Texto expositivo
Aplicación
del sistema Franklin al sistema de pararrayo con dispositivo de cebado para
evitar descargas eléctricas atmosférica y salvaguardar las instalaciones y al
personal en las minas a cielo abierto
1.
Introducción:
Las descargas eléctricas atmosféricas representan un riesgo
significativo para diversas actividades humanas, especialmente en el sector
minero a cielo abierto, donde las condiciones climáticas extremas son
frecuentes. Estas descargas no solo comprometen la infraestructura, como
equipos eléctricos y sistemas de comunicación, sino que también ponen en
peligro la seguridad del personal. Tradicionalmente, se han utilizado sistemas
de pararrayos tipo Franklin para mitigar estos riesgos. Sin embargo, su eficacia
puede ser limitada en áreas extensas y abiertas. En este contexto, los
pararrayos con dispositivo de cebado (PDC) emergen como una alternativa mas
efectiva, al ofrecer una mayor capacidad de protección y eficiencia en la
captación de descargas eléctricas, canalizándolas hacia la tierra sin causar
efectos negativos en el entorno. Según (Hernández Rojas,
2013), la
implementación de sistemas PDC en zonas propensas a descargas eléctricas busca
garantizar la continuidad operativa y la seguridad en las áreas de trabajo. En
nuestra presente investigación se busca analizar la aplicación de sistemas de
PDC en comparación con los sistemas Franklin, evaluando su efectividad en la
protección de instalaciones y personal en minas a cielo abierto.
2. Desarrollo:
Las minas a cielo abierto operan en condiciones ambientales adversas, lo
que las hace especialmente susceptibles a fenómenos como las tormentas
eléctricas. Su ubicación geográfica, la amplitud del terreno y la presencia de
estructuras metálicas, como maquinaria pesada y torres de transmisión
eléctrica, aumentan significativamente la vulnerabilidad a las descargas
eléctricas atmosféricas.
En Perú muchos campamentos mineros utilizan tradicionalmente el
pararrayo tipo Franklin, un sistema pasivo que actúa únicamente una vez que la
descarga ha iniciado. Sin embargo, en las minas a cielo abierto este sistema
presenta limitaciones, como una cobertura de alcance restringido que requiere
la instalación de múltiples dispositivos para lograr una protección adecuada,
además de una eficiencia frente a rayos de alta energía o descargas indirectas.
Estas limitaciones incrementan las posibilidades de lesiones al personal
y daños a equipos electrónicos, afectando la operatividad minera causando la
paralización de las actividades productivas.
Según (Cisneros Chavez & Ernau Huaman,
2023), en
la unidad minera de Andaychagua se continúa utilizando el sistema Franklin,
complementado con otros sistemas como la Jaula de Faraday y terminales sobre
techo, lo que permite una mejor seguridad en las instalaciones y para el
personal, evitando que ocurran descargas eléctricas que afecten la unidad
minera. Antes de la implementación de estos sistemas de protección, ocurrió un
hecho trágico en esta unidad minera en el año 2022, cuando un rayo impacto en
los pararrayos existentes, causando su quema y una desconexión de energía
eléctrica durante aproximadamente 12 horas, lo que significó un detenimiento de
la producción. Por ello, la aplicación y complementación de estos sistemas son
necesarios para mejorar la seguridad del sector minero.
3. Conclusión:
En conclusión, la protección contra descargas eléctricas atmosféricas en
minas a cielo abierto es esencial para garantizar la seguridad del personal y
la continuidad de las operaciones. Si bien los pararrayos tipo Franklin han
sido utilizados tradicionalmente, sus limitaciones en cobertura y eficiencia
frente a rayos de alta energía hacen necesaria la adopción de tecnologías mas
avanzadas. En opinión de (Tello Varela, 2021), la integración
de pararrayos con dispositivo de cebado, junto con sistemas complementarios,
ofrece una solución mas eficaz, proporcionando una mayor cobertura y
anticipación ante descargas eléctricas. La experiencia en la unidad minera de
Antamina destaca la importancia de modernizar y complementar los sistemas de
protección para evitar interrupciones en la producción y garantizar la
seguridad en las instalaciones mineras.
