Evaluación de Riesgo Por Arco Eléctrico.

Evaluación de Riesgo por Arco Eléctrico.

Ing. Adrián Antillón González Página 1

EVALUACION DE RIESGO POR ARCO ELECTRICO

El que retiene algo que no necesita es igual a un ladrón.

Mahatma Gandhi



TABLA DE CONTENIDO PAG.

1. INTRODUCCION 3

2. JUSTIFICACION 3

3. CONCEPTOS PARA EL ESTUDIO DE RIESGO

POR ARCO ELECTRICO 4

4. ESTUDIO DE RIESGO POR ARCO ELECTRICO 12

5. EQUIPO DE PROTECCION 29

6. SOLUCIONES AL PROBLEMA DE ARCO

ELÉCTRICO 44

7. RECOMENDACIONES 48

8. CONCLUSIONES 54

9. DEFINICIONES 54

10. REFERENCIAS 57



1.- Introducción:

En las plantas industriales la seguridad de las personas y de las instalaciones,

es de vital importancia y las empresas que quieren ser competitivas deben

cumplir con Normas y Estándares de Seguridad en sus instalaciones.

La evaluación de arco eléctrico (Arc Flash) ayudará a determinar las

distancias, límites de seguridad requerida y riesgos por arco eléctrico, evitando

lesiones o muerte al personal de operación y mantenimiento eléctrico.

Con ésta información se especificará el equipo de protección personal

requerido así como las etiquetas de advertencia para el trabajo seguro en éstos

equipos que deberán colocarse en las puertas de los cubículos de los tableros.

En las empresas es necesario que el personal esté capacitado, tenga el equipo

de protección personal (EPP) adecuado, los equipos eléctricos como Tableros

de distribución en media y baja tensión, centros de control de motores (CCM)

sean seguros y estén dentro de valores aceptables de su capacidad así como

también que los interruptores estén de acuerdo a lo valores de cortocircuito y

que exista coordinación de protecciones.

Todo esto da como resultado beneficios y uno de ellos es sin duda la

disminución y por qué no pensar en tener cero accidentes por arco eléctrico,

mayor productividad, actualización de diagramas unifilares, generación de

compromisos de seguridad ante la sociedad y contar con equipo eléctrico que

disminuye los efectos del arco eléctrico cuando este se presenta.

Para poder realizar el estudio de arco eléctrico son necesarios dos estudios

importantes como lo son el estudio de cortocircuito y coordinación de

dispositivos de protección.

2.- Justificación:

La seguridad dentro y fuera de las plantas industriales es importante, por ello

que el estudio de Arco Eléctrico permitirá poder seleccionar el adecuado

dimensionamiento del equipo de protección personal, así como tener presentes



los riesgos implícitos por exposición al arco eléctrico para poder reducir o

evitar siniestros, tales como quemaduras fatales que propiciarían un periodo

largo de recuperación del personal afectado y en su caso hasta la muerte;

significando pérdidas humanas, económicas y de producción para la empresa,

además de la sustitución de equipo que integra el sistema eléctrico en cuestión

cumpliendo con la Normatividad Nacional (NOM-029-STPS-2005). El uso de

equipo de protección personal, tal vez no garantice la exposición a las altas

temperaturas y los daños por las explosiones, pero si reduce las quemaduras a

grados considerados curables.

El tener una planta segura nos permitirá:

* Tener condiciones seguras de trabajo.

* Elevar la continuidad.

* No tener pérdidas económicas debido a los paros, pago de incapacidades y

atenciones médicas.

* Realizar los programas de mantenimiento en condiciones seguras.

* Cumplir con la normatividad de seguridad eléctrica.

3.- Conceptos para el estudio de Arco Eléctrico

*Arco Eléctrico

El estudio de arco eléctrico determina la energía incidente, distancias de

seguridad, el equipo de protección personal (EPP) a utilizar y permite conocer

los riesgos por exposición al arco eléctrico para reducir o eliminar peligros

que acechan al personal de operación y mantenimiento eléctrico de la planta.

*Definición de Arco Eléctrico

Un arco eléctrico o falla por arco eléctrico es un destello de corriente eléctrica

a través del aire en un equipo eléctrico, debido a un conductor energizado

expuesto a otro o a un equipo conectado a tierra.

El arco eléctrico por falla en los sistemas eléctricos es un peligro grande por la

exposición de altas temperaturas y serios daños por quemaduras.



Los arcos eléctricos producen calor intenso, explosiones sonoras y ondas de

presión. Se tienen temperaturas extremadamente altas, intenso calor radiante

que pueden encender la ropa y causar severas quemaduras que pueden ser

fatales.

*Causas de Arco Eléctrico

Los arcos pueden ser causados por los siguientes causas:

* Polvo e impurezas. Polvo e impurezas en las superficies de los aislamientos

pueden proveer un camino a la corriente, permitiendo un arco eléctrico y

crear una descarga a través de la superficie. Esto puede crear un arco

mayor.

* Corrosión. La corrosión de partes de los equipos puede proporcionar

impurezas en la superficie de los aislamientos. La corrosión también

debilita el contacto entre las terminales, incrementa la resistencia de

contacto a través de la oxidación u alguna otra contaminación corrosiva.

* Condensación de vapor y goteo de agua pueden causar camino en la

superficie de los materiales aislantes. Esto puede crear un destello por arco

eléctrico a tierra e incrementar el potencial de arco eléctrico.

* Contactos accidentales. Contacto accidental con partes energizadas

expuestas.

* Sobretensiones a través de espacios estrechos. Cuando las distancias de aire

entre los conductores o fases son muy pequeñas (debida a la mala calidad y

daño de los aislamientos de los materiales), los arcos pueden ocurrir durante

las sobretensiones temporales.

* Falla por aislamiento de los materiales.

* Procedimientos impropios de trabajo.

* Mala utilización o diseño de los equipos.



*Naturaleza del Arco Eléctrico

El arco eléctrico produce algunas de las mayores temperaturas conocidas que

ocurren en la tierra, alrededor de 19,426 °C. El intenso calor del arco causa la

expansión súbita del aire. Esto resulta en una explosión con muy alta presión

del aire. Todos los materiales conocidos son evaporizados a esta temperatura.

Cuando los materiales son evaporizados, estos se expanden en volumen (por

ejemplo el Cobre 67,000 veces y el Agua 1670 veces).La explosión puede

propagar el metal derretido en el aire a mayores distancias con gran fuerza.

En la siguiente figura se muestra el arco eléctrico entre dos terminales y se

describen cada consecuencia al ocurrir dicho arco.

Arco Eléctrico

1. Calor a 19426 °C 2. Vapor de cobre, se expande 67 000 veces

3. Fusión de metales 4. Luz intensa 5. Aire caliente con rápida expansión 6. Ondas de presión 7. Ondas de sonidos 8. Partículas

Figura 1.1 Naturaleza del Arco Eléctrico



*Riesgos por Arqueo de una Falla.

Algunos de los riesgos del arqueo de una falla son las siguientes:

* Calor. Quemaduras fatales pueden ocurrir aun cuando la víctima se

encuentra a cierta distancia del arco. Serias quemaduras son comunes hasta

una distancia de 3 metros.

* Objetos. El arco puede producir una explosión a una alta presión que libera

los metales en forma de gota o fragmentos que podrían penetrar el cuerpo

humano.

* Presión. Origina una explosión que puede lanzar a los trabajadores,

desmayándolos y la presión en el pecho puede ser mayor a 140 kg/cm2.

* Ropa. La ropa se quema a varios metros. Las áreas del cuerpo humano

cubiertas por la ropa, pueden sufrir quemaduras más severas que la piel

expuesta.

* Pérdida auditiva por explosión sonora. El sonido puede tener una magnitud

hasta de 140 dB a una distancia de 60.96 cm del arco.

a) Mano quemada por arco eléctrico b) Áreas quemadas donde hubo

contacto de la ropa con la piel

Figura 1.2 Quemaduras ocasionadas por arco eléctrico.



*Probabilidad de Sobrevivencia.

De acuerdo con estadísticas de la Asociación Americana de Quemaduras

(American Burn Association) por daños de quemadura por arco eléctrico, la

probabilidad de sobrevivir decrece con el incremento de la edad en la persona.

Figura 1.3 Probabilidad de sobrevivencia

Porcentaje de

sobrevivencia

Rango de Edad

20-29.9 30-39.9 40-49.9 50-59.9

15 - - - 75%2

20 - - - -

30 - - 75%2

-

40 - - - -

50 - 75%2

- -

60 75%2

- - 50%2

70 - - 50%2

-

80 - - - -

85 - 50%2

- -

90 50%2

- 25%2

25%2

100 25%2

25%2

- -

2 Porcentaje de quemaduras en el cuerpo.

Tabla 1.0 Porcentajes de sobrevivencia en las personas de acuerdo a su

edad.



Explicación: Una persona tiene posibilidad de sobrevivir al 100% si se

encuentra en el rango de edad de 20-29.9 años y si sólo sufrió quemaduras del

25%. Una persona de edad avanzada, por ejemplo si tomamos el rango de 50-

59.9 años, sólo tiene la probabilidad de sobrevivir del 60%, si en su caso

sufrió quemaduras del 50%. Esto quiere decir, a mayor edad y con un

porcentaje alto de quemaduras, menor será la probabilidad de sobrevivir.

*Impactos por arco eléctrico (Arc flash) en el cuerpo humano.

El tratamiento de la piel puede requerir años con rehabilitación y

medicamento. La victima puede no regresar a su trabajo o puede ya no tener la

misma calidad de vida. Aunque no hay un costo establecido para un daño

orgánico se pueden citar los siguientes costos directos:

* Tratamiento que puede exceder el $ 1 000 000 pesos.

* Litigación por honorarios.

* Pérdidas de producción.

*Exposición potencial al arco eléctrico.

Aunque los incidentes por arco eléctrico no son muy comunes, estadísticas

muestran que causan daños considerables. El Buro de estadísticas laborales

(Bureau of labor statistics) informa que en 1994, fueron reportados 11,153

casos por ausencia en el trabajo, debido a quemaduras eléctricas,

electrocución, daños por choque eléctrico, incendios y explosiones en los

Estados Unidos de Norteamérica.

El censo de daños fatales arrojó que 548 empleados han muerto debido a la

exposición a la corriente de eléctrica y 6,548 por incendios y explosiones en el

trabajo, esto en USA.

La probabilidad de la exposición al arco eléctrico depende de lo siguiente:

* Número de veces que los trabajadores se ubican cerca de equipo energizado.

* Complejidad de la tarea a desarrollar, necesidad de utilizar la fuerza, espacio

márgenes de seguridad disponible y otros.

* Vestimenta, destreza mental, habilidades físicas, coordinación con el

ayudante.

* Herramientas usadas.

* Condiciones de equipo.



Cálculo con la Norma NFPA-70E-2012 (Frontera de protección).

