john alexander herrera ordóñez - Universidad Industrial de Santander

john alexander herrera ordóñez - Universidad Industrial de Santander
ANÁLISIS DE RIESGO ANTE FLAMEO POR ARCO
JOHN ALEXANDER HERRERA ORDÓÑEZ
ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y
TELECOMUNICACIONES
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
BUCARAMANGA
2008
ANÁLISIS DE RIESGO ANTE FLAMEO POR ARCO
JOHN ALEXANDER HERRERA ORDÓÑEZ
Traba jo de grado para optar al título de Ingeniero Electricista
Director
HERMANN RAÚL VARGAS TORRES
Doctor Ingeniero Electricista
ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y
TELECOMUNICACIONES
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
BUCARAMANGA
2008
A mi esposa
Jennifer Maldonado
A mi madre
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus agradecimientos a:
Al doctor Hermann Raúl Vargas Torres, director del proyecto por su constante dirección y
asesoría y sin cuya ayuda hubiera sido imposible el desarrollo de este proyecto.
A Jennifer mi esposa, por su apoyo incondicional y las palabras de aliento en los momentos
más difíciles.
A Aldo Marco González, coordinador de proyectos y en general a todo el departamento de
proyectos de COPOWER LTDA por la colaboración para el desarrollo de este proyecto.
A mi madre, por el apoyo moral y económico sin condiciones.
RESUMEN
TÍTULO:
*
ANÁLISIS DE RIESGO ANTE FLAMEO POR ARCO
AUTOR:
**
JOHN ALEXANDER HERRERA ORDÓÑEZ
PALABRAS CLAVE:
Riesgos ante ameo por arco, corriente de falla, corriente de arco, energía incidente, selección
de ropa y elementos de protección personal.
DESCRIPCIÓN:
Este trabajo de grado propone dar una guía para minimizar el riesgo ante un evento de
ameo por arco, mediante la realización de un estudio de riesgos, además de establecer los
elementos de protección necesarios para reducirlo a niveles tolerables. Inicialmente se da
una explicación de los factores que inciden en la iniciación de este fenómeno, explicando
sus formas de liberación de energía, luego se propone una presentación de procedimientos
generales extraídos de la normativa internacional, relacionados con la seguridad eléctrica,
posteriormente se da una guía para llevar a cabo un análisis de riesgos ante ameo por
arco, que incluye la revisión de los métodos actuales de cálculo necesarios para cuanticar
el riesgo ante un evento de ameo por arco. Este análisis se hace basado en las normas
[NFPA 70E, 2004] e [IEEE 1584, 2002] e incluye el cálculo de la energía incidente como el
parámetro mas importante en el desarrollo de este estudio, nalmente y después de estimado
el riesgo y dependiendo del nivel de energía incidente, se dan los parámetros necesarios para
tener en cuenta durante la selección de la ropa y elementos de protección personal y la
búsqueda de métodos tales como la disminución del tiempo de despeje de los dispositivos de
protección o la implementación de dispositivos especícos de protección.
* Proyecto
de Grado
de Ingenierías Físico-Mecánicas. Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones. Hermann Raúl Vargas Torres.
** Facultad
8
SUMMARY
TITLE:
ARC FLASH HAZARD ANALYSIS***
AUTHOR:
JOHN ALEXANDER HERRERA ORDOÑEZ****
KEY WORDS:
Arc ash hazard, fault current, arc current, incident energy, personal protective equipment selection.
DESCRIPTION:
This thesis proposes a guide for minimizing arc ash hazards, through the arc-ash hazard analysis,
as well as establishes the necessary personal protective equipment to reduce it to tolerable levels.
At the beginning there is an explanation about the factors that inuence the initiation of the
phenomena, explaining the the ways of energy release, then, there is a presentation of general
safety procedures and methods from international standards, subsequently there is a guide for arc
ash hazard analysis that includes a revision of the necessary methods of calculation to predict the
arc-ash hazards. The analysis is based on [NFPA
70E, 2004]
and [IEEE
1584, 2002]
standards,
and includes the incident energy calculation as the most important parameter in the arc-ash
hazard analysis, nally, after the risk level has been calculated, there is a guideline for selecting
personal protective equipment for arc ash hazards and the methods for minimize it such as arc
ash detecting relays, zone selective interlocking or clearing time reduction.
*** Degree
**** School
Project
of Electrical Engineering. Hermann Raúl Vargas Torres.
Índice general
1. Introducción
21
1.1.
Objetivos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.
Antecedentes
1.3.
Estructura del documento
1.4.
Planteamiento del problema
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Arco eléctrico
21
22
23
24
25
2.1.
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.2.
Iniciación del arco eléctrico
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.2.1.
Factores que inciden en la iniciación del arco eléctrico . . . . . . . . .
25
2.2.2.
Efectos del aislamiento de los barrajes en la formación del arco . . . .
26
Liberación de la energía del arco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
2.3.1.
El arco eléctrico como fuente de calor
. . . . . . . . . . . . . . . . .
27
2.3.2.
El arco como fuente de ruido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
2.3.3.
Arco como fuente de onda de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
2.3.4.
Riesgo por explosión de materiales fundidos
31
2.3.
2.4.
. . . . . . . . . . . . . .
Efectos de la exposición a la temperatura del arco en tejidos humanos
2.4.1.
Lesiones en los tejidos generados ante el ameo por arco
. . .
32
. . . . . . .
33
3. Procedimientos y métodos de seguridad
36
3.1.
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
3.2.
Método seguro de los seis pasos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
3.3.
Panoramas de riesgo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
3.4.
Trabajos en circuitos energizados o desenergizados . . . . . . . . . . . . . . .
38
9
ÍNDICE GENERAL
10
3.4.1.
38
3.5.
Árbol de decisión de trabajos en circuitos energizados . . . . . . . . .
Maniobra segura de equipos de control de potencia
. . . . . . . . . . . . . .
41
3.5.1.
Operación de celdas de media tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
3.5.2.
Operación de celdas de baja tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
3.5.3.
Operación de interruptores en caja moldeada y páneles
51
3.5.4.
Operación de interruptores encapsulados y de desconectadores
3.5.5.
Operación de arrancadores de motores
. . . . . . . .
. . . .
53
. . . . . . . . . . . . . . . . .
55
4. Análisis de riesgo ante ameo por arco
58
4.1.
Introducción
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
4.2.
Métodos de análisis ante ameo por arco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
4.2.1.
Método de la norma [IEEE 1584, 2002] . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
4.2.1.1.
Cálculo de la corriente del arco
60
4.2.1.2.
Cálculo de la energía incidente y limites de protección contra
. . . . . . . . . . . . . . . .
ameo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1.3.
Ecuaciones de energía incidente y límite de protección contra
ameo en interruptores automáticos de baja tensión
4.2.2.
61
. . . .
66
Método de la norma [NFPA 70E, 2004] . . . . . . . . . . . . . . . . .
68
4.2.2.1.
Cálculo del límite de protección contra ameo . . . . . . . .
68
4.2.2.2.
Cálculos de energía incidente
69
. . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Métodos para la reducción de los riesgos del ameo por arco
72
5.1.
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
5.2.
Métodos tradicionales
72
5.3.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1.
Reducción de la corriente de arco
5.2.2.
Bloqueo selectivo de zona (ZSI)
5.2.3.
Coordinación de los tiempos de despeje de las protecciones eléctricas
74
5.2.4.
Aumento de la distancia de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
Nuevas estrategias
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
5.3.1.
Interruptores de mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
5.3.2.
Respuesta a fallas de ameo por arco . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
5.3.3.
La solución de la bra óptica
79
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ÍNDICE GENERAL
11
6. Equipo de protección ante ameo por arco
83
6.1.
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
6.2.
Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
. . .
83
Protección térmica y contra ameo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
6.2.1.1.
Ropa resistente al ameo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84
6.2.1.2.
Trajes de protección contra ameo
6.2.1.3.
Cuidado y guía de uso de la ropa protectora
6.2.1.
6.2.2.
6.2.3.
85
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
Gafas de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
88
Protección de las manos
6.2.3.1.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Técnicas de inspección de guantes
88
. . . . . . . . . . . . . .
89
6.2.4.
Herramientas aisladas
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
6.2.5.
Barreras temporales de advertencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
6.2.6.
Dispositivos de bloqueo y etiquetado
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
6.2.7.
6.2.8.
6.2.6.1.
Etiquetas de seguridad
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
6.2.6.2.
Dispositivos de bloqueo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
Pértigas aislantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
6.2.7.1.
Cuando usar las pértigas aislantes . . . . . . . . . . . . . . .
95
6.2.7.2.
Formas de uso
96
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Señales de advertencia ante ameo por arco
6.2.8.1.
6.2.8.2.
. . . . . . . . . . . . . .
96
Requerimientos mínimos en el contenido de las señales de advertencia
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
Casos especiales en los símbolos de advertencia de riesgo de
ameo por arco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.
85
. . . . . . . .
Protección de cabeza y ojos
6.2.2.1.
. . . . . . . . . . . . . .
99
6.2.8.3.
Cantidad de señales de advertencia de riesgo de ameo por arco 99
6.2.8.4.
Impresión y aplicación de las señales de advertencia . . . . .
Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
100
. . . . . . .
103
. . . . . . . . . . . . . . . .
104
6.3.1.
Guía general y recomendaciones de uso
6.3.2.
Rendimiento de la ropa protectora resistente al ameo
6.3.3.
Sistemas de ropa con para-amidas y meta-aramidas
6.3.4.
Rendimiento de la ropa impermeable
. . . . . . . .
105
. . . . . . . . . .
106
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
108
ÍNDICE GENERAL
12
7. Desarrollo de la herramienta software
110
7.1.
Introducción
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.
Metodología a seguir en el análisis de riesgo ante ameo por arco según la
norma NFPA 70E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.
7.4.
7.5.
110
110
Metodología a seguir en el análisis de riesgo ante ameo por arco según la
norma IEEE 1584 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
112
Esquema del proceso
114
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4.1.
Descripción del algoritmo empleado para realizar cálculos por [IEEE 1584, 2002]114
7.4.2.
Descripción del algoritmo empleado para realizar cálculos por [NFPA 70E, 2004]119
Ejemplo tipo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
120
7.5.1.
Estudio de cortocircuito
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
120
7.5.2.
Análisis de riesgo ante ameo por arco a corriente de falla plena . . .
120
7.5.3.
Análisis de riesgo ante ameo por arco a corriente de falla reducida
.
121
7.5.4.
Análisis de los resultados
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
124
8. Implementación de un ejemplo de análisis de riesgo ante ameo por arco 126
8.1.
Introducción
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.
Recolección de los datos del sistema de potencia y la instalación
126
. . . . . . .
126
. . . . . . . . . . . . . . . . .
126
8.2.1.
Datos de los generadores de 1750 kVA
8.2.2.
Datos del generador de 5000 kVA
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
127
8.2.3.
Datos de los transformadores elevadores de 2500 kVA . . . . . . . . .
127
8.2.4.
Datos del transformador elevador de 5000 kVA . . . . . . . . . . . . .
128
8.2.5.
Datos del transformador de servicios auxiliares . . . . . . . . . . . . .
128
8.3.
Diagrama unilar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
128
8.4.
Estudio de cortocircuito
128
8.4.1.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cálculo de las corrientes de falla máximas y tiempos de despeje de los
dispositivos de protección
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
128
8.4.1.1.
Falla trifásica en los barrajes de los generadores . . . . . . .
131
8.4.1.2.
Falla trifásica en el barraje principal de 34,5 kV . . . . . . .
131
8.4.1.3.
Falla trifásica en el barraje del centro de consumo . . . . . .
131
8.4.1.4.
Falla trifásica en el barraje de servicios auxiliares
138
. . . . . .
ÍNDICE GENERAL
8.4.1.5.
13
Corrientes máximas de falla y tiempos de despeje de los dispositivos de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.
Análisis de riesgo ante ameo por arco
8.5.1.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
138
Análisis de riesgo ante ameo por arco en las celdas de protección de
los generadores de 1750 kVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.2.
138
138
Análisis de riesgo ante ameo por arco en las celdas de protección del
generador de 5000 kVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
144
8.5.3.
Análisis de riesgo ante ameo por arco en el barraje de servicios auxiliares147
8.5.4.
Análisis de riesgo ante ameo por arco en el barraje de carga . . . . .
150
8.6.
Análisis de resultados del estudio de análisis de riesgo ante ameo por arco .
156
8.7.
Reducción del riesgo en las celdas de protección
156
. . . . . . . . . . . . . . . .
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS
160
9.1.
PARA TRABAJOS FUTUROS SE RECOMIENDA
. . . . . . . . . . . . .
161
Bibliografía
162
A. Distancias de seguridad
165
A.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
165
A.2. Límites de aproximación
165
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B. Manual del usuario
170
B.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
170
B.2. Requerimientos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
170
B.3. Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
170
B.4. Ejecución
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
171
B.4.1. Ejecución inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
171
B.4.2. Selección del método de IEEE 1584 2002 para el cálculo de los parámetros171
B.4.2.1.
Selección de interruptores automáticos en caja moldeada
.
173
B.4.2.2.
Selección de fusibles
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
176
B.4.2.3.
No aplica ningún dispositivo de protección . . . . . . . . . .
179
B.4.3. Selección del método de NFPA 70E para el cálculo de los parámetros
184
ÍNDICE GENERAL
14
B.4.3.1.
Para tensiones mayores o iguales a 600 V . . . . . . . . . . .
184
B.4.3.2.
Para tensiones menores a 600 V . . . . . . . . . . . . . . . .
186
C. Tablas de referencia
189
C.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
189
C.2. Distancias típicas de trabajo en diferentes equipos . . . . . . . . . . . . . . .
189
C.3. Separación típica entre conductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
189
C.4. Niveles de riesgo y requerimientos de la ropa de protección personal . . . . .
190
Índice de guras
2.1.
Variación del pico de presión del sonido medido a 1,8 m . . . . . . . . . . . .
29
2.2.
Variación del pico de presión del sonido medido a 1,8 m . . . . . . . . . . . .
30
2.3.
Efecto de atenuación de la onda de sonido con un tejido de 254 g/m
2 a 1,8 m
de la fuente de arco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
2.4.
Oportunidades de sobrevivir a lesiones por quemaduras . . . . . . . . . . . .
33
2.5.
Relación tiempo exposición-temperatura, tolerancia de los tejidos humanos
.
34
2.6.
Estratos de la piel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
3.1.
Árbol de decisión de trabajo en circuitos desenergizados . . . . . . . . . . . .
39
3.2.
Celda metálica de media tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
3.3.
Interruptor usado en celdas de media tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
3.4.
Interruptor automático de media tensión usado en celdas
. . . . . . . . . . .
44
3.5.
Palanca de maniobra con cremallera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
3.6.
Celda con la puerta abierta donde se muestra el cubículo donde se ubica el
interruptor automático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
3.7.
Interruptor de potencia de baja tensión completamente separado del barraje
48
3.8.
Interruptores automáticos de baja tensión usados en las celdas . . . . . . . .
49
3.9.
Celda de baja tensión
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
3.10. Celda metálica de baja tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
3.11. Interruptor automático de caja moldeada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
3.12. Páneles equipados con interruptores automáticos en caja moldeada . . . . . .
52
3.13. Tipos de interruptores encapsulados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
3.14. Arrancador de motor de baja tensión
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
Característica tiempo - corriente de un interruptor automático . . . . . . . .
68
4.1.
15
ÍNDICE DE FIGURAS
16
5.1.
Ajustes encontrados del dispositivo de protección
. . . . . . . . . . . . . . .
74
5.2.
Ajustes cambiados al dispositivo de protección . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
5.3.
Sistema de potencia analizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
5.4.
Resultados del análisis de riesgo a una distancia de 457,2 mm del punto de arco 77
5.5.
Resultados del análisis de riesgo a una distancia de 1854,2 mm del punto de
arco
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
78
5.6.
Distribución típica de la bra óptica en tableros de distribución
. . . . . . .
79
5.7.
Diagrama de bloques de un relé con detección de arco . . . . . . . . . . . . .
80
5.8.
Comparación de los tiempos de operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
5.9.
Disposición simple de bra óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
5.10. Niveles de energía incidente con protección instantánea y de sobrecorriente de
respaldo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
82
6.1.
Traje de protección contra ameo en NOMEX con ATPV de 75 cal/cm . . .
87
6.2.
Gafas de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
6.3.
Etiquetas usadas con los dispositivos de bloqueo . . . . . . . . . . . . . . . .
92
6.4.
Dispositivos multibloqueo
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
6.5.
Pértigas aislantes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
6.6.
Detector de tensión unido a una pértiga aislante . . . . . . . . . . . . . . . .
94
6.7.
Secciones y herramientas de las pértigas
95
6.8.
Señales de advertencia según ANSI Z535.4
6.9.
Señal de advertencia para la prevención de los accidentes de ameo por arco
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.10. Señal de advertencia para la prevención de accidentes de ameo por arco
101
101
. .
102
7.1.
Esquema del programa de cálculo de la energía incidente
. . . . . . . . . . .
115
7.2.
Esquema del sistema de potencia del ejemplo tipo . . . . . . . . . . . . . . .
120
7.3.
Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla 122
7.4.
Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección DP1
7.5.
Datos de entrada y resultados del análisis para el 85 % de la corriente de falla
125
8.1.
Diagrama unilar del centro de generación
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
129
8.2.
Centro de generación montado en NEPLAN
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
130
8.3.
Tiempos de despeje y corrientes para falla trifásica en la barra del generador 1 132
. . . . . . . . . .
123
ÍNDICE DE FIGURAS
17
8.4.
Corrientes y tiempos de despeje para falla trifásica en la barra del generador 2 133
8.5.
Tiempos de despeje y corrientes para falla trifásica en la barra del generador 3 134
8.6.
Tiempos de despeje y corrientes para falla trifásica en la barra del generador 4 135
8.7.
Corrientes y tiempos de despeje para falla trifásica en el barraje principal de
34,5 kV
8.8.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Corrientes y tiempos de despeje para falla trifásica en la barra del centro de
consumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.9.
136
137
Corriente y tiempos de despeje para falla trifásica en la barra de servicios
auxiliares
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
139
8.10. Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla 141
8.11. Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección DP1
. . . . . . . . . .
8.12. Datos de entrada y resultados del análisis para el 85 % de la corriente de falla
142
143
8.13. Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla 145
8.14. Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección PG4 . . . . . . . . . .
146
8.15. Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla 148
8.16. Tiempo de despeje de la corriente de arco plena
. . . . . . . . . . . . . . . .
8.17. Tiempo de despeje de la corriente de arco reducida
8.18. Datos de entrada y resultados del análisis
149
. . . . . . . . . . . . . .
149
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
151
8.19. Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla 152
8.20. Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección PCarga
. . . . . . . .
154
8.21. Datos de entrada y resultados del análisis para el 85 % de la corriente de falla
155
8.22. Ajustes realizados al dispositivo de protección de los generadores . . . . . . .
157
8.23. Ajustes encontrados en el dispositivo de protección de los generadores . . . .
157
8.24. Análisis de riesgo después de realizada la coordinación del tiempo de despeje
del dispositivo de protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.1. Límites de aproximación
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B.1. Ventana de selección del método cálculo de los parámetros
. . . . . . . . . .
159
166
172
B.2. Ventana desplegada, para los cálculos en caso de selección de interruptores
automáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
174
B.3. Ventana desplegada con los límites de corriente del modelo . . . . . . . . . .
175
B.4. Ventana desplegada, para los cálculos en caso de selección de fusibles
177
. . . .
ÍNDICE DE FIGURAS
B.5. Mensaje de error desplegado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
178
B.6. Ventana desplegada, para los cálculos en caso no aplicar ningún dispositivo de
protección, tensiones menores a 15 kV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
180
B.7. Ventana desplegada, para los cálculos en caso no aplicar ningún dispositivo de
protección, tensiones mayores a 15 kV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
183
B.8. Ventana desplegada, para los cálculos a tensiones mayores o iguales a 600 V
185
B.9. Ventana desplegada, para los cálculos a tensiones menores a 600 V . . . . . .
187
Índice de tablas
2.1.
Factores que inciden en las lesiones causadas por el arco eléctrico
2.2.
Resultados para dos tipos de protectores faciales de 100 cal/cm
2.3.
Resultados balísticos para un protector multicapa de 80 cal/cm
100 cal/cm
4.1.
2 de resistencia
29
31
2 y cuatro de
2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
Exponente de distancia y separaciones típicas entre conductores, en diferentes
conguraciones
4.2.
. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
Dimensiones de las cajas usadas en las pruebas de laboratorio, para diferentes
tipos de encerramientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
4.3.
Nivel de EPP calculado versus nivel de EPP medido, baja tensión . . . . . .
64
4.4.
Nivel de EPP calculado versus nivel de EPP medido, baja tensión . . . . . .
64
4.5.
Ecuaciones de energía incidente y límites de protección contra ameo para
diferentes tipos de interruptores y rangos de corriente . . . . . . . . . . . . .
67
6.1.
Propiedades relativas de varios tipos de tejidos . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
6.2.
Clases de guantes de protección
89
6.3.
Procedimientos típicos que requieren el uso de pértigas aislantes
6.4.
Energía incidente vs probabilidad de ignición en tejidos sin tratamientos
6.5.
Guía de la ropa protectora para ameos por arco
6.6.
Resultados típicos de pruebas de arco en sistemas de tejidos de meta-aramida
de una sola capa
6.7.
. . . . . . .
94
. . . . .
104
. . . . . . . . . . . . . . .
106
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
107
Resultados típicos de pruebas de arco en sistemas de tejidos de meta-aramida
de capas múltiples
6.8.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
107
Resultados de las pruebas, de ropa impermeable que cumple con ASTM F189199a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
108
ÍNDICE DE TABLAS
6.9.
20
Resultados de pruebas en ropa impermeable con una capa de tejido resistente
al ameo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
109
8.1.
Corrientes máximas de falla y tiempos de despeje de los dispositivos de protección138
8.2.
Resumen de los resultados del análisis de riesgo ante ameo por arco en el centro de
generación
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
156
A.1. Límites de aproximación a partes energizadas expuestas para prevenir electrocución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
167
C.1. Distancias típicas de trabajo en diferentes equipos . . . . . . . . . . . . . . .
189
C.2. Separación típica entre conductores de diferentes fases . . . . . . . . . . . . .
190
C.3. Niveles de riesgo y requerimientos de la ropa de protección personal . . . . .
190
Capítulo 1
Introducción
1.1. Objetivos
El objetivo general de este trabajo de grado es dar una guía para minimizar el riesgo debido
al ameo por arco en sistemas eléctricos.
Para el cumplimiento de este objetivo se plantearon los siguientes objetivos especícos:
Identicar las exigencias necesarias, para alcanzar una condición de trabajo eléctricamente segura y describir los procesos y dispositivos de bloqueo/etiquetado como
herramienta necesaria para alcanzar esta condición.
Denir los procedimientos generales para la realización segura de trabajos cerca o con
elementos energizados.
Revisar los métodos para el cálculo de la distancia límite de protección contra ameo,
con el n de establecer los requerimientos de los elementos de protección personal y la
ropa protectora, cuando se realizan actividades dentro de estos límites.
Identicar las actividades de mantenimiento requeridas en equipos e instalaciones eléctricas, enfocadas a la seguridad, a las cuales se deben ajustar los métodos especícos
de mantenimiento en los lugares de trabajo.
Revisar los cálculos y técnicas utilizadas por las normas [NFPA 70E, 2004] y la
[IEEE 1584, 2002] para determinar las distancias de riesgo de ameo por arco y la
energía incidente a la cual el personal está expuesto durante el trabajo cerca o en las
instalaciones y equipos eléctricos energizados.
Elaborar una herramienta software, que reuna lo relacionado en las normas
[NFPA 70E, 2004] e [IEEE 1584, 2002] con los cálculos para determinar los límites de
21
1.2 Antecedentes
22
ameo por arco, energía incidente y requerimientos de los elementos de protección
personal.
1.2. Antecedentes
Existen diversos artículos que precedieron a la normativa actual [IEEE 1584, 2002] y
[NFPA 70E, 2004] que permitieron el desarrollo de las bases para cuanticar el riesgo ante
ameo por arco. Entre estos estudios se tienen algunos que se mencionan a continuación:
En [Kaufmann y otro, 1960], se denen métodos de protección contra fallas por arco en sistemas de potencia de distribución de baja tensión. Este artículo identicaba las lesiones
potenciales debidas a fallas por arco eléctrico, causadas por herramientas en contacto con
barrajes sin aislamiento, roedores, fallas de aislamiento o conexiones sueltas. Se enfocaba en
la naturaleza de las fallas por arco, los elementos de protección y esquemas de protección que
podrían ser usados para extinguir el arco.
En [Stanback, 1977], se busca estimar el daño producido por fallas monofásicas a tierra, en
sistemas de 277 V. Este artículo presenta un método para estimar el grado de las quemaduras
producidas por elementos metálicos derretidos, que se esperan a diferentes magnitudes de
corriente de arco. Además, da recomendaciones sobre la coordinación de los dispositivos de
protección, dirigidas a la disminución del riesgo.
En [Lee, 1982], el otro riesgo eléctrico: quemaduras por explosiones por arco eléctrico, se
resaltaba el riesgo por ameo por arco. Se describen las explosiones por arco eléctrico como
el otro riesgo eléctrico. El riesgo térmico se describe para quemaduras de segundo grado a
10' (3,05 m) del punto de arco y quemaduras de tercer grado a 5' (1,5 m) del punto de arco.
Presenta también métodos teóricos para la evaluación del riesgo por arco eléctrico al aire
libre y da información acerca de las medidas de prevención que se deben tomar para evitar
daños serios.
En [Dunki-Jacobs, 1986], se describe el fenómeno de migración de la falla a tierra por arco, las
posibles consecuencias de las fallas a tierra se describen en este artículo. Explica el fenómeno
de como las fallas fase a tierra en baja tensión pueden migrar a fallas trifásicas. Se analiza
el hecho de que la corriente de arco sea consideráblemente menor que la corriente de falla de
contacto en equipos de 480 V. Se describen las situaciones en las que el arco se puede volver
autosostenible.
En [Doughty y otros, 2000], se presenta un método para la estimación de la energía incidente
1.3 Estructura del documento
23
en sistemas trifásicos de distribución de potencia de 600 V. El efecto de la energía incidente
del arco en encerramientos cúbicos fué considerada en el desarrollo de las ecuaciones para la
estimación de las corrientes de falla de contacto a varias distancias. Se plantean los benecios
de usar la estimación de la energía incidente en el manejo del riesgo eléctrico por arco.
En [Heberlein y otros, 1996], reporta pruebas con arcos eléctricos en encerramientos. Este
artículo se enfoca en fallas por arco de alta energía en encerramientos con las puertas cerradas.
Da los resultados de pruebas en centros de control de motores de 600 V. Se identica la
necesidad de normas en equipos de prueba de baja tensión.
En [Jones y otros, 1995], se discuten los riesgos del ameo por arco en diferentes niveles de
un sistema eléctrico. Este artículo presenta información sobre una instalación petroquímica
donde se usa protección contra ameo, se enfoca en el efecto de los arcos eléctricos de alta
energía en humanos y presenta los cálculos de las distancias paras las cuales las lesiones por
quemaduras son curables.
1.3. Estructura del documento
La presentación de este libro se realiza en nueve capítulos.
Capítulo 2
Se describe el fenómeno de ameo por arco y las causas que lo pueden generar. Se explican
las diferentes formas de liberación de la energía del arco, además de las consecuencias sobre
los tejidos de los seres humanos.
Capítulo 3
Contiene los procedimientos generales necesarios en el desarrollo de cualquier tarea eléctrica,
para establecer una condición segura del trabajo. Establece una guía para la realización de
trabajos sobre conductores eléctricos energizados.
Capítulo 4
Se describen los cálculos necesarios para llevar a cabo un análisis de riesgo ante ameo por
arco, mediante el uso de las normas [NFPA 70E, 2004] y [IEEE 1584, 2002].
Capítulo 5
Se describen los métodos técnicos como coordinación de protecciones y nuevos dispositivos
para disminuir los riesgos por ameo por arco.
Capítulo 6
Enumera diferentes equipos de protección personal usados para mitigar los riesgos por ameo
por arco, tales como pértigas, guantes, cascos, ropa resistente al ameo, además de algunas
1.4 Planteamiento del problema
24
técnicas de inspección de estos equipos en busca de daños que puedan afectar su rendimiento.
Hace énfasis en la importancia del uso de dispositivos de bloqueo/etiquetado en la protección
del personal. Además se explica la selección de la ropa protectora con base en los cálculos de
energía incidente.
Capítulo 7
Describe la herramienta en Matlab que realiza los cálculos necesarios para el estudio de ameo
por arco.
