¿Qué es un arco eléctrico?

Un relámpago de arco es una liberación repentina de energía eléctrica que se produce cuando una avería o un cortocircuito provocan un arco entre dos conductores o un conductor y una toma de tierra. Un relámpago de arco puede generar calor intenso, luz, sonido y presión que pueden dañar a cualquier persona que se encuentre cerca.

¿Qué temperatura puede alcanzar un arco eléctrico?

Un arco eléctrico puede alcanzar temperaturas de hasta 35.000 grados Fahrenheit, es decir, más calientes que la superficie del sol. Este calor extremo puede inflamar la ropa, fundir el metal y provocar quemaduras graves en la piel y los ojos.

El calor de un arco eléctrico puede suponer un grave riesgo para una persona, aunque no esté expuesta directamente al arco. El calor radiante puede provocar quemaduras de segundo o tercer grado en cualquier piel expuesta que se encuentre a varios metros del arco. El calor también puede inflamar materiales inflamables, como la ropa, el pelo o el papel, y causar lesiones más graves. Además, el calor intenso puede dañar el sistema respiratorio y causar lesiones por inhalación, especialmente si hay humo o gases tóxicos presentes. Por lo tanto, es esencial llevar un equipo de protección individual (EPI) adecuado y evitar trabajar cerca de equipos eléctricos energizados siempre que sea posible.

¿Cuál es la fuerza de explosión de un arco eléctrico?

Un arco eléctrico también puede crear una potente onda expansiva que puede derribar a los trabajadores, lanzar objetos por la habitación y dañar equipos y estructuras. La fuerza de la onda expansiva puede oscilar entre unas pocas libras por pulgada cuadrada (psi) y varios miles de psi, dependiendo de la tensión, la corriente y la distancia del arco.

¿Cuál es el riesgo para un ser humano de un arco eléctrico?

Un relámpago de arco puede causar lesiones graves y muertes a los trabajadores que se exponen a él. Algunos de los efectos comunes de un relámpago de arco son:

• Quemaduras térmicas: El intenso calor de un arco eléctrico puede causar quemaduras profundas y dolorosas que pueden dañar la piel, los músculos, los nervios y los órganos. Las quemaduras también pueden provocar infecciones, cicatrices y desfiguración.
• Lesiones oculares: La luz brillante de un arco eléctrico puede causar ceguera temporal o permanente, así como daños en la retina, la córnea y el cristalino. Las lesiones oculares también pueden dañar la visión, causar sensibilidad a la luz y aumentar el riesgo de cataratas y glaucoma.
• Pérdida de audición: El fuerte ruido de un arco eléctrico puede romper los tímpanos, dañar el oído interno y provocar una pérdida de audición temporal o permanente. La pérdida de audición también puede afectar al equilibrio, la comunicación y la calidad de vida.
• Problemas respiratorios: El humo y los gases de un arco eléctrico pueden irritar los pulmones, la garganta y la nariz, y provocar tos, sibilancias, dificultad para respirar y asma. Algunos de los gases, como el monóxido de carbono, también pueden ser tóxicos y causar envenenamiento, daños cerebrales y la muerte.
• Parada cardiaca: La descarga eléctrica de un arco eléctrico puede detener el corazón, provocar latidos irregulares y dañar el músculo cardiaco. El paro cardiaco también puede provocar daños cerebrales, coma y la muerte.
• Trauma psicológico: La experiencia de un arco eléctrico puede causar trastorno de estrés postraumático (TEPT), ansiedad, depresión y flashbacks. El trauma psicológico también puede afectar a la memoria, la concentración, el sueño y las relaciones.
• Colapso pulmonar: La fuerza de la explosión de un arco eléctrico puede crear una onda de choque que viaja más rápido que la velocidad del sonido. Esta onda de choque puede comprimir el aire de los pulmones y provocar su rotura o colapso. Esta afección se conoce como neumotórax. El colapso pulmonar puede causar graves dificultades respiratorias, dolor torácico, presión arterial baja y cianosis (piel azulada). El colapso pulmonar también puede poner en peligro la vida y requerir un tratamiento de urgencia con un tubo torácico o cirugía.

¿Qué son los límites calóricos y por qué son importantes?

Una caloría límite es una medida de la cantidad de energía calorífica que puede causar una quemadura de segundo grado en la piel humana. Se expresa en calorías por centímetro cuadrado (cal/cm²). Una quemadura de segundo grado es una quemadura que daña las capas externas e internas de la piel, provocando ampollas, dolor e hinchazón.

