CAP MANIOBRAS EN SED Y arco electrico EPP.pdf

RIESGOS DE ARCO ELECTRICO EN LAS
MANIOBRAS DE SED
Y EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL
OPERACIÓN DE SED
Leonidas Sayas Poma, Msc, MBA, Ing.
GERENTE DE SUPERVISIÓN DE ELECTRICIDAD-OSINERGMIN
PROSESOR DE MAESTRIA EN DIVERSAS UNIVERSIDADES
MIEMBRO CT-CIER SMART GRIDS
GANADOR PRIMER PUESTO CONIMERA 2019
GANADOR DEL PREMIO GESTION PUBLICA CAD-2019
GANADOR PREMIO CREATIVIDAD EMPRESARIAL UPC 2021 Y 2022
lsayas@Osinergmin.gob.pe, lsayas@esan.edu.pe, lsayas@uncp.edu.pe, lsayas@uc.edu.pe

i. ¿Qué es un Arco Eléctrico?
• Es una descarga que se mantiene por si mismo en
una atmósfera gaseosa.
ii. ¿Cómo se originan?
• Esta descarga se origina por la ionización del gas y
produce un enlace eléctrico conductor entre
electrodos de diferente potencial, con diferente
relación de fases o entre una de estas fases y
tierra.

iii. ¿Dónde se produce el arco eléctrico?
• Los arcos eléctricos no aparecen
solo en cortocircuitos, sino
también en acciones de
desconexión o interrupción de
circuitos eléctricos bajo corriente
(fusibles, interruptores, cables,
conexión de cables, puntos de
fijación) si no se toman
precauciones especiales

1.1 Riesgos por Arco Eléctrico
• Perdida de la visión o ceguera
momentánea.
 Un arco eléctrico produce un destello
de luz brillante y emite rayos
ultravioleta e infrarrojos, los cuales
pueden producir quemaduras a los ojos
y la piel.
• Peligro de choque eléctrico
 Debido al contacto de conductores
energizados
• Vapores calientes y gases
 Que pueden alcanzar hasta 23.000 °F

1.1 Riesgos por Arco Eléctrico
• Ondas sonoras que producen daños en el
sistema auditivo
 Producidas por un aumento súbito de la
presión, emitiendo sonidos de hasta 140
dB
• El arco eléctrico no solo tiene una alta
temperatura,
 Sino también una onda de presión de
hasta 0.3 MPa, que equivale a una presión
de 30T/m2.
• Debido a la alta presión que se presenta,
• Un arco eléctrico puede contener metal
fundido u objetos que se desprenden de
celdas, las cuales viajan a altas
velocidades.

1.2 Factores que inciden en la iniciación
del Arco Eléctrico
Factor
Deslizamiento de las herramientas del electricista
Disminución de la distancia de tensión
disruptiva.
Conexiones sueltas
Causan sobrecalentamientos y formaciones
menores de arcos.
Por un interruptor automático o
un fusible.
Falla en la interrupción de un cortocircuito,
Condensación de vapor y goteo de agua
Pueden causar camino en la
superficie de los materiales aislantes.
Acumulación de residuos Produciría corrosión
Rupturas en el cuerpo del aislador. Falla en el aislamiento

1.3 MÉTODOS DE CÁLCULO DE LA
ENERGÍA INCIDENTE
a. Estándar IEEE 1584-2002 (IEEE, 2002)
b. Estándar NFPA 70E (NFPA, 2012)
c. Método Genérico

a. Estándar IEEE 1584-2018
• Métodos de cálculos que permiten un análisis
profundo y una completa solución para fallas de
arco eléctrico en sistemas monofásicos y trifásicos

• Las ecuaciones que se aprecian en la Tabla 5, están basadas en
resultados de pruebas aplicadas bajo las condiciones expuestas en la
Tabla 4.

• Donde:

• El modelo que define el límite de protección propuesto por el estándar
se deriva empíricamente de la siguiente expresión:

b. Estándar NFPA 70E
• Es una metodología muy adecuada
cuando se dispone de información
limitada de los parámetros del
sistema.
• La corriente del arco eléctrico es igual
a la corriente máxima de falla
• buena para sistemas superiores a
600V.