Capítulo 8
Muestra los pasos a seguir en la implementación de un estudio de análisis de los riesgos ante
ameo por arco.
Capítulo 9
Este capítulo se presentan las conclusiones y se dan las recomendaciones para trabajos futuros.
1.4. Planteamiento del problema
En el sector industrial, gran número de empleados sufren graves accidentes o mueren electrocutados a través de contacto directo o indirecto con elementos eléctricos energizados. Sin
embargo, existe otra causa, el ameo por arco eléctrico. El ameo por arco eléctrico es básicamente un cortocircuito a través del aire. En un accidente de ameo por arco eléctrico,
ocurre una explosión de energía que se maniesta como ondas de presión y gas caliente a
temperaturas extremadamente altas, que causa quemaduras severas que pueden ser fatales.
En promedio un accidente relacionado con ameo por arco ha ocurrido cada 18 meses durante
los últimos 54 años [IEEE 1584, 2002].
Debido a la actual regulación del sistema eléctrico, las empresas del sector se están viendo
avocadas a la búsqueda y mejoramiento de los programas de seguridad eléctrica. Muchas
empresas no cuentan aún con programas de seguridad o los que tienen son inadecuados. De
esta situación nace la necesidad de mejorar los programas de seguridad existentes, empleando
como herramienta el análisis de riesgo ante al ameo por arco, mediante el cual se pueden
escoger diferentes métodos para mitigar sus riesgos.
Capítulo 2
Arco eléctrico
2.1. Introducción
Todas las personas conocen los riesgos que involucra el contacto directo con circuitos eléctricos
energizados. Muchos trabajadores en el sector eléctrico han recibido este tipo de descargas y
como consecuencia, este riesgo se ha mantenido muy presente en cuanto a la toma de medidas
dirigidas a su disminución. Sin embargo, hay otro riesgo el cual no ha sido tan profundamente
estudiado y donde no se necesita del contacto directo para que ocurra la lesión. Este es la
radiación de calor y de ondas de presión proveniente del ameo por arco eléctrico, el cual lo
inician cortocircuitos desarrollados por contactos eléctricos pobres o fallas en los aislamientos.
Con una temperatura cercana a la del láser, la temperatura del arco supera por alrededor de
cuatro veces, la de la supercie del sol.
En un arco que se involucren corrientes altas, las quemaduras pueden ser fatales incluso a
varios centímetros de su origen. Debido a las altas temperaturas a distancias considerables
la ropa se quema y si dicha ropa no es la adecuada, puede aumentar la gravedad de las
lesiones. Estos factores unidos al hecho de que los tejidos humanos son muy sensibles a
los aumentos de temperatura, han dirigido la atención de muchos cientícos al estudio del
fenómeno de la liberación de la energía del arco, de los factores que lo puedan iniciar y sus
posibles consecuencias sobre los tejidos humanos, siendo este conocimiento el primer paso en
la prevención de los riesgos asociados con dicha liberación energética.
2.2. Iniciación del arco eléctrico
2.2.1. Factores que inciden en la iniciación del arco eléctrico
El arco eléctrico puede ser iniciado de varias formas [Dunki-Jacobs, 1986]:
25
2.2 Iniciación del arco eléctrico
26
Deslizamiento de las herramientas del electricista (ocasionando contacto accidental con
la parte energizada), disminución de la distancia de tensión disruptiva.
Conexiones sueltas, que causan sobre calentamientos y formaciones menores de arcos,
las cuales durante un periodo largo de tiempo pueden empeorar e ionizar el aire lo
suciente para causar un arco espontáneo a tierra o a otra fase.
Falla en el aislamiento debida a conducción por polvo conductivo en la supercie del
aislador o por rupturas en el cuerpo del aislador.
Los gases conductores que son emanados de interruptores automáticos o fusibles durante
la interrupción del circuito. Si estos gases se dirigieran hacia conductores energizados
desnudos después de la interrupción, se podría crear una falla a tierra o fase-fase.
Falla en la interrupción de un cortocircuito, por un interruptor automático o un fusible.
Presencia de animales, especialmente aquellos que retornan de una zona húmeda, que
puedan aumentar la humedad y por lo tanto disminuir la rigidez dieléctrica del aire.
El disparo inicial del arco eléctrico no necesariamente puede producir graves consecuencias,
de hecho, es posible que bajo ciertas condiciones físicas y de operación especícas, el arco se
auto-extinga sin que su presencia se haga evidente. Sin embargo, bajo otras circunstancias,
el arco se puede volver autosostenido y por lo tanto se hace necesario que los dispositivos
de protección operen efectivamente, limitando el daño potencial que la falla por arco pueda
generar. En la condición en la que el arco es autosostenible, si el arco fué iniciado por una
falla monofásica puede que continúe como arco por falla monofásica, o escalar a un arco por
falla trifásica.
2.2.2. Efectos del aislamiento de los barrajes en la formación del
arco
Si una falla monofásica que genere un arco, se inicia en la proximidad de tres barrajes desnudos
en un encerramiento metálico, es de esperarse que los gases calientes ionizados causen la falla
en las otras barras y por tanto el escalamiento a una falla trifásica, en alrededor de 1 o 2
ciclos de tiempo, lo que hará que las protecciones a tierra no operen. Los encargados de
desenergizar la falla, serán entonces, los dispositivos de protección por sobrecorriente de fase,
mucho menos sensibles y mas lentos. El daño resultante de este tipo de arcos puede ser muy
severo. De lo contrario, si una falla monofásica que genere arco se inicia en la proximidad
2.3 Liberación de la energía del arco
27
de tres barras aisladas, como por ejemplo en una celda de media tensión, se espera que
la falla continúe siendo monofásica y que el dispositivo de protección opere rápidamente,
removiendo el equipo de la fuente de potencia. Las ventajas de las barras aisladas se hacen
de inmediato evidentes con esta observación. Se debe tener en cuenta que las fallas por
arco, tienen probabilidad de ocurrir cuando las propiedades de aislamiento del aire han sido
degradadas. Por lo tanto, no es de esperar que una falla por arco ocurra en aislamientos
sólidos, como los de los devanados de un motor incrustados en las ranuras de un rotor.
En tales casos si el degradamiento (carbonización) del aislamiento causa una falla a tierra,
la cual no es de naturaleza similar a la del arco (el material aislante carbonizado termina
convirtiéndose nalmente en un semiconductor). Cuando el aislamiento de cables instalados
en tubería falla, la falla resultante se puede atribuir a la degradación gradual del aislamiento,
la que con el tiempo puede escalar a una falla por arco del conductor desnudo a tierra a
través del aire.
2.3. Liberación de la energía del arco
2.3.1. El arco eléctrico como fuente de calor
El arco eléctrico es el ujo de corriente a través de un camino formado por materiales de los
terminales que han sido vaporizados debido a las altas temperaturas. Este vapor tiene una
resistencia mas alta que el metal sólido, las caídas de tensión en un arco están en el rango
de 75 a 100 V/pulg (29 a 39 V/cm). El camino del arco es de naturaleza principalmente
resistiva. El arco eléctrico es ampliamente reconocido como una fuente de calor, la temperatura en los terminales metálicos entre los que se forma son extraordinariamente altos. Se
han reportado temperaturas de 20000 K a 34000 K, inclusive ciertos tipos de arco pueden
generar temperaturas hasta de 50000 K. La única temperatura mas alta conocida en la tierra
es la del láser, la cual puede llegar a los 100000 K. La parte intermedia del arco entre las
partes conductoras, reporta temperaturas de 13000 K, en comparación, la supercie del sol
tiene una temperatura aproximada de 5000 K.
La transferencia de calor, es una función de la diferencia de las temperaturas absolutas
elevadas a la cuarta potencia. la relación se muestra en la ecuación (2.1). [Lee, 1982]:
h = C · 0, 57(Te4 − Ta4 ) · 10−11
(2.1)
2.3 Liberación de la energía del arco
28
2
h: transferencia de calor W/cm .
C: coeciente de absorción de la supercie absorbente.
Te : temperatura absoluta de la supercie emisora.
Ta : temperatura absoluta de la supercie absorbente.
Y el calor recibido por unidad de área se relaciona por la ecuación (2.2).
Q0 =
Qs · As
· A0
4πr2
(2.2)
Qs : calor emitido de la fuente por unidad de área W.
As : área total de supercie de la fuente.
r: distancia del centro de la fuente al objeto.
A0 : supercie de área proyectada del objeto, a lo largo de un plano normal a la dirección
fuente a objeto.
En la tabla 2.1 se observan los factores que inciden en la gravedad de las lesiones producidas
ante el ameo por arco
2.3.2. El arco como fuente de ruido
Una serie de arcos eléctricos fueron monitoreados con micrófonos, en orden de establecer un
entendimiento del riesgo originado por el ruido y la relación entre los parámetros del arco y
los niveles de ruido [Neal y otro, 2005]. Mediciones de niveles de sónido producidos por varios
arcos trifásicos, se presentan en las guras 2.1 y 2.2. La gura 2.1 muestra como los niveles
de ruido aumentan con el aumento de la corriente de falla, aunque en las pruebas realizadas
no se midió el nivel de ruido generado en arcos monofásicos, se espera un comportamiento
similar para este tipo de arcos. La relación entre el pico de presión de sonido y la corriente
de arco promedio, muestra una elevada variación, como se ve en la gura 2.1, esta variación
se debe a las condiciones en las que se realizaron las pruebas. Si se tomaran medidas en una
conguración ja se esperaría una reducción de la variación.
2.3 Liberación de la energía del arco
Tabla 2.1: Factores que inciden en las lesiones causadas por el arco eléctrico
Distancia
Temperatura
Tiempo
Coeciente de absorción
Área transversal
Ángulo de la energía
El daño generado por un arco disminuye con el
cuadrado de la distancia
La energía es proporcional a la diferencia de
temperaturas del arco y el cuerpo a la cuarta
potencia
La energía recibida es proporcional al tiempo de
exposición al arco
La relación entre la energía recibida y la
absorbida por el cuerpo
A mayor cantidad de área mayor cantidad de
energía recibida
La energía recibida es proporcional al seno del
ángulo de incidencia de la energía
Figura 2.1: Variación del pico de presión del sonido medido a 1,8 m
Fuente: IEEE industry applications magazine, mayo 2005
29
2.3 Liberación de la energía del arco
30
Figura 2.2: Variación del pico de presión del sonido medido a 1,8 m
Fuente: IEEE industry aplications magazine, mayo 2005
En la gura 2.2 se observa la variación del nivel de sonido, debida a la energía térmica
incidente. Como se puede observar, hay una carencia de dependencia entre el nivel de ruido,
la distancia al punto posible de arco y el tiempo de duración del arco.
La anterior falta de dependencia se puede explicar con el siguiente ejemplo: para un arco
trifásico en un encerramiento de 16 kA y duración de 60 ciclos, a una distancia de 46 cm,
2 (167,5 J/cm2 ), el pico de sonido producido será de 0,6
la energía incidente es 40 cal/cm
lbf/pulg
2 (4136,83 N/m2 ), ahora para un arco trifásico en el mismo encerramiento pero de
magnitud de 30 kA y con duración del arco de tan solo 6 ciclos, la energía incidente se
reducirá a 5,8 cal/cm
2 (24,28 J/cm2 ), pero el pico de sonido será del doble al anterior, esta
prueba demuestra la relación proporcional entre la onda de presión generada y la corriente
de arco.
2.3.3. Arco como fuente de onda de presión
En la gura 2.3 se muestra la relación entre el pico de sonido y la onda de presión generada
por el ameo por arco, a una distancia de 1,8 m del punto posible de arco.
2 (4136,83 N/m2 ), la fuerza aproxi-
La máxima presión de sonido observada fue 0,6 lbf/pulg
mada en 0,186 m
2 de área expuesta de un trabajador será aproximadamente 770 N, esto será
suciente para proyectar al trabajador lejos del punto de arco y ocasionar lesiones debidas a
caída o colisiones con el equipo del área.
2.3 Liberación de la energía del arco
31
Figura 2.3: Efecto de atenuación de la onda de sonido con un tejido de 254 g/m
2 a 1,8 m de
la fuente de arco
Fuente: IEEE industry applications magazine, mayo 2005
2 de resistencia
Tabla 2.2: Resultados para dos tipos de protectores faciales de 100 cal/cm
Resultados balísticos V50 para el protector de la cara
2
Protector (100 cal/cm )
Diámetro (mm)
V50 (m/s)
Policarbonato
5,6
>115
Policarbonato con ventana de seguridad
5,6
261
Fuente: IEEE industry applications magazine, mayo 2005
2.3.4. Riesgo por explosión de materiales fundidos
La norma ANSI Z87.1 especica que un proyectil de acero de 6,4 mm de diámetro a una
velocidad de 91,4 m/s no debe penetrar una capa protectora. Esta especicación no tiene en
cuenta el rango de velocidades entre 150 - 180 m/s y las formas irregulares de los proyectiles,
que se pueden presentar en un evento de ameo por arco. La tabla 2.2 provee resultados
2
balísticos para dos protectores faciales de 100 cal/cm . La V50 balística es mostrada para
proyectiles de 5,6 mm de diámetro, V50 es la velocidad a la cual el 50 % de los proyectiles
penetrarán el objetivo [Neal y otro, 2005].
La tabla 2.3 provee resultados balísticos para un protector multicapa de 80 cal/cm
2
de 100 cal/cm .
2 y cuatro
2.4 Efectos de la exposición a la temperatura del arco en tejidos humanos
Tabla 2.3: Resultados balísticos para un protector multicapa de 80 cal/cm
2
cal/cm
32
2 y cuatro de 100
RESULTADOS BALÍSTICOS V50 PARA DIFERENTES SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Rango de protección (cal/cm2 )
peso(g/m2 ) V50 (m/s) Diámetro(mm)
Algodón RF (100 cal/cm2 ), sin capa balística
1424
>115
5,6
Sistema aramida sin capa balística
932
261
5,6
Sistema aramida con capa balística
780
262
5,6
Sistema con aramida sin capa balística
881
263
7,8
Sistema con aramida con capa balística
922
264
7,8
Fuente: IEEE industry applications magazine, mayo 2005
2.4. Efectos de la exposición a la temperatura del arco en
tejidos humanos
Las quemaduras se clasican según su gravedad dentro de las tres categorías clásicas:
Quemaduras de primer grado. Trauma causado a las capas exteriores de la piel. El daño
permanente que puede resultar de este tipo de quemaduras es pequeño. La cicatrización
es rápida.
Quemaduras de segundo grado. Daño severo de los tejidos. Si la quemadura es en la
piel, la capa exterior en su totalidad será destruida. La cicatrización ocurre desde las
glándulas sudoríparas o los folículos del cabello
Quemaduras de tercer grado. Destrucción completa del tejido, la cicatrización empezará
desde los límites con la piel que no haya sido dañada tan severamente. Si el área de
la piel quemada es muy grande se requerirá de transplante de tejido. Gran número de
quemaduras de segundo y tercer grado son el resultado de la energía radiante del arco
eléctrico, estas quemaduras ocurren frecuentemente sin contacto directo. El área total
de la piel quemada es el factor clave en la supervivencia de las víctimas según datos de
la gura 2.4 basados en un estudio de ABA (American Burn Association 1991-1993)
[Doughty y otros, 2000].
El humano solo puede sobrevivir dentro de un rango cercano al valor de temperatura de la
sangre 36,5°C, muy por encima de este nivel de temperatura, se requiere de ropa aisladora
de calor y en valores por encima pero cercanos esta temperatura el calor se compensa con
la transpiración. Se ha demostrado que a una temperatura en la piel de 44 °C por mas de 6
horas, el mecanismo de equilibrio de temperatura del cuerpo empieza a fallar, por lo tanto
2.4 Efectos de la exposición a la temperatura del arco en tejidos humanos
33
Figura 2.4: Oportunidades de sobrevivir a lesiones por quemaduras
Fuente: Minimizing burn injury, IEEE industry applications magazine, mayo 2002
el daño celular puede ocurrir a mas de seis horas de exposición a esa temperatura. Entre 44
°C y 51 °C el daño celular se comienza a duplicar por cada 1°C de aumento. A temperaturas
superiores a 51 °C el daño celular ocurre muy rápidamente y a 70 °C con solo un segundo
de duración se puede causar destrucción celular total. La gura 2.5 muestra la relación entre
la temperatura de la piel y el tiempo de exposición a la misma, la línea superior es el límite
al que ocurre muerte celular (piel no curable), la línea mas baja muestra los límites para las
quemaduras curables [Lee, 1982].
La exposición de la piel durante 0,1 s a una temperatura por encima de los 96 °C, representa la
destrucción total del tejido, solamente por debajo de 80 °C, durante ese tiempo la quemadura
puede ser curable.
2.4.1. Lesiones en los tejidos generados ante el ameo por arco
La piel es la capa exterior que envuelve y encierra el cuerpo, el peso de la piel es aproximada-
2 (6,45 cm2 ) de piel hay hasta 50 glándulas sudoríparas,
mente de 4 lb (1,81 kg). En una pulg
20 vasos sanguíneos y más de 1000 terminaciones nerviosas. Este factor le da gran relevancia
a las lesiones en la piel. En la gura 2.6 se muestran los diferentes estratos de la piel y las
glándulas que contiene.
Las quemaduras por arco eléctrico se pueden producir de diferentes fuentes:
Quemaduras por la radiación térmica proveniente de la energía incidente del arco eléctrico.
2.4 Efectos de la exposición a la temperatura del arco en tejidos humanos
34
Figura 2.5: Relación tiempo exposición-temperatura, tolerancia de los tejidos humanos
Fuente: Ralph Lee. The other electrical hazard: arc blast burns, 1982
Contacto con el plasma supercaliente, causado por la vaporización de materiales sólidos
en las proximidades de un arco eléctrico.
Otras lesiones
Daño de terminales nerviosos debidos a quemaduras, puede generar pérdida de funciones motrices, de sensibilidad y/o parálisis.
La intensidad luminosa del arco o los materiales fundidos expulsados, como resultado
de este fenómeno puede causar disminución de la visión o ceguera.
El ruido generado durante el ameo por arco puede causar pérdida parcial o total del
oído.
El plasma supercalentado puede ser inhalado causando quemaduras internas severas.
Vapores metálicos pueden ser inhalados durante el ameo por arco, llenando los pulmones de residuos tóxicos.
2.4 Efectos de la exposición a la temperatura del arco en tejidos humanos
Figura 2.6: Estratos de la piel
Fuente: University of Virginia. Health system
35
Capítulo 3
Procedimientos y métodos de seguridad
3.1. Introducción
La forma como se desarrollan trabajos eléctricos, es tan crítica como el equipo de seguridad
que se use, cuando se está hablando de seguridad. La medición apropiada de la tensión, puede
signicar la diferencia entre la vida y la muerte. Permanecer en los sitios adecuados, durante
operaciones de apertura o cierre de interruptores, puede mitigar los efectos del arco eléctrico
y la explosión generada por este. La simple instalación de las puestas a tierra temporales,
puede prevenir reenergizaciones accidentales que pudieran terminar en accidentes fatales. Esta sección resume las prácticas aceptadas por la industria y por la norma [NFPA 70E, 2004],
para la ejecución de trabajos cerca o en circuitos eléctricos energizados. Se debe tener en
cuenta que todos los procedimientos de seguridad, deben ser revisados como mínimo anualmente. El uso de equipos y procedimientos puede ser de ayuda, pero su uso adecuado por
parte del trabajador, es lo que nalmente puede ayudar a disminuir los accidentes.
3.2. Método seguro de los seis pasos
Los siguientes son los seis pasos para prácticas seguras y sirven de base de la losofía de
seguridad personal. Cada individuo es responsable de su propia seguridad. En la siguiente
lista se enumeran los pasos individuales que deben ser tomados por todo el personal que
trabaje cerca o alrededor de circuitos y conductores eléctricos energizados [NFPA 70E, 2004].
1. Determine todas las fuentes posibles de suministro eléctrico para el equipo especíco.
Revise los diagramas unilares actualizados.
2. Después de la apropiada interrupción de la corriente de carga, abra los dispositivos de
desconexión para cada fuente.
36
3.3 Panoramas de riesgo
37
3. Siempre que sea posible, verique visualmente que todos los dispositivos de corte y
protección, estén en la posición abierto.
4. Aplique los dispositivos de bloqueo/etiquetado de acuerdo con una política documentada y establecida.
5. Use un detector de tensión adecuado para la tensión en la que se esté trabajando y
verique que todas las fases o partes de un circuito estén desenergizados. Pruebe cada
conductor o parte de circuito y verique ausencia de tensión fase-fase y fase-tierra.
Antes y después de cada prueba verique que el detector opera satisfactoriamente.
6. Donde haya la posibilidad de tensiones inducidas o almacenamiento de energía, se deben
aterrizar los conductores o partes eléctricas antes de tocarlos. Donde haya la posibilidad
de contacto de las partes desenergizadas con otras partes energizadas, se deben aplicar
dispositivos de conexión a tierra para el nivel de falla disponible.
3.3. Panoramas de riesgo
Es un documento en el cual se informa a los trabajadores de los requerimientos del trabajo.
Particularmente, se emplea para prevenir a los trabajadores de los riesgos potenciales.
Según las normas OSHA se requiere que el panorama de riesgos incluya los temas:
Precauciones especiales que se deben tomar.
Riesgos asociados con el trabajo.
Procedimientos de control de energía.
Procedimientos y políticas.
Equipo de protección personal.
Cuando se deben realizar los panoramas de riesgo:
Al comienzo de cada turno de trabajo.
Al comienzo de un tarea nueva.
Cada vez que las condiciones de trabajo cambien.
Cuando se requiera personal para la realización de trabajos en ejecución.
3.4 Trabajos en circuitos energizados o desenergizados
38
3.4. Trabajos en circuitos energizados o desenergizados
Toda la normativa de regulación sobre seguridad eléctrica, es clara en su requerimiento de
desenergizar un circuito antes de la realización de trabajos en el mismo, por parte del personal.
Se establece que todos los circuitos y sus componentes a los cuales los operadores puedan
estar expuestos, se deben desenergizar antes de comenzar cualquier trabajo.
Unos puntos básicos clarican este requerimiento.
Disminución o pérdida de la producción nunca es una razón aceptable para permitir la
realización de trabajos en circuitos energizados.
Todo trabajo o tarea que se realice en circuitos energizados y que se pueda replantear,
de forma que su ejecución se haga desenergizando el circuito, se debe llevar a cabo de
esta manera.
En los trabajos de reparación, se debe buscar en lo posible la desenergización de los
circuitos.
El empleado calicado que realiza el trabajo, debe tomar la decisión nal de desenergizar o no el circuito, esta decisión debe estar libre de repercusiones por parte de la
supervisión.
3.4.1. Árbol de decisión de trabajos en circuitos energizados
La gura 3.1 ilustra un método que puede ser empleado para determinar la necesidad de
realización de trabajos en circuitos cuando estén energizados. Los números de la siguiente
explicación corresponden con los números asignados a cada bloque de decisión mostrados en
la gura 3.1 [Cadick y otros].
1. Los trabajos realizados cerca o en circuitos energizados de menos de 50 V a tierra se
pueden considerar como trabajos en circuitos desenergizados. Tenga en cuenta que si el
circuito tiene una alta capacidad de corriente de arco, la decisión 1 debe ser respondida
como Si.
2. Si la simple desenergización de un circuito, cambia el nivel de riesgo de un tipo a
otro o si incrementa el grado actual de riesgo, esta decisión se debe responder como
Si. Los siguientes son ejemplos de riesgos adicionales que pueden inuenciar esta
decisión: (a) Interrupción de sistemas vitales, que mantengan con vida a las personas.
3.4 Trabajos en circuitos energizados o desenergizados
Figura 3.1: Árbol de decisión de trabajo en circuitos desenergizados
Fuente: Electrical safety handbook
39
3.4 Trabajos en circuitos energizados o desenergizados
40
(b) Desactivación de alarmas de emergencia. (c) Apagado de sistemas de ventilación en
áreas de riesgo. (d) Apagado de sistemas de iluminación en áreas de trabajo.
3. La necesidad de mantener niveles de producción elevados es común a todas las industrias, las de manufactura, petroquímicas, de acero, del aluminio. Sin embargo muchas
industrias pueden abusar de la necesidad de niveles de producción elevados. Los siguientes puntos ayudan a claricar cuando la necesidad de producción puede inuenciar la
decisión de desenergización: (1) Caída de un proceso continuo que añadirá costos colaterales extraordinarios, puede ser tomado como una señal para permitir la ejecución de
trabajo sobre el circuito energizado, por ejemplo: (a) Tiempos excesivos de reanudación
en sistemas de procesos continuos. (b) Grandes pérdidas por interrupción de la producción (por ejemplo en la producción de polietileno).
4. En algunos casos por la naturaleza del trabajo o del equipo, se requiere que los circuitos
permanezcan energizados. Se debe tener en cuenta que si el trabajo se puede realizar
con el circuito desenergizado, hágalo de esta forma. Por ejemplo, la reparación de un
problema de un arrancador de un motor puede ser mas rápida con el circuito energizado,
sin embargo se debe desenergizar, incluso si eso implica un costo adicional por pérdida
de tiempo. Ejemplos de trabajos que no permiten la desenergización de los circuitos:
(a) Realización de pruebas sobre circuitos eléctricos, pruebas de HIGHPOT o tangente
delta por ejemplo. (b) Reparaciones complejas. (c) Búsqueda de puntos calientes con
cámara de infrarrojos.
5. Si las decisiones en (2) o (3) apuntan en la dirección de la realización del trabajo con el
circuito energizado, la próxima decisión debe ser replanteada. Si el trabajo que ahora
se está haciendo sobre un circuito energizado, en un turno posterior o más adelante
se puede hacer desenergizando el circuito, debe ser pospuesto. Muchas compañias olvidan esta alternativa simple, exponiendo a sus trabajadores a los riesgos de la energía
eléctrica.
6. La nal y mas importante de las decisiones, es determinar si el trabajo puede ser
hecho de forma segura. Si en opinión del personal calicado el trabajo simplemente
es muy peligroso para hacerlo con los circuitos energizados, entonces estos se deben
desenergizar.
Después que la decisión está tomada
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
41
Si el trabajo se va a realizar sobre el circuito energizado, todos los operadores que trabajen
cerca o con circuitos energizados, deben:
Estar calicados para la realización del trabajo.
Usar los elementos de protección adecuados.
Seguir las prácticas apropiadas de trabajo seguras.
Pasos requeridos antes de comenzar trabajos sobre circuitos desenergizados
1. Todos los dispositivos de control de energía que estén alimentando el área de trabajo
deben estar abiertos.
2. Se deben poner dispositivos de bloqueo/etiquetado, en todos los dispositivos de control
de energía.
3. Las mediciones de tensión se deben tomar en los puntos de exposición para vericar
que el circuito esté desenergizado.
4. Se deben instalar puestas a tierra de seguridad, para garantizar la existencia de una
zona de trabajo equipotencial.
5. El área de trabajo deber ser inspeccionada cuidadosamente por personal calicado,
para garantizar que los circuitos estén desenergizados.
3.5. Maniobra segura de equipos de control de potencia
El procedimiento de seguridad mas básico es desenergizar las partes del sistema a las cuales
los trabajadores puedan estar expuestos. Este procedimiento elimina los riesgos. El proceso
de desenergización envuelve mas que un simple apagado de los interruptores. Para garantizar
máxima seguridad, los procesos de desenergización que se precisen para cada situación deben
ser documentados. En esta sección se plantean las técnicas adecuadas de seguridad, para la
operación de varios tipos de equipos y los procedimientos de desenergización, reenergización,
los cuales pueden ser usados como base para el desarrollo de procedimientos especícos en
sitio. Los procedimientos especícos pueden variar, dependiendo de la aplicación y el tipo
de equipo. Se debe recurrir al fabricante y/o a los procedimientos locales, para información
especíca. Los métodos aquí expuestos, se deben considerar como requerimientos mínimos.
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
42
Figura 3.2: Celda metálica de media tensión
Fuente: Electrical safety handbook
Estos procedimientos asumen que el dispositivo está siendo operado cuando uno o ambos
lados están energizados.
Se deben tener las siguientes precauciones:
La maniobra de circuitos eléctricos debe ser llevada a cabo únicamente por personal
calicado, que esté familiarizado con el equipo y entrenado para reconocer y evitar los
riesgos de seguridad asociados con ese equipo.
Los equipos que no sean diseñados para operar bajo carga, nunca deben ser usados
para interrumpir el ujo de corriente.
Operación remota.
Los procedimientos aquí descritos proveen prácticas reconocidas de
trabajo seguro, en la operación manual de varios tipos de celdas. Se debe tener en cuenta
que la mejor manera de operar cualquier tipo de dispositivo eléctrico, es hacerlo de manera
remota. Si el equipo tiene supervisión u otro tipo de control remoto, debe ser operado siempre
desde la posición remota, y todo el personal fuera de la zona de riesgo.
