Relación de los estudios de corto circuito y coordinación de protecciones con el estudio de Arco Eléctrico (Arc Flash)

Un estudio de arco eléctrico determina el nivel de energía incidente (energía calorífica) presente en cada uno de los equipos y tableros del sistema eléctrico, asimismo el equipo de protección personal que debe utilizarse para minimizar el riesgo cuando se va a trabajar con el equipo energizado, esta información se coloca en las etiquetas de seguridad que se pegan en cada tablero como advertencia. Estos cálculos son realizados en un software de análisis de ingeniería eléctrica de uso extendido como #ETAP

Falla con arco eléctrico
Fig. 1 Falla con arco eléctrico y explosión en tablero de media tensión.

El nivel de energía incidente en una falla con arco eléctrico depende principalmente de tres variables, entre las que podemos mencionar: a) geometría del equipo, b) nivel de corto circuito sólido (franco) y c) el tiempo en que se libere la falla con arqueo (coordinación de protecciones).   

Ahora hablemos de cada una de las 3 variables: 

  1. Geometría del equipo 

Realmente una vez definida la geometría del equipo: tamaño de la envolvente, compartimentación, disposición de barras principales y derivaciones, este conjunto de datos se convierte en una constante dentro de las formulaciones para los cálculos. 

La geometría del equipo se da de alta al generar la base de datos en el software #ETAP

  1. Nivel de corto circuito sólido (franco) 

El estándar IEEE 1584-2018 – IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations ha demostrado que existe una relación entre el nivel de falla solido en un equipo o tablero (cuando se ponen en corto las 3 fases a través de un metal de alta conductividad) y la falla sostenida con arqueo a través del aire, cuando este ha perdido su capacidad aislante dentro del equipo. Los resultados que arroja un estudio de corto circuito, serán datos de entrada para las formulaciones para el cálculo de la energía incidente resultante.

El nivel del corto circuito en un sistema de baja tensión depende del tamaño en KVA del transformador que lo alimenta y la distancia desde sus terminales al punto de falla. Los niveles de falla en cada punto del sistema eléctrico se determinan a través de un estudio de corto circuito

  1. El tiempo en que se libere la falla con arqueo (coordinación de protecciones).   

El ajuste de tiempo para interrumpir las fallas afecta directamente a la energía incidente que se acumula en una falla durante el proceso de arqueo dentro de la envolvente de un equipo o tablero, estos ajustes son determinados a través de un estudio de coordinación de protecciones

De acuerdo con las prácticas recomendadas de ajustes de protecciones, no necesariamente una falla debe ser liberada de forma instantánea, sino de su localización dentro del sistema eléctrico con respecto a los elementos de protección de sobre corriente que estén monitoreando la aparición de fallas, los cuales determinan cuando debe liberarse una falla para evitar apagones de grandes zonas del sistema eléctrico. 

Los programas de análisis como #ETAP, toman los datos de la geometría y los resultados de los estudios de corto circuito y coordinación de protecciones y los procesan dentro del módulo de análisis de fallas con arqueo para generar los resultados relacionados. 

Un error conceptual común por parte de los usuarios es querer desarrollar un estudio de arco eléctrico sin tener “hechos” los estudios previos de corto y coordinación de protecciones, sin los cuales no se pueden calcular los resultados de este estudio. 

Puedes escuchar nuestro Podcast donde hablamos de “Riesgos de Arco Eléctrico”

NORMATIVA

  1. IEEE Std 551-2006 – Recommended Practice for Calculating AC Short-Circuit Currents in Industrial and Commercial Power Systems 
  1. IEEE Std 242-2001 Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems.  
  1. NFPA 70E®: Standard for Electrical Safety in the Workplace®, 2018 Edition. 
  1. IEEE 1584-2018 – IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations. 

ACERCA DEL AUTOR: 

Ing. Fernando Pérez  

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

Analista senior de sistemas eléctricos industriales. 

Compartir:

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on whatsapp
Share on email

Otras publicaciones

Escríbenos