La NFPA 70E-2012 (Standard for Electrical Safety in the Workplaces) tiene

como propósito principal el proveer información para la seguridad en el área

de trabajo y está basada para lugares donde se realizan algunas actividades

como: instalación, operación, mantenimiento, o remoción de algún equipo

eléctrico.

Su objetivo principal es el de proporcionar información para seleccionar el

equipo de protección personal (EPP), de acuerdo al nivel de energía incidente

calculado, así como también proporcionar los métodos para el cálculo de la

energía incidente y el arco eléctrico.

*Fronteras de protección de arco eléctrico.

Las cuatro fronteras de protección son:

1. Frontera de protección del arco. Es cuando se puede dar un arco eléctrico

por destello, un límite de aproximación a una distancia de una posible fuente

de arco dentro de la cual una persona puede recibir una quemadura de segundo

grado por arco eléctrico.

La energía incidente de 1.2 cal/cm2 es mayor a 0.1 seg. Es un valor

considerado para un umbral de una quemadura de segundo grado.

2. Frontera de aproximación limitada. Es el límite de aproximación a una

distancia de una exposición de un conductor eléctrico o parte de un circuito

energizado dentro del cual existe peligro por choque eléctrico.

3. Frontera de aproximación restringida. Es la distancia a una exposición de un

conductor eléctrico energizado o parte del circuito en el cual se incrementa el

riesgo por choque eléctrico debido a un arco eléctrico combinado por

movimiento inadvertido del personal que está trabajando en una proximidad

cerrada al conductor energizado o parte del circuito.

4. Frontera de aproximación prohibida. Es una distancia a un conductor

expuesto energizado o parte del circuito en el cual el trabajo es considerado

en contacto con el conductor expuesto energizado o parte del circuito.



Fig. 1.4 Fronteras de protección de arco eléctrico.

Tabla de fronteras de aproximación a partes energizadas.

(1) (2) (3) (4) (5)

Rango de sistema

de tensión nominal, fase a fase

Frontera limitada Frontera de aproximación

limitada; incluye movimiento involuntario

Frontera limitada prohibida

Conductor

expuesto móvil

Parte expuesta de

circuitos fijos

Menor que 50 V 50 a 300 V 301 a 750V

No especificada 3.0 m (10 ft 0 in) 3.0 m (10 ft 0 in)

No especificada 1.0 m (3 ft 6 in) 1.0 m (3 ft 6 in)

No especificada Evitar contacto 0.3 m (1 ft 0 in)

No especificada Evitar contacto

25 mm (0 ft 1 in) 751 V a 15 kV 15.1 a 36 kV 36.1 a 46 kV

3.0 m (10 ft 0 in) 3.0 m (10 ft 0 in) 3.0 m (10 ft 0 in)




46.1 a 72.5 kV 72.6 a 121 kV 138 a 145 kV


2.5 m (8 ft 0 in) 2.5 m (8 ft 0 in)

3.0 m (10 ft 0 in)


0.6 m (2 ft 2 in) 0.8 m (2 ft 9 in)

1.0 m (3 ft 4 in) 161 a 169 kV 230 a 242 kV 345 a 362 kV





500 a 550 kV 765 a 800 kV

5.8 m (19 ft 0 in) 7.2 m (23 ft 9 in)

5.8 m (19 ft 0 in) 7.2 m (23 ft 9 in)

3.6 m (11 ft 10 in) 4.9 m (15 ft 11 in)

3.5 m (11 ft 4 in) 4.7 m (15 ft 5 in)

Tabla 1.1 Limites de aproximación a conductores o partes de circuito energizados para

protección contra choque eléctrico.



4.- Estudio de Riesgo por Arco Eléctrico.

El análisis debe ser realizado en asociación con los estudios de cortocircuito y

de coordinación de protecciones, ya que ambos estudios aportan la

información necesaria para realizar el análisis de los riegos por arco. Los

resultados del análisis de los riesgos por arco son usados para identificar el

límite de protección de flasheo y la energía incidente en las distancias de

trabajo asignadas a través de cualquier punto o nivel en el sistema de

generación eléctrica, transmisión, distribución.

Otra de las utilizaciones de los resultados obtenidos del análisis de riesgo por

arco, es especificar el equipo de protección personal (EPP) adecuado, el cual

debe ser del tipo y calidad para proteger todas las partes del cuerpo que estén

expuestas al Arco Eléctrico. Dicho EPP está conformado por ropa resistente a

la flama, casco, protector para cara, lentes, guantes y zapatos de seguridad.

El cálculo de los riesgos por arco eléctrico es realizado mediante diversos

métodos. El método elegido puede estar basado en la información disponible,

volúmenes de cálculo de trabajo, la necesidad de precisión, la disponibilidad y

la calidad del programa de riesgo eléctrico. Cualquier método empleado,

requiere que lo realice personal calificado, el cual debe darse cuenta de las

limitaciones que el método contiene, con la finalidad de obtener los mejores

resultados. Los métodos para el análisis son de acuerdo a lo establecido por las

siguientes normas:

- NFPA 70E

- IEEE Standard 1584

Con el estudio de Arco Eléctrico y el adecuado dimensionamiento del equipo

de protección personal se pueden evitar siniestros, tales como quemaduras

fatales que propiciarían un periodo largo de recuperación del personal

afectado y en su caso hasta la muerte; significando pérdidas humanas,

económicas y de producción para la empresa, además de sustitución de equipo

que integra el sistema eléctrico en cuestión. El uso de equipo de protección

personal, tal vez no garantice la exposición a las altas temperaturas y los daños

por las explosiones, pero si reduce las quemaduras a grados considerados

curables.



*Métodos de cálculo.

Los cálculos de riesgo por arco se realizan por los métodos antes

mencionados. La elección del método puede ser basada en la información

obtenida por el volumen del cálculo de trabajo, necesidad de precisión,

disponibilidad de los recursos y del riesgo por arco eléctrico.

Cualquier método que sea usado, será desarrollado por una persona calificada,

que deberá evaluar las limitantes de los métodos empleados y además deberá

desarrollar el análisis de ingeniería.

1. La tabla 130.7 (C) (15) (a) de la NFPA 70E-2012 provee un simple camino

para determinar categoría del riesgo sin embargo estas tablas simplificadas,

es un método usado para pequeños sistemas radiales y es el último en

cuanto al grado de precisión porque es muy generalizado ya que las tablas

no proveen con exactitud el rango de cal/cm2 requerido para el equipo de

protección personal.

2. Cálculos manuales. Se pueden desarrollar cálculos manuales utilizando las

ecuaciones de la NFPA 70E-2004 y la IEEE 1584, para sistemas de

distribución radiales pequeños.

3. Hojas de cálculo. El estándar IEEE 1584 viene con hojas de cálculo en

Excel. Similares hojas de cálculo puede ser usadas con la NFPA 70E. Este

calculador requiere el uso de datos de la corriente de falla por cada punto y

los tiempos de disparo de equipos de protecciones por cada fuente. Este

método es limitado para pequeños sistemas radiales y los errores se

incrementan con el tamaño del sistema.

4. Software comercial. Este es una práctica para sistemas con múltiples

fuentes y escenarios de interconexiones donde se requiere de precisión, y

existan cambios todo el tiempo. Una vez que los datos son llevados al

software, se realizan las corridas en poco tiempo, obteniendo resultados

instantáneos.

El software utilizado para el cálculo de arco eléctrico se apoya en la NFPA-

70E e IEEE- 1584, donde es posible tener los resultados en una tabla,

mostrando las barras colectoras del sistema eléctrico, valores de energía

incidente en cal/cm2, nivel de peligro y nivel de peligro.



Se resumen los métodos de cálculo disponibles para el cálculo de límites de

arco eléctrico y energía incidente. Es importante investigar las limitaciones de

cualquier método que se utilizará. Las limitaciones de los métodos resumidos

se describen en la Tabla siguiente.

Limitación de los métodos de cálculo

Sección Fuente Limitaciones/Parámetros

D.2, D.3, D.4 Ralph Lee Paper Calcula el límite del arco eléctrico

para arco al aire libre,

conservadora a más de 600 Volts

se vuelve más conservadora en

cuanto se incrementa el nivel de

voltaje.

D.5 Doughty/Neal paper Calcula la energía incidente para

arco de tres fases en los sistemas

nominal 600 V y mayores; se

aplica a las corrientes de

cortocircuito entre 16 kA y 50 kA

D.6 Ralph Lee papel Calcula la energía incidente para

arco de tres fases en el aire

abierto, sistemas de clasificación

mayores de 600 V; se vuelve más

conservadora en cuanto se

incrementa el nivel de voltaje.

D.7 IEEE Std1584 Calcula la energía incidente y límite

de arco eléctrico para: 208 V a 15

kV; trifásica; 50 Hz a 60 Hz; 700 A

a 106 000 A de corriente de

cortocircuito; y 13 mm a 152 mm

de espacio entre conductores.



D.8 ANSI / IEEE C2 NESC, Calcula la energía incidente para

Sección 410, Tabla 410-1 aire libre de fase a tierra arcos

y Tabla 410-2 1kV a 500 kV para trabajar en

línea viva.

*Diferencia entre el cálculo con la NFPA 70E y la IEEE 1584.

El método de NFPA 70E estima la energía incidente basada en el valor teórico

máximo de la energía disipada por una falla por arqueo (arcing fault), basado

en el trabajo de Ralph Lee`s. (The other Electrical Hazard, Electric Arc Blast

Burns, 1985)

El IEEE Std. 1584-2002 estima la energía con ecuaciones desarrolladas de

análisis estadísticos de mediciones tomadas en pruebas y es un método que fue

desarrollado, para ofrecer resultados más apegados a la realidad y evitar

accidentes debido a una sobreprotección en los trabajadores.

Proporciona información sobre cómo calcular energía del arco y establecer

distancias límite para personal al trabajar cerca de equipos eléctricos

energizados.

La energía producida por un evento de arco eléctrico es proporcional al

voltaje, corriente y la duración del evento (V • I • t).

IEEE 1584-2002 llegó a la conclusión de que el tiempo de arco tiene un efecto

lineal sobre energía incidente. Por lo tanto, reducir el tiempo de eliminación

de la falla proporcionalmente reduce la magnitud del arco eléctrico.

Los accidentes con exposición al arco eléctrico puede ser reducidos por medio

de:

1. Programas de seguridad.

2. Señalamientos y delimitando áreas.

3. Uso adecuado de equipo de protección personal.

Programas de seguridad

a) Valoración del riesgo.

b) Documentación.

c) Equipo de protección personal (EPP).



d) Desarrollo de procedimientos para minimizar riesgos.

e) Entrenamiento a los trabajadores.

f) Realizar mantenimientos preventivos

g) Auditorias de seguridad.

h) Plan de seguridad corporativo.

Pasos para el cálculo del arco eléctrico

1. Recolección de datos del sistema e instalaciones.

2. Determinar los modos de operación del sistema.

3. Determinar las corrientes de falla (bolted fault currents).

4. Determinar las corrientes de falla por arqueo (arc fault currents).

5. Tener las características de los equipos de protección así como el tiempo de

duración del arco.