3.5.1. Operación de celdas de media tensión
Las guras 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5 muestran varios tipos de celdas de media tensión y los interruptores empleados por ellas. En este tipo de celdas el interruptor se desliza dentro de ellas
mediante unas ruedas mostradas en la gura 3.3 o mediante un mecanismo de traslado, de
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
43
Figura 3.3: Interruptor usado en celdas de media tensión
Fuente: VD4 interruptores en vacio de media tensión, catálogo ABB
tipo deslizante, como el mostrado en el lado derecho de la gura 3.4. La apertura y cierre del
interruptor se realiza eléctricamente, usando un
a
manija o un botón, montado en el pánel
frontal. Al girarlo en una dirección, por lo general en el sentido de las agujas del reloj, el
interruptor se abre y en la dirección contraria se cierra. El interruptor se conecta a la línea
y al barraje por medio de un juego de desconectadores, visibles en la parte superior de la
gura 3.3 o en el lado derecho de la gura 3.4. Cuando el interruptor está abierto, se puede
mover hacia el frente del cubículo y por lo tanto desconectarlo del barraje y de la línea. Esta
acción hace referencia al traslado del interruptor. El interruptor puede ser completamente
removido de la celda o puede ser puesto en dos o mas posiciones auxiliares. En el traslado de
los interruptores se usan palancas de maniobra con cremallera, ver gura 3.5.
La mayoría de los celdas tienen dos posiciones auxiliares: la posición de prueba y la de desconexión, en la posición de prueba el interruptor se desconecta del barraje, por lo tanto el
control de potencia sigue siendo llevado a cabo por el juego de desconectadores secundarios,
ver gura 3.6. Esto le permite a los técnicos la operación del interruptor automático, para
propósitos de mantenimiento. En la posición de desconexión, el interruptor está completamente desconectado del barraje, sin embargo el permanece dentro de la celda.
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
44
Figura 3.4: Interruptor automático de media tensión usado en celdas
Fuente: Asia electrical power equipment (Shenzhen)
Figura 3.5: Palanca de maniobra con cremallera
TM . Interruptor de circuito en vacio de media tensión. Catálogo de ABB
Fuente: AMVAC
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
45
Figura 3.6: Celda con la puerta abierta donde se muestra el cubículo donde se ubica el
interruptor automático
TM . Interruptor de circuito en vacio de media tensión. Catálogo de ABB
Fuente: AMVAC
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
46
Seguridad mínima recomendada para la operación de celdas con enchape metálico, resistentes
al arco y con puertas cerradas.
Casco ANSI tipo A, B, G, D o E dependiendo del nivel de tensión.
Gafas de seguridad con protectores laterales.
Ropa resistente al ameo, seleccionada haciendo uso de los cálculos de ameo por arco.
Seguridad mínima recomendada para la operación de celdas con puertas abiertas y no resistentes al arco
Casco ANSI tipo A, B, G, D o E dependiendo del nivel de tensión.
Gafas de seguridad con protectores laterales.
Guantes de caucho con protectores de cuero, adecuados para el nivel de tensión de
trabajo.
Ropa resistente al ameo, seleccionada haciendo uso de los cálculos de ameo por arco.
En algunos tipos de celdas los páneles frontales, proveen protección contra choque eléctrico
y ameo por arco. Esto signica que la celda está diseñada para contener la energía liberada
durante un evento de ameo por arco, siempre que sus puertas estén debidamente cerradas
y aseguradas. Este tipo de celda se conoce como resistente al arco.
Operación de celdas con las puertas cerradas. Se debe tener en cuenta que los operadores deben usar la ropa de protección y elementos de protección recomendados. El operador
primario es quien realmente manipula el dispositivo que abre y cierra el interruptor. El operador de respaldo es quien ayuda al operador primario en caso de que ocurra un problema.
Para operar una celda con la puerta cerrada se deben seguir los siguientes pasos:
1. El operador primario debe permanecer al lado del cubículo que contiene el interruptor
que se va a operar. El sitio donde el operador permanezca, lo determina el lado en el
cual esté la manecilla de operación. Si la manecilla está en el medio, el operador se debe
parar bien en el lado de la bisagra o en el lado de la manija de la puerta de la celda,
dependiendo de cual de los dos es más resistente.
2. El operador primario debe estar de espaldas a la celda.
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
47
3. El operador de respaldo siempre se debe localizar mas lejos de la celda mirando hacia
el operador primario.
4. El operador primario debe tomar la manija de operación del interruptor y abrirlo o
cerrarlo. Algunos operadores preeren el uso de pértigas o de sogas para su operación.
Esto mantiene los brazos lo mas lejos posible de cualquier riesgo.
5. Si el interruptor puede se puede cambiar de posición (posición de prueba, posición de
desconexión) con la puerta cerrada y se va a realizar este procedimiento. El operador
primario debe insertar el eje adecuado para su traslado, ver gura 3.5. Durante esta
operación el operador primario está mirando en dirección del cubículo del interruptor.
6. Si se requieren procedimientos de bloqueo/etiquetado, el operador primario debe instalar los dispositivos necesarios.
Operación de celdas con las puertas abiertas.
Si las puertas de la celda deben per-
manecer abiertas durante el traslado del interruptor se deben seguir los siguientes pasos:
1. El interruptor debe estar abierto, siguiendo el procedimiento descrito anteriormente
con las puertas cerradas.
2. El operador debe abrir el cubículo y trasladar el interruptor a la posición deseada.
3. Si se requiere de procedimientos de bloqueo/etiquetado, el operador primario debe
colocar las etiquetas o bloqueadores necesarios.
3.5.2. Operación de celdas de baja tensión
Con algunas excepciones, la operación de celdas de baja tensión, es muy similar a la operación
de celdas de media tensión. Las guras de 3.7 a 3.10 muestran varios tipos de celdas de baja
tensión y los interruptores empleados en ellas. En esta clase de celdas, el interruptor se mueve
dentro de ella, sobre un mecanismo deslizante como se muestra en la gura 3.7. El interruptor
automático se dispara por la liberación de poderosos juegos de resortes. Dependiendo del
interruptor automático, la liberación de los resortes puede ser manual o eléctrica, mediante
un botón en el pánel frontal o un interruptor de control. Los resortes se pueden cargar manual
o eléctricamente, dependiendo del tipo de interruptor. Los interruptores se pueden cerrar con
otro juego de resortes o por medio de una manija de cerrado manual. Los resortes de los
interruptores operados por resortes se pueden cargar tanto manual como eléctricamente.
Por ejemplo el interruptor mostrado en la parte inferior de la gura 3.7, es un interruptor
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
48
Figura 3.7: Interruptor de potencia de baja tensión completamente separado del barraje
Fuente: Electrical safety handbook
operado manualmente. Se le da vueltas a una manija para cargar los resortes de cierre.
Cuando el resorte está totalmente cargado, el interruptor puede ser cerrado presionando un
pequeño botón, el disparo del interruptor se hace también por presión de otro botón. Otros
interruptores pueden tener diferentes medios de apertura y cierre.
Los interruptores automáticos de baja tensión conectan la línea y el barraje, por medio de un
juego de desconectadores visibles en el lado derecho de la parte superior derecha de la gura
3.7. Cuando el interruptor está abierto se puede mover hacia hacia el frente del cubículo, de
forma que quede desconectado del barraje y la línea. Esta acción se conoce como el traslado
del interruptor. El traslado de interruptores de baja tensión más grandes, va acompañado del
uso de ejes removibles. Estos ejes generalmente son del tipo rotatorio. El interruptor puede ser
completamente removido de la celda o puede ser puesto en dos o mas posiciones auxiliares.
Los interruptores automáticos mas pequeños se remueven fácilmente empujándolos. Como
las celdas de media tensión, la mayoría de las de baja tienen dos posiciones auxiliares. En la
posición de prueba, el interruptor se desconecta de la barra, sin embargo su control de potencia
siguen siendo aplicado a través de un juego de desconectadores secundarios. Esto permite
a los técnicos la operación del interruptor con nes de mantenimiento. En la posición de
desconexión, el interruptor está completamente desconectado, sin embargo permanece dentro
de la celda. En algunos tipos de celdas, el pánel frontal provee al trabajador protección, contra
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
49
Figura 3.8: Interruptores automáticos de baja tensión usados en las celdas
Fuente: Electrical safety handbook
ameos por arco. Esto signica que la celda está diseñada para contener el arco, mientras que
la puerta permanezca cerrada adecuadamente. Esta clase de celda se conoce como resistente
al arco.
Operación con las puertas cerradas.
La operación con las puertas cerradas es básica-
mente idéntica a la de los interruptores de media tensión, los operadores deben usar el equipo
de seguridad adecuado, cuando desarrollen trabajos con las puertas cerradas o abiertas. Se
debe tener en cuenta que ambos operadores deben usar la ropa protectora y los elementos de
protección personal adecuados. El operador primario, es quien realmente realiza la apertura
o cierre del interruptor, la responsabilidad del operador de respaldo es brindar apoyo en caso
de una emergencia. El operador de respaldo, puede ser opcional en algunas instalaciones.
Para la operación de un celda con la puerta cerrada se deben seguir los siguientes pasos:
1. Si el interruptor requiere la carga manual de los resortes, el operador primario se debe
poner de cara al interruptor, con el n de obtener la palanca necesaria para dar vueltas
a la manija.
2. Después de cargados los resortes, el operador primario debe permanecer a un lado del
cubículo que contenga el interruptor que va a ser operado. El lado en el cual el operador
permanezca, debe ser determinado por la posición en la que esté la manija de operación,
si la manija de operación está en el medio, el operador se debe ubicar o el lado de la
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
Figura 3.9: Celda de baja tensión
Fuente: Central costa sanitary district, planta de tratamiento de agua
Figura 3.10: Celda metálica de baja tensión
Fuente: Electrical safety handbook
50
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
51
manija o en el lado de las bisagras de la puerta de la celda, dependiendo de cual lado
sea mas resistente (para esto se debe recurrir al manual del fabricante).
3. El operador primario debe estar de espaldas a la celdas (preferiblemente).
4. El operador de respaldo debe permanecer mas lejos de la celda, mirando hacia el operador primario.
5. El operador primario debe manejar los botones de operación y operarlos para abrir o
cerrar el interruptor. Se debe tener en cuenta que el operador primario debe continuar
de espaldas a la celda. Algunos operadores preeren el uso de pértigas para su operación,
lo que mantiene sus brazos alejados del riesgo.
6. Si el interruptor puede ser trasladado con la puerta cerrada y se va a trasladar dentro o
fuera de la celda, el operador primario debe insertar el eje para trasladarlo y moverlo a la
posición necesaria. Tenga en cuenta que los interruptores trasladados manualmente no
se pueden mover con la puerta cerrada. En este tipo de operación el operador primario
debe estar mirando hacia la celda del interruptor.
3.5.3. Operación de interruptores en caja moldeada y páneles
Los interruptores en caja moldeada están diseñados para que su caja contenga completamente
la energía del arco, de la corriente interrumpida, como se muestra en la gura 3.10. Tales
interruptores son montados de forma permanente en encerramientos individuales o páneles
gura 3.11. El accionador manual de los interruptores en caja moldeada tiene tres posiciones:
abierta cerrada y disparada. Cuando el operario abre el interruptor, lo hace moviendo el
accionador manual a la posición de abierta. Asimismo la operación de cerrado del interruptor,
se acompaña por el movimiento de la manija a la posición de cerrado.
Cuando el interruptor se dispara por medio de un dispositivo de protección automático, el
accionador se ubica en la posición de disparada. La posición de disparada, es una posición
intermedia entre las posiciones totalmente cerrada y totalmente abierta. Después de un disparo, el interruptor no puede ser operado hasta que el accionador sea puesto en la posición
de abierto. Esta acción reajusta el mecanismo interno de disparo.
Operación.
Los interruptores automáticos no se deben emplear para la rutina de ener-
gización o desenergización de circuitos, a menos que sean fabricados y rotulados para tal
propósito. Estos pueden ser empleados ocasional e inusualmente para la desconexión del
servicio.
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
Figura 3.11: Interruptor automático de caja moldeada
Fuente: PowerPact, molded case circuit breaker, catálogo Square D
Figura 3.12: Páneles equipados con interruptores automáticos en caja moldeada
Fuente: Invicta panelboards
52
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
53
Equipo mínimo de seguridad que se debe usar cuando se operan interruptores automáticos
de caja moldeada
Casco ANSI tipo A, B, E, o G.
Gafas de seguridad con protectores laterales.
Ropa resistente al ameo, seleccionada mediante los cálculos de ameo por arco.
Protección de las manos, guantes de cuero o resistentes al ameo, no necesitan ser
aislantes.
El procedimiento para la operación segura de interruptores automáticos de caja moldeada se
puede resumir de la siguiente forma:
1. El operador debe permanecer al lado del interruptor o del pánel de frente a el. El
operador puede permanecer en cualquiera de los lados, dependiendo de la disposición
física del área.
2. El operador debe tomar el accionador manual del interruptor, con la mano mas cercana
a este.
3. El operador debe voltear su cabeza mirando en dirección contraria a la posición del
interruptor y mover el accionador manual a la posición deseada.
4. Si se requiere el uso de dispositivos de bloqueo/etiquetado se deben poner en el interruptor de forma adecuada.
3.5.4. Operación de interruptores encapsulados y de desconectadores
La gura 3.12 muestra diferentes tipos de interruptores en encerramientos. Estos dispositivos
se emplean como circuitos de conexión o desconexión. Estos dispositivos pueden operar con
carga o sin ella. Si no son diseñados para operar bajo carga, no se deben operar cuando
uyan corrientes por el circuito. Los dispositivos que tengan extintores de arco, posiblemente
se puedan operar bajo carga, ver lado derecho de la gura 3.12. Estos interruptores se operan
moviendo una manija. En algunas unidades la manija está encerrada, para prevenir la operación accidental. Los interruptores encapsulados tienen un bloqueo mecánico que previene
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
54
Figura 3.13: Tipos de interruptores encapsulados
Fuente: controles industriales Hubbell, interruptores KATKO
que sean abiertos hasta que la manija este en la posición de abierta. Solo personal calicado
puede desactivar el bloqueo, si es necesario para propósitos de mantenimiento o reparación.
Estos interruptores no deben ser operados con la puerta abierta, cuando la corriente está
uyendo. Se debe ser muy cauteloso al abrir interruptores de media tensión.
La operación básica de estos interruptores, es muy similar al procedimiento dado para la
operación de interruptores. Se debe tener en cuenta que no se deben usar para interrumpir
la corriente de carga a menos que hayan sido fabricados para este propósito.
Equipo mínimo de seguridad que se debe usar durante la operación de interruptores encapsulados
Casco. ANSI tipo A, B, E, o G dependiendo del nivel de tensión.
Gafas de seguridad con protectores laterales.
Ropa resistente al ameo, seleccionada usando cálculos de ameo por arco.
El procedimiento se puede resumir de la siguiente forma:
1. El operador debe permanecer al lado del interruptor o pánel mirando hacia el. El
operador se puede ubicar en cualquiera de los dos lados, dependiendo de la distribución
física del área.
2. El operador debe tomar la manija con la mano mas cercana al interruptor.
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
55
Figura 3.14: Arrancador de motor de baja tensión
Fuente: Arkansas electrical company
3. El operador debe voltear su cabeza en dirección opuesta a la del interruptor y luego
mover la manija de operación a la posición deseada.
4. Si se requiere el uso de bloqueadores o etiquetas, estas se deben colocar de forma
adecuada.
3.5.5. Operación de arrancadores de motores
La operación de arrancadores de motores, con algunas excepciones es muy similar a la operación de celdas de media y baja tensión. La gura 3.13 muestra un arrancador de un motor en
una cabina para montaje en la pared. En el centro de control de motores, los arrancadores se
montan en un mecanismo especialmente diseñado para este propósito. En cualquiera de los
tipos de construcción el motor para y arranca al presionar el botón adecuado, el arrancador
también cuenta con un fusible de desconexión o un interruptor automático de caja moldeada
que se usa para desconectar el motor y sus circuitos de la fuente de potencia.
Los arrancadores de motores usados en los centros de control de motores se conectan al
barraje y a la línea por medio de una serie de desconectadores. Cuando el arrancador está
abierto, se puede mover hacia el frente del cubículo quedando desconectado del barraje y de la
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
56
línea. Esta acción se reere al traslado del interruptor. El traslado de los arrancadores, por lo
general se hace manualmente. El arrancador puede ser completamente removido del centro de
control de motores. Se debe tener en cuenta que contactores mas grandes, de media tensión,
pueden ser operados como interruptores automáticos de media tensión. En muchos tipos de
centros de control de motores, el pánel frontal provee protección al trabajador contra arco
y choque eléctrico. Esto signica, que este centro de control de motores está diseñado para
contener la energía proveniente de un posible evento de ameo por arco, siempre y cuando
la puerta este debidamente cerrada y asegurada.
Operación con la puerta cerrada. La operación de los arrancadores de motores es idéntica
a la operación con la puerta cerrada de interruptores automáticos. El uso de los elementos de
seguridad se debe usar en el desarrollo de tareas tanto con las puertas abiertas o cerradas. El
operador primario, es el trabajador que realmente manipula la manija que activa o desactiva
el arrancador del motor. La responsabilidad del operador de respaldo es ayudar al operador
primario en caso de un problema.
Para la operación de arrancadores con la puerta cerrada se deben aplicar los siguientes pasos:
1. Presione el botón de parar, para detener el motor.
2. Después de que el motor esté detenido, el operador primario se debe parar al lado
del cubículo que contenga el arrancador a ser operado. El lado en el cual el operador
permanezca, es determinado por el lado en el cual, esté ubicada la manija de operación.
Si la manija de operación está en el medio, el operador puede permanecer en el lado
de las bisagras o de las manijas de la puerta, dependiendo de cual de los dos lados sea
mas fuerte.
3. El operador primario se debe parar de espaldas a la celda. Se debe tener en cuenta que
la manija de operación tiene un mecanismo de operación muy ajustado.
4. El operador de respaldo se debe ubicar mas lejos del cubículo, mirando hacia el operador.
5. El operador primario debe tomar la manija de operación y operarla para activar o
desactivar el arrancador. Se debe tener en cuenta que el operador primario, debe mantenerse de espaldas a la celda. Algunos operadores preeren el uso de pértigas o sogas,
lo cual mantiene los brazos los mas lejos del peligro.
3.5 Maniobra segura de equipos de control de potencia
57
6. Si el arrancador puede ser trasladado con la puerta cerrada (una conguración inusual)
y si se va a mover, dentro o fuera de la celda, el operador primario, debe insertar
la manija de traslado y mover el arrancador. Se debe tener en cuenta que cuando los
arrancadores sean trasladados manualmente, no se pueden mover con la puerta cerrada.
7. Si se requieren de los procedimientos de bloqueo/etiquetado, el operador primario los
debe instalar de forma adecuada.
Operación con la puerta abierta.
Si la puerta debe permanecer abierta para el traslado
del arrancador, se deben seguir los siguientes pasos:
1. El motor se debe parar de la forma descrita anteriormente para la operación con la
puerta cerrada.
2. El operador primario debe abrir la puerta del cubículo y trasladar el arrancador a la
posición deseada.
3. Si se requieren dispositivos de bloqueo o etiquetado, el operador primario debe instalar
los elementos necesarios.
.
Capítulo 4
Análisis de riesgo ante ameo por arco
4.1. Introducción
La primera investigación relacionada con los riesgos asociados con el arco eléctrico, fué hecha
por [Lee, 1982], en su artículo, el otro riesgo eléctrico: las quemaduras y explosión del arco. El
Dr. Lee fué el primero en describir los eventos térmicos asociados con el arco eléctrico y sus
2 como el nivel de energía para quemaduras
efectos en el cuerpo humano. Denió 1,2 cal/cm
curables (denido como el límite mas bajo para quemaduras de tercer grado). Estos parámetros se usan aun hoy en día, para determinar la distancia a la cual se tendrán quemaduras
curables desde un arco eléctrico en el aire. Este artículo incluía curvas para determinar las
ondas de presión a varias distancias basadas en la falla y su localización.
Dos artículos posteriores fueron mas allá, deniendo las energías en las fallas de arco. El
primero [Bingham y otros, 1997] Actualización de pruebas en ropa protectora y equipos en
exposición al arco eléctrico. En este artículo se usaron datos de pruebas empíricas para
determinar la energía incidente a diferentes distancias de un arco de baja tensión. Ellos
fueron los primeros en expresar el efecto direccional del arco dentro de un encerramiento.
En [Doughty y otros, 2000], estimación de la energía incidente, para un mejor manejo del
riesgo en sistemas de distribución de 600 V, se denía la energía incidente en función de la
distancia al punto de arco, de la corriente de arco y del tiempo de despeje de los arcos en
encerramientos o al aire libre.
Este trabajo fué incluido en la edición del 2000 de NFPA 70E, norma de requerimientos
de seguridad para los sitios de trabajo, para el desarrollo de prácticas de trabajo seguras,
en relación al riesgo por arco, pero limitado a aplicaciones de baja tensión. Este trabajo además sentó las bases de futuras investigaciones que resultaron en la publicación de
[IEEE 1584, 2002]: Guía para el desarrollo de cálculos asociados a los riesgos ante un evento
de ameo por arco.
58
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
59
La norma [IEEE 1584, 2002] contiene métodos de cálculo, desarrollados a partir de pruebas
de diversas fuentes, para determinar las distancias seguras para el personal sin protección
y la energía incidente para personal calicado que trabaje en equipos eléctricos. El cálculo
de la energía incidente, estaba dirigido a determinar el nivel requerido de los elementos de
protección. Las ecuaciones desarrolladas en esta norma, se basan en la corriente de falla, la
tensión, el tiempo de despeje, el tipo del equipo, la puesta a tierra y la distancia de trabajo.
El análisis de riesgo ante ameo por arco, es un estudio investigativo sobre el nivel de exposición de un trabajador, a la energía del arco eléctrico, el cual se lleva a cabo mediante
los cálculos de energía incidente y límites de protección contra ameo. La nalidad de este
análisis es la prevención de las lesiones y la determinación de prácticas seguras de trabajo y
niveles apropiados de elementos de protección personal.
4.2. Métodos de análisis ante ameo por arco
El análisis de los riesgos ante ameo por arco se puede llevar a cabo mediante diversos
métodos. El método elegido puede estar basado en la información disponible, volúmenes de
cálculo de trabajo, la necesidad de precisión, la disponibilidad. Cualquier método empleado,
requiere que lo realice personal calicado, el cual debe tener en cuenta las limitaciones que
el método contiene, con la nalidad de obtener los mejores resultados. Los métodos para el
análisis se basan principalmente de acuerdo con lo establecido en las siguientes normas:
[NFPA 70E, 2004]
[IEEE 1584, 2002]
Con el análisis de riesgo ante ameo por arco y la adecuada selección del equipo de protección,
se pueden evitar lesiones, tales como quemaduras fatales, que propiciarían un periodo largo
de recuperación del personal afectado y en su caso hasta la muerte; signicando pérdidas
humanas, económicas y de producción para la empresa, además de sustitución de equipo que
integra el sistema eléctrico en cuestión.
4.2.1. Método de la norma [IEEE 1584, 2002]
Este método ofrece las ecuaciones necesarias para la estimación de la energía incidente y los
límites de protección contra ameo, basados en análisis estadísticos y ajuste de curvas de
datos disponibles de pruebas.
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
60
Los datos fueron generados por pruebas realizadas por un grupo de trabajo del IEEE, destinadas a reproducir los modelos de la energía incidente. Basados en los niveles normalizados
para la selección de elementos de protección personal, se estimó que un elemento de protección personal es adecuado o mas que adecuado, si protegía contra quemaduras de segundo
grado el 95 % de las veces.
Limitaciones del modelo
El modelo es aplicable para los siguientes rangos:
Tensiones entre 208 V 15000 V y frecuencias entre 50 Hz 60 Hz.
Corriente de falla de contacto de 700 A 106000 A.
Puestas a tierra de cualquier tipo o sin puestas a tierra Encerramientos de equipos de
tamaños comúnmente disponibles.
Separación entre conductores de 13 mm 152 mm.
Fallas que involucran las tres fases.
4.2.1.1. Cálculo de la corriente del arco
A partir de esta, se puede determinar el tiempo de operación de los dispositivos de protección,
se debe esperar que esta corriente sea menor que la corriente de falla de contacto debido a
los efectos de la resistencia del sistema de tierra y de la resistencia de la falla.
Del análisis de los datos, se llegó a la conclusión que la corriente del arco depende principalmente de la corriente de falla de contacto (corriente a resistencia de falla igual a cero ). La
separación entre conductores, la tensión del sistema y el tipo de puesta a tierra tienen efectos
pequeños.
Corriente de arco a tensiones menores a 1 kV
La ecuación (4.1) dene la corriente de arco a tensiones menores a 1 kV. El modelo se
diferencia dependiendo de si se aplica en encerramientos o al aire libre.
log(IA ) = K + 0, 662 · log(Ibf ) + 0, 0966 · V + 0, 000562 · G + 0, 5588 · V · log(Ibf ) + 0, 00304 · G · log(Ibf ) (4.1)
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
61
log: logaritmo en base 10.
IA : corriente del arco en kA.
Ibf : corriente ecaz de falla de contacto para fallas trifásicas en kA (corriente a resistencia de
falla igual a cero).
K: es 0,153 para el aire libre.
es -0,097 para encerramientos.
V: tensión del sistema en kV.
G: separación entre fases en mm.
Corriente de arco a tensiones mayores o iguales a 1 kV
La ecuación (4.2) dene la corriente de arco a tensiones mayores o iguales a 1 kV. El modelo
no hace diferencia entre si se aplica al aire libre o en encerramientos:
log(IA ) = 0, 0042 + 0, 983 · log(Ibf )
(4.2)
IA = 10log(Ibf )
(4.3)
Es difícil predecir la corriente del arco de forma precisa. La corriente del arco se usa para
hallar el tiempo de operación del dispositivo de protección. Para dispositivos de protección,
que estén trabajando en la parte de alta pendiente de la curvas de tiempo-corriente, un cambio
pequeño en la corriente de arco puede producir un gran cambio en el tiempo de operación y
esta variación puede tener un efecto grande en la energía incidente. Por lo tanto, se calcula
además el tiempo de operación del dispositivo de protección para una corriente de arco 15 %
menor. Con los dos tiempos de operación se calcula la energía incidente con la ecuación (4.5)
y se toma como resultado del modelo la energía incidente más grande [IEEE 1584, 2002].
Esta solución la encontró el equipo de trabajo de IEEE, comparando los cálculos de corriente
de arco, con las mediciones hechas durante las pruebas.
4.2.1.2. Cálculo de la energía incidente y limites de protección contra ameo
Energía incidente a tensiones desde 1 kV a 15 kV
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
62
Primero se debe calcular la energía incidente normalizada para un tiempo de duración del
arco de 0,2 s y una distancia del punto de arco de 610 mm, ecuación (4.4).
log(En ) = K1 + K2 + 1, 081 · log(IA ) + 0, 0011 · G
(4.4)
2
En : energía incidente normalizada en J/cm .
log: logaritmo en base 10.
K1 : 0,792 conguraciones abiertas.
0,555 equipos en encerramientos.
K2 : 0 para sistemas sin puesta a tierra.
0,113 para sistemas con puesta a tierra.
G: separación entre conductores en mm.
La conversión de la energía normalizada, se hace mediante la ecuación (4.5):
E = 4, 184 · En · Cf ·
t
0, 2
610x
Dx
(4.5)
2
E: energía incidente en J/cm .
Cf : factor de cálculo.
1 tensiones por encima de 1kV hasta los 15kV.
1,5 tensiones menores o iguales a 1kV.
D: distancia de la persona al posible punto de arco en mm.
x: exponente de distancia, tabla 4.1.
