UAN JULIO GONGORA GUILLEN T area AUTONOMA 2: DE BAJA D eria!a" UNIVERSIDAD CALIFORNIA FACUL IN GENIERIA MEXICALI #ACULTAD arTAD $iDE a%INGENIERIA e"& Gra!ie'(e"& Dier)e'$ia * R+(a$i+'a%,
TEORIA ELECTROMA ELECTROMAGNETICA GNETICA Dr, Ja' Mari$i+ D.a/ Ca$' 25-FEBRERO-2016
Índice. 1.0 Arco eléctrico…….……………….…… eléctrico…….……………….……………….……………… ………….…………………………………….3 …………………….3 1.1 Definición de arco eléctrico………………….……………….……..…… eléctrico………………….……………….……..…………..3 ……..3 1.2 Causas del arco eléctrico…….……………….……………….… eléctrico…….……………….……………….……..…………..3 …..…………..3 1.3 Naturaleza del arco eléctrico…….……………….……………… eléctrico…….……………….……………….……………..4 .……………..4 1.4 Riesgo por arco eléctrico de una falla…….………..……………… falla…….………..……………….…………... .…………... 1. !ro"a"ilidad de super#i#encia…….……………….…………… super#i#encia…….……………….……………….……………$ ….……………$ 1.$ %&pactos por arco eléctrico en el cuerpo 'u&ano…….…………………………$ 'u&ano…….…………………………$ 1.( )*posición potencial al arco eléctrico…….……………….…… eléctrico…….……………….…………………….( ……………….( 1.+ ,rontera de protección…….……………….………… protección…….……………….……………….……………………( …….……………………( 1.- étodos de c/lculos…….……………….…………… c/lculos…….……………….……………….……………………...+ ….……………………...+ 1.10 Diferen Diferencia cia entre entre el c/lcu c/lculo lo con la la N,!A N,!A (0) la %))) %))) 1+4…… 1+4…….…… .……….. …....1.11 1.11 os accid accident entes es con e*pos e*posici ición ón al arco arco eléct eléctrico rico pued pueden en ser reduc reducido idoss por &edio de…………………….…… de…………………….……………….……………… ………….……………….………………….…………………1.12 !rogra& !rogra&as as de de seguri seguridad… dad…….… ….………… …………… …….…… .…………… ………... ....…… .…………… ……………1.13 !asos !asos para para el cacul caculoo del arco eléctri eléctrico… co…….… ….………… ……………. …….……… ……………… ………....1.14 Calcul Calculoo con est/ est/nda ndarr %))) %))) 1+4200 1+42002…… 2…….…… .…………… ………….… ….………… ………... ...….1 ….100 1.1 Calcul Calculoo con N,!A N,!A (0) arco arco eléctric eléctrico…… o…….…… .…………… ………….… ….………… ………... ...….. …..13 13 1.1.1 )cuaciones )cuaciones "/sicas "/sicas para calcular calcular las distanci distancias as de la frontera frontera de protección contra el arco eléctrico………………….………………14 1.1.2 Calculo Calculo de la e*posición e*posición a la energa incidente incidente para el an/lisis an/lisis de peligro de arco…….……………….……………….………………1 arco…….……………….……………….………………1 1.1$ )nerga incidente a tensión superior a $005 para el an/lisis de peligro de arco….……………….……………….……………….……………….…………...1( 1.1( )6uipo de protección…….……………….……………….……………….….1( protección…….……………….……………….……………….….1( 1.1(.0 Nor&as de !rotección……………………………………………….1( !rotección……………………………………………….1( 1.1(.1 N701(stps2001…….……………….………………… N701(stps2001…….……………….…………………...……..1( ...……..1( 1.1(.2 N,!A (0) 20048119………..…………… 20048119………..…………….……………….………...1+ .……………….………...1+ 1.1(.3 7:;A…….……………….……..… 7:;A…….……………….……..………….……………….…… ……….……………….……...21 ...21 1.1+ Ropa resistente a la fla&a por arco eléctrico…..…………….…..………… eléctrico…..…………….…..……………23 …23
Introducción:
Al analizar el riesgo asociado a la utilización de la energa eléctrica se piensa de for&a in&ediata en el riesgo de contacto eléctrico< a sea de for&a directa o indirecta. :in e&"arg e&"argo< o< en "a=a "a=a tensió tensiónn es relati relati#a& #a&ent entee frecuent frecuente&e e&ente nte &inus#a &inus#alora lorarr otro otro riesgo riesgo i&portante asociado a esta for&a de energa el arco eléctrico.
:eg>n recoge el Real Decreto $14?2001. De + de =unio so"re disposiciones &ni&as para la protección de la salud seguridad de los tra"a=adores frente al riesgo eléctrico @7) No14+< de 21 de =unio 2001< el riesgo de 6ue&aduras por c'o6ue eléctrico o por arco eléctrico.
)n el aBo 2010 un 4.3 de los accidentes &ortales 6ue se produ=eron en )spaBa se de"ieron a contacto con corriente eléctrica o fuegoE< ele#/ndose este porcenta=e 'asta el 10 en el sector de la industria.
