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PQC

La seguridad física en los data center ante el riesgo eléctrico.

POSTED BY Garcerán Rojas 17 de mayo de 2018

Debido sobre todo a la influencia de USA, mucho se está hablando últimamente sobre el riesgo eléctrico en los data center y, sobre todo, en lo que respecta al arco eléctrico como principal manifestación del mismo.

El número de grandes objetivos planteados en la mayoría de las presentaciones, artículos y demás publicaciones ha aumentado en una unidad, y a los consabidos conceptos de disponibilidad, eficiencia, adecuación al negocio, etc., hay que añadirle ahora, y con personalidad propia, el de la seguridad de los trabajadores y demás personal en contacto con la instalación.

Lo cierto es que ese riesgo siempre ha estado ahí, pero no es malo que se resalte ahora y que la seguridad entre a formar parte habitual de los objetivos a cumplir en todo proyecto de data center.

En general, el riesgo eléctrico es escaso si nos atenemos al número de sucesos y a la proporcionalidad de éstos respecto a los de índole general (entre un 0,3 y un 0,5%), pero debemos reconocer que al examinar los riesgos con consecuencia grave, los eléctricos empiezan a tomar cuerpo y la proporción aumenta notablemente (entre un 5 y un 6%). 
Existe una cierta contradicción entre los datos apuntados en las publicaciones antes mencionadas (todas las referencias apuntan al arco) y la realidad de las estadísticas, al menos a nivel español, y no somos muy distintos de los demás. El accidente eléctrico más numeroso es el que se produce por arco,  llegando a ser, prácticamente, la mitad de los que se manifiestan desde un origen eléctrico, pero ocasionando solamente un 1% de las muertes. Le sigue en número el ocasionado por los contactos directos, un 36% de los casos y el 67% de los mortales, para acabar con el contacto indirecto con un 16% de los casos y un 32% de los mortales.

Sin embargo, aun siendo el que menor impacto conlleva en cuanto a gravedad se refiere, el arco sí que es, de largo, el más aparatoso y espectacular, ya que la liberación de energía asociada a este fenómeno puede ser muy importante. Un arco eléctrico se produce cuando entran en contacto o se aproximan dos elementos entre los que existe una diferencia de potencial mayor que el dieléctrico del medio que los separa, es decir lo que denominamos coloquialmente “un corto” o cuando se separan por medios no adecuados dos partes entre las que estaba circulando previamente una corriente eléctrica.

El arco puede manifestarse con la liberación de una enorme cantidad de energía o, en el polo opuesto, presentarse como un fenómeno de pequeña energía (faltas a tierra en sistemas T-T o grandes limitaciones por impedancia de arco) pero que, mantenido en el tiempo, puede ocasionar muy graves consecuencias. En cualquiera de los casos, los sistemas eléctricos deberían protegerse contra las más altas corrientes de cortocircuito que se puedan presentar, teniendo en cuenta, sin embargo, que esta protección máxima puede no aportar, simultáneamente, una adecuada protección contra pequeñas corrientes de falta que pueden crear arcos y que son potencialmente muy destructivas.

Por tanto, conocer los sistemas de protección y ajustarlos convenientemente son tareas fundamentales para la seguridad. El arco hay que despejarlo según se manifiesta, limitando la Energía específica pasante I2t, tanto más rápidamente cuanta mayor su magnitud, pero en todo caso de forma urgente, no vaya a suceder que tras la intervención de la protección liberando el origen de la falta, el arco permanezca y sus efectos no puedan evitarse. A lo largo de mi experiencia en actividades forenses, han sido ya varios los casos en los que se ha dado tal situación y donde la protección sólo ha podido intervenir cuando la falta ha derivado en cortocircuito trifásico. La protección actúa pero las consecuencias destructivas del arco no hay quien las remedie. Si la corriente generada en primera instancia es menor del ajuste del interruptor, entonces es cuando se manifiesta el citado escenario. 

El mundo del data center no supone una excepción y en él se dan de lleno todas las apreciaciones anteriores. Los riesgos para la seguridad física son los mismos pero hay que añadir la condición de que se trata de instalaciones catalogadas siempre como de misión crítica, donde la continuidad del servicio prevalece sobre otras consideraciones y, por ello, determina condiciones en las que puede asumirse un riesgo mayor, fruto de operaciones arriesgadas.

La evolución de las necesidades en cuanto a la citada continuidad del servicio es evidente y ha conducido a diseños mucho más redundados que, en sus escalones más altos a los que tiende la práctica totalidad de los actuales diseños (Tier III y IV de Uptime, niveles III, IV y V de Icrea, etc.), presenta como mínimo la condición de mantenibilidad concurrente, es decir, la posibilidad de que todo siga funcionando a pesar de que se elimine del sistema cualquiera de sus partes (por ejemplo, la posibilidad de realizar el mantenimiento de un cuadro eléctrico sin tensión).

Sin embargo, la realidad de los data center es bien distinta, siendo mayoría los centros en los que no existen tales niveles de redundancia. El Instituto Ponemon junto a la firma Emerson, publicó los resultados de su último análisis sobre 63 data center de USA donde se produjo una parada no planificada en los 12 meses anteriores. Una de cada 4 caídas tuvo su origen en un fallo de los UPSs, lo que apunta hacia una situación de escasa redundancia y de mantenibilidad no concurrente.
Ante esta situación, o se planifica una parada para dar el mantenimiento a las partes del sistema, o no se hace el mantenimiento o se efectúa con tensión. En el primer caso, las consecuencias tanto económicas como de otra índole son cada día mayores. En el segundo, el fallo es cada vez más probable e inminente y en el tercero aparece la condición de riesgo sobre la que estamos hablando.

