KINENERGY - Insights #OSHAKINENERGY - Insights #OSHAhttps://www.kin.energy/blogs/tag/oshaWed, 08 Apr 2026 14:32:37 -0700http://zoho.com/sites/<![CDATA[Aspectos básicos del Arc Flash que debes conocer]]>https://www.kin.energy/blogs/post/aspectos-básicos-del-arc-flash-que-debes-conocerSe le llama “arco eléctrico” a la emisión de energía causada por una falla eléctrica en un nivel de tensión de 120 volts o mayor a éste, que se sostiene por el plasma generado, y solamente se limita por la capacidad de cortocircuito del sistema en el punto de la falla y la impedancia del arco mismo.]]>

Se le llama “arco eléctrico” a la emisión de energía causada por una falla eléctrica en un nivel de tensión de 120 volts o mayor a éste, que se sostiene por el plasma generado, y solamente se limita por la capacidad de cortocircuito del sistema en el punto de la falla y la impedancia del arco mismo. El arco se eliminará al accionar la protección del circuito. Según la Occupational Safety and Health Administration (OSHA) el 80 por ciento de los accidentes industriales de carácter eléctrico se deben a un arco eléctrico, ya que el daño que causan es muy grande, y el tiempo que tardan las reparaciones es prolongado.

    1. Causas del Arco Eléctrico

     

    ·  Polvo y suciedad. 

    ·  Un contacto accidental.

    ·  Una sobretensión entre partes vivas

    ·  Envejecimiento de los aislamientos.

    ·  Fallas humanas en la operación.

     

    2.  Efectos del Arco Eléctrico

     

    Estas fallas pueden provocar serios problemas de salud. Cuando inician, se libera una cantidad de energía inmensa en muy poco tiempo las partes conductivas metálicas pueden fundirse y expulsar vapores calientes. La energía térmica puede provocar quemaduras por la exposición directa o por la ignición de la ropa.

     

    A continuación, se enlistan algunos de los efectos causados por el arco eléctrico.

     

    Expansión volumétrica: El cobre vaporizado por el arco eléctrico se expande volumétricamente, causando una onda expansiva alrededor del arco. Las partículas de vapor se enfrían rápidamente al expandirse y se adhieren a todas las superficies.

     

    Energía térmica: Las temperaturas que alcanza el arco eléctrico provocado por una falla son elevadas, esto puede quemar a una persona a 3 metros de distancia del origen del arco eléctrico, incendiar su ropa y en el caso de la ropa de origen sintético, fundirla a la piel.

     

    Energía acústica: La energía acústica de un arco eléctrico causa sordera temporal y aturdimiento. 

     

    Onda de presión: La onda de presión provocada por un arco eléctrico puede arrojar a las personas varios metros del lugar de la escena, lo que es también una causa de lesiones.

     

    Escombros: Las piezas desprendidas de los equipos al momento del arco eléctrico pueden viajar hasta unos 400 km/h, lo que puede dañar los órganos internos de una persona.

     

    Luz muy intensa: La luz de un arco eléctrico causa daños a la vista, incluyendo la ceguera.

     

    3.  Normatividad

     

    • OSHA

     

    La OSHA definió la reglamentación para que en las empresas de los EUA se efectúen los trabajos eléctricos de una manera segura. Esa reglamentación se reduce a un plan de los siguientes 6 puntos.

     

    1.- La empresa debe tener y operar un programa de seguridad con responsabilidades definidas.

    2.- Se debe obtener el grado de peligrosidad del ARCO ELÉCTRICO.

    3.- Se debe usar el Equipo Protector Personal (EPP)

    4.- Se debe capacitar en los peligros del ARCO ELÉCTRICO.

    5.- Se deben usar las herramientas apropiadas para un trabajo seguro.

    6.- Los propietarios deben colocar etiquetas de aviso de riesgos en los equipos.

     


    Para el cálculo del arco eléctrico existen diversos métodos, entre ellos los descritos en los estándares IEEE 1584 y NFPA 70E.

     

    • IEEE

     

    En el estándar IEEE C2-2007, menciona que las empresas eléctricas deben realizar un análisis de riesgo para los trabajadores que estén cerca de equipos energizados. Y, el procedimiento está en el estándar IEEE 1584.

    El estándar IEEE 1584 Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations aplica para tensiones de 208 V a 15 kV y tiene diferentes procedimientos dependiendo del lugar del arco (abierto o cerrado).

     

    • NFPA

     

    NFPA introdujo en el NEC el requisito que establece el marcado de aviso de potencial de riesgo de arco eléctrico de todos los sitios donde al estar trabajando se pueda tener contacto con equipos energizados.