• El método de calcula desarrollado por esta metodología se
presenta a continuación:.

• Donde:

• El límite de protección
definido por el estándar
comprende una serie
de zonas o fronteras de
protección relativas a la
seguridad eléctrica.

• La frontera de protección contra arco:
• Es definida como la distancia mínima desde la fuente de arco hasta el punto
donde la energía incidente en caso de presentarse una falla de arco eléctrico
seria de 5 J/cm2 ó 1.2 cal/cm2

• Esta distancia varía dependiendo de la corriente de falla
disponible en el momento de la falla y del tiempo de despeje
del dispositivo de protección aguas arriba.

• Válido para predecir la energía incidente en arcos trifásicos que se
presenten al aire abierto o en celdas
• Válido para tensiones superiores a 600V
• Se considera el arco eléctrico trifásico al aire libre.

• Metodología de cálculo para el método genérico.

2. EQUIPOS DE PROTECCIÓN
PERSONAL, MÉTODOS DE
SEGURIDAD Y
NUEVAS ESTRATEGIAS

¿Cualquier elemento nos va proteger?
La respuesta es NO

2.1 EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPP)
• Para la especificación de los EPP, se debe tener en cuenta las siguientes
normas, que aplican para el material de los mismos:
IEC 61482: evalúa y clasifica el material utilizado para los vestidos anti-flamas que
pueden estar expuestos a arco eléctrico

• NFPA 70E: Para especificar individualmente los EPP
ANSI Z89.1: Protección de la cabeza
ANSI Z87.1: Protección de los ojos y cara
ASTM D 120-02: Guantes
ASTM D 1051-02: Mangas
ASTM F 1117-98: Calzado
ASTM F 496-02: Guantes y mangas
ASTM F 1236-01: Inspección visual
ASTM F 2178-02: Productos de protección facial
ASTM F 1506-2a: Ropa

• Todo equipo peligroso instalado o modificado después de 2002, tiene
que llevar una etiqueta de advertencia.

• 2.1.1 EPP – Categoría Nivel 0
• Requerido cuando los niveles de energía del arco eléctrico = 2 cal/cm2 o menores
y a una distancia de 18 pulgadas de la fuente del arco eléctrico.
2.1.2 EPP – Categoría Nivel 1
Requerido cuando los niveles de energía del arco eléctrico = 4 cal/cm2 y a una
distancia de 18 pulgadas de la fuente del arco eléctrico. Ropa no fundente
Requerido cuando los niveles de energía del arco eléctrico = 8 cal/cm2 a una
distancia de 18 pulgadas de la fuente del arco eléctrico.

• 2.1.4 EPP – Categoría Nivel 3
• Requerido cuando los niveles de energía del arco eléctrico alcanzan los 25 cal/cm2
Requerido cuando los niveles de energía del arco eléctrico son iguales a
25 cal/cm2 o mayores.

• Categoría de
Riesgo Eléctrico
de acuerdo a
NFPA 70E y
ejemplo EPP

ARC FLASH
ANÁLISIS DE RIESGO ELÉCTRICO
CATEGORÍAS DE LOS EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPP) ELÉCTRICOS
CATEGORÍA 0
1.2 Cal/cm^2 de energía incidente que el
EPP puede soportar
ALGODÓN SIN TRATAR o LANA
IMPORTANTE: El algodón se prende con 4-5 cal/cm2
de energía, y como es una fibra pesada, se quema
por más tiempo que una fibra sintética. La fibra
sintética se funde y se adhiere a la piel.

ARC FLASH
5 Cal/cm^2 de energía incidente que el EPP
puede soportar
CAMISA Y PANTALÓN CON RETARDANTE DE FLAMA -
Sirve el pantalón de mezclilla.
CATEGORÍA 1 CATEGORÍA 2
8 Cal/cm^2 de energía incidente que el EPP puede
soportar
ROPA INTERIOR DE ALGODÓN, CAMISA Y
PANTALÓN CON RETARDANTE DE FLAMA

ARC FLASH
CATEGORÍA 3 CATEGORÍA 4
25 Cal/cm2 de energía incidente que el EPP puede
soportar
ROPA INTERIOR DE ALGODÓN,
CAMISA, PANTALÓN Y OVERALL
CON RETARDANTE DE FLAMA
40 Cal/cm2 de energía incidente que el EPP puede
soportar
ROPA INTERIOR DE ALGODÓN, CAMISA
Y PANTALÓN CON RETARDANTE DE
FLAMA. OVERALL DE DOBLE CAPA.