Exponente de distancia x
El exponente de distancia de la tabla 4.1, está basado en datos de las pruebas de ameo
por arco en cajas de diferente tamaño, ver tabla 4.2, que simularon las celdas, centros de
control de motores, páneles de baja tensión y demás encerramientos. Mediante las medidas
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
63
Tabla 4.1: Exponente de distancia y separaciones típicas entre conductores, en diferentes
conguraciones
Tensión (kV)
Tipo de equipo
Separación G (mm)
0,208 a 1
0208 a 1
Aire libre
Tableros de distribución
CCM, cajas
cortacircuitos
Cable
Aire libre
Tableros de distribución
Cable
Aire libre
Tableros de distribución
Cable
10 a 40
32
Exponente
(x)
2
1,473
25
1,641
13
102
13 a 102
13
13 a 153
153
13
2
2
0,973
2
2
0,973
2
0,208 a 1
0,208 a 1
>1 a 5
>1 a 5
>1 a 5
>5 a 15
>5 a 15
>5 a 15
Fuente: IEEE 1584-2004 Guide for performing arc ash hazard calculations
Tabla 4.2: Dimensiones de las cajas usadas en las pruebas de laboratorio, para diferentes
tipos de encerramientos
Tensión (kV)
Encerramiento
Dimensiones (mm)
0,208 a 1
Tableros de distribución
508 x 508 x 508
0,208 a 1
CCM, cajas cortacircuitos
305 x 356 x 191
>1 a 15
Tableros de distribución
1143 x 762 x 762
Fuente: IEEE 1584-2004 Guide for performing arc ash hazard calculations
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
64
Tabla 4.3: Nivel de EPP calculado versus nivel de EPP medido, baja tensión
Factor de
cálculo
1
1,25
1,5
1,75
1,9
Dos arriba
1
1
2
2
2
Niveles de diferencia
Uno arriba Iguales Uno abajo
10
129
25
30
113
21
49
106
8
75
86
2
82
79
2
Dos abajo
0
0
0
0
0
Factor de
seguridad
85 %
88 %
95 %
98 %
98 %
Fuente: IEEE 1584-2004 Guide for performing arc ash hazard calculations
Tabla 4.4: Nivel de EPP calculado versus nivel de EPP medido, baja tensión
Factor de
cálculo
1
1.25
1.5
1.75
1.9
Dos arriba
0
0
0
0
0
Niveles de diferencia
Uno arriba Iguales Uno abajo
7
131
8
35
109
2
57
89
0
76
70
0
76
70
0
Dos abajo
0
0
0
0
0
Factor de
seguridad
95 %
98 %
100 %
100 %
100 %
Fuente: IEEE 1584-2004 Guide for performing arc ash hazard calculations
de energía incidente, respecto a la distancia al punto del arco y haciendo uso del ajuste a
curvas, se encuentra una ecuación que relaciona la energía incidente con la distancia.
Factor de cálculo por nivel de tensión Cf
El modelo creado mediante el análisis estadístico, se desarrolló comparando el nivel de elementos de protección personal (EPP) basados en las mediciones y en los cálculos. Se buscaba
un factor de multiplicación, para el nivel de los elementos de protección personal basados en
cálculos, que asegurara un nivel de seguridad del 95 %, es decir que para este nivel calculado
se protegiera en un 95 % de los casos al trabajador de quemaduras de segundo grado. El nivel
del elemento de protección personal se reere a su nivel de protección contra quemaduras
de segundo grado a determinado nivel de energía. Para este análisis, los niveles de energía
2
incidente se jaron en 1,2, 8, 25, 40 y 100 cal/cm .
En la tabla 4.3 se observa que para un factor de cálculo de 1,5 se logra un factor de seguridad
del 95 %.
Límite de protección contra ameo a tensiones desde 1 kV a 15 kV
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
65
En el caso de que la tensión esté entre 1000 V y 15 000 V, el cálculo de la distancia límite
de protección contra ameo se hace mediante la ecuación (4.6).
DB =
1/x
610x
t
4, 184 · Cf · En ·
0, 2
En
(4.6)
DB : distancia al punto de arco mm.
Cf : factor de cálculo.
1 para tensiones por encima de 1kV.
1,5 para tensiones menores o iguales a 1kV.
2
En : energía incidente normalizada J/cm .
2
EB : energía incidente a la distancia de protección contra ameo J/cm .
x: exponente de distancia, tabla 4.1.
t: tiempo de duración del arco en segundos.
Energía incidente a tensiones mayores a 15 kV
En el caso de que la tensión sea mayor a 15 000 V o la separación entre conductores no esté
dentro del rango del modelo, el cálculo de la energía incidente se hace mediante la ecuación
(4.7) desarrollada por [Lee, 1982]:
6
E = 2, 142 · 10 · V · Ibf ·
t
D2
(4.7)
2
E: energía incidente J/cm .
V: tensión del sistema kV.
t: tiempo del arco en segundos.
D: distancia al punto de arco mm.
Ibf : corriente de falla de contacto, que para este nivel de tensión es igual a la corriente del
arco kA.
Límite de protección contra ameo a tensiones mayores a 15 kV
En el caso de que la tensión sea mayor a 15 000 V, el cálculo de la distancia límite de
protección contra ameo se hace mediante la ecuación (4.8).
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
s
DB =
66
2, 142 · 106 · V · Ibf ·
t
EB
(4.8)
DB : distancia al punto de arco, protección contra ameo, mm.
Ibf : corriente de falla de contacto, que para este nivel de tensión es igual a la corriente del
arco a este nivel de tensión, en kA.
2
EB : energía incidente a la distancia de protección contra ameo en J/cm .
t: tiempo del arco en segundos.
4.2.1.3. Ecuaciones de energía incidente y límite de protección contra ameo en
interruptores automáticos de baja tensión
Se han desarrollado ecuaciones para sistemas que utilicen interruptores automáticos de baja
tensión como sistema de protección. Las ecuaciones de la tabla 4.5 se pueden emplear dentro
de los rangos de 700 A-106000 A. Cada ecuación es aplicable para el rango I1 < Ibf <I2
dependiendo del interruptor automático, asegurándose que la corriente de falla a la que se va
aplicar el modelo, esté dentro de este rango (I1 < Ibf <I2 ).
I1 : corriente mínima de falla de contacto a la cual las ecuaciones de la tabla 4.5 pueden
ser utilizadas. Es el nivel mínimo de corriente de falla de contacto, que genera la corriente de arco suciente para producir disparo instantáneo.
I2 : rango de interrupción del interruptor automático.
Para calcular la corriente de falla de contacto I1 , es necesaria la corriente de falla de arco It ,
la cual se puede leer en la curva tiempo-corriente del interruptor automático en la gura 4.1,
y corresponde al valor de corriente de disparo instantáneo. Si la corriente de disparo instantáneo no está disponible, se usa 10 veces la corriente nominal del interruptor automático. En
interruptores de menos de 100 A se toma como valor de It , 1300 A.
Se resuelve la ecuación (4.9):
lg(1, 3It ) = K +0, 662·log(I1 )+0, 0966·V +0, 000526·G+0,5588·log(I1 )+0, 00304·G·log(I1 ) (4.9)
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
67
Tabla 4.5: Ecuaciones de energía incidente y límites de protección contra ameo para diferentes tipos de interruptores y rangos de corriente
Rango del
Tipo de
Unidad de
V≤480
575 - 690 V
interruptor
interruptor
disparo
Energía(cal/cm2 )
DLimite (mm)
Energía(cal/cm2 )
100 - 400
CM
T o TM
0, 189 · Ibf + 0, 548
9, 16 · Ibf + 194
0, 271 · Ibf + 0, 180
11, 8 · Ibf + 196
DLimite (mm)
600 - 1200
CM
T o TM
0, 223 · Ibf + 1, 159
8, 45 · Ibf + 364
0, 335 · Ibf + 0, 380
11, 4 · Ibf + 369
600 - 1200
CM
E, LI
0, 337 · Ibf + 1, 36
12, 5 · Ibf + 428
0, 468 · Ibf + 4, 6
14, 3 · Ibf + 568
1600 - 6000
CM, CA
TM o E, LI
0, 448 · Ibf + 3, 0
11, 1 · Ibf + 696
0, 686 · Ibf + 0, 165
16, 7 · Ibf + 606
800 - 6300
LVPCB
E, LI
0, 636 · Ibf + 3, 67
14, 5 · Ibf + 786
0, 958 · Ibf + 0, 292
19, 1 · Ibf + 864
800 - 6300
LVPCB
E, LS
4,56 · Ibf + 27, 23
47, 2 · Ibf + 2660
6, 86 · Ibf + 2, 17
62, 4 · Ibf + 2390
Fuente: IEEE 1584 2002. Guide for performing arc ash hazard calculations
En la ecuación (4.9) se realizaron los siguientes ajustes:
Se aumentó la corriente de disparo instantáneo a 1,3It , llevándola al máximo de la banda de
disparo instantáneo, G se escoge dependiendo de la separación entre conductores tabla 4.1, K
se escoge dependiendo de la conguración, es decir si los interruptores están en encerramientos
(tableros de distribución, o en centros de control de motores etc.) o al aire libre, ver ecuación
(4.1).
CM1
T2
TM3
E,LI4
CA5
LVPCB6
E,LS7
La persona que realice los cálculos, debe asegurarse que la corriente de falla Ibf , para la
cual esté aplicando las ecuaciónes de la tabla 4.5, esté por encima de I1 , debido a que para
valores de corriente por debajo de esta, el interruptor automático está operando en la parte
de la curva de disparo por sobrecorriente, gura 4.1. En esta zona, debido a que el tiempo de
2
despeje de la falla es alto, la energía puede aumentar rápidamente llegando a las 100 cal/cm .
1 Interruptor
automático de caja moldeada
térmico
3 Disparo térmico-magnético
4 Disparo electrónico, tiempo largo e instántaneo
5 Interruptor automático en caja aislada
6 Interruptor automático de potencia para baja tensión
7 Disparo electrónico, tiempo largo y corto
2 Disparo
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
68
Figura 4.1: Característica tiempo - corriente de un interruptor automático
Fuente: Electroinstalador, 2008
4.2.2. Método de la norma [NFPA 70E, 2004]
El método descrito en esta norma incluye las ecuaciones desarrolladas por [Lee, 1982], las
desarrolladas por
[Doughty y otros, 2000], y las desarrolladas por el grupo de trabajo de
la norma [IEEE 1584, 2002]. El empleo de estas ecuaciones aumenta los rangos en los que el
método se puede utilizar.
4.2.2.1. Cálculo del límite de protección contra ameo
La corriente de cortocircuito trifásica de una falla de contacto trifásica en los terminales del
transformador se calcula con la ecuación (4.10):
Isc =
M V ABASE · 106
√
3·V
100
Z%
(4.10)
Isc : corriente de cortocircuito simétrico, por falla trifásica de contacto en los terminales del
transformador en A.
Z % : impedancia en por ciento, en las bases del transformador.
V: nivel de tensión V.
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
69
La capacidad de cortocircuito en un arco trifásico, se calcula mediante la ecuación (4.11):
M V Abf =
√
3 · V · ISC
(4.11)
MVAbf : MVA de falla de contacto en el punto de estudio.
La distancia medida desde la fuente en mm, a la cual se tendrá quemaduras curables de
segundo grado, se describe en la ecuaciónes (4.12) y (4.13):
DC = 496, 18 ·
p
M V Abf · t
DC = 2218, 98 ·
√
MV A · t
(4.12)
(4.13)
DC : distancia de la fuente del arco, a la cual se tendrán quemaduras curables de segundo
grado mm.
MVA: Capacidad del transformador, en transformadores de capacidad menor a 0,75 MVA
multiplíquela por 1,25.
4.2.2.2. Cálculos de energía incidente
Energía incidente a tensiones menores o iguales a 600 V
Las siguientes ecuaciones pueden predecir la energía incidente de arcos trifásicos. Los resultados pueden no representar el peor de los casos en todas las situaciones, es necesario que las
ecuaciones se usen dentro de las limitaciones indicadas en la denición de las variables. Los
parámetros requeridos para hacer los cálculos son los siguientes:
1. If
:
la máxima corriente de falla trifásica de contacto, disponible en el equipo y el
nivel mínimo de corriente al cual el arco será autosostenida. Para sistemas de 480 V se
acepta que el mínimo nivel para un arco autosostenible es 38 % de la corriente de falla
trifásica de contacto disponible. Los niveles mas altos de energía incidente, se pueden
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
70
dar para estas corrientes bajas debido a que el dispositivo de protección puede tomar
varios segundos o incluso minutos en abrir. Los cálculos de la energía se deben hacer
para las dos corrientes y el resultado del modelo será la energía incidente mas alta. El
rango para el cual estas ecuaciones son aplicables es de 16 kA a 50 kA.
2. tA : el tiempo total de despeje del dispositivo de protección (aguas arriba en perspectiva
de la localización del arco) a la máxima corriente de cortocircuito y al nivel mínimo al
cual la falla será autosostenida.
3. DA
:
la distancia del trabajador al arco, desde la perspectiva del lugar donde se desa-
rrolla la tarea. El modelo es aplicable para distancias al arco mayores a 457,2 mm.
Cálculos de energía incidente en el aire libre
Mediante la ecuación (4.14) se calcula la energía incidente al aire libre:
−1,9593
E = 629921, 86 · DA
· tA · 0, 0016 · If2 − 0, 0076 · If + 0, 8938
(4.14)
2
E: energía incidente máxima en cal/cm .
DA : distancia del arco a los electrodos en mm.
tA : duración del arco en segundos.
If : corriente de cortocircuito en kA.
Cálculos de energía incidente en encerramientos
Mediante la ecuación (4.15) se calcula la energía incidente en encerramientos de dimensiones
máximas de 508 mm en cada uno de sus lados:
−1,4738
E = 122079, 1 · DA
· tA · 0, 0093 · If2 − 0, 3453 · If + 5, 96
2
E: energía incidente máxima en cal/cm .
(4.15)
4.2 Métodos de análisis ante ameo por arco
71
DA : distancia del arco a los electrodos mm, aplicable para distancias mayores a 457,2 mm.
tA : duración del arco en segundos.
If : corriente de cortocircuito en kA.
Cálculos de energía incidente a tensiones mayores a 600 V
Los parámetros requeridos para hacer los cálculos son los siguientes:
1. La máxima corriente de falla de contacto trifásica disponible en el equipo.
2. El tiempo total de despeje del dispositivo de protección (aguas arriba en perspectiva a
la localización del arco) a la máxima corriente de cortocircuito.
3. La distancia del arco a la fuente.
4. La tensión del sistema.
E=
511611, 88 · If · V · tA
D2
2
E: energía incidente máxima en cal/cm .
DA : distancia del arco a los electrodos en mm.
tA : duración del arco en segundos.
If : corriente de falla de contacto en kA.
V: tensión de línea en kV.
(4.16)
Capítulo 5
Métodos para la reducción de los riesgos
del ameo por arco
5.1. Introducción
Guías y regulaciones internacionales recientes acerca de los riesgos del ameo por arco, han
centrado su atención en la cuanticación de los peligros ante estos riesgos, en equipos eléctricos energizados de media y baja tensión. Partiendo de que la energía incidente de una
falla por arco es directamente proporcional al tiempo de despeje del arco y a la magnitud de
la corriente de arco, entonces, tanto la reducción del tiempo del arco como de la magnitud
de la corriente, resulta muy beneciosa. Este capítulo sugiere formas para la reducción de
los niveles de riesgo, a través de una detección mas rápida de las fallas de arco y métodos
generales para la disminución de la magnitud de la corriente.
Además se discutirán soluciones especícas, que pueden ser implementadas en algunas instalaciones. Estas soluciones incluyen implementación de equipos modernos de detección del
arco, modicaciones en los dispositivos de protección contra sobrecorriente, aumento de la
distancia de trabajo, coordinación de los tiempos de despeje de las protecciones, entre otras.
5.2. Métodos tradicionales
5.2.1. Reducción de la corriente de arco
La limitación de la corriente en una falla, signica una reducción de la energía incidente.
Al limitar la corriente de arco cuando hay tiempos de despeje cortos (1-3 ciclos), se observa
una reducción signicativa de la energía incidente. Al disminuir la corriente de falla, esta
debe estar dentro del rango de despeje de fallas del dispositivo, por tanto, en últimas, la
72
5.2 Métodos tradicionales
73
reducción de la energía dependerá del tiempo de disparo que resulte a la corriente de arco
reducida. Un dispositivo de protección con una característica de tiempo denida, es el mas
adecuado para este técnica de reducción de la energía incidente. Tenga en cuenta que en la
mayoría de los casos la reducción de la corriente de arco, conlleva al aumento del tiempo de
duración de la misma y por tanto al incremento de la energía incidente. Los niveles de falla
se pueden reducir mediante la implementación de cualquiera de los siguientes cambios en
diseño y ambos requieren de grandes costos y esfuerzos de ingeniería [Hodder y otros, 2006]:
instalación de reactores limitadores de corriente, uso de múltiples transformadores en lugar
de uno solo de mayor capacidad, entre otros.
5.2.2. Bloqueo selectivo de zona (ZSI)
Provee una coordinación selectiva entre un interruptor principal y los interruptores de alimentadores aguas abajo. Por lo tanto, en caso de una falla, esta protección selectiva del
sistema coordina el interruptor principal con los interruptores de alimentadores, de forma
que el interruptor de alimentadores, despeje la falla antes que lo haga el principal.
La coordinación selectiva entre los interruptores principal y de alimentadores se logra adicionando retrasos de tiempo a la unidad de disparo del interruptor principal, de esta forma se
le da tiempo al interruptor aguas abajo para que interrumpa la falla. El sistema ZSI también
le permite al interruptor principal identicar una falla dentro de su zona (aguas arriba de los
interruptores de los alimentadores) y despejar la falla sin la adición de retrasos de tiempo.
Especícamente en un sistema de protección ZSI, cuando un interruptor de un alimentador
detecta una falla cuya corriente es mas grande que su ajuste de corriente de falla a tierra,
la unidad de disparo de tiempo corto o la instántanea, le envía una señal de restricción al
interruptor principal que esta aguas arriba. El interruptor aguas arriba, al recibir la señal de
restricción empieza su conteo normal, dependiendo de su coordinación.
En un primer escenario, el interruptor del alimentador aguas abajo, despeja la falla. En un
segundo escenario, si se envía la señal de restricción al interruptor principal y el interruptor de
alimentadores no opera, el interruptor principal empezará el conteo y por lo tanto despejará
la falla. El interruptor principal actua como respaldo del interruptor de alimentadores, en el
caso de que este, no opere correctamente. En un tercer escenario en el que, el dispositivo ZSI,
entre el interruptor principal y el interruptor de un alimentador no esté bien conectado, por
lo tanto el interruptor principal nunca recibirá la señal de restricción y considerará las fallas
dentro de su zona, despejando las fallas sin importar si el interruptor de alimentadores ya
esté en proceso de despeje de la misma [Inshaw y otro, 2005].
5.2 Métodos tradicionales
74
Figura 5.1: Ajustes encontrados del dispositivo de protección
Fuente: A summary of arc ash hazard assesments and safety improvements, IEEE.
5.2.3. Coordinación de los tiempos de despeje de las protecciones
eléctricas
Un estudio detallado de coordinación es una buena práctica para escoger los mejores ajustes
de los interruptores automáticos y los fusibles. Muchas veces los niveles de energía incidente
se pueden reducir, ajustando los tiempos de disparo de los equipos existentes. En la gura
5.1 se muestran las curvas tiempo-corriente del interruptor principal y de un interruptor
alimentador con los ajustes típicos encontrados y en la gura 5.2 se encuentran los ajustes
cambiados.
5.2.4. Aumento de la distancia de trabajo
Se parte del hecho que la energía incidente es inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia al punto posible de arco. La distancia puede ser reducida empleando dispositivos
de operación remota, y herramientas de extensión como pértigas. En las gura 5.4 y 5.5 se
muestra el impacto de emplear dispositivos remotos para incrementar la distancia de 18
5.3 Nuevas estrategias
75
Figura 5.2: Ajustes cambiados al dispositivo de protección
Fuente: A summary of arc ash hazard assesments and safety improvements, IEEE.
(457,2 mm) a 73 (1854,2 mm) reduciendo el peligro de clase 3 a clase 1. En la gura 5.3, se
muestra el sistema de potencia analizado.
Los resultados obtenidos en las guras 5.4 y 5.5, son explicados posteriormente en el capítulo
6.
5.3. Nuevas estrategias
Las nuevas estrategias de reducción de la energía incidente, están basadas en los principios
de detección del arco. El ameo por arco, típicamente resulta, en un incremento instantáneo
de la intensidad de la luz. Los niveles de intensidad, usualmente se elevan miles de veces
respecto a los niveles normales del ambiente. Por esta razón, los relés deben tener sensores
ópticos para detectar el rápido incremento de la intensidad de la luz. Por razones de seguridad
el sensor óptico es supervisado por dispositivos instantáneos de sobrecorriente (dispositivo
50 ANSI) que opera como un detector de falla. Incluyendo la supervisión por el detector de
fallas, el tiempo total de operación es menor a 2,5 ms usando relés de salida de estado sólido
y mucho mas rápidos que los relés instantáneos convencionales [Inshaw y otro, 2005].
5.3 Nuevas estrategias
76
Figura 5.3: Sistema de potencia analizado
5.3.1. Interruptores de mantenimiento
Algunos interruptores automáticos de baja tensión, con sistemas de disparo digitales vienen
dotados con un sistema que cambia la unidad de disparo a una rápida, para propósitos de
mantenimiento, prueba o reparaciones. El disparador más rápido reducirá la energía incidente
y los niveles de elementos de protección personal requeridos. Una vez que la tarea se haya
desarrollado, el interruptor puede ser puesto en los ajustes normales que provean la mayor
protección y coordinación.
5.3.2. Respuesta a fallas de ameo por arco
Una vez detectada la falla hay dos opciones de diseño. Una involucra el disparo del interruptor
aguas arriba de la falla. Como el tiempo de detección es muy corto, el tiempo total de despeje
se reduce al tiempo de operación del interruptor. La segunda opción incluye la creación de
una falla trifásica en la barra de manera intencional, energizando un interruptor de tierra
de alta velocidad, esto aterriza la falla del arco a través del interruptor de tierra de alta
velocidad, entonces las dos fallas son despejadas por el dispositivo de protección que esté
aguas arriba. Debido a que los interruptores de tierra se cierran más rápido, que lo que abren
los interruptores automáticos, por lo tanto este método será más rápido que el explicado
5.3 Nuevas estrategias
77
Figura 5.4: Resultados del análisis de riesgo a una distancia de 457,2 mm del punto de arco
5.3 Nuevas estrategias
78
Figura 5.5: Resultados del análisis de riesgo a una distancia de 1854,2 mm del punto de arco
5.3 Nuevas estrategias
79
Figura 5.6: Distribución típica de la bra óptica en tableros de distribución
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005
anteriormente, sin embargo debido al hecho de que se introduce una segunda falla trifásica
el interruptor de tierra debe permanecer en buen funcionamiento. La implementación de este
método envuelve costos mas altos que para el primero, lo que lo puede hacer una alternativa
no viable.
5.3.3. La solución de la bra óptica
Un método nuevo y novedoso, emplea la bra óptica como detector del ameo. La bra óptica
puede tener longitudes superiores a los 60 m. Se emplean bras plásticas con un recubrimiento
de vidrio y se distribuyen a través de todos los compartimentos de alta tensión, donde pueda
haber peligro potencial de ocurrencia de un arco. La distribución típica de la bra óptica se
muestra en dos tableros de distribución de alta, gura 5.6.
A diferencia de la bra usada en comunicación, esta no tiene revestimiento que impida la
entrada de la luz. De hecho la operación del sistema depende de luz externa. La bra es
una vaina plástica con un centro de vidrio, que la hace adecuada para ambientes hostiles.
La curvatura mínima es de alrededor de 2 (5,08 cm) siempre que la bra sea expuesta a un
arco, el rápido incremento de la intensidad de la luz será detectado por el relé. No se necesita
de cables galvanizados o fotoceldas en los compartimentos de alta tensión. No es necesario
darle vueltas a la bra, pero es recomendado, si lo hace la continuidad e integridad de la bra
sensora puede ser continuamente monitoreada por el sistema, lo cual se hace enviando un
pulso de prueba, el cual si no es recibido a intervalos regulares de tiempo activará la alarma
de falla interna del relé. La sensibilidad del relé a la luz puede ser ajustada manualmente o
controlada automáticamente. Cuando se ajusta en el modo automático, el pone el umbral
de sensibilidad, en los cambios bajos en la intensidad de la luz que puede resultar de aper-
5.3 Nuevas estrategias
80
Figura 5.7: Diagrama de bloques de un relé con detección de arco
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005
tura y cierre de las puertas de los compartimientos. El ajuste manual será mas adecuado
donde pueden ocurrir niveles bajos de arco como en los antiguos accionamientos por aire o
magnéticos. La gura 5.7 muestra un diagrama de bloques del relé de detección de arco.
Dos salidas rápidas de estado permanente del relé y una de los contactos tipo seco convencionales normalmente abiertos, estarán disponibles para el disparo. El tiempo de operación
total de estado permanente y contactos de disparo seco se muestran en la gura 5.8.
La norma [IEEE 1584, 2002], establece que el mayor valor de energía incidente no debe ocurrir
a la corriente de falla de contacto. En la gura 5.10 se muestra este hecho, niveles bajos de
corriente llevan a tiempos grandes de despeje y por tanto a energías muy altas. El relé de
detección de arco se acerca más al disparo instantáneo. Para longitudes mayores a 60 m, se
hace necesario de unidades de extensión que conecten el resto de la bra a la unidad central,
por cada 6 m por encima de los 60 m se hace necesario el empleo de una unidad de extensión
y se puede llegar hasta una longitud de 1200 m. En la gura 5.9 se muestra una aplicación
simple para cubrir con la bra óptica 4 alimentadores.
5.3 Nuevas estrategias
Figura 5.8: Comparación de los tiempos de operación
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005
Figura 5.9: Disposición simple de bra óptica
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005
81
5.3 Nuevas estrategias
82
Figura 5.10: Niveles de energía incidente con protección instantánea y de sobrecorriente de
respaldo
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE
Capítulo 6
Equipo de protección ante ameo por
arco
6.1. Introducción
Los aspectos de seguridad de cualquier trabajo o procedimiento, se ven mejorados en gran
medida por el uso de elementos de protección personal (EPP). Algunos de los equipos son
usados para desarrollo de tareas, como las herramientas aisladas, mientras que otros son
usados estrictamente para proteger al trabajador. Cada uno de los equipos protege contra
cualquiera o todos los riesgos eléctricos presentes. Los equipos usados para la protección,
deben ser diseñados y probados para soportar niveles de tensión y de energía incidente de
valores superiores a los cuales puedan estar expuestos. En este capítulo se presentará la
ropa protectora y elementos de protección personal, dirigidos a la disminución de los riesgos
asociados con la liberación de energía producida durante un evento de ameo por arco; de
las características especiales que deben tener; así como las especicaciones que permitan su
posterior selección, basados en el estudio de análisis de riesgo ante ameo por arco.
6.2. Descripción de elementos y equipos de protección
ante ameo por arco
6.2.1. Protección térmica y contra ameo
Debido a la gran cantidad de calor generada durante un arco eléctrico, se requiere que, en caso
de que un equipo eléctrico no se haya puesto en una condición eléctrica segura, el trabajador
tome precauciones y use protección cuando esté expuesto a potenciales arcos. Los trabajadores
deben usar protección térmica y el valor de rendimiento por arco térmico (ATPV), debe ser
83
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
84
superior al valor de energía incidente a la cual el trabajador estará expuesto. El ATVP o EBT
de cualquier material se calcula según los procedimientos de la norma ASTM F1959/F1959M.
A continuación se explican las deniciones relacionadas con los requerimientos de la ropa de
protección personal:
Resistente al ameo FR:
toda la ropa se enciende, cuando es expuesta a una fuente
suciente de calor. Cuando se quita la fuente de calor la ropa normal sigue quemándose, la
ropa resistente al ameo se puede encender ante la presencia de una fuente de calor, pero al
retirarla de esta, la ropa deja de quemarse.
Valor de rendimiento por arco térmico (ATPV): fué investigado por Stoll y Chianta,
quienes desarrollaron la curva Stoll. La curva se basa en la mínima energía calórica incidente
2
(cal/cm ) que causará quemaduras de segundo grado en el humano. Las normas actuales
para denir el nivel térmico requerido se basan en las curvas de Stoll, esto es, la ropa que
debe ser usada para limitar la quemadura a una de segundo grado.
Energía de rompimiento EBT :
algunos materiales resistentes al ameo se vuelven que-
bradizos cuando se someten a altas temperaturas, la mezcla de esta característica y la fuerza
generada por el arco puede ocasionar la falla o ruptura del material. ASTM ha denido este
valor, como un promedio de los cinco niveles de energía incidente mas altos, bajo la curva de
Stoll, a los cuales el material ha estado expuesto y no ha presentado falla. Como EBT esta
denida para valores por debajo de la curva de Stoll, los trajes hechos de tales materiales, se
pueden usar de forma segura donde los niveles de exposición sean menores que EBT .