6. Documentar los voltajes y clases de equipo.

7. Seleccionar las distancias de trabajo.

8. Determinar la energía incidente para todos los equipos.

9. Determinar las fronteras de protección por arqueo. (flash-protection

boundary) para todos los equipos.

A continuación se enunciaran las fórmulas de cada uno de estos estándares.

*Cálculo Arco Eléctrico con IEEE Std. 1584-2002 (Guide for Performing

Arc-Flash Hazard Calculations).

Las siguientes ecuaciones empíricas para la evaluación del arco eléctrico

fueron desarrolladas por la IEEE Std. 1584-2002, por medio de un grupo de

trabajo de arco eléctrico.

Estas ecuaciones están basadas en resultados de pruebas aplicables en las

siguientes condiciones.

PARAMETRO RANGO APLICABLE Tensión del sistema (kV) 0.208 a 15 kV en sistema trifásico Frecuencia (Hz) 50 o 60 Hz Corriente de falla (kA) 0.7 a 106 kA Distancia entre electrodos (mm) 13 a 152 mm

Tipo de envolvente de equipo Abierto al aire, caja, tablero, cables. Tipo de tierra No aterrizado, aterrizado, alta resistencia a tierra Fases 3 Fases de Falla

Tabla 1.2 Parámetros y rangos



*Estimación de la Corriente de Arco

Para sistemas de baja tensión (<1 kV), la corriente de arco eléctrico está dada

por la siguiente ecuación:

lg Ia = K+ 0.662 (log Ibf) + 0.0966V+ 0.000526G + 0.5588V (log Ibf) -

0.00304G (log Ibf)

Dónde:

log es el log10

Ia es la Corriente de arco (kA)

K es –0.153; configuración abierta

K es –0.097; configuración en caja

Ibf es Corriente de falla franca trifásica (kA)

V es Voltaje del sistema. (kV).

G es la distancia entre conductores (mm). Ver tabla 1.3.

Para tensión media (>1 kV), la corriente de arco está dada por la ecuación:

lg Ia = 0.00402+ 0.983 log Ibf

En alta tensión existen casos donde no distingue entre una configuración

abierta o cerrada.

Despejando Ia queda la fórmula así:

Ia = 10 lgIbf

*Cálculo de la energía incidente.

Esta ecuación toma el dato normalizado para un tiempo de arco de 0.2

segundos y una distancia hacia una persona de 610 mm a un punto posible de

arco.

log En = K1 + K2 + 1.081 log Ia + 0.0011G

Dónde:

En es la energía incidente normalizada (J /cm2) para un tiempo y distancia.



K1 es -0.792; configuración abierta.

es -0.555; configuración en caja.

K2 es 0; Sistemas no aterrizados y con una alta resistencia a tierra.

es -0.113; sistemas aterrizados.

G es la distancia entre conductores. (mm). Ver tabla 1.3.

Despejando En queda la fórmula así:

En = 10 log En

Estimación de la energía incidente.

E = 4.184 Cf En (t/0.2) (610x / D

x)

Dónde:

E es la energía incidente (J / cm2)

Cf es un Factor de Cálculo (Calculation factor)

1.0; tensión > 1kV

1.5; tensión < 1kV

En es la energía incidente normalizada

t es el Tiempo de arco (segundos)

D es la distancia posible del origen del arco a una persona (mm)

x es el exponente de la distancia. Ver Tabla 1.3.

*Frontera de protección contra arco.

Frontera de protección contra arco es la distancia de una parte viva expuesta,

al cual una persona sin equipo de protección personal puede recibir una

quemadura de segundo grado curable.

DB = [4.184Cf En (t/0.2) (610X / EB)]

1/X

Dónde:

DB es la distancia de frontera del punto de arqueo (mm)

Cf es un factor de cálculo

1.0; voltaje > 1 kV

1.5; voltaje < 1 kV

En es la energía incidente normalizada.



EB es la energía incidente en (Joule /cm2) a una distancia de frontera.

t es el tiempo de arco (segundos).

x es la distancia, exponente. Ver tabla 1.3.

Ibf es la corriente de falla franca (kA).

EB puede ser 5.0 Joule /cm2 para una piel desnuda o dentro del rango del

equipo de protección personal.

Tensión de sistema (kV)

Tipo de equipo

Distancia típica entre los conductores (mm)

Distancia x factor

0.208-1 Aire libre 10-40 2.000 Tableros 32 1.473

MCCs y paneles 25 1.641 Cable 13 2.000

>1-5

Aire libre 102 2.000 Tableros 131-102 0.973

MCCs y paneles 13 2.000

>5-15 Aire libre 13-153 2.000 Tableros 153 0.973

MCCs y paneles 13 2.000 La distancia por el factor es usado como un exponente

Tabla 1.3 Factores de equipo y clases de voltaje.

*Cálculo de Arco Eléctrico de acuerdo a NFPA 70E.

Ecuaciones básicas para calcular las distancias de la frontera de

protección contra arco eléctrico.

La corriente de cortocircuito simétrica rmc de una falla trifásica en las

terminales del transformador se calcula con la fórmula siguiente:

Isc = {[MVAbase * 106] [1.732 * V]} * {100 % Z}

Donde

ISC está en ampers, V está en volts y %Z se basa en los MVA del

transformador.

Un valor típico para la potencia máxima (en MW) en un arco de 3 fases puede

calcularse utilizando la siguiente fórmula:

P= MVAbf * 0.707

2



La distancia del límite de protección se calcula según las siguientes fórmulas.

P = 1.732 * V * ISC * 10

6 * 0.707

2

Dc = [2.65 * MVAbf * t] ½

Dc = {2.65 x [1.732 * Isc * V * 106 * t]

½

Dc = [53 * MVA * t] ½

Dónde:

Dc = Distancia en pies de la persona a la fuente de arco para una quemadura

curable (por ejemplo: la temperatura de la piel se mantiene a menos de 80

grados).

MVAbf = MVA del punto de falla.

MVA = MVA nominales del transformador. Para transformadores con valores

nominales menores de 0.75 MVA, multiplique los MVA nominales del

transformador por 1.25.

t = Tiempo de exposición al arco en segundos.

El tiempo de liberación de la falla para un fusible limitador de corriente es de

aproximadamente ¼ de ciclo o 0.004 segundos si la corriente de arco está

dentro del rango de su capacidad de limitación de corriente. Ver figura 1.4.

El tiempo de liberación de la falla de la unidad de disparo para un interruptor

automático de 5 kV y 15 kV es aproximadamente 0.1 segundos o 6 ciclos si la

función instantánea está habilitada.

Esto se puede desglosar de la siguiente manera: tiempo real del interruptor

(aproximadamente 2 ciclos), más el tiempo de operación del relevador de

aproximadamente 1.74 ciclos, más un margen de seguridad de 2 ciclos, que es

tiempo total de aproximadamente 6 ciclos (0.1 seg.) como se muestra en la

figura 1.4.



Figura 1.4 Tiempo de liberación de falla *Cálculo de la exposición a la energía incidente para el análisis de peligro

de arco eléctrico.

Los parámetros necesarios para hacer el cálculo son:

1. Máxima corriente de falla de cortocircuito trifásico sólido en el equipo y el

mínimo nivel de falla en el que el arco se sostendrá. Para sistemas de 480

Volts, la industria aceptó como mínimo para sostener una falla de arco el

38% de la posible corriente de falla de cortocircuito trifásico.

2. El tiempo total de liberación del dispositivo de protección a la máxima

corriente de cortocircuito y al mínimo nivel de falla en el cual el arco se

auto sostendrá.

3. La distancia del trabajador a la posible fuente de arco para la tarea que va a

realizar se indica en la tabla 1.4.

Clases de equipo Distancia típica de

trabajo a (mm) Tablero de 15 kV 910

mm

m Tablero de 5 kV 910

Tablero baja tensión 610

MCCs baja tensión y panel de control 455

Cable 455

Otros Debe determinarse en campo

a

distancia típica de trabajo es la suma de la distancia entre el trabajador de pie

delante de los equipos, y desde la parte frontal del equipo, con el potencial son la

fuente dentro del equipo.

Tabla 1.4. Clases de equipo y distancias típicas de trabajo usadas para el cálculo de

energía incidente

*Arco abierto al aire libre 600 volts.

EMA = (5271) DA– 1.9593

tA [0.0016 F2 - 0.0076F + 0.8938]

Dónde:

EMA es la máxima energía incidente del arco abierto, cal/cm2

DA es la distancia a los electrodos de arco, pulgadas (para distancias de 18

pulgadas y mayores)

tA es la duración del arco en segundos.



F es la corriente de cortocircuito de falla trifásica, kA (para el rango de 16

kA a 50 kA).

Cálculo de ejemplo:

Utilizando la ecuación anterior, calcular la máxima energía incidente al aire

libre en cal/cm 2 dónde:

DA= 18 in., tA = 0.2 seg, y F = 20 kA.

EMA = (5271) DA– 1.9593

tA [0.0016 F2 - 0.0076F + 0.8938]

EMA = [(5271) (18– 1.9593

) (0.2)][0.0016 (202) - 0.0076(20) + 0.8938]

EMA = 3.69 x 1.381

EMA = 21.33 Joule/cm2 (5.098 cal/cm

2)

*Arco en una caja cúbica (arco en caja) hasta 600 volts.

Esta ecuación es aplicable a relámpagos de arco que provienen de adentro de

equipos de maniobra, centro de control de motores u otros encerramientos

similares de equipos eléctricos.

EMB = (1038) DB –1. 7438

tA [0.0093 F2 - 0.3453F + 5.9675]

Dónde:

EMB es la máxima energía incidente en caja cúbica, de 508 mm (20 pulg.) por

lado en cal/cm2

DB es la distancia a los electrodos de arco, pulgadas (para distancias de 18

pulgadas y mayores)


F es la corriente de cortocircuito de falla sólida, kA (para el rango de 16 kA

a 50 kA).

Las distancias típicas utilizadas al aire libre o en caja, para el cálculo de la

energía incidente se muestran en la tabla 1.4.



Cálculo de ejemplo:

Utilizando la ecuación anterior, calcular la máxima energía incidente al aire

libre en una caja cubica de 20 in en cal/cm 2 dónde:

DB= 18 in., tA = 0.2 seg y F = 20 kA.

EMB = (1038) DB –1. 7438

tA [0.0093 F2 - 0.3453F + 5.9675]

EMB = [(1038) (18– 1.7438

) (0.2)][0.0093 (202) - 0.3453 (20) + 5.9675]

EMB = 2.928 x 2.7815 EMB = 34.1 Joule/cm

2 (8.144 cal/cm

2)

*Energía incidente a tensión superior a 600 V para el análisis de peligro

de arco.

Energía incidente producida por un arco trifásico abierto en sistemas con

valores nominales superiores a 600 V.

