• Author / Uploaded
• Julio Gongora

• Categories
• Electricidad
• Electromagnetismo
• Ingeniería
• Ciencia
• Energía y recursos

Citation preview

JUAN JULIO GONGORA GUILLEN

Tarea 2: DE BAJA Derivadas UNIVERSIDAD AUTONOMA CALIFORNIA FACULTAD DE INGENIERIA MEXICALI parciales, Gradientes, Divergencia y Rotacional. TEORIA ELECTROMAGNETICA Dr. Juan Mauricio Díaz Chacón 25-FEBRERO-2016

Índice. 1.0 Arco eléctrico…….……………….……………….…………………………………….3 1.1 Definición de arco eléctrico………………….……………….……..…………..3 1.2 Causas del arco eléctrico…….……………….……………….……..…………..3 1.3 Naturaleza del arco eléctrico…….……………….……………….……………..4 1.4 Riesgo por arco eléctrico de una falla…….………..……………….…………...5 1.5 Probabilidad de supervivencia…….……………….……………….……………6 1.6 Impactos por arco eléctrico en el cuerpo humano…….…………………………6 1.7 Exposición potencial al arco eléctrico…….……………….…………………….7 1.8 Frontera de protección…….……………….……………….……………………7 1.9 Métodos de cálculos…….……………….……………….……………………...8 1.10 Diferencia entre el cálculo con la NFPA 70E y la IEEE 1584…….………...9 1.11 Los accidentes con exposición al arco eléctrico pueden ser reducidos por medio de:…………………….……………….……………….…………………9 1.12 Programas de seguridad…….……………….……………....………………9 1.13 Pasos para el caculo del arco eléctrico…….……………….………………..9 1.14 Calculo con estándar IEEE 1584-2002…….……………….…………...….10 1.15 Calculo con NFPA 70E arco eléctrico…….……………….…………...…..13 1.15.1 Ecuaciones básicas para calcular las distancias de la frontera de protección contra el arco eléctrico………………….………………14 1.15.2 Calculo de la exposición a la energía incidente para el análisis de peligro de arco…….……………….……………….………………15 1.16 Energía incidente a tensión superior a 600V para el análisis de peligro de arco….……………….……………….……………….……………….…………...17 1.17 Equipo de protección…….……………….……………….……………….….17 1.17.0 Normas de Protección……………………………………………….17 1.17.1 NOM-017-stps-2001…….……………….…………………...……..17 1.17.2 NFPA 70E 2004[11]………..…………….……………….………...18 1.17.3 OSHA…….……………….……..………….……………….……...21 1.18 Ropa resistente a la flama por arco eléctrico…..…………….…..……………23

Introducción:

Al analizar el riesgo asociado a la utilización de la energía eléctrica se piensa de forma inmediata en el riesgo de contacto eléctrico, ya sea de forma directa o indirecta. Sin embargo, en baja tensión es relativamente frecuentemente minusvalorar otro riesgo importante asociado a esta forma de energía el arco eléctrico.

Según recoge el Real Decreto 614/2001. De 8 de junio sobre disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores frente al riesgo eléctrico (BOE No148, de 21 de junio 2001, el riesgo de quemaduras por choque eléctrico o por arco eléctrico.

En el año 2010 un 4.3% de los accidentes mortales que se produjeron en España se debieron a “contacto con corriente eléctrica o fuego”, elevándose este porcentaje hasta el 10% en el sector de la industria.

Según el National Safety Council de los Estados Unidos, organización no gubernamental y sin ánimo de lucro dedicada 1913 actividades relacionadas con la protección de la salud, la mayoría de los ingresos hospitalarios con la energía eléctrica son debidos a quemaduras por arco eléctrico y no por electrocuciones, atendiéndose casa año a más de 2000 personas en los centros especializados de quemados.

Las escasas medidas de protección personal utilizadas en la actualidad en la mayoría de las actividades de riesgo realizadas, unido al desconocimiento general de los puntos y tareas con mayor nivel de riesgo, hacen de los trabajadores expuestos a estos un colectivo especialmente vulnerable y aunque la frecuencia de estos accidentes no es muy alta, la gravedad de sus consecuencias hace necesaria la mayor de las medidas preventivas definidas para este tipo de trabajos.

