- Capacitación sobre arco eléctrico y corriente eléctrica por Jim Phillips
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Han pasado dieciséis largos años desde la aprobación de la IEEE 1584. Guía IEEE para realizar cálculos de riesgo de arco eléctrico Se publicó por primera vez en 2002. Esta norma fue muy celebrada en ese entonces porque por primera vez existía una norma reconocida internacionalmente que proporcionaba un método para calcular la corriente de cortocircuito por arco, la energía incidente y el límite del arco eléctrico. Los resultados de estos cálculos suelen aparecer en las etiquetas de los equipos y arcos eléctricos y se han convertido en una parte integral de los estudios y evaluaciones de riesgos de arcos eléctricos a nivel mundial.
Sin embargo, no pasó mucho tiempo antes de que la atención comenzara a centrarse en lo que vendría después.
La lista de lo que vendría después se estaba haciendo cada vez más larga. Era obvio que la próxima edición de IEEE 1584 sería un proyecto de proporciones épicas que requeriría importantes recursos financieros y técnicos. Para estar a la altura de este desafío, sería necesario un enfoque diferente y se creó una colaboración entre IEEE y NFPA.
La investigación y las pruebas del proyecto de colaboración finalmente se pusieron en marcha y dieron como resultado un nuevo modelo preliminar más detallado y nuevas ecuaciones que se entregaron al grupo de trabajo IEEE 1584. Se realizaron mejoras adicionales al modelo y luego finalmente se integró en un borrador de la próxima edición de la norma. Se desarrollaron varias revisiones y borradores más a lo largo del camino y ahora la versión actual (borrador 6) finalmente está cerca de publicarse.
Una pregunta frecuente es: “¿Qué ha cambiado entre la edición de 2002 y la próxima edición de IEEE 1584?”. Quizás una pregunta más fácil de responder es qué NO ha cambiado. Bueno, ¡la próxima edición todavía tiene el mismo título!
La edición de 2002 se basó en más de 300 pruebas de arco eléctrico utilizadas para desarrollar ecuaciones derivadas empíricamente. El rango de validez va de 208 V a 15 000 V (trifásico) y para corrientes de cortocircuito de 700 amperios a 106 000 amperios. La nueva edición se basa en casi 2000 pruebas adicionales que abarcan una amplia gama de voltajes, configuraciones y parámetros.
Echemos un vistazo a los cambios principales:
Rango de voltaje (sin cambios):
Rango de corriente de cortocircuito atornillado:
Brecha entre conductores:
Distancia de trabajo:
La edición de 2002 se basó en pruebas de arco eléctrico con electrodos en orientación vertical, como se muestra en la Figura 1. Cuando se produce un arco eléctrico utilizando el modelo original, el plasma del arco se dirige hacia la parte inferior de la caja y a menudo se derrama por el frente.
Investigaciones posteriores han demostrado que la orientación de los electrodos puede influir en la energía incidente. Como resultado, el equipo del proyecto realizó muchas pruebas nuevas utilizando orientaciones de electrodos que incluyen tanto una configuración horizontal como electrodos verticales que terminan en una barrera aislante. Estas configuraciones adicionales pueden ser posibles con algunos tipos de equipos eléctricos. El nuevo modelo incluye cinco configuraciones diferentes, como se ilustra en las figuras 1 a 5.
Cuando los electrodos se colocan horizontalmente, el plasma del arco se dirige desde los extremos de los electrodos hacia afuera. Las investigaciones también han indicado que si los electrodos verticales terminan en un aislante, el arco golpea la barrera y la nube de plasma se dirige más hacia la abertura del recinto.
Además, se realizaron pruebas al aire libre e incluyeron la configuración vertical original al aire libre y una nueva configuración con los electrodos orientados horizontalmente.
Para proporcionar una mayor flexibilidad de modelado para el equipo, se han incluido cinco configuraciones diferentes de electrodos/bus en el programa de pruebas y el desarrollo posterior del modelo, que incluyen:
Excepción de transformador de 125 kVA
La edición de 2002 contenía un texto que muchos denominan la “excepción del transformador de 125 kVA”. Este texto establece:
“No es necesario considerar equipos por debajo de 240 V a menos que involucren al menos un transformador de baja impedancia de 125 kVA o mayor en su suministro de energía inmediata”
Este lenguaje se basó en algunas pruebas que indicaron que corrientes de cortocircuito más bajas a voltajes más bajos pueden tener menos probabilidades de sostener un arco eléctrico, lo que resulta en una energía incidente más baja.