Los límites calóricos son importantes porque ayudan a determinar el nivel de protección que deben llevar los trabajadores cuando trabajan cerca de equipos eléctricos que pueden provocar un relámpago de arco. El nivel de protección también se conoce como límite de protección contra el relámpago de arco (AFPB) o límite de peligro de relámpago de arco (AFHB).

La AFPB o AFHB es la distancia desde la fuente de arco en la que la energía incidente es igual o inferior a un determinado límite de calorías. Cuanto menor sea el límite de calorías, más cerca estará el límite, y mayor será el nivel de protección requerido. Cuanto mayor sea el límite de calorías, más lejos estará el límite, y menor será el nivel de protección requerido.

Uno de los límites calóricos más utilizados es el de 1,2 cal/cm^2, que se basa en la norma 70E de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) para la seguridad eléctrica en el lugar de trabajo. La NFPA 70E establece que los trabajadores deben llevar ropa y equipos de protección individual (EPI) con clasificación de arco eléctrico que puedan soportar al menos 1,2 cal/cm^2 de energía incidente cuando trabajen dentro de la AFPB o la AFHB.

¿Cómo etiquetar los equipos eléctricos para detectar riesgos de arco eléctrico?

Una de las mejores formas de prevenir las lesiones y muertes por relámpago de arco es etiquetar el equipo eléctrico con información sobre los riesgos del relámpago de arco y el nivel de protección requerido. Etiquetar los equipos eléctricos puede ayudar a los trabajadores a identificar los riesgos potenciales, seguir las prácticas de trabajo seguras y llevar el EPI adecuado.

Según la norma NFPA 70E, las etiquetas de relámpago de arco deben incluir la siguiente información:

• Tensión nominal del sistema
• Límite del arco eléctrico
• Al menos uno de los siguientes:
• Energía incidente disponible y distancia de trabajo correspondiente
• Índice de arco mínimo de la ropa
• Nivel requerido de EPI
• Máxima categoría de peligro/riesgo (HRC) para el equipo

Las etiquetas de relámpago de arco pueden crearse utilizando software, calculadoras o tablas que estiman los parámetros del relámpago de arco basándose en las características del sistema eléctrico, como la tensión, la corriente, el tiempo de despeje de fallos y la configuración del equipo. Las etiquetas de relámpago de arco también pueden personalizarse con información adicional, como la fecha, la ubicación y las señales de advertencia.

Las etiquetas de relámpago de arco deben colocarse en todos los equipos eléctricos que puedan requerir examen, ajuste, revisión o mantenimiento mientras estén energizados, como cuadros de distribución, cuadros de distribución, paneles de control, tomas de contadores y centros de control de motores. Las etiquetas de relámpago de arco deben ser claramente visibles, duraderas y actualizarse según sea necesario.

¿Cómo calcular los riesgos de arco eléctrico?

Para realizar una cálculo de ingeniería utilizando ETAP o SKM, es necesario recopilar la siguiente información sobre el terreno:

- El tipo, modelo y clasificación del equipo eléctrico y de los disyuntores

- La longitud, el tamaño y el material de los conductores

- El tipo y la ubicación de los transformadores y sus valores de impedancia

- La tensión de la fuente y la corriente de defecto en la entrada de servicio

- Las características de carga y el factor de potencia de los dispositivos conectados

Utilizando esta información, el software puede simular el sistema eléctrico y calcular la energía incidente, el límite de relámpago de arco y la distancia de trabajo para cada equipo. El software también puede generar etiquetas de relámpago de arco basadas en los valores calculados.

El requisito para establecer una coordinación adecuada de los disyuntores es garantizar que los dispositivos de protección funcionen de forma selectiva y aíslen sólo la parte defectuosa del sistema manteniendo la continuidad del servicio al resto del sistema. La coordinación de los disyuntores puede lograrse ajustando sus configuraciones de disparo, como tiempo largo, tiempo corto, instantáneo y fallo a tierra, de acuerdo con sus curvas tiempo-corriente.

El objetivo de reducir los tiempos del relámpago de arco capturando el fallo de arco en la región de disparo instantáneo del disyuntor más cercano es minimizar la exposición de los trabajadores y del equipo a los efectos peligrosos del relámpago de arco, como la alta temperatura, la presión, el sonido y la luz. Capturar el fallo de arco en la región de disparo instantáneo significa que el disyuntor despejará el fallo lo más rápido posible sin ningún retraso intencionado, reduciendo así la duración y la magnitud del relámpago de arco. Esto puede conseguirse ajustando el valor de disparo instantáneo del disyuntor por debajo de la corriente de arco prevista del equipo.