1.1. Definición de arco eléctrico.

3

Un arco o falla por arco eléctrico es un destello, de corriente eléctrica a través del aire en un equipo electico, debido a un conducto energizado expuesto a otro o a un equipo conectado a tierra. El arco eléctrico por falla en los sistemas electicos es un peligro grande por la exposición de altas temperaturas y serios daños por quemaduras. Los arcos eléctricos producen calor intenso, explosiones sonoras y ondas de presión. Se tienen temperaturas extremadamente altas, intenso calor radiante que pueden encender la ropa y causar severas quemaduras que pueden ser fatales. 1.2. Causas de arco eléctrico. Los arcos eléctricos pueden ser causados por las siguientes causas: 1. Polvo e impurezas. Polvos e impurezas en las superficies de los aislamientos pueden proveer un camino de corriente, permitiendo un arco eléctrico y creas una descarga a través de la superficie. Esto puede crear un arco mayor. 2. Corrosión. Corrosión en la parte de los equipos pueden proporcionar impurezas en la superficie de los aislamientos, la corrosión también debilita el contacto entre las terminales, incrementa la resistencia de contacto a través de la oxidación u alguna otra contaminación corrosiva. 3. Condensación de vapor y goteo de agua. Pueden causar un camino en la superficie de los materiales aislantes. Esto puede crear un destello por arco eléctrico a tierra e incrementa el potencial de arco eléctrico. 4. Contactos accidentales. Contactos accidentales con partes energizadas expuestas. 5. Sobretensiones a través de espacios estrechos. Cuando las distancias de aire entre los conductores o fases es muy pequeña (debida a la mala calidad y daño de los aislamientos del materiales), los arcos pueden ocurrir durante las sobre extensiones temporales. 6. Falla por aislamiento. 7. Procedimientos inapropiados de trabajo. 8. Mala utilización o diseño de los equipos.

1.3. Naturaleza del arco eléctrico.

4

El arco eléctrico produce algunas de las mayores temperaturas conocidas que ocurren en la tierra, alrededor de 19,426 °C. El intenso calor del arco causa la expansión súbita del aire. Esto resulta en una exposición con muy alta presión del aire. Todos materiales conocidos son evaporizados a esta temperatura. Cuando los materiales son evaporizados, estos se expanden en volumen (por ejemplo el cobre 67,000 veces y el agua 1670 veces). La explosión puede propagar el metal derretido en el aire a mayores distancias con gran fuerza. En la siguiente figura se muestra el arco eléctrico entre dos terminales y se describen cada consecuencia al ocurrir dicho arco. Arco eléctrico

1. Calor a 35 000 °F. 2. Vapor de cobre, se expande 67 000 veces 3. Fusión de metales 4. Luz intensa 5. Aire caliente con rápida expansión 6. Ondas de presión 7. Ondas de sonido 8. Partículas Figura1.1. Naturaleza del arco eléctrico

1.4. Riesgos por arqueo eléctrico.

5

Algunos de los riesgos del arqueo son los siguientes: 1. Calor: quemaduras fetales pueden ocurrir aun cuando la víctima se encuentra a cierta distancia del arco. Serias quemaduras son comunes hasta una distancia de 3 metros. 2. Objetos: el arco puede producir una explosión a una alta presión que libera los metales en forma de gotas o fragmentos que podrían penetrar el cuerpo humano. 3. Presión: origina una explosión que puede lanzar trabajadores, desmayándolos y la presión en el pecho puede ser mayor a 140kg/cm2. 4. Ropa: la ropa se quema a varios metros. Las áreas del cuerpo humano cubiertas por la ropa, pueden sufrir quemaduras más severas que la piel expuesta. 5. Pérdida auditiva por explosión sonora. El sonido puede tener una magnitud hasta de 140 dB a una distancia de 60.96 cm del arco.

a) Mano quemada por arco eléctrico

b) Áreas quemadas donde hubo contacto con la ropa de la piel.

Figuras 1.2 Quemaduras formadas por arco eléctrico.

1.5. Probabilidad de sobrevivencia.

6

De acuerdo con estadísticas de la asociación americana de quemaduras (American Burn Association) por daños de quemadura por arco eléctrico, la probabilidad de sobrevivir decrece con el incremento de la edad de la persona.

Figura 1.3. Probabilidad de sobrevivencia

1.6. Impactos por arco eléctrico en el cuerpo humano. El tratamiento de la piel puede requerir años con rehabilitación y medicamento. La victima puede no regresar a su trabajo o puede ya no tener la misma calidad de vida. Aunque no hay un costo establecido para un daño orgánico se pueden citar los siguientes costos directos: 1. Tratamiento que puede exceder el $1,000,000 pesos. 2. Litigación por honorarios. 3. Pérdidas de producción.