:eg>n el National :afet Council de los )stados Fnidos< organización no gu"erna&ental sin /ni&o de lucro dedicada 1-13 acti#idades relacionadas con la protección de la salud< la &aora de los ingresos 'ospitalarios con la energa eléctrica son de"idos a 6ue&aduras por arco eléctrico no por electrocuciones< atendiéndose casa aBo a &/s de 2000 personas en los centros especializados de 6ue&ados.
as escasas &edidas de protección personal utilizadas en la actualidad en la &aora de las acti#idades de riesgo realizadas< unido al desconoci&iento general de los puntos tareas con &aor ni#el de riesgo< 'acen de los tra"a=adores e*puestos a estos un colecti#o especial&ente #ulnera"le aun6ue la frecuencia de estos accidentes no es &u alta< la gra#edad de sus consecuencias 'ace necesaria la &aor de las &edidas pre#enti#as definidas para este tipo de tra"a=os.
1.1. Definición de arco eléctrico.
Fn arco o falla por arco eléctrico es un destello< de corriente eléctrica a tra#és del aire en un e6uipo electico< de"ido a un conducto energizado e*puesto a otro o a un e6uipo conectado a tierra. )l arco eléctrico por falla en los siste&as electicos es un peligro grande por la e*posición de altas te&peraturas serios daBos por 6ue&aduras. os arcos eléctricos producen calor intenso< e*plosiones sonoras ondas de presión. :e tienen te&peraturas e*tre&ada&ente altas< intenso calor radiante 6ue pueden encender la ropa causar se#eras 6ue&aduras 6ue pueden ser fatales.
1.2. Causas de arco eléctrico. os arcos eléctricos pueden ser causados por las siguientes causas 1. Polvo e impurezas. !ol#os e i&purezas en las superficies de los aisla&ientos pueden pro#eer un ca&ino de corriente< per&itiendo un arco eléctrico creas una descarga a tra#és de la superficie. )sto puede crear un arco &aor. 2. Corrosión. Corrosión en la parte de los e6uipos pueden proporcionar i&purezas en la superficie de los aisla&ientos< la corrosión ta&"ién de"ilita el contacto entre las ter&inales< incre&enta la resistencia de contacto a tra#és de la o*idación u alguna otra conta&inación corrosi#a. 3. Condensación de vapor y goteo de agua. Pueden causar un camino en la superficie de los materiales aislantes. )sto puede crear un destello por arco eléctrico a tierra e incre&enta el potencial de arco eléctrico. 4. Contactos accidentales. Contactos accidentales con partes energizadas e*puestas. . Sobretensiones a través de espacios estrechos. Cuando las distancias de aire entre los conductores o fases es &u pe6ueBa @de"ida a la &ala calidad daBo de los aisla&ientos del &aterialesG< los arcos pueden ocurrir durante las so"re e*tensiones te&porales. 6. Falla por aislamiento. 7. Procedimientos inapropiados de trabao. !. "ala utilización o dise#o de los e$uipos.
1.3. Naturaleza del arco eléctrico.
3
)l arco eléctrico produce algunas de las &aores te&peraturas conocidas 6ue ocurren en la tierra< alrededor de 1-<42$ 4C. )l intenso calor del arco causa la e*pansión s>"ita del aire. )sto resulta en una e*posición con &u alta presión del aire. Hodos &ateriales conocidos son e#aporizados a esta te&peratura. Cuando los &ateriales son e#aporizados< estos se e*panden en #olu&en @por e=e&plo el co"re $(<000 #eces el agua 1$(0 #ecesG. a e*plosión puede propagar el &etal derretido en el aire a &aores distancias con gran fuerza. )n la siguiente figura se &uestra el arco eléctrico entre dos ter&inales se descri"en cada consecuencia al ocurrir dic'o arco.
Arco eléctrico
1. Calor a 35 000 F. 2. Vapor de cobre, se expande 67 000 eces 3. Fusión de !etales ". #u$ intensa 5. %ire caliente con r&pida expansión 6. 'ndas de presión 7. 'ndas de sonido (. )art*culas °
Figura1.1. Naturaleza del arco eléctrico
1.4. Riesgos por arueo eléctrico.
5
Algunos de los riesgos del ar6ueo son los siguientes 1. Calor% 6ue&aduras fetales pueden ocurrir aun cuando la #cti&a se encuentra a cierta distancia del arco. :erias 6ue&aduras son co&unes 'asta una distancia de 3 &etros. 2. 7"=etos el arco puede producir una e*plosión a una alta presión 6ue li"era los &etales en for&a de gotas o frag&entos 6ue podran penetrar el cuerpo 'u&ano. 3. !resión origina una e*plosión 6ue puede lanzar tra"a=adores< des&a/ndolos la presión en el pec'o puede ser &aor a 140Ig?c&2. 4. &opa% la ropa se 6ue&a a #arios &etros. as /reas del cuerpo 'u&ano cu"iertas por la ropa< pueden sufrir 6ue&aduras &/s se#eras 6ue la piel e*puesta. . Pérdida auditiva por e'plosión sonora. )l sonido puede tener una &agnitud 'asta de 140 d a una distancia de $0.-$ c& del arco.
a! ano 6ue&ada por arco eléctrico
"G Kreas 6ue&adas donde 'u"o contacto con la ropa de la piel.