2.2 MÉTODOS DE SEGURIDAD DEL PERSONAL
OPERATIVO
• 2.2.1 Panoramas De Riesgo
 Documento que informa a los operadores de los requerimientos del
trabajo a desarrollar.
 Según las normas OSHA el panorama de riesgo debe incluir.
Riesgos asociados al trabajo.
Precauciones especiales a tomar.
Procedimientos de control de energía.
EPP.

OPERATIVO
• ¿Cuándo se debe emplear panoramas de
riesgo?
Al comenzar un trabajo
Al realizar una tarea nueva
Ante una modificación en el entorno
Cuando se requiera personal adicional

OPERATIVO
• 2.2.2 Trabajo en Circuitos Energizados o Desenergizados
• Toda normatividad regulatoria sobre seguridad eléctrica, es clara en su
requerimiento de desenergizar un circuito antes de la realización de
trabajos.

OPERATIVO
• 2.2.3 Aumento de la distancia de trabajo
• Se parte del hecho que la energía incidente es inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia al punto posible de arco.
• La distancia puede ser reducida empleando dispositivos de operación remota y herramientas
de extensión como pértigas

2.3 NUEVAS ESTRATEGIAS PARA LA MITIGACIÓN DE FALLAS
ELÉCTRICAS
• 2.3.1 Cuchilla de Puesta a Tierra Rápida
• El sistema funciona según el principio de que la liberación incontrolada de
energía producida por un arco interno se impide mediante una rápida puesta a
tierra trifásica
• Hace que la corriente de cortocircuito por formación de arco se conmute
inmediatamente al interruptor de puesta a tierra de acción rápida y apague el
arco.

ELÉCTRICAS
• (UFES: Ultra Fast Earthing
Switch)
• Contiene tres elementos de
conmutación primarios completos y
una unidad de disparo rápido.
• La detección se hace por monitoreo
de luz y corriente
• El tiempo de conmutación es menor a
1.5ms y el tiempo de extinción
aproximadamente menor a 4ms.

ELÉCTRICAS
2.3.1.Fibra Óptica
• Un método novedoso emplea
la fibra óptica como detector
de flameo.
• Cuando la fibra sea expuesta
a un arco, el rápido
incremento de la intensidad
de la luz será detectado por
el relé.

ARC FLASH
ANÁLISIS DE RIESGO ELÉCTRICO Ecuaciones de la NFPA
La potencia máxima en un arco trifásico es:
𝑃𝑃 = 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑏𝑏𝑏𝑏 ∗ 0.7072 𝑀𝑀𝑀𝑀
donde 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑏𝑏𝑏𝑏 es la potencia de la falla atornillada (MVA).
La distancia en pies de una persona desde una fuente de
arco para una quemadura justamente curable, es decir, la
temperatura de la piel permanece por debajo de 80 ° C, es:
𝐷𝐷𝑐𝑐 = 2.65 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑏𝑏𝑏𝑏 ∗ 𝑡𝑡
⁄
1 2
donde 𝑡𝑡 es el tiempo de exposición en segundos.
La ecuación para la energía incidente producida por un
arco trifásico al aire libre en sistemas clasificados por
encima de 600 V viene dada por:
𝐸𝐸 =
793 ∗ 𝐹𝐹 ∗ 𝑉𝑉 ∗ 𝑡𝑡𝐴𝐴
𝐷𝐷2 𝑐𝑐𝑐𝑐 ⁄
𝑙𝑙 𝑖𝑖𝑛𝑛2
dónde:
• 𝐷𝐷 = distancia desde la fuente del arco en
pulgadas
• 𝐹𝐹 = corriente de cortocircuito de falla
atornillada, kA
• 𝑉𝑉 = voltaje de fase a fase del sistema, kV
• 𝑡𝑡𝐴𝐴 = duración del arco en segundos.