Otro método para estimar el peligro de relámpago de arco es utilizar las tablas proporcionadas por la norma NFPA 70E, que da el límite de relámpago de arco y los requisitos de equipo de protección personal (EPP) para varios tipos de equipos eléctricos en función de su tensión nominal, corriente de fallo y tiempo de despeje. Las tablas están pensadas para simplificar el análisis del relámpago de arco y proporcionar una estimación conservadora del nivel de peligro.

- El equipo debe instalarse y mantenerse correctamente de acuerdo con las especificaciones del fabricante y las normas de la industria.

- El equipo debe tener una corriente de defecto atornillada dentro del rango especificado en la tabla.

- El disyuntor debe tener un tiempo total de despeje de 2 ciclos o menos para tensiones inferiores a 1 kV, o de 6 ciclos o menos para tensiones entre 1 kV y 15 kV.

- El disyuntor debe tener una función de disparo instantáneo o un dispositivo de conmutación de mantenimiento que reduzca la energía.

- El equipo no debe tener ningún historial de fallos o incidentes de arco eléctrico.

Si no se cumple alguna de estas condiciones, no deben utilizarse las tablas y debe realizarse un cálculo detallado utilizando los métodos descritos en el Norma IEEE 1584. La norma IEEE 1584 proporciona ecuaciones y modelos para calcular la energía incidente y el límite del arco eléctrico para distintos tipos de equipos, teniendo en cuenta diversos factores como la separación entre conductores, el tamaño del recinto, la distancia de trabajo y la configuración de los electrodos.

Los métodos de cálculo de IEEE 1584 son más precisos y flexibles que las tablas de NFPA 70E, pero también requieren más datos y experiencia para su realización. Por lo tanto, se recomienda recurrir a un ingeniero eléctrico profesional cualificado para que realice el análisis del arco eléctrico y verifique los resultados utilizando las herramientas de software adecuadas.

También es importante tener en cuenta que tanto las tablas como los cálculos se basan en suposiciones y aproximaciones que pueden no reflejar las condiciones reales del sistema eléctrico en el momento de producirse un arco eléctrico. Por lo tanto, la evaluación del riesgo de relámpago de arco debe actualizarse periódicamente (cada 5 años como máximo), especialmente cuando se produzcan cambios en la configuración del sistema, la carga o los ajustes de protección. La última edición de la norma IEEE 1584, publicada en 2018, incorpora nuevas investigaciones y datos sobre el fenómeno del relámpago de arco y proporciona ecuaciones y modelos revisados para mejorar la precisión y validez de los cálculos del relámpago de arco. Es aconsejable utilizar los métodos y normas más actuales para garantizar la seguridad de los trabajadores y los equipos frente a los riesgos del relámpago de arco.

¿Qué ocurre si ya se ha producido una lesión por arco eléctrico?

A pesar de tomar todas las precauciones necesarias y seguir las normas, sigue existiendo la posibilidad de que se produzca un incidente de relámpago de arco debido a circunstancias imprevistas o inevitables. En tales casos, es esencial actuar con rapidez y eficacia para minimizar los daños y lesiones causados por el relámpago de arco. Si ya se ha producido una lesión por relámpago de arco, deberá seguir los siguientes pasos:

- Notifique el incidente a las autoridades y al personal apropiados y coopere con la investigación y el proceso de notificación. Siga los procedimientos y protocolos establecidos para informar y documentar los incidentes de arco eléctrico en su lugar de trabajo.

- Póngase en contacto con dreiym engineering lo antes posible para que un ingeniero eléctrico experto evalúe la causa y las consecuencias del incidente de relámpago de arco, y le proporcione recomendaciones y soluciones para evitar que vuelvan a producirse incidentes similares. Dreiym Engineering es algo más que un proveedor de servicios de consultoría y análisis de relámpagos de arco. Son su socio de confianza para garantizar la seguridad y fiabilidad de su sistema eléctrico. Con su equipo de ingenieros cualificados y experimentados, pueden ayudarle a identificar y eliminar los peligros y riesgos potenciales de su sistema eléctrico y proporcionarle las mejores prácticas y soluciones para cumplir las normas y reglamentos. Tanto si necesita un estudio exhaustivo de los relámpagos de arco, un análisis detallado de la energía incidente, un programa de formación personalizado, análisis forense de un suceso de arco eléctricoo un sistema fiable de mitigación del arco eléctrico, Dreiym Engineering puede ofrecerle los resultados que necesita.