Figuras 1.2 Jue&aduras for&adas por arco eléctrico.
1.". #ro$a$ilidad de so$re%i%encia.
6
De acuerdo con estadsticas de la asociación a&ericana de 6ue&aduras @A&erican urn AssociationG por daBos de 6ue&adura por arco eléctrico< la pro"a"ilidad de so"re#i#ir decrece con el incre&ento de la edad de la persona.
Figura 1.3. !ro"a"ilidad de so"re#i#encia
1.&. '(pactos por arco eléctrico en el cuerpo )u(ano. )l trata&iento de la piel puede re6uerir aBos con re'a"ilitación &edica&ento. a #icti&a puede no regresar a su tra"a=o o puede a no tener la &is&a calidad de #ida. Aun6ue no 'a un costo esta"lecido para un daBo org/nico se pueden citar los siguientes costos directos 1. Hrata&iento 6ue puede e*ceder el L1<000<000 pesos. 2. itigación por 'onorarios. 3. !érdidas de producción.
1.*. +,posición potencial al arco eléctrico.
Aun6ue los incidentes por arco eléctrico no son &u co&unes< estadsticas &uestran 6ue causas daBos considera"les. )l uro de estadsticas la"orales @ureau of la"or statiscticsG infor&a 6ue en el 1--4< fueron reportados 11<13 casos por ausencia en el tra"a=o< de"ido a 6ue&aduras eléctricas< electrocución< daBos por c'o6ue electico< incendios e*plosiones en los estados unidos de Nortea&érica. )l censo de daBos fatales arro=o 6ue 4+ e&pleados 'an &uerto de"ido a e*plosión a la corriente eléctrica $<4+ por incendios e*plosiones en el tra"a=o< esto solo en F:A. (a probabilidad de la e'posición al arco eléctrico depende de lo siguiente%
aG N>&ero de #eces 6ue los tra"a=adores se u"ican cerca de e6uipo energizado. "G Co&ple=idad de la tarea a desarrollar< necesidad de utilizar la fuerza< espacio &/rgenes de seguridad disponi"le otros. cG 5esti&enta< destreza &ental< 'a"ilidades fsicas< coordinación con el audante. dG ;erra&ientas usadas. eG Condición de e6uipo.
1.-. Fronteras de protección as cuatro fronteras de protección son 1. Frontera de protección del arco. )s cuando se puede dar un arco eléctrico por destello< un l&ite de apro*i&ación a una distancia de una posi"le fuente de arco dentro de la cual una persona puede reci"ir una 6ue&adura de segundo grado por arco eléctrico. a energa incidente de 1.22 cal?c&2 es &aor a 0.1 seg. )s un #alor considerado para un u&"ral de una 6ue&adura de segundo grado. 2. Frontera de apro'imación limitada. Fna apro*i&ación li&itada es una distancia de una e*posición de un conductor eléctrico o parte del circuito dentro del cual e*iste peligro por c'o6ue eléctrico. 3. Frontera de apro'imación. )s la distancia de un conductor eléctrico energizado o parte del circuito en el cual se incre&enta el riesgo por c'o6ue eléctrico de"ido al arco eléctrico co&"inado por &o#i&iento inad#ertido del personal 6ue est/ tra"a=ando en una pro*i&idad cerrada al conductor energizado del circuito. 4. Frontera de apro'imación prohibida. )s una distancia a un conductor e*puesto energizado o parte del circuito en el cual tra"a=o es considerado en contacto con el conductor e*puesto energizado o parte del circuito.
1.. /étodos de c0lculo.