4. Referencias
bibliográficas:
Cisneros Chavez, K. B., & Ernau
Huaman, O. M. (2023). Diseño e implementación de un sistema de protección
contra descargas atmosféricas para prevenir cortes espontáneos de
energíaeléctrica en la unidad minera Andaychagua – Volcan.
https://repositorio.unac.edu.pe/handle/20.500.12952/9094
Hernández Rojas, A. (2013). Sistema de protecciones
contra descargas atmosféricas en la línea eléctrica de la Mina Yagrumaje.
Tello Varela, P. E. (2021). Propuesta de memoria de cálculo
del pararrayo con dispositivo cebado tipo PDC en la Minera Antamina—Ancash. Universidad
Continental.
https://repositorio.continental.edu.pe/handle/20.500.12394/9486
Carátula del trabajo de
investigación formativa
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
Aplicación
del sistema Franklin al sistema de pararrayo con dispositivo de cebado para
evitar las descargas eléctricas atmosféricas y salvaguardar las instalaciones y
al personal en las minas a cielo abierto
Autor(es):
López Salcedo, Sebastián Andréz (orcid.org/...) correo, Ingeniería Mecánica Eléctrica, ciclo 1
Mariños Calixtro, Fernando (orcid.org/…) correo,
Ingeniería Mecánica Eléctrica, ciclo1
Gutiérrez Polar, Antony (orcid.org/..) correo,
Ingeniería Mecánica Eléctrica, ciclo 1
Flores Villegas, José David (orcid.org/...) correo, Ingeniería Mecánica Eléctrica, ciclo 1
Herrera Rivera, Brandon Marcél (orcid.org/...) correo, Ingeniería Mecánica Eléctrica, ciclo 1
Asesor(a):
Mgtr./Dr. Apellidos, Nombres
(orcid.org/….)
(Mayúsculas
y minúsculas, fuente Arial en tamaño 12 puntos)
Campus Los Olivos - 2025
Generalidades
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Nivel del trabajo
de investigación formativa: I |
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Objetivo de
Desarrollo Sostenible y Meta: Acción por el clima |
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Línea de
investigación específica del programa de estudios: Industria, innovación e
infraestructura. |
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Línea de
responsabilidad social universitaria: Desarrollo sostenible y adaptación al
cambio climático |
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Resumen
El
presente trabajo de investigación tuvo como propósito
aplicar el sistema Franklin al sistema de pararrayos con dispositivo de cebado,
ya que mediante estadísticas se llego a decir que este sistema de PDC tiene un
mayor radio de protección que permite salvaguardar las máquinas, bombas,
instalaciones y al personal que trabaja, en cambio el sistema de Franklin ya no
se esta implementado tanto en el sector minero por su escasa cobertura, es mas
utilizado lo que vendría a ser en edificios.
Palabras claves: Sistemas de protección,
pararrayos, seguridad.
Abstract
The purpose of this research work was
to apply the Franklin system to the lightning rod system with priming device,
since through statistics it was said that this PDC system has a greater
protection radius that allows safeguarding machines, pumps, facilities and
working personnel, on the other hand the Franklin system is no longer
implemented as much in the mining sector due to its limited coverage, it is
more used in what would be in buildings.
Keywords: Protection system,
lightning rod, security
I. Introducción
Un ejemplo negativo de
este fenómeno ocurrió en nuestro país en el 2016, en la mina Aruntani,
Moquegua, lo cual dejó un saldo de dos trabajadores muertos y 9 heridos.
Por
ello, ante este tipo de amenazas se han implementado sistemas de protección
mediante tecnologías avanzadas en zonas donde este tipo de fenómenos son
habituales. Debido a que el rayo es una descarga atmosférica de alta intensidad
se deben implementar estos sistemas para así garantizar la continuidad del
trabajo y la seguridad del área de trabajo.
En
mención de (Hernández
Rojas, 2013),
tradicionalmente, se han utilizado sistemas de pararrayos tipo Franklin para
enfrentar estos riesgos, sin embargo, su eficacia puede ser limitada en áreas
extensas y abiertas. Es por ello, la incorporación de pararrayos con
dispositivo de cebado (PDC) es una alternativa mejor ya que tiene una mayor
capacidad de protección y eficacia al captar la descarga eléctrica, lo cual
esto lo emite hacia la tierra sin causar algún efecto negativo en el sector. En
nuestra presente investigación se busca analizar la aplicación de sistemas de
PDC en comparación con los sistemas de Franklin, evaluando su efectividad en la
protección de instalaciones y personal en minas a cielo abierto.