1.7. Exposición potencial al arco eléctrico.

Aunque los incidentes por arco eléctrico no son muy comunes, estadísticas muestran que causas daños considerables. El Buro de estadísticas laborales (Bureau of labor statisctics) informa que en el 1994, fueron reportados 11,153 casos por ausencia en el trabajo, debido a quemaduras eléctricas, electrocución, daños por choque electico, incendios y explosiones en los estados unidos de Norteamérica. El censo de daños fatales arrojo que 548 empleados han muerto debido a explosión a la corriente eléctrica y 6,548 por incendios y explosiones en el trabajo, esto solo en USA. La probabilidad de la exposición al arco eléctrico depende de lo siguiente: a) Número de veces que los trabajadores se ubican cerca de equipo energizado. b) Complejidad de la tarea a desarrollar, necesidad de utilizar la fuerza, espacio márgenes de seguridad disponible y otros. c) Vestimenta, destreza mental, habilidades físicas, coordinación con el ayudante. d) Herramientas usadas. e) Condición de equipo.

1.8. Fronteras de protección Las cuatro fronteras de protección son: 1. Frontera de protección del arco. Es cuando se puede dar un arco eléctrico por destello, un límite de aproximación a una distancia de una posible fuente de arco dentro de la cual una persona puede recibir una quemadura de segundo grado por arco eléctrico. La energía incidente de 1.22 cal/cm2 es mayor a 0.1 seg. Es un valor considerado para un umbral de una quemadura de segundo grado. 2. Frontera de aproximación limitada. Una aproximación limitada es una distancia de una exposición de un conductor eléctrico o parte del circuito dentro del cual existe peligro por choque eléctrico. 3. Frontera de aproximación. Es la distancia de un conductor eléctrico energizado o parte del circuito en el cual se incrementa el riesgo por choque eléctrico debido al arco eléctrico combinado por movimiento inadvertido del personal que está trabajando en una proximidad cerrada al conductor energizado del circuito. 4. Frontera de aproximación prohibida. Es una distancia a un conductor expuesto energizado o parte del circuito en el cual trabajo es considerado en contacto con el conductor expuesto energizado o parte del circuito.

1.9. Métodos de cálculo. 7

Los cálculos de riesgo por arco se realizan por varios métodos. La elección del método puede ser basada en la información obtenida por el volumen del cálculo de trabajo, necesidad de precisión, disponibilidad de los recursos y el riesgo por arco eléctrico. Cualquier método que sea usado, será desarrollado por una persona calificada, que deberá evaluar las limitantes de los métodos empleados y además deberá desarrollar el análisis de ingeniería. 1. La tabla 130(C) de la NFPA 70-2004. Provee un simple camino para determinar categoría del riesgo sin embargo estas tablas simplificadas, es un método usado para pequeños sistemas radiales y es el último en cuanto al grado de precisión porque es muy generalizado ya que las tablas no proveen con exactitud el rango de cal/cm 2 requerido para el equipo de protección personal. 2. Cálculos manuales. Se pueden desarrollar cálculos manuales utilizando las ecuaciones de la NFPA 70E-2004. Este calculador requiere y la IEEE 1584, para sistemas de distribución radiales pequeños. 3. Hojas de cálculo. El estándar IEEE 1584 viene con hojas de cálculo en Excel. Similares hojas de cálculo puede ser usadas con la NFP 70E. Este calculador requiere el uso de datos de la corriente de falla por cada punto y los tiempos de disparo de equipos de protecciones por cada fuente. Este método está limitado para pequeños sistemas radiales y los errores se incrementan con el tamaño del sistema. 4. Software comercial. Este es una práctica para sistemas con múltiples fuentes y escenarios de interconexiones donde se requiere de precisión, y existan cambios todo el tiempo. Una vez que los datos son llevados al software, se realizan las corridas en poco tiempo, obteniendo resultados instantáneos. El software utilizado para el cálculo de arco eléctrico se apoya en la NFPA-70E e IEEE 1584, donde es posible tener los resultados en una tabla, mostrando las barras conectadoras del sistema eléctrico, valores de energía incidente en cal/cm 2, nivel de peligro y nivel de peligro.

1.10. Diferencia entre el cálculo con la NFPA 70E y la IEEE 1584. 8

El método de la NFPA 70E estima incidente basada en el valor teórico máximo de la energía disipada por una falla por arqueo, basada en de Ralph Lee’s. La IEEE 1584 estima la energía con ecuaciones desarrolladas de análisis estadísticos de mediciones tomadas en pruebas y es u método que fue desarrollado, para ofrecer resultados más apegados a la realidad. Y evitar accidentes debido a una sobreprotección en los trabajadores.

1.11. Los accidentes con exposición al arco eléctrico puede ser reducidos por medio de: 1. Programas de seguridad. 2. Señalamientos y delimitando áreas. 3. Uso adecuado de equipo de protección personal 1.12. Programas de seguridad. a) b) c) d) e) f) g)

Valoración del riesgo. Documentación. Equipo de protección persona (EPP). Desarrollo de procedimientos para minimizar riesgos. Entrenamiento a los trabajadores. Realizar mantenimientos preventivos. Auditorias de seguridad.

