Teoría+de+Arc+Flash
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Estudios de Arc Flash
Schneider Electric 2/ Services Dev & Depl / 2009
Teoría de Arc Flash
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¿Qué es un arco eléctrico?
Es la circulación de corriente a través de un gas.
Generalmente se presenta cuando falla el aislamiento entre dos puntos con diferente potencial
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Riesgos inherentes al trabajo con electricidad
Algunos de los riesgos que se pueden presentar durante el manejo de equipos eléctricos son:
� Descarga
� Explosión
� Quemaduras por calor
Square D (R)
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Resultados de mediciones de los efectos de un arco eléctrico en la persona
SonidoSonidoSonido
141.5 db
T°T°>225°C
T°T°50°C
PresiónPresión
> 151.6 Kg/cm 2
> 225°C
T°T°
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Efecto de los arcos eléctricos
●Vapores calientes, Plasma y Gasesmayores a 12,700 °C
●Radiación térmica Intensa●Niveles de ruido y de presión importantes●Expansión explosiva del aire circundante●Combustión de Materiales Flamables
Square D (D.R.)
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Quemaduras en tejido humano
● Quemaduras de primer grado (tipo A): Causan un trauma doloroso a la parte mas externa de la piel. Los daños permanentes son pequeños por que las áreas de regeneración sobreviven. Se curan pronto y no dejan cicatrices.
● Quemaduras de segundo grado (tipo A): Causan daños severos a los tejidos y amputaciones. Si la quemadura es sobre la piel, la capa exterior se destruye. No sanan las glándulas sudoríparas, ni los folículos de pelo
● Quemaduras de tercer grado (tipo B): Resultan en la destrucción de los centros de crecimiento. Si el área quemada es pequeña, se puede reestablecer el tejido con ayuda de las zonas cercanas. Si el área es extensa, se requiere injerto del tejido
Las quemaduras por arco eléctrico son de naturaleza térmica y por lo tanto se encuentran dentro de las tres categorías clásicas:
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Conceptos de Arc Flash- Energía Incidente
Square D (D.R.)
DD
● La energía incidente es la energía en una superficie a una distancia de trabajo, D, desde la fuente de arco
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Square D (D.R.)
- Limite de protección de descarga
Dfb
D
Límite de descarga
Distancia desde las partes expuestas, en la cual una persona podría sufrir quemaduras de segundo grado
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Square D (D.R.)
- DISTANCIA DE TRABAJO
D
Distancia desde las partes expuestas, en la cual el EPP garantiza una adecuada protección
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Efectos del arco eléctrico
Efecto de la energía “In Air ”
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Efecto de la energía “ In Box ”
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MARCO LEGAL
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OSHA 1910.333 (a) (1) & NFPA 70E 2-1.1.1
Prácticas de trabajo seguras
No se deben realizar trabajos en partes vivas o energizadas a menos que :
1. La desenergización genere una condición de riesgo adicional o mayor
2. No sea posible debido al diseño del equipo o a las limitaciones en la operación
Ejemplos:
Equipos de ventilación de áreas clasificadas
Quirófanos
Equipos que soportan la vida humana
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DESARROLLO DEL ESTUDIO
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ESTUDIOS DE ARC FLASH
• Seleccionar el equipo de protección personal adecuado (EPP)
• Definir los límites de Arc Flash
• Definir las distancias de trabajo
La finalidad de un estudio de Arc Flash es:
• Calcular la energía incidente
• Definir e implementar políticas de seguridad
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Para la realización de los estudios es necesario contar, como mínimo, con la siguiente información:
●Diagrama Unilineal actualizado de la planta
●Levantamiento de información en planta
●Cuestionario técnico
●Filosofia de operación de la planta
●Estudio de cortocircuito actualizado (Modelado en Etap real time)
●Estudio de coordinación de protecciones actualizado (Modelado Etap real time)
INFORMACION NECESARIA PARA LOS ESTUDIOS DE ARC FLASH
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¿Por qué es requerida la información de los estudios de cortocircuito?
G
Sistema
IccIcc==�� IIcontribucicontribucióónn
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¿Por qué es requerida la información de los estudios de coordinación de protecciones?
0.5 1 10 100 1K 10K0.01
0.10
1
10
100
1000
CURRENT IN AMPERES
mine.tcc Ref. Voltage: 480 Current Scale x10^0
TIM
E IN
SE
CO
ND
S
G
Sistema
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G
Sistema
ESTUDIOS ARC FLASH
IccIcc==�� IIcontribucicontribucióónn
CaloriasCalorias==f(I,tf(I,t))
tt11==f(If(Ifallafalla 11))
¿En que consiste el estudio de Arc Flash?