Realidad Problemática:
Las minas de tajo abierto operan en condiciones
ambientales adversas esto que sean susceptibles a fenómenos como las tormentas
eléctricas ya que, por su localización geográfica, la amplitud del terreno y la
presencia constante de estructuras metálicas como maquinaria pesada, torres de
transmisión eléctrica hacen que la zona sea altamente vulnerable a descargas
eléctricas atmosféricas.
En el Perú muchos campamentos mineros cuentan con el
tradicionalmente pararrayo tipo Franklin, un sistema pasivo que solo actúa una
vez que la descarga a iniciado, pero para el sector minero este tipo sistema
tiene múltiples limitaciones, las cuales son cobertura de alcance restringido,
esto requiere muchos dispositivos para que la protección cumpla con lo
requerido, sumándole a ello la baja eficiencia frente a rayos de alta energía o
descargas indirectas.
Como consecuencias de estas limitaciones se
incrementan las posibilidades de lesiones al personal, equipos electrónicos que
se influyen en la operatividad minera causando la paralización de las
actividades en la producción. Teniendo en cuenta esta problemática llegamos a
la conclusión de modernizar los sistemas de protección contra rayos. Integrando
tecnologías más eficaces como los pararrayos con dispositivo de cebado ya que
este sistema ofrece una mayor cobertura, capacidad de anticipación y reducción
en el número de sistemas requeridos.
En la actualidad muchos campamentos mineros no cuentan
con una actualización tecnológica en el sistema de pararrayos esto hace que se
encuentren vulnerables y aumente el riesgo de sufrir accidentes afectando la
integridad física del personal en el ámbito de salud y seguridad ocupacional.
Ante esto ocurrieron dos accidentes las cuales fueron provocadas por el sistema Franklin ya que no se llevó un adecuado mantenimiento por lo que la descarga eléctrica al impactar al sistema
Franklin causo muertes como en la minería Cerro Verde
en el año 2023 la cual involucro la muerte de un ingeniero de graña y montero,
también heridas leves en otros trabajadores, a través de un rayo que impacto al
ingeniero durante una tormenta eléctrica inusual, ya que se sugiere que hubo
una posible falla en el sistema Franklin, ya que el rayo pudo haber seguido una
ruta alternativa debido a esta falla.
Por otro lado, un accidente similar ocurrió en 2013 en
la mina Ucuviri, Puno. En este caso fue un ayudante de mina que falleció al ser
alcanzado por un rayo, el informe del accidente destaca la falta de un plan de
gestión adecuada para alertar sobre tormentas eléctricas y la definición del
radio de protección y deficiencia del sistema de pararrayos Franklin.
En mención de (Cisneros Chavez & Ernau Huaman,
2023) nos dice que en la unidad minera de Andaychagua se
sigue implementando el sistema Franklin pero a esto lo complementan otro tipo
de sistemas como la Jaula de Faraday y terminales sobre techo lo cual esto
permite una mejor seguridad en las instalaciones, personal de esta unidad
minera y así no ocurra descargas eléctricas que afecte a la unidad minera.
Antes de la implementación de estos sistemas de
protección ocurrió un hecho trágico en esta unidad minera en el año 2022, la
cual un rayo impacto en estos pararrayos y se quemaron lo cual causo la
desconexión de energía eléctrica alrededor de 12 horas lo que significó un
detenimiento de la producción, es por eso que implementación de estos sistemas
es necesario y al complementarse es mejor para mejorar la seguridad de la
unidad minera.
Planteamiento del problema:
¿De
qué manera la implementación de pararrayos con dispositivo de cebado influye en
la eficacia de la protección contra descargas eléctricas atmosféricas en
comparación con los sistemas Franklin en minas a cielo abierto?
Objetivo general:
Evaluar
el impacto de la aplicación de pararrayos con dispositivo de cebado en la
mejora de protección contra descargas eléctricas atmosféricas, en comparación
con los sistemas de Franklin, para salvaguardar la integridad de las
instalaciones y del personal en minas a cielo abierto.
Objetivos específicos:
-
Analizar las
características de los sistemas de pararrayos Franklin y de los pararrayos con
dispositivo de cebado.
-
Comparar ambos sistemas
el radio de protección y eficiencia en minas a cielo abierto.
-
Identificar las ventajas
y desventajas de la implementación de pararrayos con dispositivo de cebado en
el sector minero.
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