El estudio de Arc Flash y la seguridad Eléctrica

El estudio de Arc Flash y la seguridad Eléctrica

Los estudios de Arc Flash y su importancia en la Seguridad de
los Sistemas Eléctricos
Ing. Octavio Fonseca
Gerente General
Kay Electric CA
Introducción.
La realidad en la seguridad de las personas que interactúan en
los sistemas eléctricos, impone cada día una mayor y mejor
evaluación de los resultados de las medidas que hasta ahora
se han tomado para proteger a las personas que operan y
mantienen dichos sistemas; la cantidad de siniestros que
involucran pérdidas de vidas humanas, ha hecho reflexionar
sobre cuan segura han sido esas medidas hasta ahora tomadas
y como resultado el NEC en su versión del año 2003,ha
impuesto el uso estricto de nuevas regulaciones, según:
•
•
El Articulo 110.16 establece que ‘La protección
contra descargas es requerida con carácter de
obligatoriedad cuando se examina, ajusta, presta
servicio ó se mantiene un equipo energizado. El
equipo deberá ser etiquetado en el sitio a fin de
prevenir a las personas contra posibles descargas
eléctricas.
El NEC es por lo general una norma no
retroactiva, pero por razones de seguridad esta
disposición deberá aplicarse a todos los equipos
eléctricos independientemente de su fecha de
instalación.
El “Flash hazard analysis”, deberá realizarse antes de que
cualquier persona se aproxime a un elemento conductor de
energía eléctrica que se encuentre energizado y que no halla
sido previamente colocado en una condición segura de trabajo.
En Venezuela, la realidad no es distinta de lo que sucede en
Estados Unidos en materia de seguridad industrial. El diario el
Carabobeño en fecha 27 de Octubre del 2005, en su sección de
noticias reseña que el ministerio del trabajo reporta 270.000
accidentes laborales por año, esto nos hace pensar cuan alta
es la tasa de dichos accidentes referido al total de personas
que activamente trabajan en las industrias.
Las graficas anteriores, muestran un caso patético de falta de
seguridad de un trabajador subiéndose a un poste de
electricidad y la grafica siguiente muestra los resultados de
una descarga eléctrica recibida por dicho individuo como
resultado de hacer contacto con la línea energizada.
Historia y desarrollo de los cálculos y análisis del Arc Flash
• En 1982 Ralph Lee presentó un paper en la IEEE titulado
“Arc Flash Hazard”
• En el año 2000, NFPA 70E – 2000 Recommended Arc Flash
Calcs.
• En el año 2002, IEEE-1584-2002 - Published Calc Methods
y IEEE 1584 Standard, mejor conocido como el método de
Lee.
Energía Incidente.- El cálculo de la energía incidente, es la
base fundamental de estos procedimientos, que persiguen
fundamentalmente calcular el valor de esa energía para así
determinar los valores adecuados de la vestimenta de
protección personal (PPE) que deben llevar los empleados
involucrados.
Utilizando equipamientos de protección personal (PPE) con
valores de Cal/cm2: 1.2, 4, 8, 25, 40, las ecuaciones de IEEE
han resultado en adecuados niveles de PPE en un 95 5 de los
casos.
Ecuaciones involucradas
Arc Current
•
LV
Ia = 10 [K + 0.662 log(Ib) + 0.0966 V.
LV Equation - Incident Energy Normalized
•
En =10 K1 + K2 + 1.081 log(Ia) + 0.0011 G
Incident Energy
•
E = Cf 10 log(En)(t /0.2)( 610X / DX)
•
Incident Energy verses Bolted Fault Current
from IEEE 1584 Equation
•
14.0
200
175
Incident Energy (Cal/cm^2)
12.0
Incident Energy (Cal/cm^2)
13.8-kV
10.0
4.16-kV
2.4-kV
8.0
6.0
600-V
4.0
•
•
150
34.5-kV
125
100
♦
75
480-V
25
0.0
Las etiquetas, son elaboradas mediante el uso de
tecnología de punta en el área de diseño.
50
2.0
Los análisis se realizan basado en NFPA 70E, IEEE
1584 o por ambos.
Se escoge entre reportes gerenciales ó reportes
detallados de cada equipo eléctrico dentro de su
planta.
Los reportes se visualizan directamente en Excel.
Un ploteo gráfico le permite visualizar los límites de
descargas y las distancias asociadas.
13.8-kV
0
0
10
20
30
40
50
60
0
10
20
30
40
50
60
Bolted Fault Current in kA
Bolt Fault Current in kA
Time = 0.1 sec, Working distance = 24 inches, Arc gap per IEEE 1584 for switchgea, Grounded
Incident Energy verses Voltage and Test Data
60
50
IEEE Lee's Method
Cal/cm 2
40
IEEE 1584 Equations
30
W A R N IN G
Test Data Points
B u s E le c tr ic a l S h o c k a n d F la s h H a z a rd
20
A p p r o p r ia t e P P E R e q u ir e d
W h e n L iv e P a r ts a re E x p o s e d (R e s tr ic te d S h o c k H a z a r d D is t a n c e = 2 6 in c h )
V o lt s
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Bolted kA
5 .0
C lo th in g
L eve l
0
F ace
S h i e ld
X
G lo v e
C la s s
0
Eye
P r o te c ti o n
X
In s u la te d
T o o ls
X
H a ir /B e a rd N e t
N o t A llo w e d
X
R e q u ir e d
N o t R e q u ir e d
X
P r o je c t: T 1 2 3
Incident Energy verses Voltage and Test Data
500
IEEE Lee's Method
400
Cal/cm2
M a x S h o rt C i r c u it k A
4 800
P P E B a s e d o n 1 7 .9 in c h W o r k in g D i s t a n c e
A r c F la s h b o u n d a r y , P P E re q u i re d w i th in 1 3 . 2 i n c h e s )
10
300
200
IEEE 1584 Equations
Test Data Points
100
0
0
10
20
30
Bolted kA
40
50
60
A r c F la s h b o u n d a r y a t e n e r g y < 1 .2 c a l/c m ^ 2
E q u ip m e n t N a m e : 0 1