os c/lculos de riesgo por arco se realizan por #arios &étodos. a elección del &étodo puede ser "asada en la infor&ación o"tenida por el #olu&en del c/lculo de tra"a=o< necesidad de precisión< disponi"ilidad de los recursos el riesgo por arco eléctrico. Cual6uier &étodo 6ue sea usado< ser/ desarrollado por una persona calificada< 6ue de"er/ e#aluar las li&itantes de los &étodos e&pleados ade&/s de"er/ desarrollar el an/lisis de ingeniera. 1. (a tabla )*+,C- de la FP/ 7+01++2. !ro#ee un si&ple ca&ino para deter&inar categora del riesgo sin e&"argo estas ta"las si&plificadas< es un &étodo usado para pe6ueBos siste&as radiales es el >lti&o en cuanto al grado de precisión por6ue es &u generalizado a 6ue las ta"las no pro#een con e*actitud el rango de cal?c& 2 re6uerido para el e6uipo de protección personal. 2. C3lculos manuales. :e pueden desarrollar c/lculos &anuales utilizando las ecuaciones de la N,!A (0)2004. )ste calculador re6uiere la %))) 1+4< para siste&as de distri"ución radiales pe6ueBos. 3. 4oas de c3lculo. )l est/ndar %))) 1+4 #iene con 'o=as de c/lculo en )*cel. :i&ilares 'o=as de c/lculo puede ser usadas con la N,! (0). )ste calculador re6uiere el uso de datos de la corriente de falla por cada punto los tie&pos de disparo de e6uipos de protecciones por cada fuente. )ste &étodo est/ li&itado para pe6ueBos siste&as radiales los errores se incre&entan con el ta&aBo del siste&a. 4. Soft5are comercial. )ste es una pr/ctica para siste&as con &>ltiples fuentes escenarios de intercone*iones donde se re6uiere de precisión< e*istan ca&"ios todo el tie&po. Fna #ez 6ue los datos son lle#ados al softMare< se realizan las corridas en poco tie&po< o"teniendo resultados instant/neos. )l softMare utilizado para el c/lculo de arco eléctrico se apoa en la N,!A(0) e %))) 1+4< donde es posi"le tener los resultados en una ta"la< &ostrando las "arras conectadoras del siste&a eléctrico< #alores de energa incidente en cal?c&2< ni#el de peligro ni#el de peligro.
1.1. Diferencia entre el c0lculo con la NF#A *+ la '+++ 1"-4.
)l &étodo de la N,!A (0) esti&a incidente "asada en el #alor teórico &/*i&o de la energa disipada por una falla por ar6ueo< "asada en de Ralp' ees. a %))) 1+4 esti&a la energa con ecuaciones desarrolladas de an/lisis estadsticos de &ediciones to&adas en prue"as es u &étodo 6ue fue desarrollado< para ofrecer resultados &/s apegados a la realidad. O e#itar accidentes de"ido a una so"reprotección en los tra"a=adores.
1.11. os accidentes con e,posición al arco eléctrico puede ser reducidos por (edio de 1. !rogra&as de seguridad. 2. :eBala&ientos deli&itando /reas. 3. Fso adecuado de e6uipo de protección personal
1.12. #rogra(as de seguridad. aG "G cG dG eG fG gG
5aloración del riesgo. Docu&entación. )6uipo de protección persona @)!!G. Desarrollo de procedi&ientos para &ini&izar riesgos. )ntrena&iento a los tra"a=adores. Realizar &anteni&ientos pre#enti#os. Auditorias de seguridad.
1.13. #asos para el c0lculo del arco eléctrico 1. 2. 3. 4. ". &. *. -. .
Recolección de datos del siste&a e instalaciones. Deter&inar los &odos de operación del siste&a Deter&inar las corrientes de falla Deter&inar las corrientes de falla por ar6ueo Hener las caractersticas de los e6uipos de protección as co&o el tie&po de duración de arco Docu&entar los #olta=es clases de e6uipo :eleccionar las distancias de tra"a=o Deter&inar la energa incidente para todos los e6uipos Deter&inar las fronteras de protección por ar6ueo para todos los e6uipos
)l arco eléctrico se puede calcular por &edio de la %)) 1+4 la N,!A (0). A 7 continuación se anunciaran las fór&ulas de cada uno de estos est/ndares.
1.14. Calculo con est0ndar '+++ 1"-4522 '+++ 6td 1"-4522 as siguientes ecuaciones e&pricas para la e#aluación del arco eléctrico fueron desarrolladas por la %))) standard 1+42002 por un grupo de tra"a=o del arco eléctrico )stas ecuaciones est/n "asadas en resultados de prue"as aplica"les en las siguientes condiciones. )ar&!etro
+ano applicable
Hensión del siste&a @I5G ,recuencia @;zG Corriente de falla @IAG Distancia entre electrodos@&&G Hipo de en#ol#ente de e6uipo Hipo de tierra ,ases
0.20+ a 1 I5 en siste&a trif/sico. 0 o $0 ;z 0.( a 10$ Pa 13 a 12&& A"ierto al aire< ca=a< ta"lero< ca"les. No aterrizado< aterrizado< alta resistencia a tierra 3 fases de falla 7a$la 1.1. !ar/&etros rangos
#aso 1 )sti&ar la corriente del arco !ara siste&as de "a=a tensión @ Q1 I 5G< la corriente de arco eléctrico est/ dada por la siguiente ecuación
10
g la SIT0.$$2@log @l"fGGT0.0-$$#T00002$gT0.++# @log @l "fGG0.00304U @log@l"fGGV
D7ND) oglogarit&o
acorriente de arco @IAG I0.13W configuración a"ierta I0.0-(W configuración en ca=a l"f corriente de falla franca trif/sica @IAG # #olta=e del siste&a @I5G. U distancia entre conductores @&&G. !ara tensión &edia @X 1 I5Gla corriente de arco est/ dada por la ecuación g la S0.00402T0.-+3 log @l"fG )n alta tensión e*isten casos donde no distingue entre una configuración a"ierta o cerrada. Con#irtiéndose 6uedando la for&ula as la 10 lgl"f
#aso 2. Calculo de la energ8a incidente )sta ecuación to&a el dato nor&alizado para un tie&po de arco de 0.2 segundos una distancia 'acia una persona de $10 && a un punto posi"le de arco. og )n P1TP2T 1.0+1@log @laGGT0.001U D7ND) )n energa incidente nor&alizada @=?c&2G para un tie&po distancia.