E = 793 x F x V x tA / D2

Dónde:

E es la energía incidente, cal/cm2

D es la distancia a la fuente de arco, pulgadas.


F es la corriente de cortocircuito de falla sólida, kA

V es la tensión de fase a fase del sistema, kV.



*EJEMPLO.

Diagrama Unifilar de un complejo industrial típico.

El siguiente diagrama unifilar ilustra la complejidad de un sistema de

distribución en una planta industrial típica.

Diagrama Unifilar de un sistema de distribución en una planta industrial

típica.

El cálculo es en el bus de 4160 volts.

Transformador de 10 MVAbase, Z = 5.5%

Tiempo de apertura del interruptor 6 ciclos.



Cálculo de la corriente de corto circuito.

Isc = {[MVAbase * 106] [1.732 * V]} * {100 % Z}

Isc = {[10 * 106] [1.732 * 4160]} * {100 5.5}

Isc = 25,000 amps.

Cálculo de la potencia en el arco:

P = 1.732 * V * ISC * 10

6 * 0.707

2

P = 1.732 * 4160 * 25,000 * 106

* 0.7072

P = 1.732 * V * ISC * 106

* 0.7072

P = 91 MW

Cálculo de la distancia de una fuente de arco para una quemadura curable.

Dc = {2.65 x [1.732 * Isc * V * 106 * t]

½

Dc = {2.65 x [1.732 * 25,000 * 4160 * 106] 0.1}

½

Dc = 6.9 ó 7.0 pies

Cálculo de la distancia de una fuente de arco para una quemadura curable por

un medio alterno.

Dc = [53 x MVA x t] ½

Dc = [53 x 10 x 0.1] ½

Dc = 7.28 pies



Cálculo con IEEE Std.-1584-2002.

Cálculo de la Corriente de Arco.

El sistema se encuentra en una tensión de 4.16 kV así que por esta razón se

utilizará la ecuación. La corriente de arco eléctrica trifásica deberá ser

encontrada, para que puedan ser determinados los tiempos de operación de los

dispositivos de protección.

Para sistemas de 1000 V y mayores se tiene la siguiente ecuación:

lg Ia = 0.00402+ 0.983 log Ibf

Dónde:

lg = Logaritmo base 10.

Ia = Corriente de arco (kA).

Ibf = Corriente de falla máxima trifásica (simétrica RMS) (kA).

En los casos de alta tensión se hace caso omiso entre configuraciones abiertas

y cerradas.

Despejando “Ia”:

Ia = 10 lgIbf

lg Ia = 0.00402+ 0.983 log Ibf

lg Ia = 0.00402+ 0.983 log 25

lg Ia = 0.00402+ 0.983 (1.39794)

lg Ia = 1.378195

Ia = 10

1.378195

Ia = 23.888 kA

Este resultado es la corriente estimada del arco eléctrico.

Cálculo de la energía incidente: Utilizando la siguiente fórmula se procede a obtener el resultado siguiente.

log En = K1 + K2 + 1.081 log Ia + 0.0011G

Dónde:

En es la energía incidente normalizada (Joule /cm2) para un tiempo y

distancia.



K1 es -0.792; configuración abierta.

es -0.555; configuración en caja.

K2 es 0; Sistemas no aterrizados y con una alta resistencia a tierra.

es -0.113; sistemas aterrizados.

G es la distancia entre conductores. (mm). Ver tabla 1.3.

log En = -0.555 -0.113+ 1.081 log 23.888 + 0.0011(102)

log En = -0.555 -0.113+ 1.081 (1.378194) + 0.0011(102)

log En = -0.555 -0.113+ 1.489828 + 0.1122

log En = -0.668+ 1.489828 + 0.1122

log En = 0.934028

En = 10

0.934028

En = 8.59069 Joule /cm2

De esta manera solo queda obtener la conversión normalizada de la energía

incidente en base a la ecuación.

E = 4.184 Cf En (t/0.2) (610x / D

x)

Dónde:

E es la energía incidente (Joule / cm2)

Cf es un Factor de Cálculo (Calculation factor)

1.0; tensión > 1kV

1.5; tensión < 1kV

En es la energía incidente normalizada

t es el Tiempo de arco (segundos)

D es la distancia posible del origen del arco a una persona (mm)

x es el exponente de la distancia. Ver Tabla 1.3.

E = 4.184 (1) 8.59069 [0.034/0.2) (6102 / 455

2)

E =10.9826 Joule / cm2

Haciendo la conversión a calorías tenemos el siguiente resultado:

Cal / cm2 =10.9826 Joule / cm

2 / 4.184 Joule

Cal / cm2 = 2.6249



Con este resultado vamos a la tabla 130.7 (C) (17) Categoría del riesgo de la

energía incidente, y equipo que deberá utilizarse; y se busca la categoría de

riesgo.

“En este caso la categoría del riesgo por arco eléctrico es 1”.

Cálculo de la distancia de límite contra arco eléctrico:

DB = [4.184Cf En (t/0.2) (610X / EB)]

1/X

Dónde:

DB es la distancia de frontera del punto de arqueo (mm)

Cf es un factor de cálculo

1.0; voltaje > 1 kV

1.5; voltaje < 1 kV

En es la energía incidente normalizada.

EB es la energía incidente en (Joule/cm2) a una distancia de frontera.

t es el tiempo de arco (segundos).

x es la distancia, exponente. Ver tabla 1.3.

Ibf es la corriente de falla franca (kA).

EB puede ser 5.0 Joule/cm2 para una piel desnuda o dentro del rango del

equipo de protección personal.

DB = [4.184 (1) (8.59069) (0.034/0.2) (6102 / 10.9826)]

1/2

DB = 455 mm

De esta manera se consideran 5.0 Joule/cm2 para una quemadura curable de

segundo grado:

DB = [4.184 (1) (8.59069) (0.034/0.2) (6102 / 5.0)]

1/2

DB = 674 mm

Es importante considerar esta parte del cálculo, ya que esta es la distancia

máxima a la que puede estar una persona sin equipo de protección personal

(EPP) con una incidencia de quemadura de segundo grado curable.



5.- Equipo de protección.

El equipo de protección personal es requerido por Normas y Estándares como

NOM-017-STPS-2001, la NFPA 70E 2012 y la OSHA, para proteger a los

trabajadores de los peligros en los lugares de trabajo. El tipo de equipo de

protección personal requerido depende del peligro que ha sido documentado y

determinado. En el caso del peligro por arco eléctrico, el propósito principal

del equipo de protección personal es reducir el daño al trabajador a un nivel de

una quemadura curable.

NOM-017-STPS-2001 Equipo de protección personal-Selección, uso y

manejo en los Centros de Trabajo

El objetivo de esta norma es:

Establecer los requisitos para la selección, uso y manejo de equipo de

protección personal, para proteger a los trabajadores de los agentes del medio

ambiente de trabajo que puedan dañar su salud.

La Norma contempla por mencionar algunos:

Las obligaciones del patrón:

- En las cuales debe de mostrar a la autoridad del trabajo, cuando esta lo

solicite, los documentos de la presente Norma le obligue a elaborar o poseer.

- Determinar el equipo de protección personal requerido en cada puesto de

trabajo de acuerdo al análisis de riesgos a los que están expuestos los

trabajadores en las actividades de rutina, especiales o de emergencias que

tengan asignadas de acuerdo a lo establecido en el Apéndice A.

- Dotar a los trabajadores de EPP determinado en el Apartado 2 garantizando

que el mismo cumpla con:

a) atenuar el contacto del trabajador con los agentes de riesgo.

b) en su caso, ser de uso personal.

c) estar acorde a las características y dimensiones físicas de los trabajadores.

- Comunicar a los trabajadores sobre los riesgos a los que están expuestos y el

EPP que debe utilizar.

- Proporcionar a los trabajadores la capacitación y adiestramiento para el uso

del EPP.

Verificar que el EPP que se proporcione a los trabajadores cuente, en su caso,

con la contraseña oficial de un organismo de certificación, acreditado y

aprobado en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y

Normalización, que certifique su cumplimiento con las normas oficiales



mexicanas y, en su caso, con las Normas Mexicanas correspondientes en

vigor.

Las obligaciones del trabajador:

- Participar en la capacitación y adiestramiento, que el patrón proporcione, de

acuerdo a los procedimientos establecidos para el uso de EPP.

- Utilizar el EPP proporcionado por el patrón, siguiendo los procedimientos

establecidos.

- Revisar las condiciones del EPP al iniciar, durante y al finalizar el turno de

trabajo. En caso de detectar daño o mal funcionamiento en el mismo,

notificarlo al patrón para su reposición.

Procedimientos para el equipo de protección personal.

Los procedimientos para el EPP, deben basarse en las recomendaciones,

instructivos, procedimientos o manuales del fabricante, proveedor o

distribuidor del equipo y contener, al menos, lo establecido en los Apartados

7.1 y 7.2.

NFPA 70E 2012 Standard for Electrical Safety in the Workplaces.

Es un Estándar para la Seguridad Eléctrica en los lugares de trabajo y fue

preparada por el Comité Técnico de Seguridad Eléctrica en los Lugares de

trabajo por la National Fire Protection Association (NFPA).

La NFPA desarrolló una norma para instalaciones eléctricas compatible con

los requisitos de OSHA para la seguridad del trabajador en los lugares

incluidos dentro del NEC.

En el entendimiento de que no tiene el propósito de que se aplique como una

norma de diseño, instalación o modificación o construcción para una

instalación o sistema eléctrico.

Su contenido es para aplicarlo a una instalación eléctrica o a un sistema

eléctrico como parte del lugar de trabajo de un trabajador. Esta norma es

compatible con las estipulaciones correspondientes de la NOM y NEC pero

no tiene el propósito, ni puede utilizarse en lugar de estas.

La NFPA 70E tiene el propósito para que la usen: empleadores, empleados y

OSHA.

A continuación se presentan los siguientes artículos de la NFPA 70E 2012.



“NFPA 70E 2012 130.5 (B) La ropa de protección para la aplicación con el

análisis de peligro de arco eléctrico. Donde ha sido determinado que el trabajo

se realizara dentro de la frontera de protección del arco eléctrico de acuerdo a

130.5 (B), uno de los siguientes métodos deberá de ser usado para la selección

de la ropa de protección y del equipo de protección personal.

1. Análisis de energía incidente. Este análisis determinará la energía incidente

a la cual el trabajador estará expuesto (en cal/cm2) y será documentada por el

patrón.

2. Categorías de Riesgo / peligro. De acuerdo a los requerimientos de 130.7

(C) (15), 130.7 (C) (16), de NFPA 70E-2012 Standard for Electrical Safety in

the Workplaces.

NFPA 70E 2012 130.7 Equipo de protección personal y otros.

(A) General. “A los empleados que trabajan en áreas donde hay peligros

eléctricos, se les deberá proveer y deberán usar, equipo de protección que esté

diseñado y construido para la parte específica del cuerpo que se va a proteger

y para el trabajo a realizar.

