La mayoría de los sistemas de energía eléctrica se consideran sistemas “heredados”, lo que significa que son más antiguos y es posible que no utilicen las últimas tecnologías. Por el contrario, los sistemas más nuevos suelen adoptar una estrategia de diseño que prioriza la seguridad eléctrica. Este enfoque, conocido como Seguridad por diseño, implica la incorporación de técnicas de análisis de peligros y evaluación de riesgos desde la fase inicial de diseño. Como resultado, se pueden realizar configuraciones de sistemas y opciones de equipos alternativos para mejorar la seguridad eléctrica y reducir el riesgo y la exposición de los trabajadores eléctricos. A continuación, se presentan algunos ejemplos de estas estrategias.

Configuración alternativa del sistema

La eliminación de peligros es la máxima prioridad en la jerarquía de métodos de control de riesgos. Esto implica crear una condición de trabajo eléctricamente segura según la norma NFPA 70E 120.6. Sin embargo, los requisitos operativos y de producción pueden dificultar esta tarea. Un diseño que incluya redundancia puede ofrecer una mayor flexibilidad en las configuraciones operativas y mejorar la capacidad de desenergizar los sistemas, al tiempo que minimiza las interrupciones de la producción.

Duración del arco y aislamiento

La duración de un arco eléctrico afecta significativamente la energía incidente. La duración del arco eléctrico se define típicamente por el tiempo de despeje de un dispositivo de protección aguas arriba ubicado fuera del mismo gabinete y que no se ve afectado por el arco eléctrico. Si el dispositivo de protección principal comparte un gabinete con dispositivos de derivación o alimentación, podría producirse un arco eléctrico en el gabinete en el lado de la línea principal o una falla de arco del lado de la carga podría escalar a una falla del lado de la línea. En consecuencia, el dispositivo de protección principal podría no despejar el arco eléctrico. Un diseño alternativo aislaría el dispositivo de protección principal lo suficiente para garantizar que no se vea afectado por los arcos eléctricos aguas abajo.

Fiabilidad: no es instantánea

Para mejorar la confiabilidad, se pueden seleccionar equipos sin protección instantánea en el dispositivo de protección principal. Esto permite que los alimentadores se disparen primero, minimizando la extensión de las interrupciones. Sin embargo, la demora potencialmente larga del dispositivo de protección principal podría resultar en una energía incidente significativa. Para reducir temporalmente la duración del arco, se pueden utilizar métodos como interruptores de mantenimiento de reducción de energía de arco. Esto se aborda en el Código Eléctrico Nacional 240.87, Reducción de energía de arco, aplicable a dispositivos con clasificaciones de disparo de corriente continua de 1200 A y superiores.

Puesta a tierra por impedancia

Las referencias técnicas sugieren que alrededor de 80% o más de todas las fallas involucran solo una fase. Este alto porcentaje se puede comparar con la analogía de una llanta pinchada: aunque un automóvil tiene cuatro llantas, normalmente solo falla una a la vez. De manera similar, es más probable que se produzca una falla de fase a tierra que una falla trifásica. Los cálculos de energía incidente que utilizan IEEE 1584 consideran los arcos eléctricos como eventos trifásicos. Incluso si un arco eléctrico comienza como un evento monofásico, puede escalar a un evento trifásico debido a que el plasma conductor llega a otras fases. El uso de resistencias de conexión a tierra neutras, cuando lo permita el Código Eléctrico Nacional y sea apropiado para el diseño, puede eliminar la probabilidad de arcos eléctricos de fase a tierra.

Equipo resistente al arco

Los equipos resistentes al arco eléctrico están diseñados para contener y redirigir la energía del arco eléctrico lejos de los trabajadores eléctricos. Aunque no eliminan los arcos eléctricos, protegen a los trabajadores si las puertas están bien cerradas. Una vez presencié la prueba de un tablero de distribución resistente al arco de 15 kilovoltios en un laboratorio de alta potencia. A pesar de una explosión masiva y humo, la prueba se consideró un éxito. Si un trabajador hubiera estado de pie frente al equipo, la energía se habría redirigido lejos de él, lo que podría haberle salvado la vida.

Regreso al futuro

Como he estado involucrado en la capacitación en electricidad durante más de cuatro décadas, he observado la evolución de la seguridad eléctrica. En los primeros días de la capacitación sobre arcos eléctricos, predije que en el futuro se adoptarían más equipos resistentes a los arcos eléctricos y técnicas de diseño alternativas. Aunque hubo una resistencia inicial debido a preocupaciones por el costo, argumenté que si un diseño o equipo alternativo podía prevenir una lesión o una muerte, el costo estaba justificado. Explicar una decisión de este tipo a un jurado después de un incidente sería mucho más difícil.