ARC FLASH
Ecuaciones de la NFPA
Para los sistemas de baja tensión de 600 V o menos
y para un arco al aire libre, la energía incidente
estimada es:
𝐸𝐸𝑀𝑀𝑀𝑀 = 5271 ∗ 𝐷𝐷𝐴𝐴
−1.9593
∗ 𝑡𝑡𝐴𝐴[0.0016𝐹𝐹2 − 0.0076𝐹𝐹 + 0.8983]
donde
• 𝐸𝐸𝑀𝑀𝑀𝑀 es la máxima energía incidente al aire
libre en 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐/𝑐𝑐𝑚𝑚2
,
• 𝐹𝐹 es la corriente de cortocircuito en kA,
rango 16-50 kA, y
• 𝐷𝐷𝐴𝐴 es la distancia desde los electrodos de
arco, en pulgadas (para distancias de 18
pulgadas y mayores)
La energía estimada para un arco en una caja cúbica
de 20 pulgadas, abierta, por un lado, viene dada
por:
EMB = 1038.7 ∗ 𝐷𝐷𝐵𝐵
−1.4738
∗ 𝑡𝑡𝐴𝐴 [0.0016𝐹𝐹2
− 0.0076𝐹𝐹 + 0.8938]
donde
• EMB es la energía incidente y
• 𝐷𝐷𝐵𝐵 es la distancia desde los electrodos de arco,
pulgadas (para distancias mayores a 18
pulgadas).

ARC FLASH
Ecuaciones de la NFPA: Ejemplo
Calcule la energía incidente para una corriente de falla
atornillada trifásica de 30 kA en un tablero de
distribución blindado de 13,8 kV, con resistencia a tierra.
El tiempo de arco es de 30 ciclos para la corriente de
falla del arco a través del dispositivo de protección.
𝐸𝐸 =
793 ∗ 30 ∗ 13.8 ∗ 0.5
362
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐/𝑖𝑖𝑖𝑖2
𝑡𝑡𝐴𝐴 =
1
𝑇𝑇
∗ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =
1
60
∗ 30 = 0.5 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
El tiempo de falla es:
La distancia de exposición curable es:
Dc = 2.65 ∗ 3 ∗ F ∗ V ∗ t
1
2
Dc = 2.65 ∗ 3 ∗ 30 ∗ 13.8 ∗ 0.5
1
2
Dc = 30.824 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝
La energía Incidente para una distancia de 36 pulgadas es:
𝐸𝐸 =
793 ∗ 𝐹𝐹 ∗ 𝑉𝑉 ∗ 𝑡𝑡𝐴𝐴
𝐷𝐷2 𝑐𝑐𝑐𝑐 ⁄
𝑙𝑙 𝑖𝑖𝑖𝑖2
𝐸𝐸 = 126.66
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
𝑓𝑓𝑓𝑓2
= 19.63
𝑐𝑐𝑚𝑚2
para la realización del trabajo del presente
ejercicio se tiene que usar equipo de protección
personal de CATEGORÍA 3
Dc = 30.824 ∗ 0.3048 = 9.39 metros

ARC FLASH
Ecuaciones de la NFPA: Ejemplo en Python

ARC FLASH
atornillada trifásica de 4 kA en una red de 10 kV, con
resistencia a tierra. El tiempo de arco es de 20 ciclos
para la corriente de falla del arco a través del dispositivo
de protección.

