TEORIA DE ARCO ELECTRICO

Estudios de Arc Flash

Schneider Electric 2/ Services Dev & Depl / 2009

Teoría de Arc Flash


¿Qué es un arco eléctrico?

Es la circulación de corriente a través de un gas.

Generalmente se presenta cuando falla el aislamiento entre dos puntos con diferente potencial










Riesgos inherentes al trabajo con electricidad

Algunos de los riesgos que se pueden presentar durante el manejo de equipos eléctricos son:

� Descarga

� Explosión

� Quemaduras por calor

Square D (R)


Resultados de mediciones de los efectos de un arco eléctrico en la persona

SonidoSonidoSonido

141.5 db

T°T°>225°C

T°T°50°C

PresiónPresión

> 151.6 Kg/cm 2

> 225°C

T°T°


Efecto de los arcos eléctricos

●Vapores calientes, Plasma y Gasesmayores a 12,700 °C

●Radiación térmica Intensa●Niveles de ruido y de presión importantes●Expansión explosiva del aire circundante●Combustión de Materiales Flamables

Square D (D.R.)


Quemaduras en tejido humano

● Quemaduras de primer grado (tipo A): Causan un trauma doloroso a la parte mas externa de la piel. Los daños permanentes son pequeños por que las áreas de regeneración sobreviven. Se curan pronto y no dejan cicatrices.

● Quemaduras de segundo grado (tipo A): Causan daños severos a los tejidos y amputaciones. Si la quemadura es sobre la piel, la capa exterior se destruye. No sanan las glándulas sudoríparas, ni los folículos de pelo

● Quemaduras de tercer grado (tipo B): Resultan en la destrucción de los centros de crecimiento. Si el área quemada es pequeña, se puede reestablecer el tejido con ayuda de las zonas cercanas. Si el área es extensa, se requiere injerto del tejido

Las quemaduras por arco eléctrico son de naturaleza térmica y por lo tanto se encuentran dentro de las tres categorías clásicas:


Conceptos de Arc Flash- Energía Incidente

Square D (D.R.)

DD

● La energía incidente es la energía en una superficie a una distancia de trabajo, D, desde la fuente de arco


Square D (D.R.)

- Limite de protección de descarga

Dfb

D

Límite de descarga

Distancia desde las partes expuestas, en la cual una persona podría sufrir quemaduras de segundo grado


Square D (D.R.)

- DISTANCIA DE TRABAJO

D

Distancia desde las partes expuestas, en la cual el EPP garantiza una adecuada protección


Efectos del arco eléctrico

Efecto de la energía “In Air ”


Efecto de la energía “ In Box ”


MARCO LEGAL


OSHA 1910.333 (a) (1) & NFPA 70E 2-1.1.1

Prácticas de trabajo seguras

No se deben realizar trabajos en partes vivas o energizadas a menos que :

1. La desenergización genere una condición de riesgo adicional o mayor

2. No sea posible debido al diseño del equipo o a las limitaciones en la operación

Ejemplos:

Equipos de ventilación de áreas clasificadas

Quirófanos

Equipos que soportan la vida humana


DESARROLLO DEL ESTUDIO


ESTUDIOS DE ARC FLASH

• Seleccionar el equipo de protección personal adecuado (EPP)

• Definir los límites de Arc Flash

• Definir las distancias de trabajo

La finalidad de un estudio de Arc Flash es:

• Calcular la energía incidente

• Definir e implementar políticas de seguridad


Para la realización de los estudios es necesario contar, como mínimo, con la siguiente información:

●Diagrama Unilineal actualizado de la planta

●Levantamiento de información en planta

●Cuestionario técnico

●Filosofia de operación de la planta

●Estudio de cortocircuito actualizado (Modelado en Etap real time)

●Estudio de coordinación de protecciones actualizado (Modelado Etap real time)

INFORMACION NECESARIA PARA LOS ESTUDIOS DE ARC FLASH


¿Por qué es requerida la información de los estudios de cortocircuito?

G

Sistema

IccIcc==�� IIcontribucicontribucióónn


¿Por qué es requerida la información de los estudios de coordinación de protecciones?

0.5 1 10 100 1K 10K0.01

0.10

1

10

100

1000

CURRENT IN AMPERES

mine.tcc Ref. Voltage: 480 Current Scale x10^0

TIM

E IN

SE

CO

ND

S

G

Sistema


G

Sistema

ESTUDIOS ARC FLASH

IccIcc==�� IIcontribucicontribucióónn

CaloriasCalorias==f(I,tf(I,t))

tt11==f(If(Ifallafalla 11))

¿En que consiste el estudio de Arc Flash?

