{"id":1183,"date":"2012-03-01T08:34:33","date_gmt":"2012-03-01T15:34:33","guid":{"rendered":"https:\/\/brainfiller.com\/?p=1183"},"modified":"2025-11-21T14:24:52","modified_gmt":"2025-11-21T21:24:52","slug":"a-tidal-wave-of-arc-flash-studies","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/brainfiller.com\/es\/brainfiller-library\/arc-flash-electrical-safety\/a-tidal-wave-of-arc-flash-studies\/","title":{"rendered":"C\u00f3mo realizar un estudio de arco el\u00e9ctrico"},"content":{"rendered":"
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Lo que comenz\u00f3 como un goteo lento hace una d\u00e9cada se ha convertido en algo m\u00e1s parecido a un maremoto. No me refiero a un grifo que gotea o a una presa que falla; me refiero a los estudios de arco el\u00e9ctrico. Hace a\u00f1os, solo unas pocas empresas, en su mayor\u00eda grandes, realizaban estos estudios complejos. Luego, poco a poco, el "goteo" de estudios se convirti\u00f3 en un flujo constante y, hoy en d\u00eda, el estudio de arco el\u00e9ctrico se ha convertido en una parte integral de muchos programas de seguridad el\u00e9ctrica.<\/p>

Hace diez a\u00f1os se present\u00f3 por primera vez la norma IEEE 1584, conocida como \u201cGu\u00eda IEEE para realizar c\u00e1lculos de riesgo de arco el\u00e9ctrico\u201d. Este documento hist\u00f3rico define ecuaciones y m\u00e9todos que se han convertido en componentes clave del estudio del arco el\u00e9ctrico.<\/p>

Aunque el \u201cgoteo\u201d puede haber comenzado en los Estados Unidos, el \u201cmaremoto\u201d ya se ha extendido por todo el mundo y los estudios sobre arcos el\u00e9ctricos se est\u00e1n volviendo m\u00e1s comunes tambi\u00e9n en otros pa\u00edses.<\/p>

\u00bfQu\u00e9 es un estudio de arco el\u00e9ctrico?<\/strong><\/h3>

Cuando intenta por primera vez realizar un estudio de arco el\u00e9ctrico, puede resultar bastante intimidante. Incluso con la ayuda de programas inform\u00e1ticos disponibles comercialmente, saber qu\u00e9 datos utilizar, c\u00f3mo modelar el sistema y c\u00f3mo interpretar los resultados puede dejarlo perplejo.<\/p>

El concepto del estudio es bastante simple. En cada equipo el\u00e9ctrico que forma parte del estudio, se realizan c\u00e1lculos para determinar la energ\u00eda incidente potencial que podr\u00eda estar disponible para un trabajador durante un arco el\u00e9ctrico. La magnitud de la energ\u00eda incidente, expresada en calor\u00edas por cent\u00edmetro cuadrado (cal\/cm2), se utiliza para definir la gravedad del arco el\u00e9ctrico, as\u00ed como para determinar qu\u00e9 ropa protectora y equipo de protecci\u00f3n personal (EPP) utilizar.<\/p>

Adem\u00e1s de los c\u00e1lculos de energ\u00eda incidente, tambi\u00e9n se debe determinar una distancia conocida como l\u00edmite de arco el\u00e9ctrico (AFB, por sus siglas en ingl\u00e9s). El AFB define la distancia desde una posible fuente de arco donde la energ\u00eda incidente cae a 1,2 cal\/cm^2. Este nivel de energ\u00eda incidente puede producir el inicio de una quemadura de segundo grado, que tambi\u00e9n se denomina \u201cquemadura apenas curable\u201d y es el umbral en el que se requiere protecci\u00f3n. La norma NFPA 70E exige el uso de ropa protectora y EPP con la clasificaci\u00f3n adecuada cuando las personas trabajan dentro de este l\u00edmite y existe un peligro de arco el\u00e9ctrico.<\/p>

Gu\u00eda IEEE 1584 para realizar c\u00e1lculos de riesgo de arco el\u00e9ctrico<\/strong><\/h3>

La norma IEEE 1584 es el m\u00e9todo m\u00e1s utilizado para realizar un estudio de arco el\u00e9ctrico. Esta norma proporciona ecuaciones para calcular la energ\u00eda incidente y el l\u00edmite del arco el\u00e9ctrico. Las ecuaciones IEEE se derivaron emp\u00edricamente de cientos de pruebas de arco el\u00e9ctrico y son v\u00e1lidas para sistemas que funcionan desde 208 voltios hasta 15 kV con corrientes de cortocircuito que van desde 700 amperios hasta 106.000 amperios.<\/p>