1.13. Pasos para el cálculo del arco eléctrico 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Recolección de datos del sistema e instalaciones. Determinar los modos de operación del sistema Determinar las corrientes de falla Determinar las corrientes de falla por arqueo Tener las características de los equipos de protección así como el tiempo de duración de arco Documentar los voltajes y clases de equipo Seleccionar las distancias de trabajo Determinar la energía incidente para todos los equipos Determinar las fronteras de protección por arqueo para todos los equipos

El arco eléctrico se puede calcular por medio de la IEE 1584 y la NFPA 70E. A 9 continuación se anunciaran las fórmulas de cada uno de estos estándares.

1.14. Calculo con estándar IEEE 1584-2002: IEEE Std 1584-2002 Las siguientes ecuaciones empíricas para la evaluación del arco eléctrico fueron desarrolladas por la IEEE standard 1584-2002 por un grupo de trabajo del arco eléctrico Estas ecuaciones están basadas siguientes condiciones.

en resultados de pruebas

aplicables

en las

Parámetro Tensión del sistema (kV) Frecuencia (Hz) Corriente de falla (kA) Distancia entre electrodos(mm) Tipo de envolvente de equipo Tipo de tierra Fases

Rango applicable 0.208 a 15 kV en sistema trifásico. 50 o 60 Hz 0.7 a 106 Ka 13 a 152mm Abierto al aire, caja, tablero, cables. No aterrizado, aterrizado, alta resistencia a tierra 3 fases de falla Tabla 1.1. Parámetros y rangos

Paso 1 Estimar la corriente del arco Para sistemas de baja tensión ( 1 kV)la corriente de arco está dada por la ecuación Lg la = {0.00402+0.983 log (lbf) En alta tensión existen casos donde no distingue entre una configuración abierta o cerrada. Convirtiéndose quedando la formula así: la= 10 lglbf

Paso 2. Calculo de la energía incidente Esta ecuación toma el dato normalizado para un tiempo de arco de 0.2 segundos y una distancia hacia una persona de 610 mm a un punto posible de arco. Log En= K1+K2+ 1.081(log (la))+0.001G DONDE: En= energía incidente normalizada (j/cm2) para un tiempo y distancia.

11

K1= -0.792; configuración abierta. =-0.555; configuración en caja. K2=0; sistemas no aterrizados y con una alta resistencia a tierra. =-0.113; sistemas aterrizados. G=distancia entre conductores (mm). Paso 3. Estimación de la energía incidente. E=4.184cf En (t/0.2) (610x / Dx) DONDE: E: energía incidente (j/cm2) Cf=factor de cálculo =1.0; tensión >1Kv =1.5; tensión 1kv =1.5; voltaje < 1kv En = energía incidente normalizada EB=energía incidente en (j/cm2) a una distancia frontera. t= tiempo de arco (segundos). X= es la distancia exponente. Lbf= corriente de falla franca (kA) 1.15. Calculo con NFPA 70E arco eléctrico.

A continuación se muestra parte del anexo D de la NFPA 70E 2004 que no es parte de los requerimientos de la NFPA 70E pero se incluye como información

Figura 1.4 Límite de protección de arco

1.15.1. Ecuaciones básicas para calcular las distancias de la frontera de protección contra arco eléctrico.

Dc  [2.65* MVAbf * t ]1/2

13

D c  [53* MVA * t ]1/2

DONDE: Dc = Distancia en pies de la persona a la fuente de arco para una quemadura curable (por ejemplo: la temperatura de la piel se mantiene a menos de 80 grados). MVAbf =MVA del punto de falla. MVA= MVA nominales del transformador. Para transformadores con valores nominales menores de 0.75 MVA, multiplique los MVA nominales del transformador por 1.25. t= Tiempo de exposición al arco en segundos. El tiempo de liberación de la falla para un fusible limitador de corriente es de aproximadamente ¼ de ciclo o 0.004 segundos si la corriente de arco esta dentro del rango de su capacidad de limitación de corriente. El tiempo de liberación de la falla de la unidad de disparo para un interruptor automático de 5 kv y 15 kv es aproximadamente 0.1 s o 6 ciclos si la función instantánea está habilitada. Esto se puede desglosar de la siguiente manera: tiempo real del interruptor (aprox. 2 ciclos), mas el tiempo de operación del revelador de aprox. 1.74 ciclos, más un margen de seguridad de 2 ciclos, que es tiempo total de aprox. 6 ciclos como se muestra en la figura1.5.

