Cómo calcular el Arc Flash para cumplir con la NFPA 70E

18.08.22 10:21 PM By kinenergy.internacional

La finalidad de este breve artículo es el compartirles un ejemplo de cómo se puede calcular por así decirlo, “de forma sencilla” la energía liberada por el Arc Flash durante un cortocircuito al interior de un tablero, panel o gabinete eléctrico. Conociendo una serie de datos que son necesarios para llevar a cabo la ecuación de energía liberada según la NFPA 70E.


El arco eléctrico es un tema que muchas veces no se le da la importancia debida hasta que ocurre y trae consecuencias a los equipos eléctricos, pero principalmente a las personas y lo que se busca en cualquier instalación eléctrica, más allá de ser funcionales y eficientes es salvaguardar la integridad física de las personas.


Como se mencionó en el artículo “Aspectos básicos del Arc Flash que debes conocer” el arco eléctrico es la emisión de energía causada por una falla eléctrica en un nivel de tensión de 120 volts o mayor a éste, el cual trae consigo un fuerte destello de luz, sonido, temperaturas muy altas y pequeñas esquirlas de material fundido. Por lo cual hay que tomar las precauciones pertinentes cuando se esté frente a un tablero o gabinete energizado.

Fig. 1: Arc Flash

A continuación, te compartimos un ejemplo de cómo calcular el Arc Flash de acuerdo con esta normativa.

Para fines de este ejercicio se va a emplear la ecuación y consideraciones que están en la NFPA 70E, dado que resulta más sencillo de aplicar, calcular y entender que la normativa IEEE 1584. Porque en la versión IEEE 1584-2018 se decidió no solo considerar si se trata de un medio abierto o cerrado, ahora la disposición de las barras influye para temas de cálculo.


Cabe destacar que el método de la NFPA 70E, tiene como limitante que se puede aplicar siempre y cuando la corriente de falla sea: 16 kA ≤ Icc ≤ 50 kA.


Paso 1: Debemos recabar los datos necesarios para poder ingresarlos a la ecuación, los cuales se enlistan a continuación:

  • Tomar en consideración si se trata de un BUS al aire libre o encerrado en un gabinete.
  • Magnitud de la corriente de corto circuito simétrico 3 Ø en el BUS o tablero a estudiar.
  • Tiempo de disparo (trip) o liberación de la falla en el BUS bajo estudio (es necesario conocer el estudio de coordinación de protecciones).
  • Distancia típica de trabajo frente al tablero.

 

Paso 2: Se debe realizar el cálculo cuidando que las unidades sean las correctas para evitar que no resulte un cálculo erróneo.

 

Paso 3: Hay que obtener el nivel de energía que podría ser liberada y sugerir una clasificación del Equipo de Protección Personal (EPP) a usar.

 

Ecuación considerando un gabinete, ya que es un caso típico:

Desarrollo del ejemplo:

 

Se considera un tablero general aguas abajo de un transformador de MT-BT con una tensión menor a 600 V. Dada la magnitud de cortocircuito el tiempo de despeje de la falla será de tan solo 2 ciclos asumiendo que se ha hecho un correcto ajuste del disparo instantáneo en las protecciones.

Fig. 2: curva tiempo-corriente

El resultado anterior nos indica que es necesario utilizar un EPP ya que esta por encima de los 1.2 cal/ donde se puede trabajar sin necesidad de EPP especializado para Arc Flash. Para este ejemplo, es necesario un EPP que esté por arriba de 5.2935 cal/cm2 para que se puedan realizar trabajos en este gabinete o tablero; trabajos que pueden ir desde un simple ajuste al par de apriete de terminales o zapatas, hasta el acomodo (peinado) de conductores eléctricos, lo cual implica, muchas veces, acercar la cara u otras partes del cuerpo al interior del gabinete.

Para el ejemplo será necesario un EPP categoría 2, que es apropiado para una energía de hasta 8 cal/cm2.

 

En la actualidad, existen softwares computacionales que de forma muy rápida y sencilla a partir del cálculo de cortocircuito y coordinación de protecciones nos pueden arrojar el resultado de la energía liberada del arco eléctrico, incluso, generar las etiquetas con todos los datos como distancias seguras de trabajo, energía liberada, nivel de corto circuito y categoría de EPP necesario. 

 

Es importante conocer y saber realizar estos cálculos a mano para entender mejor estos temas eléctricos que a veces pueden resultar un tanto complejos si no se les aborda con los conocimientos necesarios.

 

Por último, hacemos la amplia recomendación de que cuando se vaya a trabajar con un tablero energizado se cuente con el equipo de protección personal mínimo recomendando y se considere el tema que se abordó en este artículo.

 

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Eduardo García 

Ingeniero Eléctrico Jr. 

Eduardo cuenta con más de 3 años de experiencia en el diseño, cálculo, supervisión e instalación de proyectos eléctricos en baja y media tensión. La mayoría del giro industrial, entre los que se destacan; MTI-San Luis Potosí, Lucta-Querétaro, Mercurio Bicicletas-San Luis Potosí y Scire Automation-San Luis Potosí. Es egresado de la carrera de Ingeniería Eléctrica de la ESIME unidad Zacatenco del Instituto Politécnico Nacional.

Referencias. 

  

NFPA 70E – 2018

 

IEEE 1548 - 2018

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