Arc Flash en sistemas de 220 VCA, revisión del estándar IEEE 1584 A Versión 2018

El estándar IEEE 1584-2018 – IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations, es la guía para el cálculo de los niveles de energía incidente desarrollada durante fallas de corto circuito con arqueo. La versión previa era la del año 2002. Los programas de análisis de sistemas eléctricos como ETAP utilizan la metodología establecida por el estándar para calcular los niveles de energía incidente. ETAP ha participado activamente en el desarrollo y validación del modelo de cálculo. Las fórmulas de cálculo de la energía incidente son empíricas, provienen de realizar fallas con arqueo en laboratorio para diferentes geometrías de envolventes metálicas (que simulan tableros y equipos) y medir los niveles de energía calorífica (incidente) que se desarrollan. Desde que se nació el estándar IEEE-1584, se encontró que existe una relación que puede establecerse a través de una fórmula matemática “de alta complejidad” entre la falla de corto circuito con arqueo y la falla trifásica sólida (sin resistencia) que se calcula con matemática clásica en los estudios de corto circuito estándar que se realizan para la industria, por eso se dice que un estudio de corto circuito genera datos de entrada para un estudio de arc flash. 

El nuevo estándar IEEE 1584-2018 reemplaza al IEEE 1584-2002, la actualización de este estándar tomó casi 15 años y miles de horas de investigación, desarrollo y validación. En este blog nos enfocaremos el cálculo de niveles de energía incidente para sistemas de 240V o menos, posteriormente hablaremos de todos los cambios involucrados. 

En la versión 2002 del estándar IEEE-1584 se consideraba que las fallas con arqueo se podían “sostener” en transformadores de 125 KVA @ 240 VCA (o niveles de falla sin resistencia de 10 kA @ 240 VCA), lo que quedaba por debajo de este umbral, se despreciaba (se le asignaba categoría de riesgo 0), en la versión del estándar 2018, el nivel de la sostenibilidad del arco en una falla se bajó a 240 VCA con un nivel de falla sólida (sin resistencia) de 2 kA, de acuerdo con lo anterior, el análisis de los sistemas eléctricos se extendió. Sin embargo, los resultados experimentales dan niveles de energía incidente mucho menores que las formulaciones empíricas “conservadoras” del estándar 1584-2002, es decir que se tiene mejor precisión. A continuación se presenta gráfica publicada por ETAP de este comportamiento. 

Fig. 1 Comparación de los resultados de los estándares IEEE-1584 en sus versiones 2002 y 2018. Publicada por ETAP. 

La gráfica mostrada en la figura 1 nos da la certeza de los bajos niveles de energía incidente que se desarrollan en circuitos de 240 VCA con niveles de falla sólida menores que 2 kA.  

Como comentario final de este blog, cuando se analizan sistemas de 220 VCA con la versión 2002 del estándar IEEE-1584, muchas veces los resultados matemáticos daban niveles de energía incidente considerados de alta energía, lo cual resultaba contraintuitivo, sin embargo no había manera de refutar los resultados calculados, la versión 2018 vino a confirmar lo que ya se intuía. 

RADTHINK cuenta con la distinción “solution provider” de ETAP para México, lo cual significa que contamos con personal calificado para uso de la herramienta de análisis. 

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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