Nota 1: El equipo de protección personal requerido por 130.7 está previsto

para proteger a las persona de un arco por destello y peligro de choque

eléctrico. Aun con el equipo de protección seleccionado pueden resultar en

quemaduras en la piel pero estas heridas serán reducidas y se tendrá la

posibilidad de sobrevivir. El EPP requerido de 130.7 no protege contra

traumas físicos u otro que se pueda presentar por efectos térmicos del arco

eléctrico.

Nota 3: Cuando la energía incidente excede los 40 cal/cm2 en la distancia de

trabajo, se dará un gran énfasis a desenergizar, antes de trabajar dentro de la

frontera de límite de aproximación de exposición eléctrica a los conductores o

partes del circuito. (pag.28) de NFPA 70E-2012 Standard for Electrical Safety

in the Workplaces.

(B) Cuidado del equipo. El equipo de protección se mantendrá en áreas

seguras y confiables. El equipo deberá inspeccionarse visualmente antes de

usarlo.



(C) Equipo de protección personal.

General. Todas las partes del cuerpo dentro de la frontera de protección

deberán ser protegidas.

Movimiento y visibilidad. Cuando la ropa resistente a la flama es usada para

proteger al empleado, deberá de cubrir toda la ropa que se puede quemar y

permitir el movimiento y la visibilidad.

Cabeza, cara, cuello y barbilla (área de protección de la cara). Los empleados

deberán usar equipo de protección no conductivo para la cara, cuello y barbilla

siempre que exista peligro por daño a la exposición de arcos eléctricos. Si los

empleados usan redecillas y/o redes en la barba, estos deberán ser resistentes a

la flama.

Protección de Ojos. Deberá utilizarse siempre que exista riesgo por daño a la

exposición de arcos eléctricos, destellos o por objetos que vuelen como

resultado de una explosión eléctrica.

Protección del cuerpo. Los empleados deberán vestir ropa resistente a la llama

siempre que exista la posibilidad de exposición a arco eléctrico por encima del

umbral del nivel de energía incidente para una quemadura de segundo grado

[5 Joule / cm2 (1.2 cal/cm

2)]. (pag.28) de NFPA 70E-2012 Standard for

Electrical Safety in the Workplaces.

Nota: Esta ropa puede ser suministrada como un traje de arco eléctrico con

chaqueta playeras, pantalones o como overoles con una combinación de

chaqueta y pantalón o para incrementar la protección, como overoles con

chaqueta y pantalón.

Protección de las manos y brazos. Como se muestra abajo, deberá de proveer

acorde con (a) (b) y (c).

(a) Protección de choque. Empleados deberán usar guantes de caucho con

cuero protector donde hay peligro de daño en la mano por choque.

(b) Protección por arco.

(c) Mantenimiento y uso. El equipo de protección personal deberá estar

mantenido con seguridad y ser confiable. El equipo aislado deberá ser

inspeccionado antes de cada día de uso e inmediatamente después de haber

recibido energía incidente que pueda haber causado daño.

Además el equipo de protección personal deberá ser sujeto a pruebas

eléctricas periódicas.

Protección de pies. Zapatos dieléctricos son requeridos. Contra la protección

de potencial de paso y de contacto. Las suelas aisladas no tienen el propósito

de ser utilizadas como protección eléctrica principal. (pag.29) de NFPA 70E-

2012 Standard for Electrical Safety in the Workplaces.



Estándares de equipo de protección personal.

Selección de equipo de protección personal para diversas tareas.

“Donde sea seleccionado el equipo de protección personal y no se realice el

análisis de energía incidente de acuerdo a 130.5 (B) (1), deberá usarse la tabla

130.7 (C) (15) de NFPA 70E 2012, para determinar la categoría el

riesgo/peligro y los requisitos para el uso de los guantes aislados de caucho, de

las herramientas aisladas de mano y aisladores para una tarea de NFPA 70E-

2012 Standard for Electrical Safety in the Workplaces.

Matriz de Ropa de protección y equipo de protección personal.

“Una vez que la categoría de riesgo / peligro ha sido identificada de la tabla

130.7 (C) (15) incluyendo notas asociadas y requerimientos de 130.7 (C) (15).

La tabla 130.7 (C) (16) lista los requerimientos para la ropa y otros equipos de

protección personal basados en la categoría de riesgo / peligro del 0 al 4. Esta

ropa y equipo deberá ser usado cuando se trabaje dentro de la frontera de

protección contra arco de NFPA 70E-2012 Standard for Electrical Safety in

the Workplaces.

Características de la ropa de protección. La tabla 130.7 (C) (16) lista ejemplos

y características típicas de la ropa de protección incluyendo el grado de

protección para varias ropas. Ver tabla 1.5

Categoría

peligro/riesgo

Descripción de la ropa Nivel mínimo de

protección al arco

requerido de EPP

[joule/cm2 (cal/cm2)]

0

Materiales no fundentes, inflamables,

(p.e.,algodón no tratado, lana, rayón o

seda, o combinaciones de estos

materiales) con un peso mínimo de 4.5

oz/yd2

N/A

1 Camisa y pantalones u overol RF

(Retardarte al fuego)

16.74(4)


(Retardarte al fuego)

33.47 (8)




(Retardarte al fuego) y traje de arco,

seleccionado de modo que el arco del

sistema, cubra lo mínimo requerido.

104.6 (25)


(Retardarte al fuego) y traje de arco,

seleccionado de modo que el arco del

sistema cubra lo mínimo requerido.

167.36 (40)

pag. 39 NFPA 70E 2012 tabla 130.7

Tabla 1.5 Características de la ropa de protección.

OSHA Occupational Safety and Health Administration

Es una agencia que forma parte del departamento de trabajo de los Estados

Unidos de América (E.U.A.). Esta se creó en 1970 con el fin de ayudar a los

empleadores y a los empleados a eliminar o disminuir las lesiones, las

enfermedades y las muertes laborales en los E.U.A.

OSHA 1910.333 cubre los requisitos para la selección y uso de prácticas de

trabajo. El requisito general por OSHA 1910.333(a) es: "prácticas de trabajo

relacionadas con la seguridad se podrá emplear para evitar descargas eléctricas

u otras lesiones resultantes de contactos eléctricos directos o indirectos,

cuando el trabajo se realiza cerca o en equipos o circuitos que son o pueden

ser energizados. Las prácticas de trabajo específicos relacionados con la

seguridad deberán ser coherentes con la naturaleza y magnitud de los riesgos

eléctricos asociados".

* La agencia incita a empleadores y empleados a reducir riesgos de trabajo y

promover nuevas gestiones de seguridad y salud o a mejorar los ya

existentes.

* Desarrolla normas obligatorias de salud y seguridad laboral y las aplica

mediante inspecciones.

* Promueve ambientes laborales seguros y sanos mediante alianzas y

asociaciones y programas cooperativos.

* Establece responsabilidades de los empleadores y empleados con el fin de

lograr mejores condiciones de seguridad y salud.



* Apoya el desarrollo de formas innovadoras de resolver peligros en el lugar

de trabajo.

* Ofrece sistema de informes y registros con el fin de monitorear lesiones y

enfermedades asociadas con el trabajo.

* Programas de formación con el fin de aumentar la pericia del personal de

seguridad y salud ocupacional.

* Brinda ayuda técnica y para la conformidad así como formación y

educación.

* Colabora con los estados que dirigen sus propios programas de seguridad y

salud ocupacionales.

* Apoya el servicio de consulta.

La OSHA en su sección 1910 establece que el empleador deberá asegurar que

cada empleado expuesto a arcos eléctricos no deberá usar ropa que pueda

incrementar los daños por arco.

Ropa resistente a la flama por arco eléctrico.

Chaqueta (Jacket). Éstos son generalmente de varias capas y son como las

camisas de varias capas. Véase figura 1.6 (a)

Babero (Bib overall): El babero o jardineros de trabajo con pechera usados

con una camisa proveen una protección más alta al área del pecho que una

camisa usada con pantalón. Véase figura 1.6 (b).

Pantalón y camisa (pants/shirt). Las camisas y los pantalones se pueden

utilizar para la energía incidente de 4.0 cal/cm2 o abajo. Éstos pueden ser de

varias capas para un grado más alto del arco.

Overol (overall). Son trajes de una sola pieza equivalentes a la camisa y

pantalón.

Ropa interior/Undergarment: Éstos pueden llevar camisas, chaquetas o

pantalones debajo. Ellos proporcionan una capa extra de protección. Con la

ropa de multicapas es más flexible y fácil de trabajar ya que se atrapa el aire

proporcionando un aislamiento térmico adicional. La combinación de ropa

interior /undergarment con una camisa aumenta el rango de protección.



(a) (b) (c)

Figura 1.6. Ropa retardante. (a) Chaqueta (b) Babero total (Bib-overall) (c) Traje completo de

arco

Capucha (Hood). La capucha es parte del sombrero, tiene protección de la cara

y tiene tela retardante al fuego cubriendo la cabeza, los oídos, el cuello y los

hombros. Véase figura 1.6 (c).

Otros equipos de protección personal.

Guantes. Los guantes proporcionan el aislamiento a la electricidad y el calor.

Una combinación de caucho (usado adentro) y de materiales del cuero (usado

afuera) se utiliza típicamente. Los guantes deben ser suficientemente largos

para cubrir las mangas.

Clasificación por Tensión de

guantes

Máxima Tensión

Prueba en kV

Clase 00 500 V 2.5 Clase 0 1000 V 5 Clase 1 7500 V 10 Clase 2 17000 V 20 Clase 3 26500 V 30 Clase 4 36500 V 40

Tabla 1.6 Clasificación por tensión de guantes

Botas. El cuero de trabajo pesado de los zapatos proporciona protección contra

el arco eléctrico a los pies y deberán usarse en todas las tareas de categoría 2

en peligro/riesgo y mayores y en energía incidente mayor que 4 cal/cm2. pag.

38 NFPA 70E 2012



Visores de protección contra arco eléctrico. Están diseñados para proteger de

niveles bajos de energía incidente por peligro de arco eléctrico. El visor

cuando es usado en conjunto con una capucha provee una protección de riesgo

peligro categoría 2 (HRC2) arriba de 12 cal/cm2 de acuerdo a la NFPA 70E.

Hot stick: La pértiga es utilizada para operar fusibles e interruptores.

Proporcionan un aislamiento con respecto a las partes de alta tensión

manteniendo una distancia de trabajo aumentada, de modo que la energía

incidente sea menor.

Manta de Supresión de arco: Esto proporciona una barrera de la llamarada del

arco.

Las Orejeras: La explosión del arco puede causar las lesiones severas de oído.

Deben llevarse las orejeras para proporcionar el aislamiento al sonido y

reducir el impacto.

Las Barreras mecánicas: Proporcionan protección de la radiación térmica así

como de la presión de la explosión. Estas pueden ser usadas para las

radiaciones de calor extremas, pero no es conveniente para otro trabajo.