Sin embargo, las pruebas posteriores de IEEE 1584 han demostrado que, aunque no es muy común, es posible que se produzcan arcos eléctricos durante un breve período de tiempo a niveles más bajos de corriente de cortocircuito, lo que da como resultado una mayor energía incidente. Según los resultados de pruebas adicionales, se ha eliminado el texto de 125 kVA. En su lugar, el nuevo texto establece lo siguiente:
Los arcos eléctricos sostenibles son posibles pero menos probables en sistemas trifásicos que funcionan a 240 V nominales o menos con una corriente de cortocircuito disponible inferior a 2000 amperios.
Aunque la edición de 2002 es válida para voltajes de 208 V a 15 000 V, solo se proporcionaron dos ecuaciones diferentes para la corriente de cortocircuito por arco. Una para sistemas que funcionan desde 208 voltios hasta 1000 voltios y otra para 1000 voltios a 15 000 voltios. Esto dejó una discontinuidad en 1000 voltios y se necesitaron más refinamientos. Además, la edición de 2002 requirió un factor de cálculo (Cf) para los cálculos de energía incidente a voltajes menores a 1000 voltios. La próxima edición utiliza 3 voltajes y también incluye interpolación para otros voltajes para una mayor precisión. Los tres voltajes incluyen 600, 2700 y 14 300 voltios.
La edición de 2002 hizo una distinción en los resultados en función de si un sistema de energía está conectado a tierra o no conectado a tierra/conectado a tierra por impedancia. Durante la etapa de iniciación del arco, cuando el alambre fusible se está derritiendo, el arco puede ser muy errático, es decir, desequilibrado. El arco errático creó una diferencia en la corriente de arco y la energía incidente durante este breve período que podría verse influenciada por la forma en que está conectado a tierra el sistema. El nuevo modelo se basa en el arco más estable, por lo que no hay diferencia en los cálculos basados en la conexión a tierra.
El primer anexo de la edición 2002 de la norma IEEE 1584 se publicó en 2004. Este anexo, conocido simplemente como IEEE 1584a, agregó un factor 85% para reducir la corriente de cortocircuito por arco calculada para sistemas de hasta 1 kV. La reducción se realizó para tener en cuenta las variaciones que pueden ocurrir en la corriente de arco real que podrían afectar la velocidad de funcionamiento de un dispositivo de protección. Si la corriente de arco reducida daba como resultado un tiempo de despeje más prolongado y una mayor energía incidente, se utilizarían los resultados basados en la corriente ajustada.
En lugar de un factor 85% fijo, la próxima edición incluye un “Factor de corrección de variación de corriente de arco” basado en el uso de una nueva ecuación. Esto representa una variación de corriente de arco más precisa basada en la configuración del electrodo, así como otros factores, y se aplica a todos los voltajes.
El tamaño del recinto puede tener un impacto significativo en la energía del arco eléctrico que se expulsa y llega al trabajador. Para abordar este problema, se incluyeron tamaños de recinto adicionales en el programa de pruebas. También se ha introducido un factor de corrección del tamaño del recinto para ajustar la energía incidente para recintos más pequeños y más grandes. Para los equipos que funcionan a voltajes inferiores a 1000 voltios, la próxima edición ahora hace una distinción entre recintos "superficiales" que tienen menos de veinte centímetros de profundidad y recintos "típicos" que tienen más de veinte centímetros de profundidad.
En la edición de 2002 se sugiere que la duración del arco puede limitarse a 2 segundos si los cálculos indican que un dispositivo de protección puede tardar un tiempo inusualmente largo en funcionar. Se debe utilizar el criterio para evaluar si una persona tendría espacio para reaccionar y saltar fuera del camino en 2 segundos.
Esto nos lleva a otra pregunta: ¿Se mantendrá la regla de los dos segundos? La respuesta es sencilla: ¡sí!
El hecho de que la próxima edición de la norma IEEE 1584 esté finalmente lista para publicarse no significa que la investigación sobre arcos eléctricos y el desarrollo de normas hayan terminado. Todo lo contrario. Después de 16 largos años, sin duda habrá celebraciones, ¡pero luego comenzaremos a pensar nuevamente en lo que viene a continuación!
Cuando se publique la próxima edición de esta norma, podrá adquirir su copia en: Tienda de normas IEEE SA
Derechos de autor (C) 2018 – Jim Phillips/Brainfiller, Inc.
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