     

    En el NFPA 70E (Standard for Electrical Safety in the Workplace) se incluyeron los métodos del estándar IEEE 1584 para determinar la energía incidente para trabajos con tensiones superiores a 50 V (rms).

     

    El estándar establece categorías de riesgo por ARCO ELÉCTRICO. Estas categorías van del 1 con poco o nada de riesgo al 4 con muy alto riesgo. Esta norma define los equipos de protección personal (EPP) de acuerdo con esas categorías. 

     

    De igual manera en el NFPA 70E se definen los límites de aproximación relacionados con el arco eléctrico para definir las distancias de protección con la siguiente figura:

Energía incidente: Cantidad de energía impuesta sobre una superficie a una cierta distancia de la fuente generadora durante el evento de arco eléctrico. Su intensidad se mide en: J/cm2 o en Cal/cm2 

 

Frontera de protección contra arco: Es el límite de aproximación a partir del cual una persona puede recibir una quemadura de segundo grado si existiera un arco eléctrico porque la energía incidente es 1.2 cal/cm2. Un trabajador entrando debe usar el EPP apropiado.

 

Frontera de aproximación limitada: Es el límite que solamente puede ser atravesado por personal calificado con el equipo de protección personal (EPP) adecuado.

 

Frontera de aproximación restringida: Es el límite que solamente puede ser atravesado por personal calificado con el equipo de protección personal (EPP) adecuado, para efectuar movimientos restringidos.


Frontera de aproximación prohibida: La frontera de aproximación prohibida es el límite que ninguna persona debe sobrepasar, ya sea por el riesgo de arco eléctrico o por choque eléctrico.

 

3.4 Normatividad Mexicana

 

En México, se deja a las empresas la responsabilidad de proteger a los trabajadores dependiendo de los riesgos implicados dentro de cada ambiente de trabajo. Las normas mexicanas que refieren a las precauciones y análisis de riesgos que se pueden ocasionar por algún accidente en el área laboral, incluyendo un arco eléctrico, son las siguientes:

 

·  NOM-017-STPS-2008 Equipo de protección Personal-Selección, uso y manejo en los centros de trabajo.

·  NOM-001-SEDE-2012 Instalaciones Eléctricas (utilización).

 

4.  Equipo de Protección Personal (EPP)

 

Cuando se trabaja con equipo energizado, la selección y el uso del EPP apropiado para los riesgos eléctricos es la única manera de proteger al trabajador contra heridas e incluso la muerte.

 

Un equipo de protección personal (EPP) adecuado es el que limita la energía incidente a 1.2 Cal/cm2, energía que provoca una quemadura de segundo grado. Por ello, esa cantidad de 1.2 Cal/cm2 es el límite para cualquier EPP.

 

Categorías de los Equipos de Protección Personal (EPP)


De acuerdo con la categoría de riesgo de arco eléctrico, se especifica el EPP en Arc Rating, en calorías por centímetro cuadrado de energía incidente que soporta.

 

En NFPA 70E están definidas las categorías del EPP como se enlistan a continuación:

Adicionalmente, desde la categoría 1 en el equipo anteriormente mencionado, se utiliza casco con careta completa y guantes de la clase apropiada a la tensión usada. En la Tabla I-4 de OSHA 1910.137 se especifican las clases de guantes aislados basados en el estándar ASTM. 

5.  Estudio del Arco Eléctrico

 

Se necesita de un análisis del arco eléctrico cuando se requiera trabajar en equipos energizados. Para aquellos lugares donde por alguna causa no se tenga ese análisis, la tabla 130.7 (C) 9a provee una lista de acciones con su categoría de riesgo de arco eléctrico.

 

Estas son las dos razones más importantes para llevar a cabo un análisis de arco eléctrico:

 

·  Un mejor entendimiento de los riesgos del Arc Flash para proteger al personal.

·  Cumplir con las regulaciones de las autoridades locales.

 

Cálculos de riesgos de Arc Flash

 

Para llevar a cabo un análisis del arco eléctrico, se requiere partir de diagrama unifilar completo de la instalación con los datos de cada componente, incluyendo los de los cables. Después de calcular con esos datos el cortocircuito y un estudio de coordinación, con sus resultados se alimentan las ecuaciones de los métodos, como las de NFPA 70E o del IEEE Std 1584. Estas ecuaciones darán como resultado la energía incidente para determinar el EPP y las distancias de protección en cada sitio.

