Cómo eliminar la estática en estructuras

Por: Ing. José Ordóñez López*

El reto de la arquitectura moderna va asociado al uso de materiales constructivos como acero, aluminio, vidrio y cerámica. Adicionalmente la conquista de la altura como reto de la ingeniería hace que edificaciones del corredor Reforma y zonas como Santa Fe y Pedregal, en la Ciudad de México, sean muestra de la arquitectura moderna en el país.

El tema de la estática siempre se ha manejado por ingenieros eléctricos en soluciones de centro de datos, equipos instalados en azoteas, etcétera; mas, cada día, el uso de los materiales antes mencionados en puentes, terrazas, miradores, galerías de centros comerciales, hacen que los efectos indeseables de la estática se pongan de manifiesto, pudiendo provocar molestias y daños a seres humanos dependiendo de la magnitud del fenómeno.

El término electricidad estática se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica en un material conductor o aislante. Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del cuerpo cargado se pone en contacto con un buen conductor eléctrico (como un conductor conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga con otro nivel de potencial.

La definición antes mencionada relaciona un fenómeno que se manifiesta en la práctica por diferencia de potencial, por tal razón la importancia de que en toda edificación el sistema de puesta a tierra esté equipotencial a la estructura.

La respuesta de la pregunta de por qué ahora sí y antes no, está en que los diseños arquitectónicos en la actualidad revisten retos en el uso de materiales como el acero, aluminio y cristal. El uso de materiales aislantes con mayor capacidad de generar estática son vidrio, el cabello de las personas, la lana, nylon, adicionalmente se reportan similares comportamientos en poliéster, aluminio, teflón, muchos de los cuales son materia prima para césped artificial, alfombras, etcétera.

Ejemplo práctico
En este artículo se muestra un ejemplo práctico de un túnel con piso de vidrio en un puente que une dos secciones de una edificación de la Ciudad de México. Dicho túnel es totalmente de vidrio: piso, paredes y techo, el cual está soportado en una estructura metálica expuesta, al igual que el vidrio, a la fricción con el aire, provoca molestas descargas conocidas como toques.

La tarea técnica consistió en identificar todos los elementos que debían quedar al mismo potencial equipotencial. En la figura 1 se muestra la imagen de una persona ubicada en el túnel, el cual inicia desde la salida del elevador, y de tan sólo recorrer un metro, el cuerpo se carga por la fricción con el piso, generando molestas descargas.

Figura 1. Imagen del puente y puesta a tierra del piso.

El reto era eliminar el fenómeno sin afectar la limpieza en la ejecución arquitectónica del proyecto. En las figuras 2, 3 y 4 se dan soluciones de puesta a tierra de la estructura. Un aspecto importante es tener una referencia única de potencial, ya que con esto se logra que no existan corrientes circulantes entre superficies como base de la solución.

Figura2. Puesta a tierra de piso de vidrio

Dentro de los materiales mencionados por normas nacionales NMX-J-549 ANCE -2005, NOM 001 Instalaciones Eléctricas e internacionales IEC 62305, están el cobre, el aluminio, el acero inoxidable y el acero galvanizado. Es importante considerar todos los elementos que permitan conectar al bus de tierra (perfil redondo en aluminio de 8 mm) que viajará instalado por debajo del piso de vidrio de forma que se conecte como se observa en las figuras 3 y 4, y de ahí a la estructura de la viga metálica o al sistema de puesta a tierra, dependiendo de la solución.

Figura 3. Uso de materiales, como acero. aluminio, como elementos de puesta a tierra

Figura 4. Puesta a tierra de barandas metálicas: parte de la solución de equipotencialidad

En centro de datos es conocida la solución para poner a tierra los postes que soportan el piso falso, debiendo conectarse a tierra por medio de un conductor que viaja por debajo del piso falso y de este conductor llegar a las barras de tierra de cada rack para poder aterrizar los equipos activos.

Finalmente, el fenómeno de estática está presente en muchos sectores de la vida, tanto del sector industrial como cotidiano. Cada uno va asociado a soluciones diferentes de implementar, con base a un solo elemento común: generar un plano equipotencial donde cualquier energía o carga adquirida por un cuerpo sean drenados al sistema de puesta a tierra.

*El autor es socio activo de AMERIC. Egresado de Ingeniería Eléctrica y Máster en Ciencias por el Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría ISPJAE, La Habana, Cuba. Trabaja en temas de Protección contra descargas eléctricas y sobretensiones transitorias. Ha dictado clases en Instituto Superior Politécnico ISPJAE Habana, Cuba; Universidad Panamericana CDMX; Universidad La Salle; y el Instituto Tecnológico Monterrey Campus Ciudad México. Actualmente es Director de Ingeniería y Soluciones Integrales.