ARC FLASH
ANÁLISIS DE RIESGO ELÉCTRICO Ecuaciones de la guía IEEE 1584
Las ecuaciones de IEEE son aplicables para los sistemas eléctricos que operan de 208 V a 15 kV, trifásicos, 50 o 60 Hz,
rango de corriente de cortocircuito disponible de 700 a 106 000 A y distancia entre conductores de 13 a 152 mm.
Para sistemas trifásicos en subestaciones al aire libre, sistemas de transmisión al aire libre, se encuentra disponible
un modelo derivado teóricamente. Para voltaje del sistema por debajo de 1 kV, se resuelve la siguiente ecuación:
log10 𝐼𝐼𝑎𝑎 = 𝐾𝐾 + 0.662 log10 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏 + 0.0966𝑉𝑉 + 0.000526𝐺𝐺 + 0.5588𝑉𝑉 log10 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏 − 0.00304𝐺𝐺 log10 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏
dónde:
• 𝐼𝐼𝑎𝑎 = corriente de arco en kA
• 𝐺𝐺 = distancia entre conductores en mm, las distancias entre
conductores típicas se especifican en (consulte la Tabla)
• 𝐾𝐾 = - 0.153 para arcos al aire libre, - 0.097 para arco en caja
• 𝑉𝑉 = voltaje del sistema en kV
• 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏 = corriente de falla trifásica atornillada kA, rms
simétrica.
Clases de equipo Espacios de bus típicos (mm)
Equipamiento de 15 kV 153
Equipamiento de baja tensión 32
Tableros de panel de bajo voltaje 25
Cable 13
Otros No requiere
Clases de equipos y espacios de bus típicos

ARC FLASH
Ecuaciones de la guía IEEE 1584 Para sistemas superiores de 1 kV, se resuelve la siguiente
ecuación:
log10 𝐼𝐼𝑎𝑎 = 0.0042 + 0.983 log10 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏
Esta expresión es válida para arcos tanto al aire
libre como en caja. Se suele utilizar 0,85 𝐼𝐼𝑎𝑎 para
encontrar una duración de segundo arco. Esta
segunda duración del arco explica las variaciones
en la corriente de arco y el tiempo que tarda en
abrirse el dispositivo de sobrecorriente. la energía
incidente es calculado usando 0.85 𝐼𝐼𝑎𝑎 y 𝐼𝐼𝑎𝑎, el valor
más alto es la energía incidente que debe ser
considerada.
dónde:
• 𝐼𝐼𝑎𝑎 = corriente de arco en kA
• 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏 = corriente de falla trifásica atornillada kA,
rms simétrica.

ARC FLASH
Ecuaciones de la guía IEEE 1584
La energía incidente a la distancia de trabajo,
viene dada por la siguiente Ecuación:
log10 𝐸𝐸𝑛𝑛 = 𝐾𝐾1 + 𝐾𝐾2 + 1.081 log10 𝐼𝐼𝑎𝑎 + 0.0011𝐺𝐺
La ecuación se basa en datos normalizados para un tiempo de
arco de 0,2 segundos, donde:
• 𝐸𝐸𝑛𝑛 = Energía incidente (J/cm2) normalizada por tiempo y
distancia
• 𝐾𝐾1 = - 0,792 para aire libre y - 0,555 para arcos en caja
• 𝐾𝐾2 = 0 para sistemas sin conexión a tierra y con conexión a
tierra de alta resistencia y - 0,113 para sistemas con
conexión a tierra. Los sistemas con conexión a tierra de baja
resistencia, con conexión a tierra de alta resistencia y sin
conexión a tierra se consideran todos sin conexión a tierra a
los efectos del cálculo de la energía incidente.
• 𝐺𝐺 = separación del conductor en mm (Tabla).
Clases de equipo Espacios de bus típicos (mm)
Cable 13
Otros No requiere
Clases de equipos y espacios de bus típicos

ARC FLASH
La conversión de valores normalizados da la ecuación:
E = 4.18𝐶𝐶𝑓𝑓𝐸𝐸𝑛𝑛
𝑡𝑡
0.2
610𝑥𝑥
𝐷𝐷𝑥𝑥
dónde:
• 𝐸𝐸 = energía incidente en J / cm 2
• 𝐶𝐶𝑓𝑓 = factor de cálculo = 1,0 para tensiones
superiores a 1 kV y 1,5 para tensiones iguales o
inferiores a 1 kV
• 𝑡𝑡 = tiempo de arco en segundos
• 𝐷𝐷 = distancia del arco a la persona, distancia de
trabajo (Tabla 1)
• 𝑥𝑥 = exponente de distancia como se indica en la
Tabla 2.
Clases de equipo Distancia típica de trabajo (mm)
Cable 455
Otros Por determinar en campo
Tabla 1. Clases de equipos y distancias de trabajo típicos
Nivel de Tensión kV Tipo de equipo
Espacio entre
conductores
Distancia x Factor
0.208 -1 Aire libre 10-40 2.000
Equipos 32 1.473
Paneles 25 1.614
Cables 13 2.000
>1 – 5 Aire libre 102 2.000
Equipos 13 - 102 0.973
Cables 13 2.000
>5 - 15 Aire libre 13 – 153 2.000
Equipos 153 0.973
Cables 13 2.000
Fuente: Guía IEEE 1584.
Tabla 2. Factores para equipos y clases de voltaje