Aunque muchos eventos de arco el\u00e9ctrico comienzan con el contacto de una sola fase con tierra o de una fase con otra fase, es posible que el plasma conductor que se desarrolla a partir del arco pueda r\u00e1pidamente envolver las otras fases y convertirse en un arco el\u00e9ctrico trif\u00e1sico m\u00e1s grande. Como resultado, para ser conservadores, las ecuaciones del IEEE suponen que el arco el\u00e9ctrico involucra las tres fases.<\/p>

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\u00bfPor qu\u00e9 necesito un estudio de arco el\u00e9ctrico?<\/strong><\/h3>

Aunque el estudio de c\u00e1lculo del riesgo de arco el\u00e9ctrico puede parecer abrumador, se puede gestionar m\u00e1s f\u00e1cilmente si se divide todo el proceso en pasos m\u00e1s peque\u00f1os y sencillos. Intentar analizar todo el proceso de estudio de una sola vez, especialmente si es la primera vez que lo hace, puede provocar una sensaci\u00f3n de p\u00e1nico. \u00a1T\u00f3melo paso a paso!<\/p>

Paso uno: recopilaci\u00f3n de datos<\/strong><\/h3>

Para modelar con precisi\u00f3n el sistema el\u00e9ctrico en estudio, se requiere una cantidad significativa de datos para el estudio del arco el\u00e9ctrico. Seg\u00fan el tama\u00f1o, la antig\u00fcedad y la complejidad del sistema, as\u00ed como los datos disponibles de estudios y documentos anteriores, este esfuerzo podr\u00eda requerir una cantidad significativa de mano de obra.<\/p>

Los requisitos de datos suelen incluir informaci\u00f3n sobre la corriente de cortocircuito disponible de la empresa de servicios p\u00fablicos, as\u00ed como sobre sus dispositivos de protecci\u00f3n. Tambi\u00e9n se requieren datos de impedancia de componentes como conductores y transformadores, as\u00ed como de otras fuentes de corriente de cortocircuito como motores y generadores. Los datos de los dispositivos de protecci\u00f3n, el tipo de equipo (si se trata de un panel, un cuadro de distribuci\u00f3n o un tablero de distribuci\u00f3n), as\u00ed como otra informaci\u00f3n como las distancias de trabajo y las distancias de separaci\u00f3n, le dar\u00e1n una idea de cu\u00e1nto esfuerzo ser\u00e1 necesario.<\/p>

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Figura 1 Diagrama unifilar<\/figcaption><\/figure>

Paso dos: diagrama unifilar y modelado del sistema<\/strong><\/h3>

Tambi\u00e9n es necesario un diagrama unifilar actualizado para documentar y organizar los datos para el estudio de arco el\u00e9ctrico. Si ya existe un diagrama unifilar, se debe verificar y actualizar con los cambios que se hayan producido con el tiempo. Si a\u00fan no existe un diagrama unifilar, ser\u00e1 necesario crear uno.<\/p>

Muchos sistemas de energ\u00eda pueden funcionar con distintas configuraciones, como con un enlace de barras abierto o cerrado, o con condiciones de fuente normales o con un generador de emergencia. Esto puede generar un nivel diferente de energ\u00eda incidente seg\u00fan c\u00f3mo est\u00e9 configurado el sistema en ese momento. El diagrama unifilar se puede utilizar para ayudar a definir diferentes escenarios operativos, como se muestra en la figura 1. Adem\u00e1s de la configuraci\u00f3n normal, tambi\u00e9n pueden ser necesarios escenarios hipot\u00e9ticos para determinar si alguna de las configuraciones alternativas podr\u00eda producir resultados peores que el caso base.<\/p>

Paso tres: corriente de cortocircuito por arco el\u00e9ctrico<\/strong><\/h3>

La norma IEEE 1584 proporciona ecuaciones para calcular la corriente de cortocircuito de \u201carco\u201d bas\u00e1ndose en el uso de una corriente de cortocircuito \u201catornillada\u201d conocida obtenida a partir de un estudio de cortocircuito tradicional. La condici\u00f3n \u201catornillada\u201d significa que no hay ninguna impedancia adicional en el punto de la falla. Act\u00faa como si hubiera una conexi\u00f3n atornillada o soldada. La corriente de \u201carco\u201d se produce cuando la corriente de cortocircuito salta a trav\u00e9s de un espacio de aire, normalmente creado a partir de un conductor u objeto conductor que se funde o se expulsa. La impedancia adicional del espacio de aire significa que la corriente de cortocircuito de \u201carco\u201d siempre ser\u00e1 menor que el valor \u201catornillado\u201d.<\/p>