Existe, además, el caso de instalaciones dotadas de doble rama de distribución, donde, por miedo a lo que pueda suceder, nunca se realizan desconexiones parciales para mantenimiento. Son ejemplos claros de teórica mantenibilidad concurrente pero que pasan a engrosar las estadísticas de data centers de escalones inferiores. A ello hay que añadir las características del mantenimiento y del personal asociado, en ocasiones propio y, en otras muchas, subcontratado. Los niveles de formación, lamentablemente, no están en general garantizados para cubrir tareas de la importancia y responsabilidad de las que estamos hablando y para contribuir a una mejora en la sostenibilidad operativa del centro.

Nuestra experiencia más directa en el análisis de caídas del servicio en data centers nos muestra más de 70 casos de estudio de los cuales solamente 3 están relacionados con situaciones de arco eléctrico. Dos de ellos por cortocircuito en barras de distribución, en topologías paralelo redundante, ocasionados por la herramienta de trabajo y uno por fallo de aislamiento y la consiguiente generación de arco eléctrico sin la debida protección. Ninguno de ellos conllevó daños para las personas, pero de milagro.

A lo largo de estos últimos años, además de los casos anteriormente citados en data centers, he tenido la oportunidad, siempre ingrata, de realizar estudios forenses en instalaciones eléctricas donde se había producido un accidente de gravedad.

Realizaré una breve descripción de 4 de esos casos 

  1.  El primero de ellos en una planta industrial del sector de componentes de automoción, donde un trabajador provocó un corto en el interior de un cuadro eléctrico con la herramienta que portaba en el cinturón. El consiguiente arco alcanzó su buzo de trabajo que era de un tejido propagador de la llama. La consecuencia fue de fallecimiento.
  2.  El segundo, en otra planta industrial, con la manipulación de un interruptor antiguo no dotado de cierre por muelles. Al reconectar una línea abierta para mantenimiento se produjo una explosión en el interruptor que afectó a dos trabajadores, uno de los cuales falleció pocos días después en la unidad de quemados del hospital.
  3.  El tercero, en una nueva planta de fabricación electrónica donde se compaginaban las últimas labores de montaje en la planta con el inicio de las actividades en la misma. La imposibilidad de eliminar tensión en la canalización eléctrica prefabricada que recorría toda la planta de producción hizo que el personal de la contrata realizase determinadas tareas con tensión. En la conexión de una derivación desde la canalización se produjo un corto que afectó a las dos personas que realizaban el trabajo y que les tuvo cerca de dos meses en la UCI. 
  4.  Por último, citar el caso de una instalación del sector de las energías renovables donde, ante la alarma por ruidos en el interior de un cuadro eléctrico, al abrir el interruptor de cabecera, se produjo una explosión con arco que atravesó la chapa frontal del cuadro (2 mm de acero), alcanzando al trabajador en cara y brazos. 

Todos los casos citados y, otros muchos de naturaleza análoga, son susceptibles de ser prevenidos mediante la aplicación de las más elementales medidas de seguridad.

La determinación de riesgo por arco eléctrico es obligatoria en USA, existiendo 5 niveles (0 a 5) en función de la energía en cal/cm2 que puede generarse ante situaciones de arco eléctrico en el lugar.En todos los cuadros y armarios eléctricos debe existir una etiqueta de advertencia que indique el nivel de riesgo que existe en los mismos. Se reconoce una distancia de seguridad que es aquella a la que una persona  expuesta al arco y sin equipos de protección adecuados, sólo sufriría quemaduras de segundo grado curables.

PQC lleva ya algunos años trabajando para empresas americanas en España en la prevención de riesgos por arco eléctrico y, en particular, en el estudio de la aplicación de toda la normativa asociada al concepto de Arc Flash.

Para el análisis de trabajos con riesgo eléctrico en España, utilizamos el RD 614/2001 que obliga al empresario a adoptar las medidas necesarias para que de la utilización o presencia de la energía eléctrica en los lugares de trabajo no se deriven riesgos para la salud y seguridad de los trabajadores o, si ello no fuera posible, para que tales riesgos se reduzcan al mínimo.
Este Real Decreto contempla los procedimientos para realizar los trabajos sin tensión, los que tienen que llevarse a cabo con tensión, los correspondientes a maniobras, medidas, ensayos y verificaciones y los trabajos en proximidad. A pesar de no incorporar detalles sobre temas relacionados con Arc Flash, el cumplimiento de esa norma ofrece muchas garantías para prevenir el error humano como el desencadenante de un 70% de los accidentes eléctricos (curiosamente ese porcentaje coincide exactamente con el correspondiente al fallo humano como causa de caída de los data centers). 

En definitiva, el riesgo de accidente eléctrico en un data center no presenta una alta probabilidad pero sí resulta de una gravedad a tener muy en cuenta. Por ello, que se esté considerando ya como uno de los conceptos importantes a garantizar en un entorno de estas características es una muy buena aportación que derivará, sin duda, en planteamientos y actitudes más seguras y en la consecución de entornos mucho más sostenibles desde todos los puntos de vista.  

Garcerán Rojas