Figura 1.5. 1.15.2. Calculo de la exposición a la energía incidente para el análisis de peligro de arco eléctrico. Los parámetros necesarios para hacer el cálculo son: 1. Máxima corriente de falla de cortocircuito trifásico solido en el equipo y el mínimo nivel de falla en el que el arco se sostendrá. Para sistemas de 480 V, la industria

14

acepto como mínimo para sostener una falla de arco el 38% de la posible corriente de falla de cortocircuito trifásico. 2. El tiempo total de liberación del dispositivo de protección a la máxima corriente de cortocircuito y al mínimo nivel de falla en el cual el arco se auto sostendrá. 3. La distancia del trabajador a la posible fuente de arco para la tarea que va a realizar se indica en la tabla Ejemplos: 1.1.

Arco abierto al aire libre (600 volts)

EMA  (5271) DA  1.9593t A [0.0016 F 2  0.0076 F  0.8938]

DONDE:

EMA =Máxima energía incidente del arco abierto,

cal / cm 2

DB =Distancia a los electrodos de arco, pulgadas (para distancias de 18 pulgadas y mayores)

tA =Duración del arco en segundos. F

=Corriente de cortocircuito de falla trifásica, kA (para el rango de 16 kA a 50kA)

1.2. Arco en una caja hasta 600 volts:

15

Esta ecuación es aplicable a relámpagos de arco que provienen de adentro de: equipos de maniobra, centro de control de motores u otros encerramientos similares de equipos eléctricos. EMB  (1038) DB  1.4738t A [0.0093F 2  0.3453F  5.9675]

Donde:

EMB = Máxima energía incidente en la caja, de 508 mm por lado en,

cal / cm 2

DB =Distancia a los electrodos de arco, pulgadas (para distancias de 18 pulgadas y mayores)

tA =Duración del arco en segundos.

F

=Corriente de cortocircuito de falla trifásica, kA (para el rango de 16 kA a 50kA)

(Distancias utilizadas al aire libre o en caja)

\ Tabla 1.2.

16

1.16. Energía incidente a tensión superior a 600 V para el análisis de peligro Energía incidente producida por un arco trifásico abierto en sistemas con valores nominales superiores a 600 V. E  793* F *V *

tA D2

E= Energía incidente,

cal / cm 2

D=Distancia a la fuente del arco, pulgadas.

tA =Duración del arco en segundos. F= Corriente de cortocircuito de falla solida, kA V= Tensión de fase a fase del sistema, kV.

1.16.1. Equipo de Protección El equipo de protección personal es requerido por normas y estándares como NOM -017-STPS-2001, la NFPA 70E 2004 y la OSHA, para proteger a los trabajadores de los peligros en los lugares de trabajo. El tipo de equipo de protección personal requerido depende del peligro que ha sido documentado y determinado. En el caso del peligro por arco eléctrico, el propósito principal del equipo de protección personal es reducir el daño al trabajador a un nivel de una quemadura curable.

1.17.1 Norma NOM-017-STPS-2001 El Objetivo de esta norma es: Establecer los requisitos para la selección, uso y manejo de equipo de protección personal, para proteger a los trabajadores de los agentes del medio ambiente de trabajo que puedan dañar su salud. La norma contempla las obligaciones del patrón. En las cuales debe de mostrar a la autoridad del trabajo, los documentos que la forma solicite. 1. Determinar el equipo de protección personal en cada puesto de trabajo de acuerdo al análisis de riesgos de tabla A1 de la Nom-017-STPS-2001.

17

2. Dotar a los trabajadores de EPP certificado, así como la reposición de este cuando lo amerite. 3. Comunicar a los trabajadores sobre los riesgos a los que están expuestos. 4. Proporcionar a los trabajadores la capacitación y adiestramiento para el uso del EPP.

También la norma contempla las obligaciones de trabajador como: a). Participar en la capacitación y adiestramiento b). Utilizar el EPP, revisar sus condiciones al iniciar, durante y al finalizar su uso Procedimientos para el equipo de protección personal. Los procedimientos deben de basarse en las recomendaciones, instructivos, procedimientos, o manuales del fabricante, proveedor o distribuidor del equipo. Y deben de contener su uso, limitaciones, reposición, mantenimiento, revisión, limpieza y resguardo.

1.17.2 Norma NFPA 70E 2004. Es un estándar para la seguridad eléctrica en los lugares de trabajo y fue preparada por el comité técnico de seguridad eléctrica en los lugares de trabajo por la NFPA (national fire protection association). La NFPA desarrollo una norma para las instalaciones eléctricas compartible con los requisitos de OSHA para la seguridad del empleado en los lugares incluidos dentro del NEC. En el entendimiento de que no tiene el propósito de que se aplique como una norma de diseño, instalación o modificación o construcción para una instalación o sistema eléctrico. Su contenido es para aplicarlo a una instalación eléctrica o a un sistema eléctrico como parte del lugar de trabajo de un empleado. Esta norma es compartible con las estipulaciones correspondientes de la NOM y NEC pero no tiene el propósito, ni puede, utilizarse en lugar de estas. La NFPA 70E tiene el propósito para que la usen: empleadores, empleados y OSHA. (Artículos NFPA 70E 2004)

