Estudios recurrentes de arcos eléctricos y coordinación, área metropolitana de Houston (2018 al presente)

Desde 2018 operamos un programa permanente de estudios de arco eléctrico y coordinación de protecciones para instalaciones industriales en la zona metropolitana de Houston. Mantenemos la confidencialidad de los datos de nuestros clientes.

La etiqueta de arco eléctrico es la parte visible del estudio. La mayor parte del trabajo detrás de ella consiste en modelar y recopilar datos en campo.

Cuando la planta cambia

El sistema eléctrico de una planta sigue cambiando después de terminado el estudio. Se agregan equipos y la compañía suministradora reconfigura su lado del sistema, y poco a poco el estudio anterior deja de corresponder al riesgo que existe hoy. Las instalaciones necesitan un estudio que se mantenga al día con la planta.

Qué incluye cada estudio

El sistema eléctrico de cada instalación se modela a partir de sus diagramas unifilares, verificados en campo. Ese modelo nos da el esfuerzo de cortocircuito sobre los equipos y la coordinación de protecciones, para que el dispositivo más cercano a una falla sea el primero en liberarla. También genera los cálculos de energía incidente según IEEE 1584, que definen el límite de arco eléctrico y el PPE (equipo de protección personal) requerido en cada tablero que un trabajador pudiera abrir. La etiqueta en el equipo es solo el extremo visible de esa ingeniería.

Con qué frecuencia debe actualizarse un estudio

NFPA 70E exige que el análisis de energía incidente se actualice cada vez que un cambio en el sistema pueda afectar sus resultados, y que se revise su exactitud al menos cada cinco años. En una planta en operación, los cambios llegan mucho más rápido. Se instalan cargas nuevas y se reemplazan interruptores. A veces la compañía suministradora mejora su acometida. Un programa permanente registra esos cambios conforme ocurren, en lugar de redescubrirlos todos en la siguiente auditoría.

Los datos detrás del modelo

Un estudio de arco eléctrico depende de buenos datos del sistema, y la mayoría deben recopilarse en campo en lugar de tomarse de un plano. El diagrama unifilar se coteja con lo instalado para ver qué equipos hay, cómo se alimenta cada uno y qué se ha agregado o abandonado desde la última revisión. La placa de datos de cada transformador indica sus kVA, tensión, impedancia y conexión. También se registran el calibre del conductor, el número de conductores por fase, el aislamiento y la longitud del recorrido, ya que de ellos depende la impedancia. Los dispositivos de protección se identifican con detalle: tipo, marco, sensor y ajustes. Si una unidad de disparo está ajustada de forma distinta a lo que supone el estudio, su tiempo de liberación cambia, y la energía incidente cambia con él.

A la compañía suministradora se le solicita su aportación de falla, expresada como corriente de falla disponible y relación X/R. Se necesitan tanto el valor máximo como el mínimo. Una corriente de falla mayor no es automáticamente el peor caso para el arco eléctrico. Con menos corriente, un dispositivo puede quedar en una parte más lenta de su curva tiempo-corriente. Tarda más en liberar la falla, y la energía incidente en ese tiempo más largo puede ser mayor. Un estudio que solo modela el máximo puede subestimar el riesgo justo en el equipo frente al que está parado un trabajador.

Un trabajador con una laptop frente a un gabinete eléctrico abierto. Más allá de la etiqueta impresa, el estudio determina los ajustes de los dispositivos de protección, la verificación de las capacidades de los equipos frente a la corriente de falla disponible y la forma en que se planea el trabajo.

Para qué más sirve el estudio

La etiqueta en sí muestra la distancia de trabajo a la que se calculó la energía incidente, el límite de arco eléctrico y la protección requerida a esa distancia. Pero el estudio que la respalda también resuelve otras preguntas. Sus esfuerzos de cortocircuito indican si el equipo existente opera dentro de su capacidad interruptiva. El estudio de coordinación determina si una falla dispara un solo interruptor o deja sin energía a media planta. Y cuando el trabajo no puede hacerse razonablemente desenergizado, NFPA 70E exige permisos de trabajo energizado y planeación del trabajo, que se basan en el estudio.

El modelo también muestra dónde el riesgo puede reducirse mediante ingeniería, en lugar de solo protegerse contra él. Eso puede significar ajustes instantáneos más rápidos, o las técnicas de reducción de energía de arco que el National Electrical Code (NEC) exige en los dispositivos de sobrecorriente de mayor capacidad. Puede significar un modo de mantenimiento (maintenance switching), protección diferencial, inserción y extracción remota de interruptores (remote racking) o reubicar fuera del límite un seccionador que se opera con frecuencia. Cada una de estas medidas reduce la energía o la exposición. Esas recomendaciones surgen del mismo modelo, así que el estudio y las medidas de trabajo de protección y coordinación van juntos.

Mantener actualizado el modelo de cada instalación

Cada instalación del programa tiene su propio modelo del sistema, que nuestros ingenieros construyen y mantienen en ETAP y SKM. A partir de él entregamos los cálculos de energía incidente, el etiquetado de los equipos, la guía de PPE conforme a NFPA 70E y los diagramas unifilares actualizados. Cuando un sistema cambia, lo volvemos a estudiar. El trabajo es supervisado por ingenieros profesionales con licencia (PE) y se entrega con sello de PE cuando se requiera.

Lo que ve el electricista

Los electricistas trabajan con base en lo que dice la etiqueta, así que nuestro trabajo es que cada etiqueta siga siendo exacta a medida que la planta cambia. Nuestra página de servicios de estudio de arco eléctrico explica qué incluye un estudio.

También hemos escrito sobre los peligros del arco eléctrico y por qué los estudios regulares de arco eléctrico valen la pena.