ARC FLASH
Se puede aplicar una ecuación derivada
teóricamente para voltajes superiores a 15 kV o
cuando la brecha está fuera del rango de los
espacios de bus típicos
𝐸𝐸 = 2.142 ∗ 106𝑉𝑉𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏
𝑡𝑡
𝐷𝐷2
Para el límite de protección de arco eléctrico,
definido con más detalle, la ecuación derivada
empíricamente es:
𝐷𝐷𝐵𝐵 = 4.184𝐶𝐶𝑡𝑡𝐸𝐸𝑛𝑛
𝑡𝑡
0.2
610𝑥𝑥
𝐸𝐸𝐵𝐵
1
𝑥𝑥
donde EB es la energía incidente en J/cm2 a la
distancia del límite de protección de arco
eléctrico.

ARC FLASH
Cuando se realiza un ejercicio de coordinación riguroso, se debe evitar este método aproximado. De hecho, no es
inusual ver diferencias con las ecuaciones de la tabla y las ecuaciones completas indicadas anteriormente.
Rango A
Tipo de
Interruptor
Unidad de
disparo
Menor a 480 V 575 V - 690 V
Energía Incidente
Límite de arco
eléctrico
Energía Incidente Límite de arco eléctrico
100-400 MCCB TM o M 0.189𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 0.548 9.16𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 194 0.271𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 0.180 11.8𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 196
600-1200 MCCB TM o M 0.233𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 1.590 8.45𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 364 0.355𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 0.380 11.4𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 369
600-1200 MCCB E, LI 0.377𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 1.360 12.50𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 428 4.468𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 4.60 14.3𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 568
1600-6000 MCCB TM 0.448𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 3.000 11.10𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 786 0.686𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 0.165 15.7𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 606
800-6300 LVPCB E, LI 0.363𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 3.670 14.50𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 786 0.958𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 0.292 19.1𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 864
800-6300 LVPCB E, LS 4.560𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 27.23 47.20𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 2660 6.860𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 2.170 62.4𝐼𝐼𝑡𝑡𝑡𝑡 + 2930
Ecuaciones para la energía incidente y el límite de protección contra destellos por tipo y clasificación de interruptor automático

ARC FLASH
Ecuaciones de la guía IEEE 1584: ejemplo
Calcule la energía incidente utilizando las ecuaciones
IEEE para una corriente de falla atornillada trifásica
de 30 kA en un tablero de distribución blindado de
13,8 kV, con resistencia a tierra. El tiempo de arco es
de 30 ciclos para la corriente de falla del arco a
través del dispositivo de protección.
Se calcula la corriente de arco, usando la ecuación para
tensiones mayor a 1kV:
log10 𝐼𝐼𝑎𝑎 = 0.00402 + 0.983 log10 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏
𝐼𝐼𝑎𝑎 = 100.00402+0.983 log10 30
𝐼𝐼𝑎𝑎 = 28.578 𝑘𝑘𝑘𝑘
Luego, se calcule la energía incidente normalizada con la
siguiente ecuación:
log10 𝐸𝐸𝑛𝑛 = 𝐾𝐾1 + 𝐾𝐾2 + 1.081 log10 𝐼𝐼𝑎𝑎 + 0.0011𝐺𝐺
Aquí, 𝐾𝐾1 = − 0.555 (arco en una caja), 𝐾𝐾2 = − 0.113,
sistema de puesta a tierra por resistencia y 𝐺𝐺 = 153 𝑚𝑚𝑚𝑚
log10 𝐸𝐸𝑛𝑛 = −0.555 + −0.113 + 1.081 log 28.578 + 0.0011(153)
log10 𝐸𝐸𝑛𝑛 = 1.074
𝐸𝐸𝑛𝑛 = 101.074
= 11.858
𝑐𝑐𝑚𝑚2