Herramientas aisladas. Los empleados deberán usar herramientas aisladas y/o

equipos de manipulación cuando trabajen dentro de la frontera de

aproximación limitada donde la exposición a partes del circuito o conductores

eléctricos energizados pueda tener contacto con las herramientas o equipos de

manipulación de forma accidental. pag. 39 NFPA 70E 2012.

Figura 1.7 Guantes de cuero/caucho y visor de policarbonato.



Figura 1.8 Capucha, chaqueta Figura1.9 Traje de arco eléctrico Capucha,

guantes y Jardineros de Trabajo (Bib-overall) aislantes y overol (overall).

Figura 1.10 Traje de arco eléctrico y overol.

NFPA 70E-2012 Standard for Electrical Safety in the Workplaces define los

tipos de equipos de protección personal por categoría (Tabla 1.7), como debe

ser elaborado, probado, y que tipo de herramientas son recomendadas para

trabajar con o cerca de equipo energizado. También define que tan cerca

(límite de protección contra arco eléctrico) el personal puede estar del equipo

energizado, sin el equipo de protección adecuado.



Categoría Energía Incidente (Cal/cm

2) Descripción de la ropa

0 1.2 100% Algodón sin tratamiento. 1 4 Camisa y pantalón u overol RF (retardante

al fuego) 2 8 Ropa interior de algodón + Camisa y

pantalón RF 3 25 Ropa interior de algodón + Camisa y

pantalón RF + Capa RF 4 40 Ropa interior de algodón + Camisa y

pantalón RF + Chamarra RF

Cal= Calorías. Tabla 130.7(C) (11) pág. 37 de NFPA 70E 2012

RF= Retardante al fuego.

Tabla 1.7.- Características de la ropa de protección

En la Tabla 1.7 se muestra la ropa recomendada para trabajar en equipo

energizado en función de la energía incidente, esta se especifica y debe

cumplir con los requerimientos de la NFPA-70E.

La ropa clase 0 es de algodón convencional que se utiliza para los uniformes

industriales.

Sin embargo, la ropa con especificación RF (retardarte al fuego) se debe

apegar y debe estar certificada conforme a la Norma NFPA-70E.

Con el valor de la energía incidente mayor se selecciona el Equipo de

Protección Personal (EPP) requerido.

Pasos para dar cumplimiento al proceso contra Arco Eléctrico.

Paso 1: Establecer y auditar una Política de Seguridad Eléctrica de Prácticas

en el Trabajo (PSEPT) con responsabilidades definidas.

Este es un documento escrito creado por la empresa que cubre todas las áreas

de la misma respecto a prácticas en el trabajo en Seguridad Eléctrica. Esto

incluye cosas tales como procedimientos de bloqueo / etiquetado, el método

de calificación a los trabajadores, la selección y la aplicación del EPP,

métodos para establecer una área de trabajo segura, los cálculos de protección

contra choque y arco eléctrico, etiquetado de equipos y procedimientos de

auditoría a los trabajadores.

La NFPA 70E-2012 aclara y amplía el requisito de auditoría de la propia

política de seguridad. Esta auditoría debe realizarse en un ciclo de tres años



para asegurar el cumplimiento continuo de las normas y procedimientos para

la norma. Además, los trabajadores deben ser evaluados por el cumplimiento

de las normas y la política sobre una base anual y cualquier desviación debe

ser documentada. Cuando la auditoría determina que no se están siguiendo los

principios y procedimientos del programa de seguridad eléctrica, se harán las

modificaciones correspondientes al programa de formación o las revisiones de

los procedimientos.

Paso 2: Llevar a cabo un estudio sobre el sistema eléctrico para determinar el

grado actual de Peligros de Arco Eléctrico y etiquetado del equipo eléctrico.

Se trata de un estudio de Ingeniería del Sistema Eléctrico que está supervisado

por Ingenieros profesionales familiarizados con la distribución y el control de

equipos de transmisión y los métodos de cálculo requeridos. La metodología

para la realización de un análisis de arco eléctrico se describe en el Estándar

IEEE 1584 ® Guía para realizar los cálculos de peligro contra arco eléctrico.

El análisis de arco eléctrico determinará, entre otras cosas, el potencial de la

energía incidente de cada sección de equipo de distribución eléctrica en la

instalación. El potencial de la energía incidente definirá el equipo de

protección personal (EPP) que se requiere.

Una alternativa a un análisis detallado de arco eléctrico que se permite en la

norma NFPA 70E-2012 es el uso de las tablas de tareas en la sección 130.7

(C) (15) (a) para determinar la categoría de riesgo de peligros y el EPP

requerido. Cada tabla tiene limitaciones de uso como se indica en el cuerpo de

la tabla. En ellas se indica un rango de corriente disponible y el tiempo de

compensación para el dispositivo de protección contra sobrecargas de

sobrecorriente. Las tablas no pueden ser utilizadas con seguridad más allá de

esta gama a menos que se hayan realizado un estudio cortocircuito y de

coordinación.

Esto frecuentemente conduce al mal uso de las tablas de tareas de trabajo, que

puede llevar a cualquier sobreprotección o bajo protección para el trabajador.

Un análisis de arco eléctrico realizado con la norma IEEE 1584, por otra parte,

proporciona una evaluación completa del sistema de alimentación con las

energías incidentes reales de cada sección de equipo claramente definido.

La NFPA 70E-2012, Sección 130.5 establece un análisis de riesgo de arco

eléctrico que determinará los límites de arco eléctrico, la energía incidente en



la distancia de trabajo y el equipo de protección personal que los trabajadores

deben usar dentro de los límites de arco eléctrico.

Todos los cálculos de este estudio se basan en los datos recogidos en el sitio,

tal como, la recopilación de datos exactos y completos que es un paso crítico

que determinará la validez de los resultados del análisis.

Como la Seguridad del trabajador es de suma importancia, el personal que

recolecciona los datos deben ser entrenados en la Norma NFPA 70E cuando

el estudio de Arco Eléctrico aún no ha concluido.

Un análisis de riesgo de arco eléctrico debe ser actualizado cuando una

importante renovación o modificación se lleva a cabo. Como mínimo, debe ser

revisado cada cinco años, para saber cómo los cambios en el sistema de

distribución eléctrica podrían afectar los resultados del análisis de riesgo de

arco eléctrico.

La NFPA 70E-2012, Sección 130.5 (C) requiere que el equipo que pueda ser

examinado, ajustado, reparado o mantenido bajo tensión sea marcado en el

campo con una etiqueta que contenga toda la información siguiente:

1. Al menos una de las siguientes:

*Energía incidente disponible y la correspondiente distancia de trabajo.

*Clasificación mínima del arco de la ropa.

*Nivel requerido de EPP.

*Mayor peligro / Categoría de riesgo (HRC) para el equipo.

2. Tensión nominal del sistema.

3. Límites de arco eléctrico.



Además, el método de cálculo y los datos de apoyo a la información de la

etiqueta deberán documentarse.

Paso 3: Asegurar un suministro adecuado de EPP y herramientas adecuadas.

Los empleados que trabajan en áreas donde existen riesgos eléctricos estarán

provistos de equipos de protección personal (EPP) apropiado para las partes

específicas del cuerpo a proteger. Esto puede incluir la camiseta arco

resistente, pantalones u overoles, o un traje refulgente multicapa. Requisitos

adicionales de EPP consisten en campanas de destello, guantes de tensión

nominal, zapatos de seguridad, gafas de seguridad y cascos.

La edición 2012 de la norma NFPA 70E también exige a los empleados que

están trabajando dentro de los límites de arco eléctrico de llevar protección

auditiva. Se necesita un equipo de capacidad adecuada para comprobar

voltajes. Herramientas eléctricas con aislamiento son necesarias para los

trabajadores que se van a realizar las pruebas y solución de problemas en

equipos energizados.

Paso 4: Realizar capacitación de seguridad en general y evaluaciones

periódicas.

NFPA 70E define a una persona calificada como "el que tiene capacidad y

conocimientos relativos a la construcción y funcionamiento de los equipos y

sistemas eléctricos y ha recibido entrenamiento de seguridad para reconocer y

evitar la los riesgos implicados. "significa este requisito de capacitación que el

trabajador debe haber recibido formación en seguridad específica a los riesgos

de arco eléctrico, ráfaga de arco, choque y electrocución.

Los electricistas no se consideran para ser calificados por OSHA hasta que

hayan recibido esta formación específica.

Además, la empresa debe verificar, mediante la supervisión regular o

mediante la inspección realizada al menos una vez al año, que cada trabajador

está cumpliendo con las prácticas de trabajo relacionadas con la seguridad

requeridas por NFPA 70E-2012.

Paso 5: Mantenimiento a todos los componentes del Sistema de Distribución

Eléctrica

Los componentes "activos" en los Sistemas de Distribución Eléctrica se

componen de fusibles, interruptores y relés de protección que ayudan a



proteger el sistema en caso de una falla eléctrica. Estos dispositivos de

protección contra sobrecorriente tienen un papel crítico en el control de la

energía de arco eléctrico. Por lo tanto, es crucial mantener estos dispositivos

en condiciones de funcionamiento con un programa de mantenimiento regular.

Sin la protección de sobrecorriente adecuada, arco permanente puede someter

a los trabajadores eléctricos a niveles mucho más altos de energía. Por otro

lado, los dispositivos de protección de sobrecorriente modernos,

correctamente ajustados que han sido bien mantenidos son capaces de detectar

una condición de falla de arco y borrar el fallo rápidamente.

A menos que se realice un mantenimiento adecuado, el estudio del sistema

eléctrico y el análisis de arco eléctrico no serán una representación correcta

del rendimiento potencial del sistema de potencia. Por lo tanto, además de

cumplir con la norma NFPA 70E, se recomienda que las instalaciones de

adoptar NFPA 70B 2010 (Práctica recomendada para el mantenimiento de

aparatos eléctricos). Personal de los servicios de campo cualificado debe

cumplir los programas de mantenimiento predictivo/ preventivo en el lugar y

los equipos eléctricos de cualquier fabricante. Al finalizar, debe proporcionar

un informe detallado que identifica los posibles problemas a lo largo con las

recomendaciones correctivas.

Paso 6: Seguimiento a las Estrategias de Mitigación y Control de Peligros de

Arco Eléctrico.

Este paso a menudo pasado por alto, es una de las más cruciales en la

optimización de la Seguridad y el rendimiento del Sistema de Potencia. El

estudio de arco realizado en el paso dos establece esencialmente los niveles de

energía de arco eléctrico y el equipo de protección personal requerido para el

sistema de energía en el estado actual. Sin embargo, las energías de arco

eléctrico calculados pueden ser lo suficientemente alta para obstaculizar

algunas tareas normales que se realice dentro de los límites de arco eléctrico

de los equipos. Por ejemplo, una energía incidente de 35 cal/cm2 puede ser

calculado para un Centro de Control de Motores a 600 voltios. Para proteger al

trabajador de los niveles de arco eléctrico, se necesitará EPP, tales como ropa

de arco nominal pesada y capucha flash.