6.2.1.1. Ropa resistente al ameo
Materiales tratados químicamente. Las bras naturales y sintéticas pueden ser tratadas
químicamente para convertirse en resistentes al ameo, algunos materiales tienen uso desechable, mientras que otros tratados (con bórax y combinaciones de ácido bórico-sal), pueden
durar por toda la vida de la prenda. Las prendas naturales tratadas químicamente, no exhiben
un nivel tan alto de ATPV, como las bras sintéticas cuando se comparan con su peso. Esta
diferencia se ha disminuido en los últimos años. Algunas bras naturales, tratadas químicamente, de gran peso pueden proveer mayor protección contra ciertos materiales fundidos.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
85
NOMEX III: bra de aramida hecha por la compañía DuPont. Este material se espesa y se
carboniza cuando se expone al calor. Esta característica única permite al NOMEX brindar
una excelente protección térmica. NOMEX ha sido modicado desde que fué introducido.
NOMEX IIIA es hecha con bra antiestática, por lo tanto es la adecuada para ambientes
peligrosos, tales como aquellos con altas concentraciones de gas hidrocarbónico.
Polybenzimidazol (PBI): es un producto de la corporación Hoelst Celeanese, es similar a
NOMEX, el PBI, es inamable, químicamente resistente, estable ante el calor.
KERMEL: es una bra poliamida imida aramida, hecha en Francia por Rhone-Poulenc. La
ofrecen únicamente en tejidos mezclados con otras bras. Como otros materiales sintéticos
retardantes de la ama, este material no se derrite cuando se somete al calor.
La tabla 6.1 ilustra las propiedades relativas de varios tipos de materiales, la información de
la tabla se ha sacado de la experiencia en la industria y/o experimentos de los productores.
6.2.1.2. Trajes de protección contra ameo
Un traje de protección contra ameo, es una prenda protectora térmica, hecha de materiales
pesados como NOMEX, PBI u otros materiales resistentes al ameo. Estos trajes están
formados como mínimo por dos partes, el protector de la cara y la chaqueta resistente al
2
ameo. Los trajes de protección para niveles de energía por encima de los 40 cal/cm , deberán
incluir protección para los miembros inferiores. Si no se usan pantalones FR, la chaqueta debe
ser sucientemente larga para proteger las piernas. Estos trajes deben ser usados siempre
que el electricista trabaje dentro del límite de protección contra ameo. El traje se debe
seleccionar con un ATPV o EBT , sucientemente superior a la máxima energía incidente que
se pueda generar en la zona de trabajo. Los trajes de protección contra ameo se deben usar
en combinación con la adecuada protección de ojos, manos y cabeza. Todos los trabajadores
que estén en las cercanías del punto de posible arco, deben usar trajes de protección.
6.2.1.3. Cuidado y guía de uso de la ropa protectora
No se debe usar si está impregnada con grasa o líquidos inamables.
Lavar de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Generalmente el lavado con agua
caliente y detergente será suciente.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
86
Tabla 6.1: Propiedades relativas de varios tipos de tejidos
Nombre genérico
Fibra
Fabricante
Absorción
Tenacidad
Características
Aramida (meta)
NOMEX
DuPont
5,5
4 - 5,3
Aramida (para)
KEVLAR
DuPont Akzo
4,3
21 - 27
Aramida (para)
TWARON
Paises bajos
4
22,6
Aramida (para)
Technora
Teijin (Japón)
4
22,6
Poliamida imida
KERMEL
Rhone-Poulenc
5
4 - 4,5
Basol
BASOFIL
BASF
5
2
Modacrílico
Protex
Kaneka
2,5
1,7 - 2,6
Acrílico FR
Super Valzer
Mitsubishi
2,5
1,7 - 2,6
PBI
PBI Gold
Celanese
15
2,8
Polimida
P84
Imitech(Austria)
15
2,8
Viscoso FR
Algodón FR
Vinal
Rayón FR
Algodón FR
VINEX
Lenzing
Natural
Westex
3
8
3
4,3
2,4 -2,9
3
Vinal
FR9B
Westex
3
3
Poliéster FR
TREVIRA
Trevira
0,4
4,5
Poliéster FR
Poliéster FR
Trevira
0,4
4,5
Poliamida
Poliamida
Nylon
Nylon
DuPont
Monsanto
6
6
6-8
6-8
No se derrite, resistencia química
y a abrasión
Resiste altas temperaturas y
abrasión, sensible al Cl
Resiste altas temperaturas y a
abrasión, sensible al Cl
Resiste altas temperaturas y a
abrasión, sensible al Cl
Estabilidad térmica, resistencia
química, a abrasión y a la luz
Resistente a solventes, resistente
a ácidos
Resistencia química y a la
abrasión, no encoje
Resistencia química, a la
abrasión, encoje
Resistencia química, a la
abrasión, encoje
No se derrite, resistencia
química, solo colores oscuros
Encoje, inferior al NOMEX
Similar al algodón
Resistente a la abrasión, baja
resistencia a ácidos
Resistente a la abrasión, baja
resistencia a ácidos
Derrite a 9 °C menos que el
poliéster
Derrite a 9 °C menos que el
poliéster
Más confortable que el algodón
Más confortable que el algodón
Fuente: Electrical safety handbook
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
87
2
Figura 6.1: Traje de protección contra ameo en NOMEX con ATPV de 75 cal/cm
Fuente: Flashreclothing
No mezcle prendas resistentes al ameo con prendas de otros materiales en el mismo
lavado.
No use blanqueadores u otros tratamientos a menos que sean recomendados por el
fabricante.
Recuerde que el lavado puede degradar el tratamiento químico de algunos materiales
retardantes del ameo. Tenga en cuenta las indicaciones del fabricante. De la cantidad
de lavadas depende la vida útil de la prenda.
Inspeccione la prenda antes de cada uso. Si está contaminada con material inamable
o dañada de alguna manera, se debe limpiar o remplazar si se requiere.
6.2.2. Protección de cabeza y ojos
El casco debe proveer protección contra la caída de objetos y aislamiento, los cascos deben
cumplir con la norma ANSI Z89.1, la cual clasica los cascos en tres clases básicas:
1. Clase G: reducen la fuerza de impacto por la caída de objetos y reducen el peligro por
contacto con conductores desnudos de baja tensión 2200 V de fase.
2. Clase E: reducen la fuerza del impacto por la caída de objetos y reducen el riesgo por
contacto con conductores eléctricos desnudos de hasta 20000 V de fase.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
88
3. Clase C: reducen la fuerza de impacto por caída de objetos. No ofrecen protección
eléctrica.
6.2.2.1. Gafas de seguridad
La nube de plasma y el material fundido creado por un arco eléctrico, se proyecta a alta
velocidad por la explosión. Si el plasma o material fundido entra en los ojos, la temperatura
extrema puede causar lesiones y posiblemente ceguera permanente. Los electricistas expuestos
a la posibilidad de arco eléctrico y a la explosión generada por este, se deben equipar y usar
protección para los ojos, la cual debe cumplir los requerimientos de la norma Z87.1. Además
esta protección no debe ser conductora cuando se use para protección contra el arco y por
las explosiones generadas por este.
Uso y cuidado: se debe usar durante todo el tiempo que haya la posibilidad de explosiones
por arco eléctrico. Esta protección se debe limpiar antes de cada uso. Paños suaves y agua
tibia por lo general ofrecen la acción de limpieza necesaria, sin embargo algunos fabricantes
suministran materiales de limpieza para sus aparatos especícos.
Situaciones en las que se requiere el uso de este tipo de protección:
Trabajos cerca a líneas energizadas expuestas.
Trabajos cerca a celdas, donde haya conductores eléctricos energizados.
Siempre que se recomiende el uso del traje de protección contra ameo.
Cuando alguna de las normas locales, o internacionales reconocidas, requieran el uso
de esta protección.
Todas las veces que haya riesgos asociados con el arco eléctrico.
6.2.3. Protección de las manos
La protección de las manos consta de dos partes un guante de plástico y otro de cuero,
el guante de cuero esta por encima del guante de plástico y protege al guante de plástico
de daños por esfuerzos mecánicos, mientras que el guante de plástico brinda el aislamiento
dieléctrico necesario. Algunas veces, el guante de plástico tiene una cubierta de algodón que
absorbe el sudor y hace el uso de los guantes mas confortable.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
89
Figura 6.2: Gafas de protección
Fuente: Mine safety appliances company
Tabla 6.2: Clases de guantes de protección
Clase
Vmax
VAC rms
VDC
00
500
2500
10000
0
1000
5000
20000
1
7500
10000
40000
2
17000
20000
50000
3
26500
30000
60000
4
36000
40000
70000
Fuente: Electrical safety handbook
Normas de construcción de ASTM:
1.
Norma D 120: establece los requerimientos técnicos de los guantes de plástico.
2.
Norma F 696: Establece los requerimientos técnicos de los protectores de cuero.
3.
Norma F 496: especica los cuidados de los guantes que están en servicio.
4.
Norma F 1236:
es una guía para la inspección visual de guantes, mangas y otros
equipos con aislamiento de plástico.
Los guantes de caucho están disponibles en cuatro clases básicas de tensiones desde la 00 a
la clase 4 y dos tipos diferentes tipos I y II. La tabla 6.2 muestra cada clase y su máxima
tensión de uso, así como las tensiones rms y DC empleados para probar los guantes.
6.2.3.1. Técnicas de inspección de guantes
Inicialmente se revisa la supercie del guante rodando suavemente entre las manos, las áreas
tanto de adentro como de afuera del guante. Esta técnica requiere apretar suavemente la
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
90
supercie interna del guante, curvando la supercie externa y causando el estiramiento necesario para poder visualizar cortes, rotos y otras irregularidades. Cuando se haya revisado
la totalidad de la supercie externa de esta manera se voltea el guante y se realiza el mismo procedimiento con la supercie interna. Cuando sea necesario se hace una inspección
más cuidadosa de las áreas sospechosas, lo cual se puede lograr apretando cuidadosamente y
deslizando el guante entre los dedos. Recomendaciones: nunca deje un guante volteado, estire
las zonas entre el pulgar y los demás dedos y revise cuidadosamente en busca de irregularidades.
6.2.4. Herramientas aisladas
Tienen una cubierta completa de material aislante, solo una mínima cantidad metálica de
supercie de trabajo, se deja descubierta. Estas herramientas previenen el choque eléctrico o
el arco en caso de que el trabajador toque conductores energizados. La norma ASTM 1505
dene los requerimientos de manufactura y prueba de herramientas aisladas manuales. Tales
herramientas son usadas en circuitos de 1000 V AC y 1500V DC. Estas herramientas están
cubiertas por dos capas de material, la capa interna provee el aislamiento eléctrico y la capa
externa, la protección para la capa de aislamiento interno. Estas herramientas se deben usar
siempre que se realicen trabajos cerca o en conductores energizados y se deben inspeccionar
antes de cada uso. Se deben usar de la misma manera que usan las demás herramientas
manuales, evitando el uso de estas herramientas en aplicaciones donde pueda ocurrir daño
en el aislamiento.
6.2.5. Barreras temporales de advertencia
Los símbolos de advertencia deben tener un diseño normalizado y deben ser fáciles de leer.
Se deben colocar en sitios donde sean fácilmente vistos y donde se pueda leer desde todos los
puntos de acceso a las áreas de riesgo.
Barreras de advertencia temporales: se debe usar la cinta de peligro bajo el siguiente procedimiento
1. Se debe poner de forma que encierre totalmente el área de riesgo.
2. La cinta debe ser visible desde todos los puntos posibles de acercamiento.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
91
3. Debe tener una altura para que actúe como una barrera, aproximadamente 3 pies (91,44
cm).
4. Se debe permitir que el área del encerramiento sea lo sucientemente grande, de forma
que no haya riesgo para el personal externo.
5. Si se está, empleando equipos de prueba dentro del área delimitada, la cinta debe
permitir la manipulación del equipo desde afuera.
6. No use cinta con el mismo color y estilo para otro propósito distinto al de hacer barreras
de advertencia temporales.
7. El área encerrada debe ser considerada como un encerramiento metálico, eso es si el
acceso es posible.
8. Después de que el riesgo ha sido eliminado, retire la barrera.
6.2.6. Dispositivos de bloqueo y etiquetado
Son dispositivos empleados para asegurar y marcar el equipo que este fuera de servicio. Se
instalan de forma que el equipo no pueda ser reenergizado sin primero remover el dispositivo
de bloqueo/etiquetado.
6.2.6.1. Etiquetas de seguridad
Se aplican al equipo para indicar que está fuera de servicio. Estas etiquetas se construyen con
material durable y resistente al ambiente. Deben ser de construcción normalizada y deben
incluir advertencias que digan: no enciender, no abrir, no operar, no cerrar u otra advertencia.
La etiqueta también debe indicar quien la instaló y la naturaleza del problema con el equipo.
Las etiquetas se deben aplicar usando fuertes sostenedores. El cable con envoltura de Nylon,
está disponible para estas aplicaciones. El sostenedor debe tener una carga de ruptura no
menor a 50 lb (22,68 kg). En la gura 6.3 se muestran diferentes etiquetas.
6.2.6.2. Dispositivos de bloqueo
Se emplean para prevenir la operación de equipos que han sido desenergizados. Deben tener
la suciente fuerza para soportar los esfuerzos que busquen removerlo sin la llave adecuada.
Si el bloqueador puede ser removido por otros medios diferentes a la llave que se ajusta a
el, este no debe ser empleado. Comunmente se emplean dispositivos normalizados y cada
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
92
Figura 6.3: Etiquetas usadas con los dispositivos de bloqueo
Fuente: Electrical safety handbook
empleado debe tener un juego de bloqueadores que pueda ser abierta solo por sus llaves. Se
debe tener una llave maestra, para situaciones de emergencia, en las que sea necesario que
el dispositivo sea abierto por una persona diferente a quien lo instaló. Por departamentos
deben tener grupos de dispositivos de bloqueo que sean colocados por personal de cambio
y los cuales deben estar codicados con una clave por departamento. Un equipo puede ser
removido del servicio durante un cambio y después retornado al servicio en otro cambio. En
tal caso, los dispositivos son instalados por una persona y retirados por otra. Este grupo de
dispositivos debe tener llaves maestras, de forma que cualquier personal de cambio autorizado
pueda colocarlos o removerlos.
1.
Dispositivos multibloqueo:
se emplea cuando se necesita poner un bloqueador en
una parte del equipo. Esto ocurre cuando se desarrollan gran variedad de tareas en
el sitio donde se instaló el dispositivo. Bajo estas circunstancias, se usa el dispositivo
multibloqueo. Para bloquear una pieza de equipo se abre el dispositivo y se inserta a
través de uno de sus huecos en la pieza del equipo. El candado previene la apertura del
dispositivo multibloqueo que a su vez previene la operación del equipo. En la gura 6.4
se muestran diferentes tipos de dispositivos multibloqueo.
2.
Dispositivos de bloqueo especiales: algunos equipos como interruptores automáticos y otros interruptores no se acomodan a los dispositivos anteriores, por lo tanto es
necesario un dispositivo especial. El dispositivo se instala a través de un hueco dejado
para tal propósito. El interruptor no puede operar hasta que el dispositivo sea removido
y este a su vez no puede ser removido, hasta que se remueva el seguro.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
93
Figura 6.4: Dispositivos multibloqueo
Fuente: Electrical safety handbook
6.2.7. Pértigas aislantes
Las pértigas son extensiones hechas de material aislante, que tienen herramientas en sus
extremos lo que le permite a los trabajadores manipular conductores y equipos energizados,
desde una distancia segura. Las pértigas aislantes varían en longitud dependiendo del nivel de
tensión y el trabajo desarrollado. Las pértigas modernas se elaboradan con bra de vidrio o
con resina epoxi. Los diseños antiguos eran hechos con madera tratada y pintada con químicos
para hacerla resistente a la humedad y a la temperatura. En la gura 6.5 se muestra una
pértiga con su herramienta en el extremo para la operación de interruptores de desconexión al
aire libre. A las pértigas se les puede adaptar gran cantidad de herramientas e instrumentos. El
accesorio mas común es el normalizado NEMA que se muestra en la gura 6.7. En la gura 6.6
se muestra un detector de tensión unido a una pértiga. En la gura 6.7 también se muestran
otros accesorios y extensiones que pueden aumentar la utilidad de las pértigas. En adición
a los equipos, las pértigas también se pueden equipar con destornilladores, cortafríos y otras
herramientas de esta clase. Las pértigas pueden ser de tipo telescópica, que se componen de
varias secciones tubulares, las cuales están unas dentro de otras, la sección mas larga primero
se extiende y luego se bloquea permitiendo la realización de trabajos, el usuario de la pértiga
puede extender las secciones requeridas para la realización de la tarea.
La gura 6.7 muestra una pértiga con varias secciones y herramientas. Este tipo de paquetes
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
Figura 6.5: Pértigas aislantes
Fuente: AMC instruments
Figura 6.6: Detector de tensión unido a una pértiga aislante
Fuente: AMC instruments
Tabla 6.3: Procedimientos típicos que requieren el uso de pértigas aislantes
Media y alta tensión
Medición de tensión
Reparaciones o modicaciones
en equipo eléctrico energizado
Todos los niveles de tensión
Operaciones de desconexión y
corte
Instalación de puestas a tierra de
seguridad
94
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
95
Figura 6.7: Secciones y herramientas de las pértigas
Fuente: Electrical safety handbook
ofrece varias conguraciones que se ajustan a la mayoría de las tareas diarias de un electricista
en el trabajo en líneas. El paquete contiene:
1. Seis secciones de 4' (122 cm) de resina epoxi.
2. Cabeza de desconexión en aluminio para la apertura y cierre de interruptores y cortacircuitos.
3. Cabeza de desconexión no-metálica para uso en interior de subestaciones donde hay
barrajes e interruptores en las proximidades.
4. Cabeza con abrazadera para la desconexión de las puestas a tierra de seguridad.
5. Podador.
6. Cortador.
6.2.7.1. Cuando usar las pértigas aislantes
Se usan, cuando sea necesario aislar al electricista del riesgo por contacto directo o del
riesgo ante un evento de ameo por arco. La energía incidente que recibe un trabajador, es
inversamente proporcional a la distancia al punto posible de arco, por tanto el uso de esta
herramienta es de gran ayuda en la disminución de la energía incidente. Ver tabla 6.3.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
96
6.2.7.2. Formas de uso
Como usar la pértiga especíca depende de la tarea que se este desarrollando y la posición en
la que el trabajador se encuentre. Como regla general, en conjunto con el uso de las pértigas
aislantes se debe usar la ropa protectora. Como mínimo, guantes de caucho y protectores
faciales, sin embargo, algunos recomiendan también el uso de trajes de protección contra
ameo, especialmente cuando se hayan puesto las tierras de seguridad. Antes de cada uso,
la pértiga se debe revisar cuidadosamente en busca de daños físicos que puedan afectar su
nivel de aislamiento. Si la pértiga está quebrada o tiene alguna sura o algún daño similar,
se debe retirar del servicio. Los requerimientos de prueba de la norma ASTM F 711 le
exigen a los productores de las pértigas, que estas cumplan con altas exigencias antes de ser
vendidas. Adicionalmente OSHA requiere que las pértigas sean inspeccionadas y/o probadas
periódicamente. Los requerimientos mínimos exigen que:
1. Las pértigas se deben inspeccionar cuidadosamente en busca de defectos o daños, antes
de cada uso o como mínimo cada dos años.
2. Si se encuentra algún daño la pértiga debe ser reparada o remplazada.
3. Las pértigas se deben probar de acuerdo con la norma ASTM F 711, cada vez que la
inspección revele daño o defecto o cada dos años.
6.2.8. Señales de advertencia ante ameo por arco
La instalación de las señales de advertencia ante ameo por arco, es uno de los pasos mas
críticos, después de la realización e implementación del análisis de riesgos ante ameo por
arco. Antes de determinar el contenido, la cantidad y el lugar donde van a ser instaladas
las señales, se debe denir el método de cálculo, para estimar el riesgo. Cuando los valores
de energía incidente, reportados en las señales de advertencia, sean los de los casos mas
desfavorables, el personal calicado debe usar, de acuerdo con las consideraciones de la señal
de advertencia, el respectivo sistema de protección. Algunos sistemas de potencia pueden
tener un riesgo alto debido a maniobra de interruptores, solo durante un periodo breve de
tiempo, por ejemplo una hora del año, el resto del tiempo las condiciones de seguridad son
normales. Cuando las señales de advertencia, corresponden a la conguración infrecuente
mostrando un alto nivel de energía incidente, pero durante la operación normal, el nivel
de energía es mucho mas bajo, el personal usará elementos de protección personal de un
nivel superior al requerido. Una solución a este problema, es crear señales especícas para la
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
97
condición normal de operación, asegurándose en el entrenamiento del personal, que cuando el
sistema no esté en operación normal, el trabajador se reera al reporte del análisis de ameo
por arco. Por lo tanto, los cálculos se deben hacer para las dos condiciones de operación
[Wallace y otros, 2007].
6.2.8.1. Requerimientos mínimos en el contenido de las señales de advertencia
En la norma [NFPA 70, 2004] en la sección 110.16, se estipula la instalación de las señales de
advertencia de riesgo de ameo por arco, pero esta sección, no especica el contenido de la
señal, solo dice que los señales deben tener advertencias, sobre potenciales ameos por arco
eléctrico. En esta sección se hacen varias propuestas, pero la decisión del contenido incluido
en la señal, la toma el ingeniero encargado de la seguridad.
Con la exibilidad que hay en referencia al contenido de las señales de advertencia ante ameo
por arco, se debe ser cuidadoso, con la información proveida por las mismas. Las señales
generales de advertencia ante ameo por arco, cumplen con los requerimientos mínimos, pero
no proveen información sobre la cuanticación del riesgo. Una persona calicada debe estar
en capacidad de determinar los riesgos y las limitaciones asociadas con el trabajo que esté
realizando. La energía incidente y el límite de protección contra ameo se incluyen dentro de
estas aptitudes. Si la señal de advertencia, no muestra esta información, la persona calicada
debe cuanticar los riesgos y el límite de protección, usando un método de cálculo aprobado
o debe poder interpretar estos datos, de documentación previa, que contenga los cálculos,
para el sitio en cuestión.
La información de los símbolos debe ser seleccionada de forma que reeje las políticas y
procedimientos de seguridad de la instalación en cuestión. No se deben diseñar para remplazar
o duplicar el contenido de las políticas de seguridad.
Ubicación o nombre de la barra. Cuando las señales de advertencia van mas allá de
los requerimientos mínimos y muestran información correspondiente a cálculos especícos, se debe asegurar su correcta ubicación en la instalación. La identicación de la
ubicación, debe ser idéntica a la usada para identicar las barras en el reporte asociado
con el análisis de riesgo, de forma que las señales aplicadas tengan relación directa con
los cálculos.
Categoría del riesgo. Cada cálculo de ameo por arco determina una energía incidente
y la categoría del riesgo correspondiente a esta energía. Estas categorías dan al personal
calicado una guía, acerca del nivel adecuado de elementos de protección personal que
se deben usar. Esta categoría, debe ser incluida dentro del símbolo de advertencia.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
98
Límite de protección contra ameo. El límite de protección contra ameo, dene la
distancia desde las partes energizadas expuestas, dentro de la cual el personal calicado,
debe usar los elementos de protección personal apropiados. Este límite se debe mostrar
en la señal de advertencia, de forma que el trabajador no necesite realizar este cálculo,
cada vez que necesite acceder al sitio.
Nombre del dispositivo de protección. El nombre del dispositivo de protección se debe
mostrar, para facilitar la ubicación de la señal de advertencia. La señal de advertencia se debe colocar en la ubicación especíca, de la barra donde está el dispositivo de
protección. El nombre de este dispositivo de protección, debe hacer referencia particularmente a la ubicación del interruptor de mantenimiento, que se debe activar antes
de acceder al equipo. Es importante tener en cuenta, que el dispositivo mostrado en la
señal de advertencia, puede no hacer referencia al dispositivo de protección mas cercano. La persona calicada debe estar en capacidad de reconocer el dispositivo, al que
se hace referencia en la señal de advertencia.
Energía incidente. La energía incidente calculada se debe mostrar en la señal, relacionada con la distancia a la cual se calcula. La categoría del riesgo, que también se
debe incluir en la señal, corresponde a un rango de energías. Por ejemplo el riesgo de
2
categoría 2, corresponde a un rango de energía entre 4 y 8 cal/cm . Como una guía,
[NFPA 70E, 2004] sugiere que para una categoría de riesgo dada, corresponde un nivel
mínimo de requerimientos de los elementos de protección personal, especicados con
el límite superior, del rango asociado de energías. Sin embargo, se permite cierta exibilidad y cuando se muestra el nivel de energía incidente, se pueden seleccionar los
requerimientos de los elementos de protección personal, de acuerdo con este. Por ejem-
2
plo, si el nivel de energía mostrado es de 5,3 cal/cm , se pueden elegir elementos de
2
protección personal sucientes para 6 cal/cm . Si no se muestra la energía real, sino
el rango de energía, no se tiene otra opción que escoger los elementos de protección
personal, por el límite superior de este rango.
Información sobre riesgos por electrocución. La información sobre riesgos por electrocución se puede mostrar en las señales de riesgo ante ameo por arco, en diversas
aplicaciones. Sin embargo, no es requerida o deseada en los símbolos de riesgo de ameo
por arco por dos razones. La primera razón es que el riesgo de electrocución y el riesgo
de ameo por arco, no están directamente relacionadas con las mismas variables. El
ameo por arco se calcula con base en la corriente de falla y el tiempo de despeje especíco, de un dispositivo de protección, mientras que el riesgo por electrocución, se basa
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco
99
en la tensión y la ubicación del sitio de trabajo. La segunda razón es que para poder
detallar las informaciones de ambos riesgos, el tamaño de las letras de cada símbolo
sería reducido de manera signicativa, haciéndolos mas difíciles de leer. Si se requiere el
uso de símbolos de riesgos por electrocución, se sugiere que la información se muestre
por separado.
Distancia de trabajo. Los cálculos de energía incidente se deben dar para las distancias
de trabajo recomendadas, en [IEEE 1584, 2002]. Es buena práctica, proveer valores de
energía incidente a distancias de trabajo adicionales en reporte del estudio, pero para
propósitos de la señal de advertencia se acostumbra a dar valores de energía incidente,
para las distancias típicas de trabajo enumeradas en [IEEE 1584, 2002]. Las distancias
pueden ser cambiadas de las típicas a especícas si se requiere.
Ajustes implementados. Se recomienda que la señal incluya una forma de saber si los
ajustes recomendados por el estudio de análisis de riesgo ante ameo por arco fueron
implementados. Este espacio puede contener, la fecha de implementación y las iniciales
de la persona que lo implementó.
6.2.8.2. Casos especiales en los símbolos de advertencia de riesgo de ameo por
arco
Dispositivos de protección con ajustes múltiples. Cuando un dispositivo de protección,
se pueda operar con varios ajustes, se recomienda poner en la señal, los riesgos asociados
con todas las posibles conguraciones de ajustes. Por ejemplo si un interruptor de
mantenimiento se instala para tener tiempos de despeje mas rápidos en determinado
lugar, el riesgo cuando este interruptor no esté operando será mayor. Es importante
informar al personal calicado, de los sitios donde se emplea esta clase de interruptores
y advertir de los riesgos que existen en caso de no emplearlo. Notas similares son útiles
cuando hay presencia de relés con múltiples grupos de ajuste.
6.2.8.3. Cantidad de señales de advertencia de riesgo de ameo por arco
Es una práctica común colocar una señal de advertencia por cada sitio estudiado. Esta señal
de advertencia, por lo general se ubica en el dispositivo de protección principal. La señal,
debe tener suciente información que describa completamente los equipos del sitio. El personal calicado, es responsable de aplicar esta información en el desarrollo de sus tareas. Sin
embargo algunas veces, se pueden poner las señales de advertencia en cada compartimiento
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco 100
del equipo, evitando así la búsqueda del símbolo de advertencia, en el dispositivo de protección principal. Las desventajas de este método es que gran número de señales de advertencia
pueden llevar a sobrecostos innecesarios. También puede llevar a la idea errónea de que todos
los compartimentos tienen el mismo riesgo, cuando en realidad tienen diferentes niveles de
riesgo.
6.2.8.4. Impresión y aplicación de las señales de advertencia
Materiales de impresión y aplicación. Se debe prestar especial atención a la calidad y
durabilidad de los materiales usados en la fabricación de las señales de advertencia.
Para ambientes limpios y resguardados, con señales hechas con impresoras láser o de
inyección de tinta puede ser suciente. Para ambientes directamente expuestos a la luz
solar, lluvia, solventes, aceites y otros químicos, se debe usar vinilo de alta adhesión y
las señales deben ser hechas con una impresora de transferencia térmica. Dependiendo
de la impresora seleccionada se puede requerir de la laminación para protegerlo contra
daños.
