han omitido los sistemas de protección contra rayos de las instalaciones. Con la excepción del estado de Florida, la implementación de un sistema de protección contra rayos en las instalaciones queda a discreción del propietario del edificio y no es un requisito legal.

Los conceptos erróneos comunes que rodean a los sistemas de protección contra rayos incluyen:

• Gastos para los sistemas de protección se suponen elevados, a menudo por falta de cifras precisas. Esto perjudica negativamente el caso comercial para invertir en un sistema de protección contra rayos y aleja a los administradores de las instalaciones antes de que siquiera consideren los beneficios invaluables que proporcionaría un LPS.
• Complejidad se infiere del hecho de que los sistemas de protección de instalaciones eficaces deben estar debidamente integrados con la instalación. Si bien este proceso puede parecer complejo para el profano, aquellos que se especializan en la implementación de protección contra rayos pueden lograr estas cosas con relativa facilidad.
• Impacto visual negativo sobre las arquitecturas y el medio ambiente también se considera un inconveniente ineludible, pero esto es incorrecto. De hecho, los sistemas de protección de instalaciones a lo largo de los años se han vuelto más agradables estéticamente y menos invasivos visualmente que décadas anteriores.

Profundicemos más en estos tres temas.

CONSIDERACIONES DE COSTE DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS Y RENTABILIDAD DE LA INVERSIÓN

El costo promedio de un sistema integral de protección contra rayos para instalaciones (FLPS) para un edificio comercial suele rondar los $35,000. En principio, la vida útil de dicho FLPS será cercana a la vida útil del propio edificio. En realidad, es probable que el sistema se reemplace cada vez que se instale un nuevo sistema de techado, lo que suele ocurrir cada 30 años más o menos. Sobre esta base (renovación cada 30 años), un FLPS completo cuesta alrededor de $1,200 por año o $100 por mes. Sin embargo, puede evitar fallas en la infraestructura que cuestan hasta $ 100,000 por hora, sin mencionar los beneficios de mejorar la seguridad de los empleados, junto con la de sus clientes y cualquier otra persona que pueda estar en su sitio.

Dos factores adicionales pueden hacer que los sistemas de protección contra rayos de las instalaciones sean más asequibles:

• El uso de “niveles de protección” permite mantener los gastos en línea con sus necesidades prácticas de protección. Por ejemplo, los requisitos para la protección de un reactor nuclear pueden ser diferentes en comparación con los de un complejo de condominios residenciales que, a su vez, pueden ser diferentes de los de una instalación industrial. Cada instalación necesita protección, pero solo de acuerdo con su riesgo único asociado.
• Los diferentes tipos de FLPS y las aplicaciones asociadas permiten que las reducciones de costos del sistema de protección contra rayos se tengan en cuenta en las implementaciones, sin comprometer el nivel o la calidad de la protección.

REDUCIR LA COMPLEJIDAD Y AUMENTAR LA EFICIENCIA

Un sistema eficaz de protección contra rayos para instalaciones debe ser integral. Esto es especialmente cierto para las instalaciones digitales modernas, que naturalmente son más propensas a sufrir cortes y daños causados ​​por las cargas eléctricas extremadamente altas producidas por los rayos. Los requisitos de puesta a tierra, ecualización de potencial, dispositivos de supresión de sobretensiones y protección estructural contra rayos hacen que un FLPS sea efectivo, complejo en muchos casos (especialmente para edificios preexistentes). Por otro lado, la integración de un FLPS en el diseño de un edificio antes de la construcción permite aumentar la eficiencia y reducir la complejidad.

IMPACTO VISUAL Y ESTÉTICA

Una vez que se instala un sistema adecuado, su edificio debe tener una protección contra rayos confiable y efectiva, con poca indicación externa de su existencia. Cuando se tiene en cuenta un FLPS en la etapa de diseño, se puede incorporar de una manera que reduzca o elimine cualquier impacto visual. Incluso en edificios preexistentes, las barandillas y otros elementos estructurales/características decorativas a menudo pueden modificarse ligeramente y utilizarse como partes integrales del sistema de protección.

NORMAS Y CÓDIGOS DE CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS DE LA INSTALACIÓN

Cada año, más regiones del mundo incorporan sistemas de protección contra rayos para instalaciones en sus códigos de construcción. Esto se debe a que es más probable que los edificios equipados con un FLPS que cumple con los estándares actuales del sistema de protección contra rayos cumplan con los requisitos futuros del código de construcción y garanticen una protección eficaz para los propietarios y usuarios contra rayos y corrientes inducidas. En EE. UU., Florida es líder en la especificación de requisitos para estos sistemas.