11
P1 0.(-2W configuración a"ierta. 0.W configuración en ca=a. P20W siste&as no aterrizados con una alta resistencia a tierra. 0.113W siste&as aterrizados. Udistancia entre conductores @&&G.
#aso 3. +sti(ación de la energ8a incidente. )4.1+4cf )n @t?0.2G @$10* ? D*G D7ND) ) energa incidente @=?c&2G Cffactor de c/lculo 1.0W tensión X1P# 1.W tensión Q1P# )n energa incidente nor&alizada Htie&po de arco @segundosG Ddistancia posi"le del origen del arco a una persona @&&G Yes el e*ponente de la distancia
#asó 4 frontera de protección contra el arco ,rontera de protección contra el arco es la distancia de una parte 6ue #i#a e*puesta< al cual una persona sin e6uipo de protección personal puede reci"ir una 6ue&adura de segundo 12 grado cura"le.
D @4.1+4cf)N @t?0.2G @$10*?)GG 1?*
D7ND) D es la distancia de f rontera del punto de ar6ueo @&&G cf. es el factor del calculo
1.0W #olta=e X1I# 1.W #olta=e Q 1I# )n energa incidente nor&alizada )energa incidente en @=?c&2G a una distancia frontera. t tie&po de arco @segundosG. Y es la distancia e*ponente. "f corriente de falla franca @IAG
1.1". Calculo con NF#A *+ arco eléctrico.
A continuación se &uestra parte del ane*o D de la N,!A (0) 2004 6ue no es parte de los re6ueri&ientos de la N,!A (0) pero se inclue co&o infor&ación
Figura 1.4 &ite de protección de arco
1.1".1. +cuaciones $0sicas para calcular las distancias de la frontera de protección contra arco eléctrico.
1?2
6c = 82.$Z "7/bf Z t 9
1
Dc
=
83Z "7/ Z t 91?2
D7ND) Dc Distancia en pies de la persona a la fuente de arco para una 6ue&adura cura"le @por e=e&plo la te&peratura de la piel se &antiene a &enos de +0 gradosG. 5A"f 5A del punto de falla. 5A 5A no&inales del transfor&ador. !ara transfor&adores con #alores no&inales &enores de 0.( 5A< &ultipli6ue los 5A no&inales del transfor&ador por 1.2. t Hie&po de e*posición al arco en segundos. )l tie&po de li"eración de la falla para un fusi"le li&itador de corriente es de apro*i&ada&ente [ de ciclo o 0.004 segundos si la corriente de arco esta dentro del rango de su capacidad de li&itación de corriente. )l tie&po de li"eración de la falla de la unidad de disparo para un interruptor auto&/tico de I# 1 I# es apro*i&ada&ente 0.1 s o $ ciclos si la función instant/nea est/ 'a"ilitada. )sto se puede desglosar de la siguiente &anera tie&po real del interruptor @apro*. 2 ciclosG< &as el tie&po de operación del re#elador de apro*. 1.(4 ciclos< &/s un &argen de seguridad de 2 ciclos< 6ue es tie&po total de apro*. $ ciclos co&o se &uestra en la figura1..
Figura 1.". 1.1".2. Calculo de la e,posición a la energ8a incidente para el an0lisis de peligro de arco eléctrico. os par/&etros necesarios para 'acer el c/lculo son 1. /*i&a corriente de falla de cortocircuito trif/sico solido en el e6uipo el &ni&o ni#el de falla en el 6ue el arco se sostendr/. !ara siste&as de 4+0 5< la industria
13
acepto co&o &ni&o para sostener una falla de arco el 3+ de la posi"le corriente de falla de cortocircuito trif/sico. 2. )l tie&po total de li"eración del dispositi#o de protección a la &/*i&a corriente de cortocircuito al &ni&o ni#el de falla en el cual el arco se auto sostendr/. 3. a distancia del tra"a=ador a la posi"le fuente de arco para la tarea 6ue #a a realizar se indica en la ta"la
+9e(plos ).). 8 "/
/rco abierto al aire libre ,6++ volts=
@2(1G 6/ −1.--3t /80.001$ F 2
−
0.00($ F + 0.+-3+9
D7ND) 8 "/
/*i&a energa incidente del arco a"ierto<
cal ? cm2
6 9
Distancia a los electrodos de arco< pulgadas @para distancias de 1+ pulgadas &aoresG t /
Duración del arco en segundos. F
Corriente de cortocircuito de falla trif/sica< IA @para el rango de 1$ IA a 0IAG
).1. /rco en una caa hasta 6++ volts%
15
)sta ecuación es aplica"le a rel/&pagos de arco 6ue pro#ienen de adentro de e6uipos de &anio"ra< centro de control de &otores u otros encerra&ientos si&ilares de e6uipos eléctricos. 8 "9
=
@103+G 69 −1.4(3+t /80.00-3 F 2
−
0.343 F +.-$(9
Donde 8 "9
/*i&a energa incidente en la ca=a< de 0+ && por lado en<
cal ? cm2
6 9
Distancia a los electrodos de arco< pulgadas @para distancias de 1+ pulgadas &aoresG t /
Duración del arco en segundos.