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Figura 2 Duraci\u00f3n del arco el\u00e9ctrico<\/figcaption><\/figure>

Paso cuatro: duraci\u00f3n del arco el\u00e9ctrico<\/strong><\/h3>

La energ\u00eda incidente no depende \u00fanicamente de la corriente de cortocircuito del arco, sino que tambi\u00e9n depende directamente de la duraci\u00f3n del arco el\u00e9ctrico. Cuanto m\u00e1s dure el arco el\u00e9ctrico, mayor ser\u00e1 la exposici\u00f3n total a la energ\u00eda incidente. Normalmente, la duraci\u00f3n se define por el tiempo que tarda en funcionar un dispositivo de protecci\u00f3n situado aguas arriba del arco el\u00e9ctrico. Para esta evaluaci\u00f3n, se utilizan curvas de tiempo-corriente como las que se ilustran en la figura 2. La corriente de cortocircuito del arco el\u00e9ctrica calculada se encuentra en el eje horizontal del gr\u00e1fico. Si se traza una l\u00ednea vertical, el punto en el que el valor de la corriente se cruza con la curva de tiempo-corriente del dispositivo de protecci\u00f3n define la duraci\u00f3n en segundos.<\/p>

Paso cinco: energ\u00eda incidente<\/strong><\/h3>

Los c\u00e1lculos de energ\u00eda incidente se utilizan para determinar cu\u00e1nta energ\u00eda puede llegar a una persona ubicada a una distancia espec\u00edfica, conocida como la \u201cdistancia de trabajo\u201d, de la fuente del arco. La distancia de trabajo espec\u00edfica utilizada depende del tipo de equipo y generalmente se define como 18, 24 o 36 pulgadas, aunque tambi\u00e9n se pueden utilizar otras distancias.<\/p>

La energ\u00eda incidente total disponible durante un arco el\u00e9ctrico es una funci\u00f3n directa de la corriente de cortocircuito que fluye a trav\u00e9s del entrehierro y del tiempo que tarda un dispositivo de protecci\u00f3n anterior en eliminar la falla. En general, cuanto mayor es la corriente de cortocircuito, mayor es la energ\u00eda incidente. Sin embargo, este no siempre es el caso.<\/p>

Es una creencia com\u00fan que cuanto mayor sea la corriente de cortocircuito disponible en un lugar determinado, m\u00e1s da\u00f1os pueden producirse. Cuando se trata de evaluar la capacidad de interrupci\u00f3n y resistencia de un dispositivo de protecci\u00f3n, esta es una afirmaci\u00f3n correcta. Sin embargo, en el caso de un arco el\u00e9ctrico, es muy posible que una corriente de cortocircuito m\u00e1s baja pueda hacer que el dispositivo de protecci\u00f3n aguas arriba tarde m\u00e1s en funcionar y, de hecho, aumente la exposici\u00f3n total a la energ\u00eda incidente.<\/p>

La energ\u00eda incidente tambi\u00e9n depende de si el arco el\u00e9ctrico se produce al aire libre o en un entorno tipo caja, como un recinto de equipo. Cuando un arco el\u00e9ctrico se produce al aire libre, la energ\u00eda puede irradiarse esf\u00e9ricamente en todas las direcciones y se concentra menos energ\u00eda incidente hacia el trabajador. Sin embargo, cuando un arco el\u00e9ctrico se produce en una caja, la energ\u00eda se concentra fuera de la abertura hacia el trabajador, lo que da como resultado una energ\u00eda incidente mucho mayor.<\/p>

Paso seis: l\u00edmite del arco el\u00e9ctrico<\/strong><\/h3>

Se considera que el l\u00edmite de arco el\u00e9ctrico es la distancia m\u00ednima desde una fuente potencial de arco el\u00e9ctrico donde la energ\u00eda incidente cae a 1,2 cal\/cm^2. Dado que este nivel de energ\u00eda es el umbral de una quemadura de segundo grado, es la distancia m\u00ednima a la que deben estar las personas que no usan el EPP adecuado cuando existe peligro de arco el\u00e9ctrico.<\/p>

Los resultados de un estudio de c\u00e1lculo de arco el\u00e9ctrico suelen arrojar muchos l\u00edmites de arco diferentes. Esto se basa en la ubicaci\u00f3n y las caracter\u00edsticas \u00fanicas de cada equipo, como se ilustra en los resultados que se muestran en la figura 3. Con tantos l\u00edmites diferentes, existe el potencial de causar confusi\u00f3n.<\/p>