Sin embargo, los trabajadores pueden ver que el EPP contra arco eléctrico

puede ser un obstáculo para el trabajo. La dificultad de movimiento debajo de

la ropa pesada y la reducción de la vista del ojo bajo el capó del flash pesada



hacen difícil, si no imposible, realizar las pruebas adecuadas y resolución de

problemas.

El objetivo de la mitigación del arco eléctrico es para reducir la energía de

arco eléctrico, y por lo tanto el EPP, a un nivel que permite tareas normales

para ser realizado en el equipo.

6.- Soluciones al problema de arco eléctrico.

Se han hecho esfuerzos importantes por parte de los fabricantes de equipos

eléctricos para el desarrollo de estrategias para la reducción de arco eléctrico.

Arco eléctrico abarca muchos fenómenos físicos y la investigación continua

producirá tecnologías innovadoras en los años venideros. Sin embargo, las

metodologías para reducir la energía de arco eléctrico o de mitigar sus efectos

se dividen en dos categorías básicas. La primera categoría es una colección de

controles de ingeniería que están destinados a reducir el tiempo de arco. La

segunda categoría abarca equipos y técnicas para eliminar el trabajador de la

zona peligrosa.

a.-Reducir el tiempo de arco

La energía de arco eléctrico calculada puede ser lo suficientemente alta para

obstaculizar algunas tareas normales que se realicen dentro de los límites de

arco eléctrico de los equipos. Considere este ejemplo: La energía de arco

eléctrico calculado en un centro de control de 480 V nominal del motor es de

35 cal/cm2. Los trabajadores pueden ver los requisitos de EPP, es decir, la

ropa pesada y campana de flash, como un obstáculo a la movilidad y la visión

al realizar las tareas básicas de solución de problemas. Desde arrancadores del

motor en el centro de control de motores requieren mantenimiento de rutina y

pruebas, esto podría convertirse en un problema operacional significativo. Se

requiere el desarrollo de estrategias para reducir el nivel de energía de destello

incidente de arco en este equipo.

El nivel de energía incidente de Arco Eléctrico es una función del tiempo de

arco, que es una función de la velocidad de funcionamiento de los dispositivos

de protección contra sobrecorriente aguas arriba.



El diseño del sistema, la configuración de protección, y la selección del equipo

pueden afectar este parámetro. Las principales estrategias para reducir el

tiempo de arco incluyen los siguientes:

1. La configuración del dispositivo sobrecorriente del interruptor se

pueden ajustar para reducir la energía incidente con un impacto mínimo

para la coordinación del dispositivo. Esto se hace mediante la

realización de un estudio de coordinación. Si el interruptor de circuito

aguas arriba se encuentra en un compartimiento separado, la energía de

arco eléctrico en el equipo aguas abajo se puede reducir.

2. Existen varias tecnologías de relevadores que puedan ayudar a reducir

el tiempo de arco. Tecnologías de detección de luz, zona de protección

selectiva de enclavamiento y protección diferencial de cada uno para

proporcionar una señal de disparo que se puede utilizar para activar el

interruptor automático aguas arriba. Esto puede reducir la energía

liberada durante un evento de arco eléctrico. Estas tecnologías son

eficaces donde el interruptor del circuito aguas arriba está instalado en

un compartimiento separado.

3. Un sistema de protección principal virtual es la metodología más eficaz

para reducir la energía de arco eléctrico en el lado de baja tensión de

una subestación unitaria. Un conjunto de transformadores de corriente,

situado en el lado secundario, censa la corriente de falla y envía una

señal de disparo a un interruptor de circuito en el lado de alta tensión

del transformador.

4. La fabricación de dispositivos de detección rápida introducen una falta

trifásica "controlada" en el bus de maniobra para desviar la energía y

extinguir una falla de arco. Un esquema de relevadores, como la

tecnología de detección de luz discutido anteriormente proporciona la

señal de disparo para el sistema. El funcionamiento general es lo

suficientemente rápido para reducir significativamente la energía de

arco eléctrico que se libera.



b.- Retiro de los trabajadores de la zona de peligro.

Mantener a los trabajadores fuera de la frontera de la protección de destello

del arco cuando el equipo está energizado es otra manera de mejorar la

seguridad en el trabajo. Ventanas de infrarrojos, sistemas de racks remotos y

monitoreo de temperatura inalámbrico son tres metodologías a considerar.

1. Ventanas de infrarrojos permiten inspecciones termográficas a realizar

en cualquier momento y sin quitar las tapas de equipos o paneles. La

termografía es una herramienta valiosa para el mantenimiento

preventivo, permitiendo a los trabajadores determinar la carga, la

conexión, fatiga de los componentes, sobre-calentamiento o problemas

de fase. Ventanas de infrarrojos se pueden instalar tanto en equipos de

distribución de baja tensión y media tensión.



2. Sistemas de racks remotos pueden evitar lesiones de arco eléctrico

moviendo el trabajador fuera de la frontera de arco durante las

operaciones del interruptor, una actividad durante la cual un porcentaje

significativo de fallos de arco se producen. El sistema permite que las

operaciones deben ser controlados y monitoreados sin contacto humano

directo. Un mecanismo de rack motorizada es adaptar en cada celda del

interruptor de circuito de media tensión. La operación de inserción está

iniciado y controlado a través de una interfaz de operador situado a

distancia. Sistemas de racks remotos mantienen bloqueos originales del

equipo y se puede adaptar en cubículos existentes.

3. Un sistema de control de temperatura inalámbrico incorpora sensores de

temperatura en los componentes clave del tablero eléctrico tales como

uniones de buses y puñaladas interruptor. Los sensores comunican

lecturas de temperatura a través de un sistema de comunicación

inalámbrica. Instalación de un sistema de control de temperatura

inalámbrica puede reducir la necesidad de inspecciones termográficas

anuales. Como resultado, cubiertas del equipo no tienen que ser

retirados y los trabajadores no estén expuestos a componentes

energizados.



c.- Resumen

Los riesgos eléctricos son una seguridad significativa y el riesgo financiero

para los electricistas y sus ayudantes. Si bien la amenaza de choque y

electrocución por contacto accidental con partes energizadas se ha reconocido

desde hace tiempo, el arco eléctrico y riesgos de explosión de arco

recientemente se han incorporado a las normas de seguridad eléctrica. El

enfoque continuo en arco eléctrico y los peligros de explosión por arco con el

tiempo juegan un papel fundamental en la reducción de la frecuencia y

gravedad de los accidentes eléctricos. El proceso de cumplimiento de las

prácticas de trabajo seguras dictadas por NFPA 70E es una oportunidad para

volver a examinar el sistema y sus procedimientos para obtener una mejor

comprensión de los problemas potenciales. La implementación de nuevas

filosofías de ingeniería y diseños mejorará la seguridad laboral de los

trabajadores y reducirá el riesgo financiero para la empresa.

7.- Recomendaciones.

Se deben etiquetar los tableros de media tensión, así como centros de control

de motores y tableros de distribución en baja tensión, e interruptores de

potencia en media y baja tensión, colocando la etiqueta en las caras laterales y

posteriores de los tableros y en la puerta del cubículo o celda correspondiente

en un lugar visible advirtiendo del riesgo y de equipo requerido en caso de

intervenir este o parte del circuito que protege el mismo.



El riesgo es latente aun cuando se realizan maniobras de apertura-cierre, por lo

que deberán realizarse siempre con la puerta cerrada y de ser posible siempre

operarlo eléctricamente teniendo mayor precaución cuando este circuito ha

sido intervenido o si presentó algún disparo por falla.

Del análisis de arco eléctrico se recomienda utilizar como equipo básico la

protección personal clase 1 que consiste en:

* Ropa interior de algodón.

* Pantalón y camisa (de manga larga) especial retardante al fuego (RF)

mínimo 4 cal/cm2.

* Calzado dieléctrico.

* Casco dieléctrico

* Lentes de protección.

* Protección auditiva (aún en sitios no ruidosos).

Para maniobras en vivo en tableros de distribución en baja tensión debe

referirse a la etiqueta de advertencia para evaluar el riesgo al que se está

expuesto y en el caso utilizar el equipo de protección personal adecuado.

Adicionalmente se requiere al menos un equipo ARC-11 que consiste en:

* Chamarra, pantalón y careta (RF) mínimo 11 cal/cm2

* Guantes RF para 11 cal/cm2

Con este último equipo más la clase 1 se completa el equipo de protección

personal requerido para las áreas de mayor riesgo, este equipo deberá

utilizarse cuando se realizan trabajos y maniobras en vivo.

Con estos equipos recomendados se cubren los requerimientos de protección

para EPP Clases 0 y 1 e incluso se cubre la clase 2 de 8 calorías/cm2.

El Centro de Trabajo deberá comprar el equipo contra Arco Eléctrico para dar

cumplimiento con NOM-017-STPS-2001 y la NFPA 70E para el personal de

Mantenimiento Eléctrico y Operación. Así mismo se recomienda la instalación

de las etiquetas de advertencia contra riesgo de arco eléctrico.

El área de operación y/o mantenimiento deberá instalar la etiqueta

correspondiente en cada tablero de distribución en media y baja tensión.

Se recomienda anexar en los permisos de trabajo, los EPP requeridos para el

área de trabajo, así como emplear equipos adecuados y en buenas condiciones



como son multímetros, extensiones eléctricas con protección, herramienta

aislada (no encintada).

Cabe recordar que el Centro de Trabajo deberá contar con un programa

permanente de Seguridad Eléctrica, seguir procedimientos y recomendaciones

de Estándares Industriales como la NOM-017-STPS-2001, NFPA 70E, OSHA

e IEEE.

Se deberán de contar con programas de capacitación donde se incluya la

seguridad en el lugar de trabajo y el estudio de arco eléctrico para que el

personal calificado tenga los conocimientos y además cuando vea las

etiquetas, no le sea ajena la información, esto antes de intervenir el tablero o

equipo eléctrico.

Así mismo se recomienda estar a la vanguardia de los equipos como Tableros

de Distribución, Centros de Control de Motores y Equipo de Protección

Personal para minimizar los riesgos por evento de arco eléctrico.

Etiquetado de equipos.

Equipos eléctricos tales como Tableros de distribución, tableros, paneles de

control industrial, Equipo de medición , y centros de control de motores que se

encuentran en distintos edificios, es probable que requieren el examen, ajuste,

servicio o mantenimiento cuando se energicen, deberán ser marcados en

campo con una etiqueta que contenga la siguiente información:

Al menos uno de los siguientes:

1.-. Energía Incidente Disponible y la distancia de trabajo correspondiente

a. Clasificación mínima de la ropa contra arco eléctrico

b. Nivel requerido de Equipo d Protección Personal (EPP)

c. Mayor peligro / Categoría de riesgo (HRC) para la equipo

(2) Tensión nominal del sistema

(3) Límite Arc Flash

Excepción: Las etiquetas aplicadas antes del 30 de septiembre del 2011, son

aceptables si contienen la energía incidente, o nivel requerido de EPP.