18

NFPA 70E 2004 130.3: La ropa de protección para la aplicación con el análisis de peligro de arco eléctrico. Donde ha sido determinado que el trabajo se realizara dentro de la frontera de protección del relámpago de acuerdo 130.3 (A), uno de los siguientes métodos deberá ser usado para la selección de la ropa de protección y del equipo de protección personal. 1 .Análisis de energía incidente. Este análisis determinara la energía incidente a la cual el trabajador estará expuesto (en calorías por centímetro cuadrado) y será documentada por al patrón. 2. Categorias de riesgo/peligro. De acuerdo a los requerimientos de 130.7 .

NFPA 70E 2004 Equipo de protección personal y otra (sección 130.7): (A)General. A los empleados que trabajan en áreas donde hay peligros eléctricos, se les deberá proveer y deberán usar, equipo de protección que este diseñado y construido para la parte especifica del cuerpo que se va a proteger y para el trabajo a realizar. FPN No. 1 el equipo de protección personal requerido de 130.7 esta previsto para proteger a las personas de un arco por destello. Y peligro de choque eléctrico. Aun con el equipo de protección seleccionado pueden resultar en quemaduras en la piel pero estas heridas serán reducidas y se tendrá la posibilidad de sobrevivir. EL EPP requerido de 130.7 no protege contra traumas físicos u otro que se pueda presentar por efectos térmicos del arco eléctrico. cal / cm 2

FPN No. 2 Cuando la energía incidente excede los 40 en la distancia de trabajo, se dará un gran énfasis a des energizar, antes de trabajar dentro de la frontera de limite de aproximación de exposición eléctrica a los conductores o partes del circuito.

(B)Cuidado del equipo.El equipo de protección se mantendrá en áreas seguras y confiables. El equipo deberá inspeccionarse visualmente antes de usarlo (C) Equipo de protección personal. 1. General. Todas las partes del cuerpo dentro de la frontera de protección deberán ser protegidas. 2. Movimiento y visibilidad. Cuando la ropa resistente a la flama es usada para proteger al empleado, deberá de cubrir toda la ropa que se puede quemar y permitir el movimiento y la visibilidad.

19

3. Cabeza, cara, cuello y barbilla (área de protección de la cara). Los empleados deberán usar equipo de protección no conductivo para la cara, cuello y barbilla siempre que exista peligro por daño a la exposición de arcos eléctricos. Si los empleados usan redecillas y/o redes en la barba, estos deberán ser resistentes a la flama. 4. Protección de Ojos. Deberá utilizarse siempre que exista riesgo por daño a la exposición de arcos eléctricos, destellos o por objetos que vuelen como resultado de una explosión eléctrica. 5. Protección del cuerpo. Los empleados deberán vestir ropa resistente a la llama siempre que exista la posibilidad de exposición a relámpago de arco por encima del umbral del nivel de energía incidente para una quemadura de segundo grado 5 J/ cm, 1.2 cal/cm2. FPN: Esta ropa puede ser suministrada como un traje de arco eléctrico con chaqueta playeras, pantalones o como overoles con una combinación de chaqueta y pantalón o para incrementar la protección, como overoles con chaqueta y pantalón. 6. Protección de las manos y brazos. Como se muestra abajo, deberá de proveer acorde con (a) (b) y (c). (a) Protección de choque. Empleados deberán usar guantes de caucho con cuero protector donde hay peligro de daño en la mano por choque. (b) Protección por arco. (c) Mantenimiento y uso. El equipo de protección personal deberá estar mantenido con seguridad y ser confiable. El equipo aislado deberá ser inspeccionado antes de cada día de uso e inmediatamente después de haber recibido energía incidente que pueda haber causado daño. Además el equipo de protección personal deberá ser sujeto a pruebas eléctricas periódicas. 7. Protección de pies. Zapatos dieléctricos son requeridos. Contra la protección de potencial de paso y de contacto. Las suelas aisladas no tienen el propósito de ser utilizadas como protección eléctrica principal. 8. Estándares de equipo de protección personal. 9. Selección de equipo de protección personal para diversas tareas. Donde sea seleccionado el equipo de protección personal y no se realice el análisis de energía incidente de acuerdo a 130.3, deberá usarse la tabla. 130.7 NFPA 70E 2004, para determinar la categoría el riesgo/peligro y los requisitos para el uso de los guantes aislados de caucho, de las herramientas aisladas de mano y aisladores para una tarea. 10. Matriz de Ropa de protección y equipo de protección personal.