1515 2525 6060


480-600V, 3-fases "Arco-en-caja" Algoritmo de máxima energía incidente

EMB = 1038.7 DB-1.4738 tA [ 0.0093F2 - 0.3453F + 5.9675 ]

Donde:

EMB = Máxima energía incidente en una caja , cal/cm2

DB = Distancia de los Electrodos, pulgadas (DB>18)F = Corriente de falla franca, kA

tA = Duración de Arco, segundos


Selección del equipo de protecciónpersonal NFPA-70E

Clase de Descripción de Espesor Aguante al arco térmico deEnergía IncidenteEPP Ropa de protección Total la ropa de protecciónCalculadaNo. (No. de capas) oz/yd

2cal/cm 2 cal/cm 2

0-2 0 Algodon sin tratar 4.5-7 n/a

(1)

2-5 1 Camisa y pantalones 4.5-8 5-7

Resist. a la flama (1)

5-8 2A Ropa interior de 9-12 8-18

Algodón más

Pant y camisa RF (2)

5-16 2B Ropa interior RF 10-14 16-22

mas

Pant y camisa RF(2)

8-25 3 Ropa interior de 16-20 25-50

Algodón más

Overall RF (3)

25-40 4 Ropa interior de algdn. 24-30 40->60

FR Camisa y pant RF +

Doble capa



Límites de protección contra descarga

Límite de acercamiento Limitado

Puede ser accesado solo por personal calificado ó personal no calificadoescoltado por una persona calificada

Limite de acercamiento Restringido

Puede ser accesado sólo por personal calificado y se requiere del uso de equipode protección contra descarga y de capacitación

Límite de acercamiento Prohibido

Puede ser accesado solo por personal calificado y se requiere protección y entrenamiento como si se tuviera contacto directo con la parte energizada


Pasos para Determinar el Valor de la Energía Incidente

Paso 1 - Determinar la tensión del sistema y la corriente de falla

franca en los puntos de análisis del arco (Estudio de

cortocircuito)

Paso 2 - Determinar la corriente de arqueo basada en la corriente

de falla franca y en la tensión del sistema

Paso 3 - Determinar el tiempo de liberación de la falla basado en el

sistema de protección (Estudio de coordinacion de protecciones)


Proceso General para Determinar la Energía Incidente

Paso 4 - Determinar la mínima distancia de aproximación del cuerpo al arco potencial

Paso 5 - Seleccionar el algoritmo adecuado y calcular la máximaenergía incidente a la distancia mínima de aproximación.

Paso 6 - Si la energía incidente calculada es menor a 1.2 cal/cm2. No se requiere ropa especial para complementar el equipo de protección personal.(Pero podría ser necesario para evitar otrotipo de riesgos eléctricos)



¿COMO PROPORCIONA PROTECCION LA VESTIMENTA IGNIFUGA?

• NO SE ENCIENDE, QUEMA, DERRITE O GOTEA

• RESISTE EL DESGARRO/ROTURA

• MANTIENE UNA BARRERA QUE AISLA AL TRABAJADOR

DE LA FUENTE TERMICA

• REDUCE LAS LESIONES DE QUEMADURAS

• AUMENTA LA SUPERVIVENCIA

• AYUDA A CONSERVAR LA CALIDAD DE VIDA


Probador de Proximidad


Detector de tensión


Puesta a tierra para la protección de los empleados





Los estudios de Arc Flash realizados por Schneider Electric se basan en las últimas ediciones de los estándares aplicables emitidos por:

• National Fire Protection Association

• American National Standards Institute

• Institute of Electrical and Electronic Engineers


ETIQUETADO

¿Se aproximaría usted a estos elementos?¿A que distancia?



110.16 Flash Protection. Las centrales telefónicas, los tableros de media y bajatension, los paneles de control industriales, y los centros de control de motor con excepción de las ocupadas en la vivienda, que probablemente requieranexaminación, ajuste, manteniento, u otro tipo de mantenimiento mientras queestán energizadas, serán campo marcado para advertir a personas calificadas de los peligros potenciales del destello del arco voltaico. La marca debe ser localizada de tal manera que sea claramente visible a las personas calificadasantes de la examinación, ajuste, servicio, o mantenimiento del equipo

NFPA 70E-2000, Requisitos de seguridad eléctrica para los lugares de trabajo del empleado, proporciona ayuda en la determinación de la severidad de potencial de exposición, en el planeamiento de practicas de seguridad en el trabajo, y selecciondel equipo de proteccion personal

ANSI Z535.4-1998, Signos y Etiquetas para la seguridad del producto. Proveepautas sobre el diseno de los signos de seguridad y las etiquetas aplicadas en el producto


EJEMPLO DE APLICACIÓN


REPORTE DEL ESTUDIO DE ARC FLASH

El informe de un estudio de Arc Flash realizado por Schneider Electric contiene:

● Resumen ejecutivoBreve reseña del alcance, resultado, recomendaciones y conclusiones del estudio

● Objetivo Resultados mas relevantes del estudio

● AlcanceCantidad de equipos a analizar, levantamientos en sitio, trabajos adicionales.

● DefinicionesExplicación de los conceptos mas utilizados dentro del informe

● ReferenciasSe mencionan las normas y estándares que se utilizan en el estudio.

● IntroducciónResumen de la teoría de Arc Flash, métodos de calculo, etiquetado y selección de EPP


● DesarrolloReferencias a los estudios de CC, CP, interpretación del reporte, interpretación de diagrama unilineal

● Descripción del softwareDefinición del modo de trabajo del software empleado (ETAP versión 5.5.6)

● Interpretación del reporteExplicación de cómo entender los resultados del informe

● ConclusionesAnálisis de los resultados y entrega de recomendaciones y soluciones a las desviaciones encontradas.

REPORTE DEL ESTUDIO DE ARC FLASH


ANEXOS

Reporte del estudio basado en IEEE 1584


ANEXOSDiagrama unilineal


Información comercial del EPP

ANEXOS


Ejemplos de etiquetado

ANEXOS


Soluciones de Schneider Electric

ANEXOS

Date post:	25-Dec-2015
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