Instalación de las señales. La recomendación general en cuanto a la instalación de las
señales de advertencia, es ubicarlas lo mas cerca posible al dispositivo de protección
principal, a una altura sobre el nivel del piso, que permita la visibilidad por todo
el personal. Es importante que la ubicación de las señales sea normalizada en toda
la instalación, de manera que el personal calicado, esté en capacidad de encontrar
rápidamente las señales de advertencia, en caso de que tenga que ejecutar alguna tarea.
En la sección 110.16. de [NFPA 70, 2004] se hace referencia a la norma ANSI Z535.4. La
norma ANSI Z535.4 se emplea para la elaboración de las señales de advertencia. En la gura
6.8 se muestran ejemplos de estas señales.
En la gura 6.9 se observa una señal de advertencia para la prevención de los accidentes ante
posibles ameos por arco.
En la gura 6.10 se observa una señal de advertencia para la prevención de los accidentes
ante posibles ameos por arco.
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco 101
Figura 6.8: Señales de advertencia según ANSI Z535.4
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005
Figura 6.9: Señal de advertencia para la prevención de los accidentes de ameo por arco
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005
6.2 Descripción de elementos y equipos de protección ante ameo por arco 102
Figura 6.10: Señal de advertencia para la prevención de accidentes de ameo por arco
Fuente: Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005
6.3 Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
103
6.3. Selección de elementos de protección personal y ropa
protectora
Este análisis de riesgo ante ameo por arco, provee la estimación de la energía incidente, la
cual se emplea para determinar cual de las rutinas de trabajos realizadas por el electricista,
necesita el uso de ropa resistente al ameo o cual de ellas pueda necesitar aun más protección,
como sistemas resistentes al ameo de múltiples capas. El análisis de riesgo ante ameo por
arco consta de dos pasos principales:
1. Estimación de la energía incidente potencial en el lugar de trabajo.
2. Selección la ropa protectora adecuada para la protección del trabajador.
La nalidad del estudio de análisis de riesgo ante ameo por arco, es minimizar los riesgos a
los que un trabajador pudiera estar expuesto ante un eventual ameo por arco, las lesiones
mas importantes ocurren por quemaduras, debidas a la liberación de calor del arco. Una de
las formas de protección consiste en la selección adecuada de la ropa protectora, la cual se
hace basada en tablas que son el resultado de pruebas realizadas por ASTM, sobre diversos
tipos de tejidos para estimar su nivel de protección, ante el calor generado por el ameo por
arco.
Las quemaduras por arco mas serias ocurren, cuando ropa sin tratamiento se enciende durante
un evento de arco. Esto se debe al incremento de área del cuerpo quemada, como resultado
del aumento del tiempo de exposición, que resulta de la ropa quemándose. El comité ASTM
F18.65 ha desarrollado un método de prueba, que usa arcos monofásicos para determinar
el nivel de ignición de tejidos usados en trajes para trabajadores expuestos a los riesgos
del ameo por arco. El método de prueba ASTM F1958, determina el nivel de ignición de
materiales textiles, en capas sencillas o múltiples. Cincuenta camisetas de tejidos de diferentes
fábricas se montan en un maniquí, instrumentado con calorímetros y se exponen al arco para
determinar el nivel de ignición. Los tejidos de algodón mas pesados, con alto contenido de
humedad (transpiración), y tejidos de algodón de colores suaves, requieren de una energía
incidente mas alta, es decir tienen un nivel de ignición mas alto. Contrariamente tejidos
de algodón menos pesados y colores mas oscuros requieren menos energía para la ignición.
La tabla 6.4 que resume la probabilidad de ignición como una función de los niveles de
energía incidente, para una variedad de tejidos de algodón. El peso de los tejidos se mide
2
en gramos por metro cuadrado (g/m ). La alta variabilidad debida a los movimientos en el
arco en accidentes reales de arco pueden reducir la energía incidente requerida para el 1 %
de probabilidad de ignición.
6.3 Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
Tabla 6.4:
Energía incidente vs probabilidad de ignición en tejidos sin tratamientos
Probabilidad de Ignición
1%
Descripción y peso (g/m2 ) del tejido
Camisa 182,2
Camisa 217,2
g/m2 azul
g/m2 blanca
Camisa 241,7 g/m2
241,7
g/m2 material
104
de la camisa >161,1
Camisa o pantalón de 280,2
g/m2
g/m2 negro
Camisa o pantalón, blanco, satinado 290,7
g/m2
10 %
50 %
90 %
Media
L95 %
Media
L95 %
Media
L95 %
Media
L95 %
5
3
5,7
4,6
6,3
5,9
6,9
6,5
9,3
0,9
10,7
6,4
12
10,9
13,3
12,5
5,6
2,4
6,9
5,3
8
7,5
9,1
8,5
4,8
-17,2
6,4
-2,9
7,9
6,2
9,4
8,2
6,9
4,3
7,4
6,1
7,9
7,5
8,3
8,1
11,9
5,7
14,5
11,6
17
16
19,5
18,2
Pantalón o camisa 416,9 g/m2
12,2
4,3
15
11,3
17,6
16,7
20,2
18,9
Pantalón 448,4 g/m2
16,1
11,9
17,6
15,5
19
18,3
20,3
19,6
g/m2
16,8
12,4
18
15,9
19,1
18,6
20,2
19,6
Pantalón 465,9
Fuente: Electric arc hazard assesment and personnel protection, IEEE, Richard L. Doughty
Resultados determinados por ASTM F 1958.
L95 % el nivel de energía incidente mas bajo que da un nivel de conanza del 95 % para un
número determinado de datos.
Valores negativos de energía incidente indican la incertidumbre debida a la disponibilidad de
los datos entre el 1 % y el 10 % de probabilidad de ignición. La energía incidente nunca puede
ser menor que cero.
6.3.1. Guía general y recomendaciones de uso
Las siguientes recomendaciones fueron desarrolladas por Richard L. Doughty de para reducir
las quemaduras, resultantes por exposición al arco. Estas recomendaciones se basan en el
conocimiento adquirido en la realización de pruebas de arco y del análisis de la ropa expuesta
al ameo y su relación con las quemaduras asociadas.
La selección de la ropa de protección, debe estar basada en el peor de los casos posibles
de exposición al arco durante la realización de una tarea.
Debido a que las quemaduras más graves, muchas de las veces están relacionadas con
el nivel de ignición de algunos tejidos, se debe evitar el uso de tejidos inamables en
las capas externas de la ropa protectora.
Las capas externas de tejidos resistentes al ameo, no deben tener aperturas que expongan las capas internas de tejidos sin tratamiento.
6.3 Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
105
Se debe evitar el uso de ropa ajustada . La ropa suelta ofrece un aislamiento térmico
extra, debido a los espacios de aire.
Cuando el tejido externo resistente al ameo sea incapaz de resistir rupturas, la segunda
capa de tejido debe ser también resistente al ameo. La ruptura está denida como la
creación de huecos o rupturas en el tejido expuesto, de tal forma que la energía incidente
no se bloquea efectivamente, transpasando la supercie debajo del tejido.
Se debe evitar el uso de bras sintéticas, que se derritan debajo de la ropa resistente
al ameo, cuando estas bras se derriten se pueden adherir a la piel, aumentando la
transferencia de calor y por tanto la gravedad de las lesiones.
Para un tipo especíco de tejido, el rendimiento de la protección, generalmente aumenta con
el peso y el grosor del tejido, cuando los niveles de ignición son menores que los requeridos
para causar ignición o descomposición del tejido. La ropa de múltiples capas es generalmente
mas efectiva que la de una sola capa. Un sistema efectivo de protección está formado por
una o más capas externas resistentes al ameo sin aperturas, además, de bras en las capas
internas que no se derritan, del suciente grosor y peso, para minimizar las quemaduras en
la piel.
6.3.2. Rendimiento de la ropa protectora resistente al ameo
El comité de ASTM F18.65 ha desarrollado otra prueba, por medio ASTM F1959, para
cuanticar el rendimiento térmico de los materiales resistentes al ameo. Este método expone
la ropa resistente al ameo al calor de arcos eléctricos y mide el valor de rendimiento térmico
por exposición al arco (ATPV). El rendimiento del tejido se determina, por la cantidad de
energía térmica transmitida por el tejido y los efectos de la exposición al arco observados en
el tejido. El procedimiento de prueba usa tres páneles instrumentados con calorímetros, los
cuales están cubiertos con el tejido de prueba. ATPV se dene en la norma ASTM F1959,
como la energía incidente mínima, que puede generar quemaduras de segundo grado. Es
2
decir, si la energía incidente transmitida por la ropa protectora es menor a 1,2 cal/cm , no
se esperan quemaduras de segundo grado en la piel expuesta.
La norma ASTM F1959, hace referencia a EBT que se dene como el promedio de las cinco
energías incidentes mas altas, que no causan la ruptura de tejidos resistentes al ameo y que
no exceden el criterio de quemaduras de segundo grado. EBT se reporta, cuando el ATPV no
puede ser medido debido a la ruptura del tejido resistente al ameo. Las rupturas se denen
como cualquier apertura de la ropa protectora resistente al ameo con un área superior a 0,5
6.3 Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
106
Tabla 6.5: Guía de la ropa protectora para ameos por arco
Clase de la ropa
Sistema de ropa resistente al ameo
Quemadura 2° grado
Energía incidente cal/cm2
Clase
Descripción número de capas
Peso (g/m2 )
ATPV (cal/cm2 )
0-2
0
Algodón sin tratamiento
160 - 245
N/A
2-5
1
Camisa y pantalón FR
160 - 280
5-7
5-8
2A
Ropa de algodón en capas internas y en las
315 - 420
8 - 18
350 - 490
16 - 22
560 - 700
25 - 50
840 - 1050
40 - >60
externas camisa y pantalón FR
5 - 16
2B
Ropa FR en capas internas y en las externas
camisa y pantalón FR
8 - 25
3
Ropa FR en capas internas y en las externas
25 - 40
4
Ropa de algodón en capas interiores, pantalón y
camisa y pantalón FR mas cobertura
camisa FR mas traje de protección contra
ameo de dos capas
Fuente: Electric arc hazard assesment and personnel protection, IEEE, Richard L. Doughty
2
2
pulg (3,2 cm ) o una rasgadura en el tejido de longitud superior a 1 pulg (2,54 cm). La tabla
6.5 resume los rangos de ATPV o EBT para un rango de ropa resistente al ameo disponible,
donde se relaciona el número de capas de la ropa resistente al ameo y arbitrariamente
designa al algodón sin tratamiento
como clase 0.
El uso de ropa resistente al ameo no evita la posibilidad de una lesión por quemadura. Como
se muestra en la tabla 6.5 el número de capas de la ropa resistente al ameo aumenta en la
medida que aumenta el riesgo por energía incidente. Por ejemplo si el análisis de riesgo ante
2
ameo por arco resulta en una energía incidente de 8 cal/cm , el sistema de ropa protectora
indicada es de clase 2A. Basados en los resultados se espera que una quemadura de segundo
grado ocurra en el rango de 8 - 18 cal/cm
2 para el sistema de protección de ropa resistente
al ameo clase 2A.
6.3.3. Sistemas de ropa con para-amidas y meta-aramidas
Las tablas 6.6 y 6.7 muestran los resultados de pruebas en tejidos con para y meta-amidas
basados en exposiciones al arco simuladas en los laboratorios. Las exposiciones reales al arco
pueden ser mas o menos severas que estas simulaciones en el laboratorio. Los parámetros de la
realización de estas pruebas fueron: corriente de arco 8 kA, tensión de circuito abierto 3000 V,
separación entre electrodos 12 (30 cm). El factor de atenuación del calor es el porcentaje de
la energía incidente bloqueada por el sistema o tejido. Los tejidos de meta-aramidas contienen
5 % de para-amidas y 2 % de bras antiestáticas a menos que lo diga en la tabla.
6.3 Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
107
Tabla 6.6: Resultados típicos de pruebas de arco en sistemas de tejidos de meta-aramida de
una sola capa
Color del tejido
Peso g/m2
168,1 azul
168,1 blanca
168,1 negro
224,2 azul real
248,7 azul real
318,1
408,9
Rendimiento por exposición al arco térmico
ATPV cal/cm2 CL95 % Medio Indiv. C95 %
5
4,6 - 5,3
3,6 - 6,3
4,6
4,4 - 4,9
3,7 - 5,6
5,3
5 - 5,6
4,2 - 6,4
6,4
5,9 - 6,9
4,9 - 7,8
7,2
6,8 - 7,7
5,8 - 8,6
9,7
9,1 - 10,2
7,6 - 11,8
20,5
N/A
N/A
Factor de atenuación del calor
HAF % CL95 % medio CL95 % indiv
60,2
57,2 - 62,8
50,5 - 69,9
67,9
66 - 69,9
60.5 - 75,4
59,2
56,8 - 61,5
50,3 - 68,1
67,6
65,4 - 69,7
61,7 - 73,9
68,9
66,9 - 70,8
62,4 - 75,3
75,1
74,4 - 75,8
72,7 - 77,5
N/A
N/A
N/A
Fuente: Electric arc hazard assesment and personnel protection, IEEE, Richard L. Doughty
Tabla 6.7: Resultados típicos de pruebas de arco en sistemas de tejidos de meta-aramida de
capas múltiples
Sistemas de tejidos multicapa
Peso del tejido y descripción g/m2
Camisa interior de algodón 147 Meta-aramida, azul 165
Camisa de algodón 147 Meta-aramida azul 217
Camisa de algodón 147 meta-aramida 165 meta-aramida 217
Camisa de algodón 147 meta-aramida 165 meta-aramida doble
capa 277
Capas
2
2
3
4
g/m2
Peso
312
364
522
876
Energía de ruptura
EBT cal/cm2
9
11
35,8
>50
Fuente: Electric arc hazard assesment and personnel protection, IEEE, Richard L. Doughty
6.3 Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
108
Tabla 6.8: Resultados de las pruebas, de ropa impermeable que cumple con ASTM F1891-99a
Material
ATPV cal/cm2
EBTAS cal/cm2
Componentes
Meta-aramida, uretano/meta-aramida,
13
30
No impermeable
15.7
33
Liviano, adecuado para
trilamitato 350
g/m2 amarillo
Meta-aramida, uretano/meta-aramida
trilamitate 160 g/m2 Forro interno de
protección de ameo
meta-aramida
PVC / meta-aramida / para-amida 260
Amarillo F. 7, Amarillo 12,
Naranja F. 40 amarillo
g/m2
Naranja 16
36 naranja 33
No se derrite
Neopreno / meta-aramida 350 g/m2 amarillo
9
40
No se derrite
PVC / meta-aramida/para-aramida 300 g/m
Naranja F. 8, amarillo 17
Naranja F. 31 amarillo
No se derrite
38
PVC / meta-aramida 350 g/m2
Naranja F. 5 amarillo 7
30
Impermeabilidad
12
Nivel de ignición 29
Derrite a 29,6 cal/cm2
11
22
Se derrite
naranja 13
Nylon/neopreno resistente al ameo 350
g/m2 amarillo
Poliuretano/nylon forrado con algodón FR
160 g/m2
Fuente: Electric arc hazard assesment and personnel protection, IEEE, Richard L. Doughty
6.3.4. Rendimiento de la ropa impermeable
La ropa impermeable resistente al ameo, en el pasado ha sido hecha de materiales que se
derriten como el nylon, poliéster, neopreno o uretano. Esta ropa no funciona bien en ameos
por arco, debido a que estos materiales se derriten con facilidad, a niveles de energía bajos.
La mayoría de los materiales nuevos usados en la ropa impermeable de la actualidad, combina
sustratos de tejidos que no se derriten (aramidas los mas comunes) con trajes y laminaciones
impermeables resistentes al ameo. En las tablas 6.8 y 6.9 se muestran los resultados de
pruebas de resistencia a la llama, hechas sobre algunos tipos de ropa impermeable.
6.3 Selección de elementos de protección personal y ropa protectora
109
Tabla 6.9: Resultados de pruebas en ropa impermeable con una capa de tejido resistente al
ameo
Material
Resistencia
cal/cm2
EBTAS cal/cm2
sin capa
Resistencia con capa
FR
PVC, meta-aramida, para-aramida 260 g/m2 amarillo
12
36
PVC, meta-aramida, para-aramida 300 g/m2 naranja F
8
31
PVC, meta-aramida, para-aramida 300 g/m2 naranja F
16
40
40 Capa 160
g/m2 meta-aramida
29,6 Capa 160
g/m2 meta-aramida
34 capa 200
g/m2 camisa de
algodón
Fuente: Electric arc hazard assesment and personnel protection, IEEE, Richard L. Doughty
Capítulo 7
Desarrollo de la herramienta software
7.1. Introducción
En este capítulo se presenta la herramienta software y la metodología propuesta para la
realización de los cálculos necesarios, para estimar el nivel de riesgo ante ameo por arco. El
objetivo es estimar de manera conable, la energía incidente a la que un trabajador puede
estar expuesto ante un evento de ameo por arco, y mediante la selección adecuada de la
ropa protectora y el cálculo de la distancia límite de protección contra ameo, lograr una
disminución de las consecuencias de este fenómeno. También se describe detalladamente el
programa y se muestra la interfaz gráca.
7.2. Metodología a seguir en el análisis de riesgo ante
ameo por arco según la norma NFPA 70E
Al emplear el método de la norma [NFPA 70E, 2004] para llevar a cabo un análisis detallado
de riesgo ante ameo por arco, se requiere de los siguientes pasos:
PASO 1: determinar el límite de protección contra ameo (quemadura curable).
PASO 2: determinar la distancia mínima de aproximación al punto potencial de arco, desde
el punto donde se va a desarrollar el trabajo. Medir la distancia mas cercana a la cara, o si la
realización de la tarea cae dentro del límite de protección contra ameo, entonces se requiere
de un análisis de riesgo para determinar la ropa resistente al ameo adecuada y los elementos
de protección personal.
110
7.2 Metodología a seguir en el análisis de riesgo ante ameo por arco según la
norma NFPA 70E
111
PASO 3: determinar la corriente de falla en el punto de trabajo. Se pueden realizar dos
cálculos, uno para la máxima corriente de falla trifásica de contacto y otra con el valor
mas bajo de corriente de falla a la cual el arco es autosostenible. Para sistemas de 480 V, la
industria acepta como nivel mínimo de corriente para arco autosostenible, el 38 % de máxima
corriente de falla trifásica de contacto.
PASO 4: determinar los tiempos totales de despeje, (aguas arriba en perspectiva de la ubicación del arco) tanto para la máxima corriente de falla, como para el nivel al cual el arco es
autosostenible.
PASO 5: seleccionar si la energía incidente, va a ser determinada para un arco al aire libre
o en encerramientos. Usar la fórmula adecuada para calcular la energía incidente. La energía incidente para arcos al aire libre, la puede calcular mediante la ecuación (4.14) y para
aplicaciones en encerramientos, la puede calcular mediante la ecuación (4.15).
PASO 6: emplear los datos y las fórmulas anteriores para calcular la energía incidente ante
los niveles máximos y mínimos de falla.
2
PASO 7: si la energía incidente calculada es menor a 1,2 cal/cm , no se requiere ropa protectora de ameo, para la protección contra la energía incidente. Pero se pueden requerir
elementos de protección personal, para la protección de los otros riesgos relacionados con el
ameo por arco, como la onda de presión generada por la explosión.
2
PASO 8: si el nivel de la energía incidente calculada es 1,2 cal/cm o mayor se deben consultar
las tablas 130.7(C)(10) de [NFPA 70E, 2004] y vericar la ropa protectora resistente al ameo
y los elementos de protección personal.
PASO 9: asegurarse que el valor de rendimiento por exposición al arco térmico ATPV, o el
valor de ruptura del sistema EBT , de ropa protectora, exceda la energía incidente a la cual el
trabajador va a estar expuesto.
7.3 Metodología a seguir en el análisis de riesgo ante ameo por arco según la
norma IEEE 1584
112
7.3. Metodología a seguir en el análisis de riesgo ante
ameo por arco según la norma IEEE 1584
La norma IEEE 1584 2004 provee un método para llevar a cabo el análisis de riesgo ante
ameo por arco. Este método emplea ecuaciones desarrolladas a partir de análisis estadístico
de datos, resultantes de pruebas de ameo por arco, llevadas a cabo en laboratorios.
Un análisis de riesgo ante ameo por arco detallado, empleando el método allí propuesto
debe seguir los siguientes pasos:
PASO 1: recolectar la información del sistema de potencia, la instalación y los datos de los
equipos. Los datos requeridos en este estudio son similares a los de estudios de coordinación
de protecciones y cortocircuito, sin embargo también se requiere información del sistema de
distribución de baja tensión, equipos de control con sus alimentadores y derivaciones largas
de circuitos.
PASO 2: revisar del diagrama unilar para cada locación y determinar los modos de operación
del sistema de potencia. Si no hay uno, se debe desarrollar, esto facilita la visualización de
los diferentes modos de operación tales como:
Operación normal.
Anillos cerrados.
Transformadores en paralelo.
Alimentadores duales.
PASO 3: hacer un análisis de las corrientes máximas y mínimas disponibles de cortocircuito
para cada uno de los diferentes modos de operación que apliquen. Determinar el valor ecaz de
la corriente de cortocircuito de contacto trifásico para el primer ciclo. Equipos por debajo de
los 240 V no necesitan ser considerados, a menos que sean alimentados por un transformador
de 125 kVA o mayor de baja impedancia.
PASO 4: determinar las corrientes de falla de arco. La corriente de falla de arco, para cada
lugar donde exista la posibilidad de ameo por arco y la porción de esa corriente, que hará
que el dispositivo de protección opere.
7.3 Metodología a seguir en el análisis de riesgo ante ameo por arco según la
norma IEEE 1584
113
PASO 5: encontrar la duración del arco, de las curvas de tiempo inverso de los dispositivos
de protección. El tiempo total de despeje, determinará el factor de tiempo en las ecuaciones
de la energía. Si la potencia del arco permanece constante, tiempos mas largos producirán
mas energía, basados en la relación proporcional entre la energía y el producto de la potencia
y el tiempo. Si un dispositivo de protección tiene tanto un disparador integral o un elemento
fusible, el tiempo de despeje deberá incluir todas las variables y tolerancias, entonces el tiempo
de despeje, será igual al tiempo de exposición al arco. Si dos dispositivos de operación operan
en conjunto (como un relé de sobrecorriente que dispara un interruptor automático), entonces
a la combinación de los tiempos de operación o de despeje, se debe sumar las tolerancias de
operación. Se debe tener en cuenta la recomendación hecha por [IEEE 1584, 2002], si el
tiempo de despeje de un arco es mayor a dos segundos, considere el tiempo que una persona
pueda permanecer en la zona del ameo por arco. Si es probable que la persona expuesta
al ameo por arco, se aleje rápidamente, 2 segundos es un tiempo razonable. Una persona
que se encuentre en un sitio de difícil acceso, necesitará seguramente mas de 2 segundos para
alejarse.
PASO 6: llevar un registro de las tensiones del sistema y las clases de los equipos para cada
barra. Por ejemplo, se debe llevar un registro de las clases de los equipos en las celdas o
centros de control de motores.
PASO 7: determinar las distancias de trabajo. Los límites de protección contra ameo por
arco, se basan en la exposición a los niveles de energía incidente en la área del pecho y cara de
la persona, a la distancia de trabajo. La gravedad de una quemadura depende del porcentaje
de la piel de la persona que haya sido quemada.
PASO 8: determinar la energía incidente para cada sitio de trabajo en el estudio. La mejor
forma es empleando la herramienta software desarrollada.
PASO 9: determinar los límites de protección contra ameo, para cada sitio de trabajo dentro
del estudio. La ecuaciones de energía incidente pueden ser resueltas para la distancia desde
la fuente del arco, a la cual una quemadura de segundo grado puede ocurrir. La energía
incidente para límite de protección contra ameo se debe ajustar, al mínimo de la energía a
la cual una quemadura de segundo grado puede ocurrir.
7.4 Esquema del proceso
114
7.4. Esquema del proceso
La gura 7.1 muestra el esquema seguido por la herramienta software creada, para la realización de los cálculos necesarios en un análisis de riesgo ante ameo por arco, partiendo de
la estimación de la energía incidente y llegando a la selección de la ropa protectora.
Se implementó la herramienta en Matlab v2008a, para la realización de los cálculos, además se
desarrolló una interfaz gráca, la cual le facilita a los usuarios la interacción con el programa.
El programa realiza el cálculo de los parámetros necesarios para la estimación del riesgo, ante
un evento de ameo por arco por los métodos propuestos en las siguientes normas:
(a) IEEE 1584 2002.
(b) NFPA 70E 2004
7.4.1. Descripción del algoritmo empleado para realizar cálculos por
[IEEE 1584, 2002]
Inicialmente, se debe revisar si los elementos de protección de la instalación donde se va a
realizar el estudio, se ajustan a los dados por [IEEE 1584, 2002], la norma tiene las ecuaciones
necesarias para estimar la energía incidente y los límites de protección contra ameo, en
interruptores automáticos y fusibles de determinadas características técnicas, sin la necesidad
de recurrir a las curvas de tiempo inverso de los mismos. Los dispositivos de protección se
enumeran a continuación:
I. Interruptores automáticos en caja moldeada de tensiones de 208 V - 690 V
1. Interruptor automático en caja moldeada, disparador térmico-magnético o magnético
de 100-400A.
2. Interruptor automático en caja moldeada, disparador térmico-magnético o magnético
de 600-1200A.
3. Interruptor automático en caja moldeada, disparador electrónico, con característica de
tiempo largo e instantáneo de 600-1200A.
4. Interruptor automático en caja moldeada o aislada, disparador electrónico con característica de tiempo largo e instantáneo 1600-6000A.
7.4 Esquema del proceso
Figura 7.1: Esquema del programa de cálculo de la energía incidente
115
7.4 Esquema del proceso
116
5. Interruptor automático de potencia, de baja tensión, disparador electrónico con característica de tiempo largo e instantáneo 800-6300 A.
6. Interruptor automático de potencia, de baja tensión, disparador electrónico con característica de tiempo largo y corto 800-6300 A.
Para realizar los cálculos, el programa pide los siguientes datos de entrada:
Ibf : corriente de falla de contacto, en el barraje donde se van a realizar los cálculos.
It : corriente de disparo instantáneo del interruptor.
Imáx : corriente máxima del interruptor automático.
V: nivel de tensión.
Con la corriente de disparo instantánea, y la corriente máxima de interrupción del interruptor
automático, el programa calcula el rango de corrientes de falla de contacto I1 < Ibf <I2 , para
el cual el modelo es aplicable. Ver sección 4.2.1.3.
Con la corriente de falla de contacto, el programa hace los cálculos de energía incidente y
límite de protección contra ameo.
Con el nivel de energía incidente, el programa encuentra el nivel de riesgo, el nivel requerido
de la ropa de protección, la clase de los guantes requeridos.
Con el nivel de tensión el programa calcula el límite de aproximación segura, el límite de
aproximación restringida y el límite de aproximación prohibida.
II. Fusibles clase L y RK
Las fórmulas que modelan estos fusibles, fueron desarrolladas a partir de pruebas realizadas
a una tensión de 600 V y una distancia de 45,5 cm, la cual es la distancia típica de realización
de trabajos a este nivel de tensión según [IEEE 1584, 2002].
1. Fusibles clase L 1601 A - 2000 A, corrientes de falla de contacto de 22,6 kA - 106 kA.
2. Fusibles clase L 1201 A - 1600 A, corrientes de falla de contacto de 15,7 kA - 106 kA.
3. Fusibles clase L 801 A - 1200 A, corrientes de falla de contacto de 15,7 kA - 106 kA.
4. Fusibles clase L 601 A - 800 A, corrientes de falla de contacto de 15,7 kA - 106 kA.
7.4 Esquema del proceso
117
5. Fusibles clase RK1 401 A - 600 A, corrientes de falla de contacto de 8,5 kA - 106 kA.
6. Fusibles clase RK1 201 A - 400 A, corrientes de falla de contacto de 3,16 kA - 106 kA.
7. Fusibles clase RK1 101 A - 200 A, corrientes de falla de contacto de 1,16 kA - 106 kA.
8. Fusibles clase RK1 hasta 100 A, corrientes de falla de contacto de 0,65 kA - 106 kA.
El programa pide los siguientes datos de entrada para realizar los cálculos:
Ibf : Corriente de falla de contacto, en el barraje donde se van a realizar los cálculos.
Con la corriente de falla, el programa calcula la energía incidente a 4,5 cm del punto posible
de arco, el nivel de riesgo, el nivel requerido de la ropa de protección a esta distancia, la clase
requerida para los guantes de protección.