Tres estándares predominantes para la evaluación de riesgos, el diseño y la implementación de un sistema de protección contra rayos para instalaciones (EE. UU. e internacionales):

• NFPA 780 es el estándar de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios para la instalación de sistemas pasivos con una evaluación de riesgo simple y no implementa niveles de protección.
• IEC 62305, el estándar internacional para la protección contra rayos utilizado en Europa y América del Sur (entre otras regiones) se ocupa de los sistemas pasivos. Utiliza evaluación avanzada de riesgos y definición de niveles de protección.
• NF C 17-102 para Europa y gran parte de Asia se refiere a los sistemas activos (Early Streamer Emission Air Terminals o ESEAT) que utilizan IEC 62305 para la evaluación de riesgos y los niveles de protección.

PASOS PRÁCTICOS PARA MEJORAR LA PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO

El siguiente proceso de tres etapas permite a los propietarios de edificios, arquitectos e ingenieros prevenir de manera rentable pérdidas y otros riesgos debido a la caída de rayos:

Evaluación Integral de Riesgos
Todas las instalaciones tienen riesgo, pero eso no quiere decir que su riesgo sea igual. La aplicación del Apéndice L de NFPA 780 o IEC 62305 permite que los riesgos se evalúen correctamente, de una manera única para las especificaciones únicas de su instalación. Haga clic aquí para leer Evaluaciones de riesgo de rayos: lo que necesita saber.

Diseño basado en el nivel de protección
Entender el riesgo de cada instalación es clave para definir los niveles de protección y contener los costes de protección contra el rayo de los edificios. Esto se puede aplicar más fácilmente mediante el uso de IEC 62305 y aplicaciones disponibles comercialmente, como el software de gestión de riesgos StrikeRisk IEC/EN 62305-2.

Diseño Integral

1. Cuando sea posible, complete el diseño de FLPS antes de la construcción inicial del edificio como parte de los documentos generales de diseño de construcción de la instalación.
2. Si está agregando un FLPS a una instalación preexistente, complete el diseño antes de la implementación.
3. Debe ser diseñado por personal calificado de diseño/ingeniería, en particular, un diseñador maestro certificado por el Lightning Protection Institute (LPI).
4. La instalación debe ser realizada por instaladores calificados certificados por LPI, ya que la protección contra rayos en las instalaciones es una disciplina especializada.

En conclusión

La confianza que las industrias y la economía de los EE. UU. tienen en la vasta infraestructura electrónica actual es asombrosa. Los activos digitales son muy vulnerables a los daños causados ​​por rayos y corrientes transitorias, y esta vulnerabilidad se extiende a cualquier otro activo controlado por (o dependiente de) estos activos digitales. Mientras tanto, el número de rayos en los EE. UU. (ya en 25 millones por año) también está creciendo. A medida que se desarrolla la expansión urbana, estos rayos seguirán teniendo un impacto cada vez mayor, y el tiempo de inactividad por fallas en la infraestructura ahora les cuesta a los propietarios de las instalaciones $ 2.5 mil millones por año. En general, se estima que los daños relacionados con los rayos a las industrias en los EE. UU. alcanzan entre $ 8 mil millones y $ 10 mil millones por año.

Hay soluciones disponibles para proporcionar protección contra rayos para edificios e instalaciones. Las tecnologías modernas en puesta a tierra, ecualización de potencial, dispositivos de protección contra sobretensiones, protección estructural contra rayos y sistemas de advertencia de rayos pueden mitigar completamente el daño si se implementan e integran correctamente. Estos sistemas rentables están fácilmente disponibles y tienen el potencial de ahorrar a la industria/economía de los EE. UU. miles de millones de dólares al año, dada una mayor implementación por parte de los administradores de las instalaciones.

Si quiere proteger su instalación de los daños que se derivan de los rayos y corrientes transitorias, póngase en contacto con VFC hoy! Nuestros expertos están aquí para ayudar y pueden responder cualquier pregunta que pueda tener.

Todd D. Vought, vicepresidente de desarrollo comercial, VFC – BSBA, más de 30 años de experiencia en el diseño e implementación de sistemas de protección contra rayos. Certificación LPI #861.

Referencias:

1. Encuesta IDC 2015:
2. http://lightningsafety.com/nlsi_lls/ListofLosses14.pdf
3. Aumento de rayos:
4. Centro de datos de Google Bélgica:
5. Encuesta Carnegie Mellon 2006:
6. Cifras CBECS: