Estudio de caso: Arco eléctrico durante la conmutación: ¿funcionamiento normal?

Una pregunta común que escucho a menudo en mis cursos de capacitación sobre estudios de arco eléctrico NFPA 70E e IEEE 1584 es:

“¿El simple accionamiento de un dispositivo como un interruptor fusible o un disyuntor puede provocar un arco eléctrico?”

Respondo a la pregunta con una respuesta muy específica que es:

 "Eso depende."

Aprendiendo de la manera difícil

Un buen amigo mío aquí en Arizona tiene un cliente que encontró la respuesta de la manera más difícil. Un contratista eléctrico estaba realizando un trabajo eléctrico en sus instalaciones. El trabajo implicaba crear una condición de trabajo eléctricamente segura en el tablero de distribución principal de 277Y/480 voltios después de NFPA 70E 120.5 Proceso de establecimiento y verificación de una condición de trabajo eléctricamente segura.

El cuadro de distribución de servicio principal contenía cuatro líneas principales independientes, tal como lo permite NEC 230.71, comúnmente conocidas como Regla de las seis desconexionesUna de las líneas principales era un interruptor de presión atornillado de 1200 A con fusibles de 1200 A que alimentaba un cuadro de distribución aguas abajo en otra habitación. Como lo exige la norma NEC 240.95, también se proporcionó protección contra fallas a tierra en la línea principal, ya que la desconexión superaba los 1000 A y era un sistema 277Y/480V con conexión a tierra sólida.

El trabajo comenzó con la interrupción de la carga abriendo cada uno de los fusibles de desconexión más pequeños en el cuadro de distribución aguas abajo. Una vez interrumpida la carga, se abrió la línea principal de 1200 A junto con las otras tres líneas principales. Sin embargo, el lado de la línea principal en el cuadro de distribución permaneció energizado y aún era peligroso.

Para desenergizar completamente el cuadro eléctrico,

¡Restaurando el poder y boom!

La restauración del suministro eléctrico comenzó con la puesta en servicio del transformador por parte de la empresa de servicios públicos, seguida por la reconexión de cada una de las cuatro líneas principales en el cuadro de distribución principal. El paso final fue restablecer el suministro eléctrico a las cargas individuales cerrando cada uno de los interruptores del cuadro de distribución, una operación que normalmente es de rutina. Excepto que, esta vez, uno de los interruptores explotó en la cara del contratista. ¡Sí, un arco eléctrico!

La buena noticia (siempre mirando lo positivo) fue que, aunque esto podría haber terminado trágicamente, el contratista no resultó herido, solo se sacudió bastante. ¿Por qué? Porque llevaba ropa y equipo de protección personal con clasificación de arco durante la conmutación. Sí, todos los dolores de cabeza de los estudios de arco eléctrico, el uso de equipo de protección personal, la capacitación en seguridad eléctrica y más, ¡valieron la pena! Sin embargo, no todo sobrevivió. Además del interruptor dañado que se muestra en la foto, su casco y su protector facial nunca volverían a ser los mismos. Este ejemplo es un recordatorio no tan sutil de que usar ropa y equipo de protección personal con clasificación de arco eléctrico es todo lo que se interpone entre usted y un arco eléctrico devastador y potencialmente fatal en caso de que ocurra.

¿Qué sucedió? Se determinó que un mecanismo de enganche en uno de los interruptores de desconexión de fusibles del tablero de distribución de aguas abajo se rompió y cayó sobre el lado de la línea de un fusible. Cuando se cerró el interruptor, se produjo un arco eléctrico que hizo estallar los fusibles de 1200 amperios en el tablero de distribución de servicio principal de aguas arriba; la protección contra falla a tierra no funcionó.

¿Cuales son las probabilidades?

Los electricistas operan interruptores y disyuntores todos los días sin ningún problema. Pero, ¿cómo saber si hoy es el día en que se produce un arco eléctrico? ¿Cuál es el riesgo?

La norma NFPA 70E exige realizar una evaluación del riesgo de arco eléctrico. El riesgo contiene dos componentes: gravedad y el probabilidadLa gravedad se puede determinar realizando cálculos de energía incidente. Sin embargo, ¿cómo se determina la probabilidad? Tirar los dados probablemente no sea la mejor idea.

Para estimar la probabilidad de ocurrencia de un arco eléctrico, se puede utilizar la Tabla 130.5(C) de la norma NFPA 70E, que enumera muchas tareas diferentes, entre ellas: “Operación de un disyuntor, interruptor, contactor o arrancador”, como en este caso. Cada grupo de tareas incluye otra línea de ítem conocida como “Estado del equipo”, que se clasifica como “Normal” o “Anormal”. Si el estado del equipo es normal, no es probable que ocurra un incidente de arco eléctrico. Si el estado del equipo se considera anormal, se requieren medidas de protección adicionales basadas en la jerarquía de control de riesgos que se encuentra en la norma NFPA 70E, que puede incluir el uso de ropa protectora y EPP con clasificación de protección contra arcos eléctricos.

¿Cuál es la diferencia entre una condición normal y anormal del equipo? La Tabla 130.5(C) establece que la condición se considera normal si se cumplen todas las siguientes circunstancias: (descripciones abreviadas)

(1) El equipo está correctamente instalado.

(2) El equipo se mantiene adecuadamente.

(3) El equipo se utiliza de acuerdo con las instrucciones incluidas en el listado y la etiqueta y de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

(4) Las puertas del equipo están cerradas y aseguradas.

(5) Todas las cubiertas del equipo están colocadas y aseguradas.

(6) No hay evidencia de un fracaso inminente.

En retrospectiva, es justo decir que el interruptor que falló probablemente no recibió el mantenimiento adecuado y, aunque puede que no haya habido ninguna evidencia observable de una falla inminente, efectivamente falló, ¡de manera espectacular! Y el contratista salió ileso (y con vida) gracias a que llevaba su equipo de protección personal, lo que marcó la diferencia en el resultado.

Un agradecimiento especial a Bill Hendrix de CEI en Phoenix, Arizona, por su contribución a esta historia.

Este artículo se basa en una versión anterior de mi artículo publicado en la edición de septiembre de 2019 de la revista Electrical Contractor.

Jim Phillips, profesor de educación física, es el fundador de Brainfiller.com y ofrece capacitación sobre energía eléctrica, arco eléctrico y seguridad eléctrica a nivel mundial. Sus cuatro décadas de experiencia incluyen la planificación de sistemas de transmisión, el diseño y análisis de sistemas de energía industriales, comerciales y de servicios públicos y el diseño de plantas de cogeneración. Es vicepresidente del grupo de trabajo sobre arco eléctrico IEEE 1584, presidente internacional de IEC TC78 Live Working, comité directivo del proyecto de investigación colaborativa sobre arco eléctrico IEEE/NFPA y miembro del comité técnico NFPA 70E.