III. Si el dispositivo de protección no aplica a ninguno de los anteriores
En caso de que el dispositivo de protección instalado en el sitio donde se va a llevar a cabo
el estudio, no se ajuste a las características de los dispositivos enumerados anteriormente, el
programa, para realizar los cálculos pide los siguientes datos de entrada:
Ibf : corriente de falla de contacto, en el barraje donde se van a realizar los cálculos.
V: nivel de tensión.
El programa realiza una serie de cálculos dependiendo del nivel de tensión, de la siguiente
manera:
(a) Tensiones menores o iguales a 15 kV
Si el nivel de tensión es menor o igual a 15 kV, el programa pide además los siguientes datos
de entrada:
D: distancia al punto posible de arco
Especicar si el dispositivo está ubicado dentro de un encerramiento como una celda o
pánel o al aire libre.
7.4 Esquema del proceso
118
Con estos datos de entrada el programa realiza los cálculos de corriente de arco. El usuario
debe referirse a la curva de tiempo inverso del dispositivo de protección, que tenga en el sitio
donde se va a realizar el análisis, para hallar los tiempos de despeje al 100 % y el 85 % de la
corriente de arco, los cuales serán los datos de entrada en la siguiente etapa de cálculo del
programa:
t1 :tiempo de despeje al 100 % de la corriente de arco calculada por el programa.
t2 :tiempo de despeje al 85 % de la corriente de arco calculada por el programa.
Especicar si el sistema de potencia tiene de puesta a tierra o no.
x : exponente de distancia, de la tabla 4 de [IEEE 1584, 2002].
D: distancia al punto posible de arco.
Con estos datos de entrada, el programa calcula la energía incidente a la distancia de trabajo.
Con el nivel de energía incidente, el programa encuentra el nivel de riesgo, el nivel requerido
de la ropa de protección y el límite de protección contra ameo.
Con el nivel de tensión el programa calcula: el límite de aproximación segura, el límite de
aproximación restringida y el límite de aproximación prohibida y la clase requerida de los
guantes de protección.
(a) Tensiones mayores a 15 kV
Para niveles de tensión mayores a 15 kV, el programa pedirá los siguientes datos de entrada:
Ibf : corriente de falla de contacto, en el barraje donde se van a realizar los cálculos.
t:
tiempo de despeje de la falla, el cual se obtiene de la curva de tiempo inverso del
dispositivo de protección respectivo.
D: distancia al punto posible de arco.
Con estos datos de entrada el programa calcula, la energía incidente y con ella el nivel
requerido de la ropa de protección y el nivel de riesgo.
También realiza el cálculo del límite de protección contra ameo, el límite de aproximación
segura, el límite de aproximación restringida, el límite de aproximación prohibida y la clase
requerida de los guantes de protección.
7.4 Esquema del proceso
119
7.4.2. Descripción del algoritmo empleado para realizar cálculos por
[NFPA 70E, 2004]
La norma [NFPA 70E, 2004], incluye el método de la norma [IEEE 1584, 2002], por lo tanto
la parte incluida en el software, es un método de cálculo alternativo que no está incluido en
el anterior.
Como datos de entrada, el programa pide los siguientes valores:
V: nivel de tensión.
Ibf : corriente de falla de contacto, en el barraje donde se van a realizar los cálculos.
t:
tiempo de despeje de la falla, el cual se obtiene de la curva de tiempo inverso del
dispositivo de protección respectivo.
D: distancia al punto posible de arco.
Dependiendo del nivel de tensión, el programa realiza los cálculos respectivos:
(a) Tensiones mayores a 600 V
El programa calcula, la energía incidente, la distancia mínima de protección contra ameo,
el nivel de protección requerido de la ropa de protección y la clase requerida de los guantes
de protección.
(b) Tensiones menores a 600 V
El programa requiere de los siguientes datos de entrada para la realización de los cálculos:
Especicar si el dispositivo está ubicado dentro de un encerramiento como una celda o
pánel o al aire libre.
El programa calcula, la energía incidente, la distancia mínima de protección contra ameo,
el nivel de protección requerido de la ropa de protección, la clase requerida de los guantes de
protección, los límites de protección y la categoría del riesgo.
7.5 Ejemplo tipo
120
Figura 7.2: Esquema del sistema de potencia del ejemplo tipo
7.5. Ejemplo tipo
7.5.1. Estudio de cortocircuito
Se va ha realizar un análisis de riesgo ante un evento de ameo por arco en el sistema de
la gura 7.2. Para hacer posible la estimación del nivel de riesgo, se debe hacer previamente
un análisis de cortocircuito, donde se calculen las corrientes máximas de falla trifásica y los
tiempos de despeje de las mismas, por los dispositivos de protección. Para la realización del
estudio de cortocircuito, se empleó el programa NEPLAN versión demo. La barra puesta
en falla, se llamó Switchgear y está ubicada en el lado de alta (34,5 kV) del transformador
T1, donde va ubicada la celda de protección del generador G1. En la gura 7.2 se ven las
corrientes, resultado del análisis de cortocircuito y de ujo de de potencia del sistema.
7.5.2. Análisis de riesgo ante ameo por arco a corriente de falla
plena
Para la solución del ejemplo por el método de la norma [IEEE 1584, 2002], al 100 % de la
corriente de falla. La corriente de falla fué tomada del análisis de cortocircuito en la gura
7.2. Se requieren los siguientes datos de entrada:
7.5 Ejemplo tipo
121
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 0,1 s (ver gura 7.2).
If
:
corriente de falla: 0,476 kA (ver gura 7.2).
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
Para el 100 % de la corriente de falla, los resultados son los siguientes, los datos de entrada
y los resultados se muestran en la gura 7.3:
Energía incidente: 5,6793 J/cm
2 (1,3562 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 838,76 mm.
Categoría del riesgo: 0.
Descripción de la ropa de protección: materiales como algodón sin tratamiento, lana,
2 (4,5
seda o mezcla de estos materiales con un peso del tejido mínimo de 152,58 g/m
2
oz/yd ).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 0 (ver tabla 6.5, capítulo 6).
7.5.3. Análisis de riesgo ante ameo por arco a corriente de falla
reducida
El método empleado por la norma [IEEE 1584, 2002], exige que se hagan los cálculos de
energía incidente con el 85 % de la corriente de falla. La corriente de falla fué tomada del
análisis de cortocircuito en la gura 7.2, por lo tanto los datos de entrada serán los siguientes:
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
7.5 Ejemplo tipo
122
Figura 7.3: Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla
7.5 Ejemplo tipo
123
Figura 7.4: Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección DP1
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 1,383 s (ver gura 7.4).
If
:
corriente de falla: 0,400 kA (ver gura 7.2, se toma el 85 % de la corriente de falla).
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
Para el cálculo del tiempo de despeje del dispositivo de protección DP1, se recurre a la
curva de tiempo inverso del mismo, gura 7.4 y se calcula el tiempo de despeje al 85 % de la
corriente de falla.
Para el 85 % de la corriente de falla, resultados son los siguientes, los datos de entrada y los
resultados se muestran en la gura 7.5:
Energía incidente: 66,0042 J/cm
2 (15,7618 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 2859,4 mm.
Categoría del riesgo: 3.
Descripción de la ropa de protección: Ropa de algodón debajo de camisa, pantalón y
cobertor resistentes al ameo.
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
7.5 Ejemplo tipo
124
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, cápitulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 2B (ver tabla 6.5, cápitulo 6).
7.5.4. Análisis de los resultados
Según la norma [IEEE 1584, 2002], después de realizar los cálculos a corriente de falla plena y
reducida, se debe escoger de las dos situaciones, la mas desfavorable, es decir, la que presenta
el nivel de riesgo de mayor. Al analizar los resultados se ve que la situación mas desfavorable
ocurre al 85 % de la corriente de falla, y se puede concluir que aunque la corriente de falla
se haya disminuido al 85 %, el hecho de que el tiempo de despeje aumente aproximadamente
20 veces, tiene mayor inuencia en los resultados.
7.5 Ejemplo tipo
125
Figura 7.5: Datos de entrada y resultados del análisis para el 85 % de la corriente de falla
Capítulo 8
Implementación de un ejemplo de
análisis de riesgo ante ameo por arco
8.1. Introducción
En este capítulo se realizará un ejemplo de un análisis de riesgo ante ameo por arco para
un sistema de potencia, lo cual permitirá aplicar los conocimientos previamente adquiridos
durante la realización de este proyecto, además de vericar la utilidad de la herramienta
software. En últimas se espera conseguir es la reducción de los riesgos ante ameo por arco, mediante la estimación de los parámetros exigidos por la normas [IEEE 1584, 2002] y
[NFPA 70E, 2004].
Para poder llevar a cabo el análisis de riesgos ante ameo por arco es necesario llevar a cabo
previamente un estudio de cortocircuito, para conocer las corrientes de falla máximas y los
tiempos de despeje de los dispositivos de protección.
8.2. Recolección de los datos del sistema de potencia y la
instalación
8.2.1. Datos de los generadores de 1750 kVA
Fabricante: Cummins.
Tensión nominal: 13800 V.
Frecuencia: 60 Hz.
Velocidad: 1200 rpm.
Corriente nominal 209 A.
126
8.2 Recolección de los datos del sistema de potencia y la instalación
Potencia: 1750 kVA.
Factor de potencia: 0,8.
Reactancia de eje directo Xd : 1 pu.
Reactancia de eje en cuadratura Xq : 0,68 pu.
0
Reactancia transitoria de eje directo Xd : 0,31 pu.
”
Reactancia subtransitoria de eje directo Xd : 0,27 pu.
8.2.2. Datos del generador de 5000 kVA
Fabricante: Waukesha.
Tensión nominal: 13800 V.
Frecuencia: 60 Hz.
Velocidad: 1200 rpm.
Corriente nominal: 209 A.
Potencia: 5000 kVA.
Factor de potencia: 0,8.
Reactancia de eje directo Xd : 1 pu.
Reactancia de eje en cuadratura Xq : 0,6 pu.
0
Reactancia transitoria de eje directo Xd : 0,32 pu.
”
Reactancia subtransitoria de eje directo Xd : 0,2 pu.
8.2.3. Datos de los transformadores elevadores de 2500 kVA
Fabricante: Siemens.
Capacidad nominal: 2500 kVA.
Tensión nominal lado de baja: 13800 V.
Tensión nominal lado de baja: 34500 V.
Corriente nominal de baja: 104 A.
Corriente nominal de alta: 41 A.
Conexión: YnD5.
127
8.3 Diagrama unilar
128
8.2.4. Datos del transformador elevador de 5000 kVA
Fabricante: Siemens.
Capacidad nominal: 5000 kVA.
Tensión nominal lado de baja: 13800 V.
Tensión nominal lado de baja: 34500 V.
Corriente nominal de baja: 209 A.
Corriente nominal de alta: 83 A.
Impedancia: 10 %.
Conexión: YnD5.
8.2.5. Datos del transformador de servicios auxiliares
Fabricante: Siemens.
Capacidad nominal: 45 kVA.
Tensión nominal, lado de baja: 220 V.
Tensión nominal, lado de alta: 34500 V.
Corriente nominal, lado de baja: 118 A.
Corriente nominal, lado de alta: 1,3 A.
8.3. Diagrama unilar
En la gura 8.1 se observa el diagrama unilar del centro de generación.
8.4. Estudio de cortocircuito
8.4.1. Cálculo de las corrientes de falla máximas y tiempos de despeje de los dispositivos de protección
El objetivo principal es calcular los niveles de cortocircuito trifásico en las barras principales
de una planta de generación a gas. Con la información adquirida se modela el sistema eléctrico
del centro de generación, mediante el programa de análisis de sistemas de potencia NEPLAN
versión demo.
8.4 Estudio de cortocircuito
Figura 8.1: Diagrama unilar del centro de generación
129
8.4 Estudio de cortocircuito
Figura 8.2: Centro de generación montado en NEPLAN
130
8.4 Estudio de cortocircuito
131
El montaje del sistema en NEPLAN versión demo se observa en la gura 8.2.
Consideraciones
El análisis de cortocircuito para el centro de generación, se realizó con el programa de análisis
de sistemas de potencia NEPLAN versión demo, el cual es de instalación libre.
El cálculo del cortocircuito se realizó mediante la norma IEC60909 2001.
El modelado de la red eléctrica se realizó en el programa NEPLAN, considerando el diseño
respectivo y las especicaciones de los transformadores y generadores del centro de generación.
Para la correcta interpretación de los resultados, a continuación se presenta una descripción
de las corrientes de cortocircuito que se incluyen en los diagramas unilares.
Corriente de cortocircuito momentánea simétrica (Ik). Es el valor efectivo de la componente simétrica de AC, de la corriente de cortocircuito generada en el primer medio
ciclo de ocurrida la falla.
8.4.1.1. Falla trifásica en los barrajes de los generadores
En la gura 8.3 se observan los valores de corriente para falla trifásica en la barra G1
En la gura 8.4 se observan los valores de corriente para falla trifásica en la barra G2
En la gura 8.5 se observan los valores de corriente para falla trifásica en la barra G3
En la gura 8.6 se observan los valores de corriente para falla trifásica en la barra G4
8.4.1.2. Falla trifásica en el barraje principal de 34,5 kV
En la gura 8.7 se observan los valores de corriente para falla trifásica en la barra G
8.4.1.3. Falla trifásica en el barraje del centro de consumo
En la gura 8.8 se observan los valores de corriente para falla trifásica en la barra C
8.4 Estudio de cortocircuito
132
Figura 8.3: Tiempos de despeje y corrientes para falla trifásica en la barra del generador 1
8.4 Estudio de cortocircuito
133
Figura 8.4: Corrientes y tiempos de despeje para falla trifásica en la barra del generador 2
8.4 Estudio de cortocircuito
134
Figura 8.5: Tiempos de despeje y corrientes para falla trifásica en la barra del generador 3
8.4 Estudio de cortocircuito
135
Figura 8.6: Tiempos de despeje y corrientes para falla trifásica en la barra del generador 4
8.4 Estudio de cortocircuito
136
Figura 8.7: Corrientes y tiempos de despeje para falla trifásica en el barraje principal de 34,5
kV
8.4 Estudio de cortocircuito
137
Figura 8.8: Corrientes y tiempos de despeje para falla trifásica en la barra del centro de
consumo
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
138
Tabla 8.1: Corrientes máximas de falla y tiempos de despeje de los dispositivos de protección
Dispositivo de protección
Corriente de falla (A)
Tiempo de despeje (s)
Barra fallada
PG1
501
0,1
G1
PG2
501
0,1
G2
PG3
501
0,1
G3
PG4
601
0,1
G
PAux
3145
0,02
Aux
PCarga
2000
0,01
C
8.4.1.4. Falla trifásica en el barraje de servicios auxiliares
En la gura 8.9 se observan los valores de corriente para falla trifásica en la barra Aux
8.4.1.5. Corrientes máximas de falla y tiempos de despeje de los dispositivos de
protección
Para el análisis de riesgo ante ameo por arco, además de tener en cuenta las corrientes
máximas de falla, con sus tiempos de despeje, se deben tener en cuenta las corrientes de falla
que sin ser tan altas, ocasionen en los dispositivos de protección, tiempos de despeje largos.
En la tabla 8.1 se resumen los valores máximos de corriente y tiempos de despeje para cada
una de las fallas, teniendo en cuenta tiempos de despeje críticos que puedan llevar a valores
elevados de energía incidente.
8.5. Análisis de riesgo ante ameo por arco
8.5.1. Análisis de riesgo ante ameo por arco en las celdas de protección de los generadores de 1750 kVA
El método empleado por la norma [IEEE 1584, 2002], exige que se hagan los cálculos de
energía incidente con el 100 % de la corriente de falla. La corriente de falla fué tomada del
análisis de cortocircuito en la tabla 8.1, por lo tanto los datos de entrada serán los siguientes:
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 0,1 s (ver tabla 8.1).
If : corriente de falla: 0,501 kA (ver tabla 8.1).
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
139
Figura 8.9: Corriente y tiempos de despeje para falla trifásica en la barra de servicios auxiliares
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
140
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
Para el 100 % de la corriente de falla, los resultados son los siguientes, los datos de entrada
y los resultados se muestran en la gura 8.10:
Energía incidente: 5,9776 J/cm
2 (1,475 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 860,5045 mm.
Categoría del riesgo: 1 (ver tabla C.3, apéndice C).
Descripción de la ropa de protección: camisa y pantalón resistentes al ameo o cobertor
resistente al ameo (ver tabla C.3, apéndice C).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 0 (ver tabla 6.5, capítulo 6).
El método usado por la norma [IEEE 1584, 2002], requiere hacer los cálculos de energía
incidente al 85 % de la corriente de falla, por lo tanto los datos de entrada serán los siguientes:
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 1,383 s (ver gura 8.11).
If : corriente de falla: 0,425 kA (ver tabla 8.1, se toma el 85 % de la corriente de falla).
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
Para el cálculo del tiempo de despeje del dispositivo de protección DP1, se recurre a la curva
de tiempo inverso del mismo, gura 8.11 y se calcula el tiempo de despeje al 85 % de la
corriente de falla.
Para el 85 % de la corriente de falla, los resultados son los siguientes, los datos de entrada y
los resultados se muestran en la gura 8.12:
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
141
Figura 8.10: Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
142
Figura 8.11: Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección DP1
Energía incidente: 70,1294 J/cm
2 (16,7496 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 2947,4051 mm.
Categoría del riesgo: 3 (ver tabla C.3, apéndice C).
Descripción de la ropa de protección: ropa de algodón debajo de camisa, pantalón y
cobertor resistentes al ameo (ver tabla C.3, apéndice C).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 2B (ver tabla 6.5, capítulo 6).
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
143
Figura 8.12: Datos de entrada y resultados del análisis para el 85 % de la corriente de falla
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
144
8.5.2. Análisis de riesgo ante ameo por arco en las celdas de protección del generador de 5000 kVA
Para la solución del ejemplo por el método de la norma [IEEE 1584, 2002], al 100 % de la
corriente de falla. La corriente de falla fué tomada del análisis de cortocircuito en la tabla
8.1. Se requieren los siguientes datos de entrada:
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 0,1 s (ver tabla 8.1).
If : corriente de falla: 0,601 kA (ver tabla 8.1).
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
Para el 100 % de la corriente de falla, los resultados son los siguientes, los datos de entrada
y los resultados se muestran en la gura 8.13.
Energía incidente: 7,1707 J/cm
2 (1,7124 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 942,4786 mm.
Categoría del riesgo: 1 (ver tabla C.3, apéndice C).
Descripción de la ropa de protección: camisa, pantalón o cobertores resistentes al ameo
(ver tabla C.3, apéndice C).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 0 (ver tabla 6.5, capítulo 6).
El método usado por la norma [IEEE 1584, 2002], requiere hacer los cálculos de energía
incidente con al 85 % de la corriente de falla, por lo tanto los datos de entrada serán los
siguientes:
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
145
Figura 8.13: Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
146
Figura 8.14: Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección PG4
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 0,107 s (ver gura 8.14).
If : corriente de falla: 0,510 kA (ver tabla 8.1, se toma el 85 % de la corriente de falla).
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
Para el cálculo del tiempo de despeje del dispositivo de protección DP1, se recurre a la curva
de tiempo inverso del mismo, gura 8.14 y se calcula el tiempo de despeje al 85 % de la
corriente de falla.
Para el 85 % de la corriente de falla, resultados son los siguientes, los datos de entrada y los
resultados se muestran en la gura 8.15.
Energía incidente: 6,5109 J/cm
2 (1,5548 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 898,0722 mm.
Categoría del riesgo: 1 (ver tabla C.3, apéndice C).
Descripción de la ropa de protección: camisa, pantalón o cobertores resistentes al ameo
(ver tabla C.3, apéndice C).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
147
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 0 (ver tabla 6.5, capítulo 6).
8.5.3. Análisis de riesgo ante ameo por arco en el barraje de servicios auxiliares
Para la solución del ejemplo por el método [IEEE 1584, 2002], se requieren los siguientes
datos de entrada, para el análisis del riesgo:
V: nivel de tensión: 0,220 kV.
D: distancia entre conductores: 25 mm (ver tabla C.2, apéndice C).
If : corriente de falla: 3,145 kA (ver tabla 8.1).
D: distancia al punto posible de arco: 455 mm (ver tabla C.2, apéndice C).
Se considera que el dispositivo de protección a analizar está dentro de un encerramiento
(pánel de distribución).
Se considera que hay sistema de puesta a tierra.
x: exponente de distancia: 1,641 (ver tabla 4.1, capítulo 4).
El programa calcula, la corriente de arco plena y la corriente de arco reducida
IA : corriente de arco plena: 1,9507 kA.
IA : corriente de arco reducida: 1,6581 kA.
El tiempo de despeje de la corriente de arco plena y de corriente de arco reducida se hallan de
las guras 8.16 y 8.17, donde se muestra la curva de tiempo inverso del interruptor automático.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco plena: 0,025 s (ver gura 8.16).
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
148
Figura 8.15: Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
Figura 8.16: Tiempo de despeje de la corriente de arco plena
Figura 8.17: Tiempo de despeje de la corriente de arco reducida
149
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
150
t: tiempo de despeje de la corriente de arco plena: 0,026 s (ver gura 8.17).
Los resultados del análisis de la barra de servicios auxiliares y datos de entrada requeridos,
se muestran en la gura 8.18:
2 (0,1428 cal/cm2 ).
Energía incidente máxima: 0,5980 J/cm
Distancia mínima de protección contra ameo: 124,7386 mm.
Categoría del riesgo: 0 (ver tabla C.3, apéndice C).
Descripción de la ropa de protección: materiales como algodón sin tratamiento, lana,
seda o mezcla de estos materiales con un peso de tejido mínimo de 152,58 g/m
2 (4,5
2
oz/yd ). (Ver tabla C.3, apéndice C).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 1,07 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: evitar contacto (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: evitar contacto (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 00 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal 0 (ver tabla 6.5, capítulo 6).
8.5.4. Análisis de riesgo ante ameo por arco en el barraje de carga
Para la realización del análisis de riesgo ante ameo por arco en la barra de carga del centro
de generación, mediante la norma [IEEE 1584, 2002], se requieren los siguientes datos de
entrada al 100 % de la corriente de falla:
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 0,01 s (ver tabla 8.1).
If : corriente de falla: 2 kA (ver tabla 8.1).
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
Figura 8.18: Datos de entrada y resultados del análisis
151
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
152
Figura 8.19: Datos de entrada y resultados del análisis para el 100 % de la corriente de falla
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
153
Para el 100 % de la corriente de falla, los resultados son los siguientes, los datos de entrada
y los resultados se muestran en la gura 8.19:
Energía incidente: 2,3863 J/cm
2 (0,56984 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 543,6874 mm.
Categoría del riesgo: 0 (ver tabla C.3, apéndice C).
Descripción de la ropa de protección: materiales como algodón sin tratamiento, lana,
2 (4,5
seda o mezcla de estos materiales con un peso de fábrica mínimo de 152,58 g/m
2
oz/yd ).(Ver tabla C.3, apéndice C).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 0 (ver tabla 6.5, capítulo 6).
El método usado por la norma [IEEE 1584, 2002], requiere hacer los cálculos de energía
incidente con al 85 % de la corriente de falla, por lo tanto los datos de entrada serán los
siguientes:
V: nivel de tensión: 34,5 kV.
t: tiempo de despeje de la corriente de arco: 0,061 s (ver tabla 8.20).
If : corriente de falla: 1,7 kA (ver tabla 8.1, se toma el 85 % de la corriente de falla).
D: distancia al punto posible de arco: 787 mm (ver tabla A.1, apéndice A).
Para el cálculo del tiempo de despeje del dispositivo de protección PCarga, se recurre a la
curva de tiempo inverso del mismo, gura 8.20 y se calcula el tiempo de despeje al 85 % de
la corriente de falla.
Para el 85 % de la corriente de falla, los resultados son los siguientes, los datos de entrada y
los resultados se muestran en la gura 8.21:
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
154
Figura 8.20: Curva de tiempo inverso del dispositivo de protección PCarga
Energía incidente: 12,3728 J/cm
2 (2,9546 cal/cm2 ).
Distancia mínima de protección contra ameo: 1238,0086 mm.
Categoría del riesgo: 1 (ver tabla C.3, apéndice C).
Descripción de la ropa de protección: camisa, pantalón o cobertores resistentes al ameo
(ver tabla C.3, apéndice C).
Límite seguro de aproximación (conductores jos): 3,05 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite seguro de aproximación (conductores no jos): 2,44 m (ver tabla A.1, apéndice
A).
Límite de aproximación restringida: 0,8382 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Límite de aproximación prohibido: 0,4318 m (ver tabla A.1, apéndice A).
Clase de los guantes de protección: 4 (ver tabla 6.2, capítulo 6).
Clase de los elementos de protección personal: 0 (ver tabla 6.5, capítulo 6).
8.5 Análisis de riesgo ante ameo por arco
155
Figura 8.21: Datos de entrada y resultados del análisis para el 85 % de la corriente de falla
8.6 Análisis de resultados del estudio de análisis de riesgo ante ameo por arco
156
Tabla 8.2:
generación
Resumen de los resultados del análisis de riesgo ante ameo por arco en el centro de
Dispositivo
Energía
Límite
Clase
Descripción
Clase
Nivel
de protección
cal/cm2
ameo mm
EPP
de la ropa
guantes
Riesgo
PG1/PG2/PG3
16,7469
2947,40
2B
Algodón debajo de camisa, pantalón y cobertor FR.
4
3
PG4
1,7124
942,48
0
Camisa, pantalón o cobertores FR
4
1
PAux
0,1428
124,73
0
Algodón sin tratamiento, peso mínimo g/m2
00
0
PCarga
2,9546
1238,0086
0
Camisa, pantalón o cobertores FR
4
1
8.6. Análisis de resultados del estudio de análisis de riesgo ante ameo por arco
En la tabla 8.2 se resumen los resultados del análisis de riesgo ante un evento de ameo por
arco, en las celdas de protección de los generadores, en los paneles de distribución del barraje
de servicios auxiliares y en la celda de protección del barraje de carga.
La energía incidente de la segunda columna se calculó al límite restringido (ver tabla A.1,
apéndice A).
El límite de protección contra ameo, es la distancia a la cual la energía incidente es de 1,2
cal/cm
2 sin ropa de protección personal. Es la distancia a la cual se tendrán quemaduras
curables de 2 grado.
La clase de los guantes se basa en la clasicación de la tabla 6.2, capítulo 6.
La clase de los EPP (elementos de protección personal) se basa en la tabla 6.5, capítulo 6 y
la clasicación se hace en base a la energía incidente.
8.7. Reducción del riesgo en las celdas de protección
Una de las formas descritas anteriormente en el capítulo 5, era la reducción de los tiempos
de despeje de las corrientes de arco. Mediante la coordinación correcta de los dispositivos de
protección de los generadores, se puede disminuir el tiempo de despeje al 85 % de la corriente
de falla el cual, actualmente está en 1,383 s, llevando a un nivel de energía incidente elevado
y a una categoría de riesgo 3.
En la gura 8.23 se muestran los ajustes encontrados y en la gura 8.22 se muestran los
ajustes realizados.
Como se puede observar con el ajuste del disparo instantáneo del dispositivo, se logra una
reducción del tiempo de despeje al 85 % de 1,383 s a 0,1 s.
8.7 Reducción del riesgo en las celdas de protección
Figura 8.22: Ajustes realizados al dispositivo de protección de los generadores
Figura 8.23: Ajustes encontrados en el dispositivo de protección de los generadores
157
8.7 Reducción del riesgo en las celdas de protección
158
Como se puede ver en la gura 8.24, donde se muestran los resultados, con la coordinación
del tiempo de despeje, se logra una reducción del riesgo del nivel 3 al nivel 1.
8.7 Reducción del riesgo en las celdas de protección
159
Figura 8.24: Análisis de riesgo después de realizada la coordinación del tiempo de despeje del
dispositivo de protección
Capítulo 9
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES PARA
TRABAJOS FUTUROS
Se plantea la metodología para evaluar el nivel riesgo ante un evento de ameo por
arco.
Esta metodología permite determinar los requerimientos de los elementos de protección
personal y la ropa protectora, mediante la estimación de la energía incidente.
Se establece el procedimiento para cuanticar el nivel de riesgo ante un evento de ameo
por arco.
La herramienta software recopila la metodología planteada por las normas [IEEE 1584, 2002]
y [NFPA 70E, 2004], brindándole al usuario los resultados del análisis de riesgo ante
ameo por arco, además de interpretarlos en términos del nivel requerido de elementos
de protección personal.
Un parámetro mínimo para garantizar la seguridad del personal, es el límite de protección contra ameo.
Según lo establecido en [IEEE 1584, 2002], se establece que para determinar el nivel de
riesgo ante ameo por arco, se seleccione como resultado del modelo el nivel de energía
mas alto.