F
Corriente de cortocircuito de falla trif/sica< IA @para el rango de 1$ IA a 0IAG
@Distancias utilizadas al aire libre o en caa-
:
7a$la 1.2.
16
1.1&. +nerg8a incidente a tensión superior a & : para el an0lisis de peligro 8nerg;a incidente producida por un arco trif3sico abierto en sistemas con valores nominales superiores a 6++ . 8 = (-3Z F Z7 Z
t / 6 2
8 )nerga incidente<
cal ? cm
2
Distancia a la fuente del arco< pulgadas.
t /
Duración del arco en segundos. F Corriente de cortocircuito de falla solida< IA Hensión de fase a fase del siste&a< I5.
1.1&.1. +uipo de #rotección )l e6uipo de protección personal es re6uerido por nor&as est/ndares co&o N7 01(:H!:2001< la N,!A (0) 2004 la 7:;A< para proteger a los tra"a=adores de los peligros en los lugares de tra"a=o. )l tipo de e6uipo de protección personal re6uerido depende del peligro 6ue 'a sido docu&entado deter&inado. )n el caso del peligro por arco eléctrico< el propósito principal del e6uipo de protección personal es reducir el daBo al tra"a=ador a un ni#el de una 6ue&adura cura"le.
1.1*.1 Nor(a N;/51*567#6521 8l
e6uipo de protección personal< para proteger a los tra"a=adores de los agentes del &edio a&"iente de tra"a=o 6ue puedan daBar su salud. (a norma contempla las obligaciones del patrón. )n las cuales de"e de &ostrar a la
autoridad del tra"a=o< los docu&entos 6ue la for&a solicite. 1. Deter&inar el e6uipo de protección personal en cada puesto de tra"a=o de acuerdo al an/lisis de riesgos de ta"la A1 de la No&01(:H!:2001.
1
2. Dotar a los tra"a=adores de )!! certificado< as co&o la reposición de este cuando lo a&erite. 3. Co&unicar a los tra"a=adores so"re los riesgos a los 6ue est/n e*puestos. 4. !roporcionar a los tra"a=adores la capacitación adiestra&iento para el uso del )!!.
=ambién la norma contempla las obligaciones d e trabaador como%
aG. !articipar en la capacitación adiestra&iento "G. Ftilizar el )!!< re#isar sus condiciones al iniciar< durante al finalizar su uso !rocedi&ientos para el e6uipo de protección personal. os procedi&ientos de"en de "asarse en las reco&endaciones< instructi#os< procedi&ientos< o &anuales del fa"ricante< pro#eedor o distri"uidor del e6uipo. O de"en de contener su uso< li&itaciones< reposición< &anteni&iento< re#isión< li&pieza resguardo.
1.1*.2 Nor(a NF#A *+ 24. )s un est/ndar para la seguridad eléctrica en los lugares de tra"a=o fue preparada por el co&ité técnico de seguridad eléctrica en los lugares de tra"a=o por la N,!A @national fire protection associationG. a N,!A desarrollo una nor&a para las instalaciones eléctricas co&parti"le con los re6uisitos de 7:;A para la seguridad del e&pleado en los lugares incluidos dentro del N)C. )n el entendi&iento de 6ue no tiene el propósito de 6ue se apli6ue co&o una nor&a de diseBo< instalación o &odificación o construcción para una instalación o siste&a eléctrico. :u contenido es para aplicarlo a una instalación eléctrica o a un siste&a eléctrico co&o parte del lugar de tra"a=o de un e&pleado. )sta nor&a es co&parti"le con las estipulaciones correspondientes de la N7 N)C pero no tiene el propósito< ni puede< utilizarse en lugar de estas. a N,!A (0) tiene el propósito para 6ue la usen e&pleadores< e&pleados 7:;A. @Artculos N,!A (0) 2004G
1
N,!A (0) 2004 130.3 a ropa de protección para la aplicación con el an/lisis de peligro de arco eléctrico. Donde 'a sido deter&inado 6ue el tra"a=o se realizara dentro de la frontera de protección del rel/&pago de acuerdo 130.3 @AG< uno de los siguientes &étodos de"er/ ser usado para la selección de la ropa de protección del e6uipo de protección personal. 1 .An/lisis de energa incidente. )ste an/lisis deter&inara la energa incidente a la cual el tra"a=ador estar/ e*puesto @en caloras por cent&etro cuadradoG ser/ docu&entada por al patrón. 2. Categorias de riesgo?peligro. De acuerdo a los re6ueri&ientos de 130.( .
