Arc Flash ¿De qué depende el nivel de energía incidente en una falla con Arco Eléctrico?

Dentro de los tableros o equipos eléctricos energizados, existe energía calorífica potencial que puede liberarse si dentro del mismo se produce una falla con arco eléctrico. La energía potencial disponible dentro de un tablero o equipo eléctrico energizado se denomina energía incidente y se mide en Cal/cm2. El umbral de quemadura de la piel humana es de 1.2 cal/cm2, en lo tableros y equipos eléctricos presentes en la industria se puede llegar a tener niveles de 40 cal/cm2 o más, lo cual puede poner en riesgo la vida de un trabajador calificado que esté desarrollando trabajos dentro de un equipo energizado. Para calcular los niveles potenciales de energía incidente y generar acciones para control de riesgos, se desarrolla un estudio de niveles de falla con arco eléctrico (arc flash) a partir de un modelo del sistema eléctrico desarrollado por un ingeniero de protecciones en un software de análisis de ingeniería eléctrica de uso y prestigio internacional como ETAP

Fig. 1 Tablero eléctrico que presentó una falla con arqueo. 

El nivel de energía incidente presente en un tablero o equipo eléctrico energizado depende de las siguientes variables. 

1. EL NIVEL DE FALLA DE CORTO CIRCUITO EN CADA TABLERO Y/O EQUIPO.  

En los sistemas industriales el nivel de falla de corto circuito está determinado por el tamaño en KVA del transformador principal y del tamaño en KVA de los transformadores de distribución. Entre más grandes en capacidad son los transformadores, mayor es el nivel de energía incidente potencial presente en los tableros y equipos. 

Los valores de corto circuito se determinan por medio de un estudio de corto circuito. 

2. EL TIEMPO DE INTERRUPCIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA POR PARTE DE LOS ELEMENTOS DE INTERRUPCIÓN Y PROTECCIÓN. 

Los elementos responsables de la interrupción de las fallas de corto circuito tienen un tiempo de apertura de la corriente de falla. 

Algunos elementos de interrupción tienen tiempos de operación fijo como: fusibles de potencia, Interruptores termo magnéticos; y otros tienen tiempos de operación “ajustable” como: los Interruptores de potencia con unidad de disparo, relevadores de protección (sobre corriente, diferenciales de transformador, bus y de arco eléctrico) controlando a interruptores de potencia. 

Los ajustes de los tiempos de operación de las protecciones se determinan por medio de un estudio de coordinación de protecciones. A menor tiempo de operación, menor nivel de energía incidente en la falla con arco eléctrico.  

En el estudio de niveles de riesgo en fallas con arco eléctrico se calculan los niveles de energía incidente presentes en cada uno de los tableros y equipos eléctricos de la planta, este estudio recibe datos de entrada generados desde los estudios de corto circuito y coordinación de protecciones. Se recomienda actualizar los estudios de protección eléctrica (corto circuito, coordinación de protecciones y arc flash) cada 2 años. 

NORMATIVA

  1. En México, NORMA Oficial Mexicana NOM-017-STPS-2008, Equipo de protección personal-selección, uso y manejo en los centros de trabajo.  
  2. NFPA 70E®: Standard for Electrical Safety in the Workplace®, 2018 Edition. 
  3. IEEE 1584-2018 – IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations. 

ACERCA DEL AUTOR: 

Ing. Fernando Pérez Ross 

Director de operaciones en RADTHINK S.A. de C.V. 

Analista senior de sistemas eléctricos industriales. 

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