Aunque a menudo se utilizan los valores calculados individualmente, un enfoque m\u00e1s simple para reducir la confusi\u00f3n es adoptar un l\u00edmite de arco el\u00e9ctrico m\u00e1s estandarizado. Esto requiere revisar los diversos resultados de AFB y adoptar el l\u00edmite m\u00e1s grande dentro de lo razonable. La revisi\u00f3n de los resultados del AFHCS que se muestran en la figura 3 indica que el l\u00edmite de arco el\u00e9ctrico m\u00e1s grande es de 6,65 pies en el tablero de distribuci\u00f3n principal. Redondear este valor a 7 u 8 pies podr\u00eda proporcionar la base para un l\u00edmite estandarizado que se puede utilizar en todas las ubicaciones. Recuerde que el l\u00edmite de arco el\u00e9ctrico no afecta directamente a la persona que realiza el trabajo. Solo afecta a la persona que no est\u00e1 realizando el trabajo, es decir, define qu\u00e9 tan lejos debe estar de la fuente potencial de arco el\u00e9ctrico.<\/p>

El t\u00e9rmino \u201cdentro de lo razonable\u201d se utiliza porque es posible tener un AFB inusualmente grande que puede no ser realista. Las ecuaciones IEEE 1584 existentes utilizan el tiempo de despeje de un dispositivo de protecci\u00f3n como una de las muchas variables de entrada. Si la corriente de cortocircuito del arco es baja, la caracter\u00edstica de corriente temporal de un dispositivo de protecci\u00f3n puede indicar un tiempo de despeje inusualmente largo, tal vez decenas de segundos, lo que da como resultado un c\u00e1lculo de AFB inusualmente grande.<\/p>

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Figura 3. L\u00edmite del estudio de arco el\u00e9ctrico y energ\u00eda incidente<\/figcaption><\/figure>

Paso siete: selecci\u00f3n del EPP<\/strong><\/h3>

La ropa y los equipos de protecci\u00f3n personal con clasificaci\u00f3n de protecci\u00f3n contra arcos el\u00e9ctricos (AR) est\u00e1n dise\u00f1ados para proteger al trabajador contra la exposici\u00f3n a la energ\u00eda t\u00e9rmica de un arco el\u00e9ctrico. Para seleccionar correctamente la ropa y el equipo de protecci\u00f3n, la clasificaci\u00f3n de protecci\u00f3n contra arcos el\u00e9ctricos debe ser suficiente para la energ\u00eda incidente calculada.<\/p>

De manera similar a la situaci\u00f3n en la que un estudio tiene muchos l\u00edmites de arco el\u00e9ctrico diferentes, cada equipo tendr\u00e1 su propia energ\u00eda incidente calculada. El enfoque m\u00e1s simple para seleccionar la ropa y el equipo de protecci\u00f3n es determinar el valor de energ\u00eda incidente m\u00e1s alto dentro de lo razonable y seleccionar una clasificaci\u00f3n de arco est\u00e1ndar en funci\u00f3n de este valor. Para los resultados del estudio de la figura 3, 12 cal\/cm2 ser\u00edan suficientes en funci\u00f3n del valor de energ\u00eda incidente m\u00e1s alto de 10,6 cal\/cm2 en el Panel 1A. A veces, puede haber algunas ubicaciones donde la energ\u00eda incidente sea mayor que la clasificaci\u00f3n de arco que se seleccion\u00f3. En esos casos, puede ser necesaria una protecci\u00f3n con una clasificaci\u00f3n de arco m\u00e1s alta.<\/p>

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Figura 4 Etiqueta de estudio de arco el\u00e9ctrico<\/figcaption><\/figure>

Paso ocho: etiquetas de advertencia de arco el\u00e9ctrico<\/strong><\/h3>

Actualmente, solo existen requisitos m\u00ednimos en cuanto al contenido y formato de las etiquetas de advertencia de arco el\u00e9ctrico. La norma ANSI Z535 proporciona orientaci\u00f3n sobre palabras de se\u00f1alizaci\u00f3n como Precauci\u00f3n, Advertencia y Peligro, as\u00ed como los colores adecuados que se deben utilizar. El C\u00f3digo El\u00e9ctrico Nacional y la norma NFPA 70E exigen el uso de etiquetas para advertir sobre el posible peligro de arco el\u00e9ctrico. La edici\u00f3n 2012 de la norma NFPA 70E va m\u00e1s all\u00e1 y exige que se incluya informaci\u00f3n espec\u00edfica en la etiqueta. Seg\u00fan la norma NFPA 70E 130.5(C), la etiqueta debe contener al menos uno de los siguientes elementos:<\/p>