ARC FLASH
Se calcula la energía incidente en 𝐽𝐽/𝑐𝑐𝑚𝑚2 usando la ecuación
E = 4.18𝐶𝐶𝑓𝑓𝐸𝐸𝑛𝑛
𝑡𝑡
0.2
610𝑥𝑥
𝐷𝐷𝑥𝑥
Aquí, 𝐶𝐶𝑓𝑓 es 1,0 para tensiones superiores a 1 kV, t es el
tiempo de arco = 0.5 segundos, la distancia x se busca en
la tabla, y para 15 kV, es 0.973, y D, la distancia de
trabajo también se busca en tablas y es 910 mm.
𝐸𝐸 = 4.184 1 11.858
0.5
0.2
6100.973
9100.973
𝐸𝐸 = 84.4 𝐽𝐽/𝑐𝑐𝑚𝑚2
Se tiene llevar de Joule a calorías para ello debemos tener
en cuenta que 1 caloría es igual a 4.184 Joule
𝐸𝐸 = 84.4
𝐽𝐽
𝑐𝑐𝑚𝑚2 ∗
1𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
4.184
= 20.17
𝑐𝑐𝑚𝑚2
Como se tiene una
Energía Incidente de
20.17
𝑐𝑐𝑚𝑚2 entonces el
nivel de EEP a usar es de
categoría 3

ARC FLASH
𝐷𝐷𝐵𝐵 = 4.184𝐶𝐶𝑓𝑓𝐸𝐸𝑛𝑛
𝑡𝑡
0.2
610𝑥𝑥
𝐸𝐸𝐵𝐵
1
𝑥𝑥
Aquí, Cf = 1, 𝐸𝐸𝑛𝑛 = 11.858 J/cm2
calculado anteriormente, EB = 5 J/cm2
por definición.
𝐷𝐷𝐵𝐵
= 4.184 1 11.858
0.5
0.2
6100.983
5
1
0.973
𝐷𝐷𝐵𝐵 = 16 541 𝑚𝑚𝑚𝑚 = 16.5 𝑚𝑚
La frontera de protección contra arco es la distancia
a la cual una persona sin equipo de protección
personal (EPP) puede recibir una quemadura de
segundo grado y esta dado por.
Para el presente ejercicio una persona sin protección
puede recibir quemaduras de 2° grado en una
distancia de 16.5 metros

ARC FLASH
Ecuaciones de la guía IEEE 1584: ejemplo en Python

ARC FLASH
atornillada trifásica de 4 kA en una red de 13.2 kV, con
resistencia a tierra. El tiempo de arco es de 20 ciclos
para la corriente de falla del arco a través del dispositivo
de protección.

L.Sayas P.
¿Preguntas?
Fin de curso

El estándar IEEE-1584 proporciona orientación sobre la
selección de la brecha del conductor y el factor de distancia

La Figura 38.2.2 muestra el diálogo del Elemento Terminal donde los parámetros requeridos para el Riesgo de
Arco Eléctrico El cálculo del análisis se ingresa. Si se selecciona Ubicación Accesible, el usuario puede ingresar
el parámetro de entrada para cálculos de Arc-Flash. Si el terminal reside dentro de una subestación, datos del
equipo se puede establecer en Valores locales o en Subestación. Cuando se selecciona Desde la subestación,
un puntero a la subestación relevante se muestra en el diálogo.

Opciones de cálculo de análisis de riesgos de Arc-
Flash

Muchas GRACIAS!!!!
FIN DEL CURSO
Leónidas Sayas Poma, PhD ©,MSC, MBA, Ing.
GERENTE DE SUPERVISIÓN DE ELECTRICIDAD
OSINERGMIN
Miembro del Grupo de Trabajo de Redes Inteligentes del CIER
Ganador de premio a la creatividad empresarial-UPC 2021

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