FP/ 7+8 1++2 8$uipo de protección personal y otra ,sección )*+.7-%
,!N No. 2 Cuando la energa incidente e*cede los 40 en la distancia de tra"a=o< se dar/ un gran énfasis a des energizar< antes de tra"a=ar dentro de la frontera de li&ite de apro*i&ación de e*posición eléctrica a los conductores o partes del circuito.
<>!Cuidado del euipo.)l e6uipo de protección se &antendr/ en /reas seguras confia"les. )l e6uipo de"er/ inspeccionarse #isual&ente antes de usarlo eneral. Hodas las partes del cuerpo dentro de la frontera de protección de"er/n ser protegidas. 1. "ovimiento y visibilidad . Cuando la ropa resistente a la fla&a es usada para
proteger al e&pleado< de"er/ de cu"rir toda la ropa 6ue se puede 6ue&ar per&itir el &o#i&iento la #isi"ilidad.
17
*. Cabeza ? cara? cuello y barbilla ,3rea de protección de la cara-. os e&pleados
de"er/n usar e6uipo de protección no conducti#o para la cara< cuello "ar"illa sie&pre 6ue e*ista peligro por daBo a la e*posición de arcos eléctricos. :i los e&pleados usan redecillas ?o redes en la "ar"a< estos de"er/n ser resistentes a la fla&a. 4. Protección de <os. De"er/ utilizarse sie&pre 6ue e*ista riesgo por daBo a la e*posición de arcos eléctricos< destellos o por o"=etos 6ue #uelen co&o resultado de una e*plosión eléctrica. . Protección del cuerpo. os e&pleados de"er/n #estir ropa resistente a la lla&a sie&pre 6ue e*ista la posi"ilidad de e*posición a rel/&pago de arco por enci&a del u&"ral del ni#el de energa incidente para una 6ue&adura de segundo grado \? c&< 1.2 cal?c&2. ,!N )sta ropa puede ser su&inistrada co&o un tra=e de arco eléctrico con c'a6ueta plaeras< pantalones o co&o o#eroles con una co&"inación de c'a6ueta pantalón o para incre&entar la protección< co&o o#eroles con c'a6ueta pantalón. $. Protección de las manos y brazos. Co&o se &uestra a"a=o< de"er/ de pro#eer acorde con @aG @"G @cG. @aG !rotección de c'o6ue. )&pleados de"er/n usar guantes de cauc'o con cuero protector donde 'a peligro de daBo en la &ano por c'o6ue. @"G !rotección por arco. @cG anteni&iento uso. )l e6uipo de protección personal de"er/ estar &antenido con seguridad ser confia"le. )l e6uipo aislado de"er/ ser inspeccionado antes de cada da de uso e in&ediata&ente después de 'a"er reci"ido energa incidente 6ue pueda 'a"er causado daBo. Ade&/s el e6uipo de protección personal de"er/ ser su=eto a prue"as eléctricas periódicas. (. Protección de pies. ]apatos dieléctricos son re6ueridos. Contra la protección de potencial de paso de contacto. as suelas aisladas no tienen el propósito de ser utilizadas co&o protección eléctrica principal. +. 8st3ndares de e$ui po de protección personal . -. Selección de e$uipo de protección personal para diversas tareas. Donde sea seleccionado el e6uipo de protección personal no se realice el an/lisis de energa incidente de acuerdo a 130.3< de"er/ usarse la ta"la. 130.( N,!A (0) 2004< para deter&inar la categora el riesgo?peligro los re6uisitos para el uso de los guantes aislados de cauc'o< de las 'erra&ientas aisladas de &ano aisladores para una tarea. 10. "atriz de &opa de protección y e$uipo de protección personal.
20
Fna #ez 6ue la categora de riesgo ? peligro 'a sido identificada de la ta"la 130.( incluendo notas asociadas re6ueri&ientos de 130.(. a ta"la 130.( lista los re6ueri&ientos para la ropa otros e6uipos de protección personal "asados en la categora de riesgo ? peligro del 0 al 4. )sta ropa e6uipo de"er/ ser usado cuando se tra"a=e dentro de la frontera de protección contra arco. 11. Caracter;sticas de la ropa de protección. a ta"la 130.( lista e=e&plos caractersticas tpicas de la ropa de protección incluendo el grado de protección para #arias ropas.
7A>A 1.3 Caractersticas de la ropa de protección @ta"la130.(G. Categor8a peligro?riesgo
Descripción de la ropa Ni%el (8ni(o de
Ni%el (8ni(o de protección al arco reuerido de +## 2 @9?c(
0
ateriales no fundentes< infla&a"les< @p.e.< algodón no tratado< lana< raón o ceda< o co&"inaciones de estos &aterialesG con un peso &ni&o de 4. oz?d
N?A
1 2
3
4
Ca&isa pantalones u o#erol R, @Retardarte al fuegoG Ca&isa pantalones u o#erol R, @Retardarte al fuegoG Ca&isa pantalones u o#erol R, @Retardarte al fuegoG tra=e de arco< seleccionado de &odo 6ue el arco del siste&a< cu"ra lo &ni&o re6uerido. Ca&isa pantalones u o#erol R, @Retardarte al fuegoG tra=e de arco< seleccionado de &odo 6ue el
1$.(4@4G 33.4( @+G
104.$ @2G
1$(.3$ @40G
21
arco del siste&a cu"ra lo &ni&o re6uerido.