1515 2525 6060
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480-600V, 3-fases "Arco-en-caja" Algoritmo de máxima energía incidente
EMB = 1038.7 DB-1.4738 tA [ 0.0093F2 - 0.3453F + 5.9675 ]
Donde:
EMB = Máxima energía incidente en una caja , cal/cm2
DB = Distancia de los Electrodos, pulgadas (DB>18)F = Corriente de falla franca, kA
tA = Duración de Arco, segundos
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Selección del equipo de protecciónpersonal NFPA-70E
Clase de Descripción de Espesor Aguante al arco térmico deEnergía IncidenteEPP Ropa de protección Total la ropa de protecciónCalculadaNo. (No. de capas) oz/yd
2cal/cm 2 cal/cm 2
0-2 0 Algodon sin tratar 4.5-7 n/a
(1)
2-5 1 Camisa y pantalones 4.5-8 5-7
Resist. a la flama (1)
5-8 2A Ropa interior de 9-12 8-18
Algodón más
Pant y camisa RF (2)
5-16 2B Ropa interior RF 10-14 16-22
mas
Pant y camisa RF(2)
8-25 3 Ropa interior de 16-20 25-50
Algodón más
Overall RF (3)
25-40 4 Ropa interior de algdn. 24-30 40->60
FR Camisa y pant RF +
Doble capa
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ESTUDIOS DE ARC FLASH
Límites de protección contra descarga
Límite de acercamiento Limitado
Puede ser accesado solo por personal calificado ó personal no calificadoescoltado por una persona calificada
Limite de acercamiento Restringido
Puede ser accesado sólo por personal calificado y se requiere del uso de equipode protección contra descarga y de capacitación
Límite de acercamiento Prohibido
Puede ser accesado solo por personal calificado y se requiere protección y entrenamiento como si se tuviera contacto directo con la parte energizada
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Pasos para Determinar el Valor de la Energía Incidente
Paso 1 - Determinar la tensión del sistema y la corriente de falla
franca en los puntos de análisis del arco (Estudio de
cortocircuito)
Paso 2 - Determinar la corriente de arqueo basada en la corriente
de falla franca y en la tensión del sistema
Paso 3 - Determinar el tiempo de liberación de la falla basado en el
sistema de protección (Estudio de coordinacion de protecciones)
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Proceso General para Determinar la Energía Incidente
Paso 4 - Determinar la mínima distancia de aproximación del cuerpo al arco potencial
Paso 5 - Seleccionar el algoritmo adecuado y calcular la máximaenergía incidente a la distancia mínima de aproximación.
Paso 6 - Si la energía incidente calculada es menor a 1.2 cal/cm2. No se requiere ropa especial para complementar el equipo de protección personal.(Pero podría ser necesario para evitar otrotipo de riesgos eléctricos)
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ESTUDIOS DE ARC FLASH
¿COMO PROPORCIONA PROTECCION LA VESTIMENTA IGNIFUGA?
• NO SE ENCIENDE, QUEMA, DERRITE O GOTEA
• RESISTE EL DESGARRO/ROTURA
• MANTIENE UNA BARRERA QUE AISLA AL TRABAJADOR
DE LA FUENTE TERMICA
• REDUCE LAS LESIONES DE QUEMADURAS
• AUMENTA LA SUPERVIVENCIA
• AYUDA A CONSERVAR LA CALIDAD DE VIDA
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Probador de Proximidad
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Detector de tensión
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Puesta a tierra para la protección de los empleados
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ESTUDIOS DE ARC FLASH
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ESTUDIOS DE ARC FLASH
Los estudios de Arc Flash realizados por Schneider Electric se basan en las últimas ediciones de los estándares aplicables emitidos por:
• National Fire Protection Association
• American National Standards Institute
• Institute of Electrical and Electronic Engineers
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ETIQUETADO
¿Se aproximaría usted a estos elementos?¿A que distancia?
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ESTUDIOS DE ARC FLASH
110.16 Flash Protection. Las centrales telefónicas, los tableros de media y bajatension, los paneles de control industriales, y los centros de control de motor con excepción de las ocupadas en la vivienda, que probablemente requieranexaminación, ajuste, manteniento, u otro tipo de mantenimiento mientras queestán energizadas, serán campo marcado para advertir a personas calificadas de los peligros potenciales del destello del arco voltaico. La marca debe ser localizada de tal manera que sea claramente visible a las personas calificadasantes de la examinación, ajuste, servicio, o mantenimiento del equipo
NFPA 70E-2000, Requisitos de seguridad eléctrica para los lugares de trabajo del empleado, proporciona ayuda en la determinación de la severidad de potencial de exposición, en el planeamiento de practicas de seguridad en el trabajo, y selecciondel equipo de proteccion personal
ANSI Z535.4-1998, Signos y Etiquetas para la seguridad del producto. Proveepautas sobre el diseno de los signos de seguridad y las etiquetas aplicadas en el producto
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EJEMPLO DE APLICACIÓN
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REPORTE DEL ESTUDIO DE ARC FLASH
El informe de un estudio de Arc Flash realizado por Schneider Electric contiene:
● Resumen ejecutivoBreve reseña del alcance, resultado, recomendaciones y conclusiones del estudio
● Objetivo Resultados mas relevantes del estudio
● AlcanceCantidad de equipos a analizar, levantamientos en sitio, trabajos adicionales.
● DefinicionesExplicación de los conceptos mas utilizados dentro del informe
● ReferenciasSe mencionan las normas y estándares que se utilizan en el estudio.
● IntroducciónResumen de la teoría de Arc Flash, métodos de calculo, etiquetado y selección de EPP
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● DesarrolloReferencias a los estudios de CC, CP, interpretación del reporte, interpretación de diagrama unilineal
● Descripción del softwareDefinición del modo de trabajo del software empleado (ETAP versión 5.5.6)
● Interpretación del reporteExplicación de cómo entender los resultados del informe
● ConclusionesAnálisis de los resultados y entrega de recomendaciones y soluciones a las desviaciones encontradas.
REPORTE DEL ESTUDIO DE ARC FLASH
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ANEXOS
Reporte del estudio basado en IEEE 1584
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ANEXOSDiagrama unilineal
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Información comercial del EPP
ANEXOS
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Ejemplos de etiquetado
ANEXOS
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Soluciones de Schneider Electric
ANEXOS