 

El método de cálculo base de las normas IEEE 1584 y NFPA 70E hace dos consideraciones importantes:

 

· Las células de la piel humana en contacto con un objeto a 96°C en menos de 0.1 segundo se destruyen irreversiblemente y el mismo objeto a 80°C causa quemaduras curables.

·  La energía máxima de un arco eléctrico es el 50% de la energía de falla de cortocircuito en el mismo punto.

 

Resultando las siguientes ecuaciones:

Donde:

 

Dc es la distancia de quemaduras curables (2do grado) en pies.

MVAbf es la potencia en MVA de cortocircuito trifásico en el punto evaluado.

MVA nominal del transformador. Para TRs debajo de 0.75 MVA, se multiplica por 1.25 los MVA del transformador.

t es el tiempo en segundos de exposición de la piel al calor.


Como se observa, la tensión no es importante, sino la potencia de cortocircuito en el punto de falla.

 

Cálculo de la Energía Incidente

 

En el estándar IEEE 1584 se usa una ecuación para determinar la energía incidente.

Donde:

 

K = 0.792 para configuraciones abiertas, 0.555 para configuraciones de caja.
K2 = 0 para neutros flotantes o aterrizados a través de resistencia.
G = separación entre conductores, (GAP).

E es la energía incidente (cal/cm2).

Cf es el factor de cálculo (1.0 para tensiones mayores a 1 kV; 1.5 en otro caso).

En es la energía normalizada para un tiempo específico y dependiente de la distancia en la corriente de falla disponible.

t es el tiempo de incidencia (s).

x es el factor de distancia.

D es la distancia del punto del posible arco a la persona (mm).

 

Documentación

 

La información de arriba se compila en un reporte, el cual debe de contener todo lo necesario para cumplir con las regulaciones. En este reporte se identificará los sitios inseguros para trabajar de acuerdo con el posible nivel de energía incidente, o a la clasificación del equipo de protección personal. Por último, en el reporte se deben de especificar las recomendaciones para minimizar los riesgos de Arc Flash al hacer cambios en el sistema de protección o procedimientos de operación.

 

Etiquetas preventivas

 

Se elaboran etiquetas que marcan la distancia segura, el nivel de energía incidente, categorías de equipo de protección personal y peligros de electrocución para cada ubicación. Estas etiquetas deben de colocarse en los equipos eléctricos o puntos del sistema eléctrico en el cual existe peligro de arco eléctrico.

Software

 

Estiman de forma automática la energía incidente liberada durante el proceso de arco y determina los límites de protección requeridos. Los softwares permiten diseñar sistemas de potencia seguros y al mismo tiempo cumplir con las regulaciones OSHA por la aplicación de la normativa NFPA 70E-2018 o IEEE Std. 1584-2018 & 1584a-2004 para cálculos de Arc Flash.

 

El análisis para el cálculo de cortocircuitos trifásicos se desarrolla tomando en cuenta la norma ANSI/IEEE o IEC. Asimismo, el Arc Rating (ATPV) se determina según el enfoque más ajustado a los límites de cercanía a partes energizadas para protección contra shocks de la NFPA 70E. Los softwares también se encargan de realizar el diseño de las etiquetas de trabajo que incluyen todos los elementos necesarios según el Artículo 130.2 (B) de la NFPA 70E. El programa rellena automáticamente los resultados de energía incidente y los límites de proximidad con riesgo de descarga. Las etiquetas de trabajo, además, son personalizables para cumplir cualquier requisito, pueden ser guardadas y archivadas en el proyecto para su uso posterior. Además, pueden ser impresas según el peor caso de análisis de AE o basarse en cualquier condición de operación usada para ejercer los trabajos de energización.

En KINENERGY contamos con un amplio expertis para apoyarte en el diseño de tus instalaciones eléctricas y así evitar fallos ocasionados por el "Arco Eléctrico".  ¡Contáctanos! 

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Alfredo Carpio

Especialista Eléctrico Jr.

Alfredo cuenta con más de 3 años de experiencia en diseño y supervisión de proyectos de instalaciones eléctricas de baja y media tensión implementados en México. Alfredo es egresado de Ingeniería Eléctrica en la ESIME unidad Zacatenco IPN.

REFERENCIAS.

 

  •  OSHA Standards 29-CFR, Part 1910.
  • IEEE C2-2007 National Electrical Safety Code (NESC).
  • IEEE 1584 - 2018 Guide to Performing Arc-Flash Hazard Calculations.
  • NFPA 70 National Electrical Code.
  • NFPA 70E-2018 Standard for Electrical Safety Requirements for Employee Workplaces.

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