El método de cálculo y los datos de apoyo a la información de la etiqueta

deberá ser documentado.

A continuación se muestran ejemplos de las etiquetas por riesgo de arco

eléctrico.

La etiqueta muestra la alerta de peligro, riesgo por choque eléctrico y arco

eléctrico donde nos dice:

* El nivel de tensión en el equipo o tablero al cual esta energizado y que se

puede presentar un choque eléctrico o riesgo de arco.

* El valor de la energía incidente en cal/cm2 a una distancia de trabajo dada.

* Para esta etiqueta se muestra una distancia de 81 cm, que con el “EPP” si se

presentara una falla por arco eléctrico se tendría una quemadura curable de

segundo grado para una distancia de trabajo.

* El límite de acercamiento por choque eléctrico es 152 cm para una tensión

de 13,800 V y además es la distancia que debe de respetar, el personal no

calificado y que la persona encargada o calificada de esta área se encargara

de avisarle de este peligro.

* El limite acercamiento restringido por choque es de 66 cm, es la distancia en

la que se incrementa el riesgo por choque eléctrico por lo que el personal no

calificado por ningún motivo deberá de cruzar.

* Límite de acercamiento prohibido de 18 cm a 13,800 V. El trabajo a realizar,

si se cruza esta distancia por el personal, se puede tener contacto con la

parte viva del circuito eléctrico resultando en un choque eléctrico.



* En base al valor de energía incidente calculado le corresponde una ropa

retardarte al fuego de clase 0.

* La clase de guantes de protección para este nivel de tensión es 2.








segundo grado para una distancia de trabajo dada.


de 440 V y además es la distancia que debe de respetar, el personal no



* El límite de acercamiento restringido por choque de 31 cm a 440 V, es la

distancia en la que se incrementa el riesgo por choque eléctrico por lo que el

personal no calificado por ningún motivo deberá de cruzar.

* El límite de acercamiento prohibido de 3 cm a 440 V. El trabajo a realizar, si

se cruza esta distancia por el personal, se puede tener contacto con la parte

viva del circuito eléctrico resultando en un choque eléctrico.

* En base al valor de energía incidente calculado en esa barra colectora le

corresponde una ropa retardarte al fuego de clase 1.











segundo grado para una distancia de trabajo dada.


de 220 V y además es la distancia que debe de respetar, el personal no



* El límite de acercamiento restringido por choque para este caso no se tiene y

la etiqueta muestra evite el contacto, sin embargo se incrementa el riesgo

por choque eléctrico al llegar a tener contacto con la parte viva del circuito

eléctrico.

* El límite de acercamiento prohibido para este caso no se tiene y la etiqueta

muestra evite el contacto, sin embargo se incrementa el riesgo de un choque

eléctrico al llegar a tener contacto con la parte viva del circuito eléctrico.

* En base al valor de energía incidente calculado en esa barra colectora le

corresponde una ropa retardarte al fuego de clase 0.




8.- CONCLUSIONES

Podemos concluir que es indispensable realizar una evaluación del sistema

eléctrico con los estudios de Cortocircuito y Coordinación de Protecciones

previamente, antes de abordar con el estudio de Arc Flash, ya que el estudio

de Cortocircuito proporciona la magnitud de corriente en condiciones de falla,

así como en el estudio de Coordinación de Protecciones se determina el

tiempo de operación de los equipos de protección y las condiciones de

sobrecarga. Es importante realizar el análisis de Arc Flash, ya que con esto se

tiene una estimación correcta de la energía incidente y los límites de

protección a los que se debe de trabajar, así como determinar la categoría y

tipo de equipo de protección personal que se debe emplear de acuerdo al nivel

de energía incidente y no sobre dimensionar el equipo de protección, ya que

podría causar incomodidad propiciando accidentes que causarían la iniciación

del arco.

Asimismo se evitan siniestros en un 90%, tales como quemaduras fatales que

llevarían a un periodo largo de recuperación al personal afectado y en su caso

hasta la muerte; significando pérdidas humanas, económicas y de producción

para la empresa, además de sustitución de equipo que integra el sistema

eléctrico en cuestión.

9.- DEFINICIONES:

Arco eléctrico.- Una avería de formación de arcos que se produce por el flujo

de la corriente a través del aire, entre conductores de fase a fase, fase a neutro

o tierra. Una avería de formación de arcos puede liberar grandes cantidades de

energía concentrada, a tal punto que la formación de arcos eléctricos en

fracción de segundo daría por resultado temperaturas extremadamente altas,

una enorme ráfaga de presión y lanzamiento de partículas a alta velocidad.

Valor de protección térmica del arco (ATPV).- Este valor está presente en

calorías por centímetro cuadrado y representa la capacidad máxima para la

protección del arco eléctrico de una indumentaria en particular. Este valor se

aplica en telas. Sin embargo una prenda fabricada de más de una capa de tela

resistente al arco tendrá una caloría por cm2, dando un valor mayor que la

suma de los valores ATPV de las telas originales. El valor de las calorías por

cm2 asignado a la mayoría de la ropa de protección de arco eléctrico, overoles,



chaquetas, suele bordarse a la tela en letras grandes en la parte exterior de la

prenda.

Calorías por cm2 (cal/cm

2).- Es un valor que identifica la cantidad de energía

que puede entregarse a un punto en una distancia en particular desde un arco

eléctrico. Una vez que este valor es conocido, la clasificación ATPV de la

prenda requerida para el trabajo a distancia de un peligro potencial de arco

también es conocida.

Caloría.- Una caloría es la energía requerida para aumentar un gramo de agua,

un grado Celsius en una atmósfera. Las quemaduras de segundo grado pueden

producirse en 1.2 cal/cm2. Una cal/cm

2 es equivalente a la exposición de la

parte extrema de un dedo al lado de un encendedor de cigarrillo durante un

segundo.

Peligro eléctrico.- Una condición peligrosa tal que el contacto o la falla de

equipos puede resultar en un choque eléctrico, quemadura por arco eléctrico,

quemadura térmica.

Seguridad Eléctrica.- El reconocimiento de los peligros asociados con el uso

de la energía eléctrica y la toma de precauciones para que los peligros no

causen lesiones o muerte.

Condición de trabajo eléctricamente seguro.- Un estado en el cual el

conductor o la parte del circuito en el que se va a trabajar o próximo al mismo,

se ha desconectado de partes energizadas, bloqueando /etiquetado de acuerdo

a las normas o procedimientos establecidos, probando para asegurar la

ausencia de voltaje y puesto a tierra, si se determina necesario.

Resistente a la flama (FR).- La propiedad de un material por la cual se

previene, se termina o se inhibe la combustión después de la aplicación de una

fuente de ignición inflamable o no flamable, con o sin subsiguiente remoción

de la fuente de ignición.

Peligro de arco.- Una condición peligrosa asociada con la liberación de

energía causada por un arco eléctrico.

Análisis de los peligros de arco eléctrico.- Un estudio para investigar la

exposición potencial de un trabajador a la energía del arco eléctrico, realizado



con el propósito de prevención de lesiones y la determinación de prácticas

seguras de trabajo y los niveles apropiados de EPP.

Frontera de protección contra arco eléctrico.- El límite de aproximación a

una distancia desde las partes energizadas expuestas, dentro de lo cual una

persona puede recibir una quemadura de segundo grado, si se produjese un

arco eléctrico.

Traje de arco.- Un sistema completo de ropa FR y equipamiento que cubre

todo el cuerpo, excepto las manos y los pies. Incluye pantalones, chaqueta y

capucha provista con un protector facial.

Categoría de peligro/riesgo (HRC).- Categorías definidas por NFPA 70E,

para explicar los niveles de protección necesarios cuando se realizan las tares.

Los valores oscilan de 1 a 4. El EPP de clasificación ATPV se requiere para

las categorías 1 a 4.

Categoría 1: 4 cal/cm2 Categoría 2: 8 cal/cm

2 Categoría 3: 24 cal/cm

2

Categoría 4: 40 cal/cm2

Energía incidente.- La cantidad de energía expuesta sobre una superficie a

una cierta distancia de la fuente generada durante un evento de arco eléctrico.

Una de las unidades usadas para medir la energía incidente es cal/cm2.

Frontera de aproximación limite.- Frontera de protección contra choque que

la puede cruzar únicamente personal calificado (a una distancia de la parte

energizada) y que no la pueden cruzar personas no calificadas a menos que lo

hagan con una persona calificada.

Frontera de aproximación prohibida.- Un límite de aproximación a una

distancia de una parte energizada expuesta dentro del cual se considera lo

mismo que estar haciendo contacto con la parte energizada.

Frontera de aproximación restringida.- Un límite de aproximación a una

distancia de una parte energizada expuesta, dentro de la cual aumenta el riesgo

de choque, debido al arco eléctrico ocasionado por movimientos involuntarios,

para el personal que trabaja muy cerca de una parte energizada.



Peligro de choque.- Una condición peligrosa asociada con la posible

liberación de energía causada por el contacto o la aproximación a partes

energizadas.

Trabajo cerca (a partes energizadas).- Cualquier actividad dentro de la

frontera de aproximación restringida.

Trabajando sobre (partes energizadas).- En contacto con partes energizadas

con: las manos, los pies u otras partes del cuerpo con herramientas, sensores o

con equipo de prueba sin tener en cuenta el equipo de protección personal que

la persona pueda tener puesto.

Tensión nominal.- Valor nominal asignado a un circuito o sistema, para

designar convenientemente su nivel de tensión. La tensión real a la que

funciona un circuito puede variar con respecto a la nominal dentro de un

margen que permita el funcionamiento satisfactorio de los equipos.

Norma NFPA 70E.- Norma que brinda una guía sobre la implementación de

las prácticas de trabajo adecuadas que se requieren para proteger a los

operarios de las lesiones, mientras trabajan en entornos o cerca de los

conductores eléctricos expuestos, o partes de circuito que podrían resultar

energizados.

10.- REFERENCIAS:

NOM-017-STPS-2001 Equipo de Protección Personal-Selección, uso y

manejo en los Centros de Trabajo.

NOM-029-STPS-2005 Mantenimiento de las Instalaciones Eléctricas en los

Centros de Trabajo. Condiciones de Seguridad.

IEEE Std.1584-2002 Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations.

NFPA 70E-2012 Standard for Electrical Safety in the Workplaces.

Practical Solution Guide to Arc Flash Hazards ESA, 2003, Chet Davis, P.E.

Conrad St. Pierre, David Castor, P.E., Robert Luo, Phd, Satish Shrestha

Evaluación de Riesgo Por Arco Eléctrico.

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Transcript of Evaluación de Riesgo Por Arco Eléctrico.