20

Una vez que la categoría de riesgo / peligro ha sido identificada de la tabla 130.7 incluyendo notas asociadas y requerimientos de 130.7. La tabla 130.7 lista los requerimientos para la ropa y otros equipos de protección personal basados en la categoría de riesgo / peligro del 0 al 4. Esta ropa y equipo deberá ser usado cuando se trabaje dentro de la frontera de protección contra arco. 11. Características de la ropa de protección. La tabla 130.7 lista ejemplos y características típicas de la ropa de protección incluyendo el grado de protección para varias ropas. TABLA 1.3 Características de la ropa de protección (tabla130.7).

Categoría peligro/riesgo

Descripción de la ropa Nivel mínimo de

Nivel mínimo de protección al arco requerido de EPP 2 [j/cm (cal/cm2)]

0

Materiales no fundentes, inflamables, (p.e., algodón no tratado, lana, rayón o ceda, o combinaciones de estos materiales) con un peso mínimo de 4.5 oz/yd

N/A

1

2

3

4

Camisa y pantalones u overol RF (Retardarte al fuego) Camisa y pantalones u overol RF (Retardarte al fuego) Camisa y pantalones u overol RF (Retardarte al fuego) y traje de arco, seleccionado de modo que el arco del sistema, cubra lo mínimo requerido. Camisa y pantalones u overol RF (Retardarte al fuego) y traje de arco, seleccionado de modo que el

16.74(4)

33.47 (8)

104.6 (25)

167.36 (40)

21

arco del sistema cubra lo mínimo requerido. 1.17.3 OSHA Por sus siglas en ingles OSHA (Occupational Safety and Health Administration). Es una agencia que forma parte del departamento de trabajo de los Estados Unidos de America (E.U.A.) Esta se creó en 1970 con el fin de ayudar a los empleadores y a los empleados a eliminar o disminuir las lesiones, las enfermedades y las muertes laborales en los E.U.A. 1. La agencia incita a empleadores y empleados a reducir riesgos de trabajo y promover nuevas gestiones de seguridad y salud o a mejorar los ya existentes. 2. Desarrolla normas obligatorias de salud y seguridad laborables y las aplica mediante inspecciones. 3. Promueve ambientes laborales seguros asociaciones y programas cooperativos.

y

sanos

mediante

alianzas

y

4. Establece responsabilidades de los empleadores y empleados con el fin de lograr mejores condiciones de seguridad y salud. 5. Apoya el desarrollo de formas innovadoras de resolver peligros en el lugar de trabajo. 6. Ofrece sistema de informes y registros con lesiones y enfermedades asociadas con el trabajo.

el fin

de monitorear

7. Programas de formación con el fin de aumentar la pericia del personal seguridad y salud ocupacional.

de

8. Brinda ayuda técnica y para la conformidad así como formación y educación 9. Colaboradora con los estados que dirigen sus propios programas de seguridad y salud ocupacionales. 10. Apoya el servicio de consulta. La OSHA en su sección 1910 establece que el empleador deberá asegurar que cada empleado expuesto a arcos eléctricos no deberá usar ropa que pueda incrementar los daños por arco.

1.18 Ropa resistente a la flama por el arco eléctrico Chaqueta. Estos son generalmente de varias capas y son como las camisas, de varias capas. 22 Véase figura 1.6 (a) Babero. El babero o jardineros de trabajo con pechera usados con una camisa, proveen una protección más alta al área del pecho que una camisa usada con pantalón. Véase la figura 1.6 (b) Pantalón y camisa. Las camisas y los pantalones se pueden utilizar para la energía incidente de 4.0 cal/cm² o abajo. Estos pueden ser de varias capas para un grado más alto de arco. Overol. Son trajes de una sola pieza equivalentes a la camisa y el pantalón. Ropa interior. Estos pueden llevar camisas, chaquetas o pantalones debajo. Ellos proporcionan una capa extra de protección. Con la ropa de multicapas es más flexible y fácil de trabajar ya que se atrapa el aire proporcionando un aislamiento térmico adicional. La combinación de ropa interior con una camisa aumenta el rango de protección.

Figura 1.6.Ropa de protección, (a) Chaqueta, (b) Babero total, (c) Traje completo de arco

Capucha. La capucha es parte del sombrero, tiene protección de la cara y tiene tela que retrasa al fuego cubriendo la cabeza, los oídos, el cuello y los hombros. Véase figura 1.6 (c)23 Otros equipos de protección personal. Guantes. Los guantes proporcionan al aislamiento a la electricidad y al calor. Una combinación de caucho (usado dentro) y de materiales del cuero (usado afuera) se utiliza típicamente. Los guantes deben ser suficientemente largos para cubrir las mangas.