160
9.1 PARA TRABAJOS FUTUROS SE RECOMIENDA
161
9.1. PARA TRABAJOS FUTUROS SE RECOMIENDA
Comparación de la precisión de los métodos de estimación del riesgo, en búsqueda de
cual de ellos se ajusta más a una situación especíca.
Realizar montajes para la realización de pruebas de resistencia de la ropa y elementos
de protección personal, en laboratorio.
Bibliografía
[NFPA 70E, 2004]
NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION. Standard for
electrical safety in the workplace. 2004.
[Kaufmann y otro, 1960] KAUFMANN, R. H. & PAGE, J. C. Arcing fault protection for low
voltage power distribution system, nature of the problem, AIEEE
transanctions power apparatus systems, 1960.
[Stanback, 1977]
STANBACK, H. I. Predicting damage from 277 V single phase to
ground arcing faults, IEEE transaction on industry applications,
1977.
[IEEE 1584, 2002]
INSTITUTE
OF
ELECTRICAL
AND
ELECTRONIC
ENGI-
NEERS. Guide for performing arc-ash hazard calculations, 2002.
[NFPA 70, 2004]
NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION. National electrical code, 2004.
[Neal y otros,1997]
THOMAS
E.
NEAL,
ALLEN
H.
BINGHAM,
RICHARD
L.
DOUGHTY. Protective Clothing Guidelines for Electric Arc Exposure, IEEE transaction on industry applications, 1997.
[Doughty y otros, 2002.] RICHARD L. DOUGHTY, THOMAS E. NEAL, GENEVIEVE
M. LAVERTY & HUGH HOAGLAND. Minimizing Burn Injury:
Electric-Arc Hazard Assessment and Personnel Protection, IEEE
Industry application magazine, 2002.
[Weigel y otros]
J. WEIGEL, J. CLOUGH, B. LEUSCHNER. Understanding and
Reducing Arc Flash Hazards, Square D/Schneider Electric.
[Graham y otros, 2004]
AIDAN M. GRAHAM, GARY GATES & MICHAEL HODDER.
Currents methods for conducting an arc ash hazard analysis, IEEE,
2004.
162
BIBLIOGRAFÍA
[Wallace y otros, 2007]
163
H. WALLACE TINSLEY, MICHAEL HODDER & AIDAN GRAHAM. Beyond the calculations: life after arc ash analysis, IEEE,
2007.
[Doan y otros, 2004]
DANIEL R. DOAN, H. LANDIS FLOYD, THOMAS E. NEAL.
Comparison of Methods for Selecting Personal Protective Equipment for Arc Flash Hazards, IEEE transaction on industry applications, 2004.
[Doan y otros,2004]
DANIEL
R.
DOAN,
JENNIFER
SLIVKA,
CHRIS
BOHRER.
IEEE. A summary of arc ash hazard assesments anda safety improvements, IEEE, 2004.
[Inshaw y otro, 2005]
CHRISTOFER INSHAW & ROBERT A. WILSON. Arc ash hazard analysis and mitigation, IEEE, 2005.
[Neitzel]
DENNIS K. NEITZEL. Protective Devices Maintenance as it Applies to the Arc/Flash Hazard, IEEE, 2004.
[Gammon y otro, 2000] TAMMY L. GAMMON, JOHN H. MATTHEWS. Incident energy
factors and simple 480-V incident energy equations, IEEE, 2000.
[Wilkings y otros, 2005] WILKINGS M. ALLISON, M. LANG. Calculating Hazards: An improved method for arc-ash hazard analysis, IEEE industry aplications magazine, 2005.
[Ostrovsky, 2005]
VLADIMIR OSTROVSKY. Performance of Voltage Rated Gloves
in Arc Flash Exposures, IAS, 2005.
[Hodder y otros, 2006]
MICHAEL HODDER, WILLIAM VILCHECK, FLOYD CROYLE,
DAVID MCCUE. Practical Arc-Flash Reduction: Methods in reducing hazardous areas in large industrial facilities, IEEE Industry
Aplications Magazine, 2006.
[Tinsley y otros, 2006]
H. WALLACE TINSLEY, MICHAEL HODDER, AIDAN M. GRAHAM. Arc Flash Hazard Calculations: Myths, facts and solutions,
IEEE, 2006.
[Lang y otros, 2007]
M. LANG, THOMAS E. NEAL , R. WILKINS. Introduction to Arc
Flash, ICEFA, 2007
BIBLIOGRAFÍA
[Dunki-Jacobs, 1986]
164
J.R. DUNKI-JACOBS. The Escalating Arcing Ground-Fault Phenomenon, IEEE, 1986.
[Lee, 1982]
RALPH H. LEE. The Other Electrical Hazard: Electric Arc Blast
Burns. IEEE Transactions on Industry Applications, 1982.
[Gibbs, 2004]
D. GIBBS. Arc Flash Boundary Calculations Using Computer Software Tools, IAS, 2004
[Neal y otro, 2005]
THOMAS E. NEAL & ROGER F. PARRY. Shrapnel, pressure and
noise, IEEE industry applications magazine, 2005.
[Cadick y otros]
JOHN CADICK, MARY CAPELLI-SHELLPFEFFER & DENNIS
NEITZEL. Electrical safety handbook, MacGraw Hill, tercera edición, 2006.
[Bingham y otros, 1997] ALLEN H. BINGHAM, RICHARD L. DOUGHTY & THOMAS
E. NEAL. Testing update on protective clothing and equipment for
electric arc exposure, IEEE, 1997.
[Heberlein y otros, 1996] HEBERLEIN G. E., HIGGINS, J. A. & EPPERLY R. A. Report
on enclosure internal arcing tests, IEEE Industry Applications Magazine, May/June 1996.
[Jones y otros, 1995]
JAMIL S., JONES R. A., MCCLUNG, L. B. Arc and ash burn hazards at various levels of an electrical system. Petroleum and Chemical Industry Conference, Industry Applications Society, 1995.
[Doughty y otros, 2000] DOUGHTY, R. L., NEAL, T. E. & FLOYD, H. L. Predicting incident energy to better manage the electric arc hazard on 600 V
power distribution systems, IEEE transaction on industry applications, 2000.
Apéndice A
Distancias de seguridad
A.1. Introducción
En este apéndice se dan las distancias límites de seguridad para prevenir accidentes eléctricos.
A.2. Límites de aproximación
Conservar una buena distancia segura desde los conductores eléctricos energizados, es un
medio efectivo de mantener la seguridad eléctrica. En la medida en que la distancia entre una
persona y un conductor expuesto disminuye, el potencial de accidentes eléctricos aumenta.
En la gura A.1 se pueden apreciar estos límites.
Límite de aproximación segura
El personal no calicado está seguro cuando mantiene una distancia desde los conductores
energizados, incluyendo el elemento conductor mas largo que esté sosteniendo, por lo tanto
no puede entrar en contacto o disminuir el aislamiento que le da el aire. Esta distancia de
seguridad se conoce como el límite de aproximación, El personal no debe cruzar el límite de
protección contra ameo a menos que este usando los elementos de protección apropiados.
Se deben realizar los cálculos de la distancia mínima de ameo y si el límite va a ser cruzado
se requiere el uso de trajes adecuados de protección contra ameo.
El personal que cruce el límite de aproximación y entre al espacio limitado, debe estar calicado para la realización del trabajo que va a ejecutar.
Límite de aproximación restringida
165
A.2 Límites de aproximación
166
Figura A.1: Límites de aproximación
Fuente: National re protection association, NFPA 70E, 2004.
Al cruzar el límite restringido, y entrar al espacio restringido, el personal calicado debe
hacer los siguiente:
Tener un plan documentado y aprobado por el personal responsable.
Usar los elementos de protección personal adecuados para el trabajo cerca o en conductores energizados y con rango de tensión y energía, apropiado para el nivel en que
se está trabajando.
Tener la certeza de que ninguna parte del cuerpo entre en el espacio prohibido.
Minimizar el riesgo por movimientos inadvertidos, manteniendo el cuerpo lo mas lejos
posible del espacio restringido, usando solo las partes del cuerpo protegidas en este
espacio, necesarias para desarrollar el trabajo.
Límite prohibido de aproximación
Cruzar el límite prohibido y entrar en el espacio prohibido, se considera lo mismo que hacer
contacto con conductores energizados expuestos. Por lo tanto el personal calicado debe hacer
lo siguiente:
A.2 Límites de aproximación
167
Tabla A.1: Límites de aproximación a partes energizadas expuestas para prevenir electrocución
(2)
(3)
Límite de aproximación segura
Conductor no jo (m) Conductor jo (m)
No especicado
No especicado
3,05
1,07
3,05
1,07
3,05
1,53
3,05
1,83
3,05
2,44
3,05
2,44
3,25
2,44
3,36
3,05
3,56
3,56
3,97
3,97
4,68
4,68
5,8
5,8
7,24
7,24
(1)
Tensión
de línea (kV)
< 0,05
0,05-0,3
0.301 - 0.75
0,751 - 15
15,1 - 36
36,1 - 46
46.1 - 72.5
72,6 - 121
138 - 145
161 - 169
230 - 242
345 - 362
500 - 550
765 - 800
(4)
Límite
restringido (m)
No especicado
Evitar contacto
0,3
0,66
0,787
0,838
0,965
0,991
1,093
1,22
1,6
2,59
3,43
4,55
(5)
Límite
prohibido (m)
No especicado
Evitar contacto
0,025
0,177
0,254
0,431
0,635
0,812
0,939
1,07
1,45
2,44
3,28
4,4
Fuente: National re protection association, NFPA 70E, 2004
Tener el entrenamiento especíco, para trabajar en conductores eléctricos o partes de
circuitos energizados.
Tener un plan documentado, justicando la necesidad de la ejecución del trabajo a esa
distancia.
Realizar un análisis de riesgos.
Tener los dos primeros pasos aprobados por las autoridades responsables.
Usar los equipos de protección personal adecuados para trabajos cerca o en conductores
energizados y con rango de voltaje y energía, apropiado para el nivel en que se está
trabajando.
Bases tomadas para las distancias de la tabla A.1
Las columnas de la 1 a la 5 de la tabla muestran varias distancias a desde conductores
eléctricos o partes de circuito energizadas. Se incluyen las dimensiones que se deben guardar
para tener un aislamiento básico por el aire. Las distancias mínimas de aislamiento por el aire
A.2 Límites de aproximación
168
para tensiones menores o iguales a 72,5 kV se toman del ANSI/IEEE 516 2003. Las distancias
mínimas de aislamiento por el aire requeridas para evitar el ameo son las siguientes:
V < 300V :
1 mm.
300V < V ≤ 750V :
2 mm.
750V < V ≤ 2kV :
5 mm.
2kV < V ≤ 15kV :
3,9 cm.
15kV < V ≤ 36kV :
16,1 cm.
36kV < V ≤ 48,3kV :
48,3 < V ≤ 72,5kV :
25,4 cm.
38,1 cm.
72,5kV < V ≤ 121kV :
64,0 cm.
138kV < V ≤ 145kV :
77,8 cm
161kV < V ≤ 169kV :
91,5 cm.
230kV < V ≤ 242kV :
1,281 m.
345kV < V ≤ 362kV :
2,282 m.
500kV < V ≤ 550kV :
3,112 m.
765kV < V ≤ 800kV :
4,225 m.
1. Primera columna. Los rangos de voltaje han sido seleccionados a partir de un grupo
de voltajes que requiere distancias similares de aproximación, basados en la suma de
la distancia de soporte eléctrico y un factor de movimientos inadvertidos. El valor del
límite superior del rango, es el máximo voltaje del voltaje nominal mas alto en el rango,
basados en ANSI C.84.1 2005. Para sistemas monofásicos se selecciona el rango que es
igual al voltaje máximo del sistema, fase a tierra, multiplicado por 1,732.
2. Segunda columna. Las distancias de esta columna están en las distancias dadas por
OSHA para personal no calicado. Para tensiones por debajo de 50 kV a tierra, 3,05
m, mas 0,1 m por cada 1 kV por encima de los 50 kV.
A.2 Límites de aproximación
169
3. Tercera columna. Las distancias dadas en esta columna, se basan en lo siguiente:
V ≤ 750V
(a)
se usó tabla 110.26(A)(1),[NFPA 70, 2004] espacios de trabajo, condición
(b) 750V < V ≤ 145kV , se usó tabla
trabajo condición 2. (c)V > 145kV , se usó
2 para tensiones de rango 151 V a 600 V.
110.34(A),[NFPA 70, 2004] espacios de
OSHA de la misma forma que se empleó en la segunda columna.
4. Cuarta columna. Las distancias están basadas en la suma de las distancias mínimas de
protección contra ameo y las distancias de movimientos inadvertidos
evitar contacto.
(a)V ≤ 300V ,
(b)300V < V ≤ 750V , se le suma 30.4 cm por movimientos inadver-
tidos, este valor se basa en la experiencia y precauciones en sistemas de 120/240 V.
(c)V > 72,5kV , se suma 30.4 cm por movimientos inadvertidos.
5. Quinta columna. Las distancias mostradas en esta columna están basadas en lo siguiente
(a) V ≤ 300V ,
evitar contacto.
(b) 300V < V ≤ 750V ,
usar tabla 230.51(C)
[NFPA 70, 2004], separaciones entre conductores y supercies de 600 V no expuestas
al clima.
(c) 750V < V ≤ 2kV , usar valores que se ajusten con los valores adyacentes.
(d)2kV < V ≤ 72,5kV , usar tabla 490.24 [NFPA 70, 2004], distancias mínimas entre
partes vivas, valore a la intemperie, para tensiones fase a tierra (e)V
15,2 cm por movimientos inadvertidos.
> 75kV ,
sumar
Apéndice B
Manual del usuario
B.1. Introducción
La herramienta computacional es una aplicación desarrollada en Matlab, mediante una interfaz de usuario que plantea inicialmente la estimación de la energía incidente, por el método
de las normas IEEE 1584 2002 y NFPA 70E 2004.
Como una segunda aplicación y en base a la energía incidente, el programa halla la clase y
descripción de ropa de protección a usar, la distancia mínima de protección contra ameo,
los límites de aproximación, la clase de los guantes de protección a usar y en caso de que la
energía incidente alcance valores muy elevados, plantea alternativas para su reducción.
B.2. Requerimientos
Los requerimientos mínimos de hardware para utilizar esta herramienta son:
Procesador Pentium III, Athlon 2000 o superiores.
Microsoft Windows XP/Vista, Mac OS, Linux (Ubuntu), o versiones siguientes.
Memoria RAM de 512 MB, se recomienda de 1 G
Tarjeta gráca de 16 Bits
500 MB de espacio en disco duro.
B.3. Instalación
Para utilizar este software, inicialmente se necesita guardar la carpeta llamada
q
arco en el equipo, el cual debe tener instalado Matlab 2008a. Para ello:
170
q
ameo por
B.4 Ejecución
171
1. Seleccione desde el CD del software la carpeta
q
q
ameo por arco y guárdela en el es-
critorio del PC que desee utilizar.
2. Seguidamente puede continuar con el proceso de ejecución.
Nota: en la carpeta
q
q
ameo por arco debe almacenar los ejecutables: ameo.g, ameo.m,
uitable y otros archivos requeridos para su ejecución. Es necesario que los archivos bases de
la herramienta no sean retirados de la carpeta, para garantizar el correcto funcionamiento.
B.4. Ejecución
Para ejecutar el programa se le solicita al usuario:
Realizar un estudio previo de cortocircuito del sistema a analizar, calculando las corrientes de falla trifásica más altas y los tiempos de despeje de las mismas, por los
dispositivos de protección.
Tener disponibles las curvas de despeje de los dispositivos de protección.
Vericar si el dispositivo de protección (interruptor automático en caja moldeada o
fusible), que se tiene en el sitio donde se va a realizar el análisis, corresponde a alguno de los enumerados por el programa, vericar que estén dentro de los rangos de
aplicabilidad.
Entregar los datos de entrada al programa, en la medida que los vaya solicitando.
B.4.1. Ejecución inicial
Para su ejecución inicie abriendo Matlab, desde allí vaya al menú archivo y abra el ejecutable
q
q
q
q
ameo.m que se encuentra en la carpeta ameo por arco . Luego pulse F5 para correrlo y
espere a que se abra una ventana de selección. Ver gura B.1. Esta ventana permite escoger
el método por el cual se van a llevar a cabo los cálculos, bien sea por la norma IEEE 1584
2002 o por la norma NFPA 70E.
B.4.2. Selección del método de IEEE 1584 2002 para el cálculo de
los parámetros
Al seleccionar el método IEEE 1584, aparece la ventana ameo.
B.4 Ejecución
Figura B.1: Ventana de selección del método cálculo de los parámetros
172
B.4 Ejecución
173
Inicie seleccionando el dispositivo de protección que se ajuste al del sitio donde va a llevar a
cabo el análisis. Para ello en el área A de la gura B.2, seleccione el tipo de dispositivo que
se ajuste, seguidamente espere a que se actualice la entrada de datos.
B.4.2.1. Selección de interruptores automáticos en caja moldeada
Si la selección de dispositivo de protección, corresponde a interruptores autómaticos en caja moldeada, aparecerá la ventana mostrada en la gura B.2. En la cual se muestran las
siguientes áreas:
Área A: Datos de entrada
En está área el programa pide al usuario algunos de los datos necesarios para la realización
de los cálculos. Ver gura B.2.
Entradas Escritas
Nivel de tensión en kV.
Corriente máxima de interrupción del interruptor automático en kA.
Corriente de disparo instantáneo en kA.
Área B: Límites de corriente del modelo
Seguidamente y al presionar el botón superior Calcular 1, el programa halla los límites de
corriente de falla, para los cuales el modelo es aplicable (I1 < Ibf <I2 ) los cuales se muestran
en esta área. Además se despliega la ventana mostrada en la gura B.3, con los límites de
corriente e instrucciones para continuar con la ejecución del programa.
Área C: Datos de salida
Al presionar el botón Calcular 2, en esta área se muestran los resultados del modelo. Ver
gura B.2.
Salidas
2
Energía incidente máxima en cal/cm .
B.4 Ejecución
174
Figura B.2: Ventana desplegada, para los cálculos en caso de selección de interruptores automáticos
B.4 Ejecución
Figura B.3: Ventana desplegada con los límites de corriente del modelo
175
B.4 Ejecución
Energía incidente máxima en J/cm
176
2.
Distancia mínima de protección contra ameo en mm.
Clase de riesgo.
Descripción de la ropa de protección necesaria, para el nivel de riesgo calculado.
Clase de la ropa de protección.
Clase de los guantes de protección.
Área D: Tabla
Tabla con las límites de aproximación, dependiendo del nivel de tensión. Ver gura B.2.
B.4.2.2. Selección de fusibles
Primero se debe seleccionar la clase de fusible, que esté instalado en el lugar donde se va a
realizar el estudio. Ver gura B.4, área A.
Área A: Datos de entrada
En esta área el programa pide al usuario algunos de los datos necesarios para la realización
de los cálculos. Ver gura B.4.
Entradas Escritas
La corriente de falla en kA.
Al digitar la corriente de falla, presione el botón Calcular 2, si la corriente de falla no está
dentro de los rangos de aplicabilidad del modelo, se despliega un mensaje de error. Ver gura
B.5.
Área B: Datos de salida
Al presionar el botón Calcular 2, en esta área se muestran los resultados del modelo. Ver
gura B.4.
B.4 Ejecución
Figura B.4: Ventana desplegada, para los cálculos en caso de selección de fusibles
177
B.4 Ejecución
178
Figura B.5: Mensaje de error desplegado
B.4 Ejecución
179
Salidas
2
Energía incidente máxima en cal/cm .
Energía incidente máxima en J/cm
2.
Distancia mínima de protección contra ameo en mm.
Clase de riesgo.
Descripción de la ropa de protección necesaria para el nivel de riesgo calculado.
Clase de la ropa de protección.
Clase de los guantes de protección.
Tabla con los límites de aproximación.
Área C: Tabla
Tabla con las límites de aproximación, dependiendo del nivel de tensión, el programa
selecciona en amarillo, la la de la tabla para la cual el modelo aplica. Ver gura B.4.
B.4.2.3. No aplica ningún dispositivo de protección
Para niveles de tensión inferiores o iguales a 15 kV
Área A: Selección de opciones
En esta área se especica, la conguración del sistema que se va a analizar. Ver gura B.6.
Especicar la conguración, si es encerramiento o al aire libre.
Especicar si el sistema tiene puesta a tierra o no.
Con los anteriores datos, el programa calcula el nivel de energía incidente y escoge como
resultado el valor mas alto de energía incidente.
Área B: Datos de entrada
En esta área el programa pide al usuario algunos de los datos necesarios para la realización
de los cálculos. Ver gura B.6.
B.4 Ejecución
180
Figura B.6: Ventana desplegada, para los cálculos en caso no aplicar ningún dispositivo de
protección, tensiones menores a 15 kV
B.4 Ejecución
181
Entradas Escritas
Nivel de tensión en kV.
Distancia al punto de arco en mm.
Corriente de falla en kA.
Distancia entre conductores en mm.
Exponente de distancia.
Área C: Cálculo de la corriente de arco
Al digitar estos datos y hacer las selecciones del área A, presione el botón calcular 1 y el
programa calcula las corrientes de arco plena y reducida, es decir al 100 % y 85 %, posteriormente y en base a las curvas de tiempo inverso del dispositivo de protección que tenga en el
sitio de trabajo, digite los siguientes datos de entrada:
Tiempo de despeje de la corriente de arco plena en segundos.
Tiempo de despeje de la corriente de arco reducida en segundos.
Área D: Datos de salida
Despúes de introducir los datos requeridos y al presionar el botón Calcular 2, el programa
muestra los siguientes datos. Ver gura B.6.
Salidas
2
Energía incidente máxima en cal/cm .
Energía incidente máxima en J/cm
2.
Distancia mínima de protección contra ameo en mm.
Clase de riesgo.
Descripción de la ropa de protección necesaria para el nivel de riesgo calculado.
Clase de la ropa de protección.
B.4 Ejecución
182
Clase de los guantes de protección.
Tabla con los límites de aproximación.
Área E: Tabla
Tabla con las límites de aproximación, dependiendo del nivel de tensión.
Para niveles de tensión superiores a 15 kV
Área A: Datos de entrada
En está área el programa pide al usuario algunos de los datos necesarios para la realización
de los cálculos. Ver gura B.7.
Entradas Escritas
Nivel de tensión en kV.
Distancia al punto de arco en mm.
Corriente de falla en kA.
Tiempo de despeje de la corriente de falla.
Área B: Datos de salida
Despúes de introducir los datos requeridos y al presionar el botón Calcular 2, el programa
muestra los siguientes datos. Ver gura B.7.
Salidas
2
Energía incidente máxima en cal/cm .
Energía incidente máxima en J/cm
2.
Distancia mínima de protección contra ameo en mm.
Clase de riesgo.
B.4 Ejecución
183
Figura B.7: Ventana desplegada, para los cálculos en caso no aplicar ningún dispositivo de
protección, tensiones mayores a 15 kV
B.4 Ejecución
184
Descripción de la ropa de protección necesaria para el nivel de riesgo calculado.
Clase de la ropa de protección.
Clase de los guantes de protección.
Tabla con los límites de aproximación.
Área C: Tabla
Tabla con las límites de aproximación, dependiendo del nivel de tensión.
B.4.3. Selección del método de NFPA 70E para el cálculo de los
parámetros
B.4.3.1. Para tensiones mayores o iguales a 600 V
Área A: Datos de entrada
En está área el programa pide al usuario algunos de los datos necesarios para la realización
de los cálculos. Ver gura B.8.
Entradas Escritas
Nivel de tensión en kV
La corriente de falla de contacto en kA.
Tiempo de despeje en segundos.
Distancia al punto posible de arco en mm.
Área B: Datos de salida
Despúes de introducir los datos requeridos y al presionar el botón Calcular, el programa
muestra los siguientes datos. Ver gura B.8.
B.4 Ejecución
185
Figura B.8: Ventana desplegada, para los cálculos a tensiones mayores o iguales a 600 V
B.4 Ejecución
186
Salidas
2
Energía incidente máxima en cal/cm .
Energía incidente máxima en J/cm
2.
Distancia mínima de protección contra ameo en mm.
Clase de riesgo.
Descripción de la ropa de protección necesaria para el nivel de riesgo calculado.
Clase de la ropa de protección.
Clase de los guantes de protección.
Tabla con los límites de aproximación.
Área C: Tabla
Tabla con las límites de aproximación, dependiendo del nivel de tensión, el programa
selecciona en amarillo, la la de la tabla para la cual el modelo aplica. Ver gura B.8.
B.4.3.2. Para tensiones menores a 600 V
Área A: Datos de entrada
En está área el programa pide al usuario algunos de los datos necesarios para la realización
de los cálculos. Ver gura B.9.
Entradas Escritas
Nivel de tensión en kV
La corriente de falla de contacto en kA.
Tiempo de despeje en segundos.
Distancia al punto posible de arco en mm.
B.4 Ejecución
Figura B.9: Ventana desplegada, para los cálculos a tensiones menores a 600 V
187
B.4 Ejecución
188
Área B: Selección de opciones
En esta área se especica, la conguración del sistema que se va a analizar. Ver gura B.9.
Especicar la conguración, si es encerramiento o al aire libre.
Área C: Datos de salida
Despúes de introducir los datos requeridos y al presionar el botón Calcular, el programa
muestra los siguientes datos. Ver gura B.9.
Salidas
2
Energía incidente máxima en cal/cm .
Energía incidente máxima en J/cm
2.
Distancia mínima de protección contra ameo en mm.
Clase de riesgo.
Descripción de la ropa de protección necesaria para el nivel de riesgo calculado.
Clase de la ropa de protección.
Clase de los guantes de protección.
Tabla con los límites de aproximación.
Área C: Tabla
Tabla con las límites de aproximación, dependiendo del nivel de tensión, el programa
selecciona en amarillo, la la de la tabla para la cual el modelo aplica.
Apéndice C
Tablas de referencia
C.1. Introducción
En el este capítulo se presentan las tablas usadas como referencia. Estas tablas son empleadas
para determinar: las distancias típicas de trabajo en diferentes equipos, la separación típica
entre conductores, el nivel de riesgo y los requerimientos de la ropa de protección dependiendo
del nivel de energía incidente al cual el trabajador estará expuesto.
C.2. Distancias típicas de trabajo en diferentes equipos
Las distancias mostradas en la tabla C.1 corresponden a la suma de las distancias desde el
trabajador al equipo y desde el equipo a la fuente de arco potencial, dentro del equipo.
C.3. Separación típica entre conductores
La tabla C.2 muestra las separaciones típicas entre conductores para diferentes equipos. Para
tensiones mayores a 15 kV no se requiere la separación entre conductores para la estimación
Tabla C.1: Distancias típicas de trabajo en diferentes equipos
Clase de equipo
Distancias tipicas de trabajo (mm)
Celdas de 15 kV
910
Celdas de 5 kV
910
Celdas de baja tensión
610
CCM y páneles de districón de baja tensión
455
Cable
455
Otros
Determinar en campo
Fuente: Fuente: IEEE 1584 2002. Guide for performing arc ash hazard calculations
189
C.4 Niveles de riesgo y requerimientos de la ropa de protección personal
190
Tabla C.2: Separación típica entre conductores de diferentes fases
Clase de equipo
Separación típica entre fases (mm)
Celdas de 15 kV
152
Celdas de 5 kV
104
Celdas de baja tensión
32
CCM y páneles de districón de baja tensión
25
Cable
13
Otros
No se requiere
Fuente: Fuente: IEEE 1584 2002. Guide for performing arc ash hazard calculations
Tabla C.3: Niveles de riesgo y requerimientos de la ropa de protección personal
Nivel del
riesgo
0
1
2
3
4
Sistemas típicos de ropa protectora
Descripción de la ropa de protección
(capas)
Materiales como algodón que no se derrita
con un peso de tejido 152,58 g/m2 (1)
Camisa y pantalón FR o cobertor FR (1)
Ropa de algodón debajo de camisa
covencional además camisa y pantalón FR (1
o 2)
Ropa de algodón debajo de pantalón, camisa
y cobertor FR (2 o 3)
Ropa de algodón debajo de camisa y
pantalón FR mas traje de protección contra
ameo (3 o más)
Requerimiento mínimo de
resistencia al arco
N/A
16,74 (4)
33,47 (8)
104,6 (25)
167,36 (40)
Fuente: NFPA 70E 2004. Standard for electrical safety in the workplace
de la energía incidente.
C.4. Niveles de riesgo y requerimientos de la ropa de protección personal
En la tabla C.3 se muestra la clasicación de los niveles de riesgo dependiendo de la energía
incidente a la cual el personal pueda estar expuesto.
Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Download PDF

advertisement