Tabla 1.4. Clasificación por tensión de guantes. Clasificación por tensión de guantes Clase 00 Clase 0 Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4

Máxima tensión

Prueba en kv

500 V 1000 V 7500 V 17000 V 26500 V 36500 V

2.5 5 10 20 30 40

Botas. El cuero de trabajo pesado los zapatos proporcionan protección contra el arco eléctrico a los pies deberán usarse en todas las tareas categoría 2 en peligro/riesgo y mayores y energía incidente mayor que 4cal/cm². De acuerdo con 70E-38. NFPA 70E 2004. Visores de protección contra el arco eléctrico. Están diseñados para proteger de niveles bajos de energía incidente por peligro de arco eléctrico. El visor cuando es usado en conjunto con una capucha provee una protección de riesgo/peligro categoría 2. (HRC2) arriba de 12 cal/cm² de acuerdo a la NFPA 70E. Hot stick. La pértiga es utilizada para operar fusibles e interruptores. Proporciona un aislamiento con respecto a las partes de alta tensión manteniendo una distancia de trabajo aumentada, de modo que la energía incidente sea menor. Manta de supresión de arco. Esto proporciona una barrera de la llamarada del arco.

24

Orejas. La explosión del arco puede causar las lesiones severas de oído. Deben llevarse las orejeras para proporcionar el aislamiento al sonido y reducir el impacto. Barreras mecánicas. Proporcionan protección de radiación térmica así como de la presión de la explosión. Estas pueden ser usadas para las radiaciones de calor extremas, pero no es conveniente para otro trabajo. Herramientas aisladas. Los empleados deberán usar herramientas aisladas y/o equipo de manipulación cuando trabajen dentro de la frontera de aproximación limitada donde la exposición a partes del circuito o conductores eléctricos energizados pueden tener contacto con las herramientas o equipos de manipulación de forma accidental. Pag. 70E-39 NFPA 70E 2004.

Figura 1.7. Guantes de cuero/caucho y visor de policarbonato.

Figura 1.8. Capucha, chaqueta y

Figura 1.9. Traje de arco eléctrico

jardineros de trabajo.

capucha, guantes aislantes y overol. 25

Figura 1.10. Traje de arco eléctrico. Capucha, guantes aislantes y overol.

Figura 1.10. Traje de protección

Figura 1.11. Traje de arco eléctrico y visor.

26

Referencias.

NOM-001SEDE-2005 Norma Oficial Mexicana. Instalaciones Eléctricas (Utilización).

NOM-017-STPS-2001 Equipo de protección personal-selección, uso y manejo en los centro de trabajo. Secretaría del Trabajo y Previsión Social, 2001.

IEEE Std. 1584-2002 Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations. Calculation. Institute of Electrical and Electronics Engineers.

NFPA 70E-2004 Standard for electrical safety requirements for employee workplaces, National Fire Protection Association.

Practical Solution Guide to Arc Flash Hazards

ESA,2003, Chet Davis, P.E., Conrad St. Pierre, David Castor, P.E., Robert Luo, Phd, Satish Shrestha.

NEC. National Electric Code.

Arc Flash reference manual. SKM Systems analysis, Inc. 1997

OSHA. Occupational safety and health administration.

Conclusión La electricidad ha sido el motor del progreso en el siglo XX y la utilización de ella es una de las mayores preocupaciones que debemos tener como futuros Instaladores Eléctricos, en lo que se refiere a la selección de las Protecciones Eléctricas. Como nos pudimos dar cuenta con este trabajo, se ha avanzado mucho en materia de seguridad, pero existe un gran riesgo difícil de eliminar y que es el control de la energía liberada por los arcos eléctricos en los aparatos y equipos eléctricos. Cuando se realiza una desconexión de un aparato de maniobra o de protección, sea en forma manual (si se va a realizar algún trabajo o mantención en la instalación), o en forma automática (debido a la operación de la protección), no solo se abren los contactos del interruptor, sino que también debe ser apagado el arco eléctrico que se presenta cuando los contactos se abren. Si no se tienen las precauciones necesarias, un arco eléctrico que tan solo dure 30 ms, puede provocar grandes desperfectos en una instalación eléctrica. Los arcos eléctricos, entre muchas causas, se generan cuando se reduce el aislamiento entre las partes conductoras a distinto potencial, lo cual puede ser debido a: Cargas mecánicas, térmicas o eléctricas muy elevadas. Sobretensiones. Cuerpos extraños en el interior de los equipos de maniobra. Errores humanos al trabajar bajo tensión. Las consecuencias de los arcos eléctricos son daños a las personas (quemaduras, problemas auditivos y oculares, lesiones por material desprendido), destrucción total o parcial de la instalación y daños a la infraestructura (por el aumento de temperatura) y pérdidas económicas por el cese prolongado en la producción y por los costos en las reparaciones.