1.1*.3 ;6BA !or sus siglas en ingles 7:;A @7ccupational :afet and ;ealt' Ad&inistrationG. )s una agencia 6ue for&a parte del departa&ento de tra"a=o de los )stados Fnidos de A&erica @).F.A.G )sta se creó en 1-(0 con el fin de audar a los e&pleadores a los e&pleados a eli&inar o dis&inuir las lesiones< las enfer&edades las &uertes la"orales en los ).F.A. 1. a agencia incita a e&pleadores e&pleados a reducir riesgos de tra"a=o pro&o#er nue#as gestiones de seguridad salud o a &e=orar los a e*istentes. 2. Desarrolla nor&as o"ligatorias de salud seguridad la"ora"les las aplica &ediante inspecciones. 3. !ro&ue#e a&"ientes la"orales seguros asociaciones progra&as cooperati#os.
sanos &ediante
alianzas
4. )sta"lece responsa"ilidades de los e&pleadores e&pleados con el fin de lograr &e=ores condiciones de seguridad salud. . Apoa el desarrollo de for&as inno#adoras de resol#er peligros en el lugar de tra"a=o. $. 7frece siste&a de infor&es registros con el fin de &onitorear lesiones enfer&edades asociadas con el tra"a=o. (. !rogra&as de for&ación con el fin de au&entar la pericia del personal seguridad salud ocupacional.
de
+. rinda auda técnica para la confor&idad as co&o for&ación educación -. Cola"oradora con los estados 6ue dirigen sus propios progra&as de seguridad salud ocupacionales. 10. Apoa el ser#icio de consulta. a 7:;A en su sección 1-10 esta"lece 6ue el e&pleador de"er/ asegurar 6ue cada e&pleado e*puesto a arcos eléctricos no de"er/ usar ropa 6ue pueda incre&entar los daBos por arco.
1.1( +opa resistente a la -la!a por el arco elctrico
Cha$ueta. )stos son general&ente de #arias capas son co&o las ca&isas< de #arias capas.
5éase figura 1.$ @aG 9abero. )l "a"ero o =ardineros de tra"a=o con pec'era usados con una ca&isa< pro#een una
protección &/s alta al /rea del pec'o 6ue una ca&isa usada con pantalón. 5éase la figura 1.$ @"G Pantalón y camisa. as ca&isas los pantalones se pueden utilizar para la energa
incidente de 4.0 cal?c&^ o a"a=o. )stos pueden ser de #arias capas para un grado &/s alto de arco.
proporcionan una capa e*tra de protección. Con la ropa de &ulticapas es &/s fle*i"le f/cil de tra"a=ar a 6ue se atrapa el aire proporcionando un aisla&iento tér&ico adicional. a co&"inación de ropa interior con una ca&isa au&enta el rango de protección.
22
Figura 1.&.Ropa de protección< @aG C'a6ueta< @"G a"ero total< @cG Hra=e co&pleto de arco
Capucha. a capuc'a es parte del so&"rero< tiene protección de la cara tiene tela 6ue
retrasa al fuego cu"riendo la ca"eza< los odos< el cuello los 'o&"ros. 5éase figura 1.$ @cG2 uantes. os guantes proporcionan al aisla&iento a la electricidad al calor. Fna
co&"inación de cauc'o @usado dentroG de &ateriales del cuero @usado afueraG se utiliza tpica&ente. os guantes de"en ser suficiente&ente largos para cu"rir las &angas.
Tabla 1.4, C%a"i8$a$i' #+r (e'"i' !e )a'(e",
Clasificación por tensión de guantes Clase 00 Clase 0 Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4
/*i&a tensión
!rue"a en I#
00 5 1000 5 (00 5 1(000 5 2$00 5 3$00 5
2. 10 20 30 40
9otas. )l cuero de tra"a=o pesado los zapatos proporcionan protección contra el arco
eléctrico a los pies de"er/n usarse en todas las tareas categora 2 en peligro?riesgo &aores energa incidente &aor 6ue 4cal?c&^. De acuerdo con (0)3+. N,!A (0) 2004. isores de protección contra el arco eléctrico. )st/n diseBados para proteger de ni#eles
"a=os de energa incidente por peligro de arco eléctrico. )l #isor cuando es usado en con=unto con una capuc'a pro#ee una protección de riesgo?peligro categora 2. @;RC2G arri"a de 12 cal?c&^ de acuerdo a la N,!A (0). 4ot stic@. a pértiga es utilizada para operar fusi"les e interruptores. !roporciona un
aisla&iento con respecto a las partes de alta tensión &anteniendo una distancia de tra"a=o au&entada< de &odo 6ue la energa incidente sea &enor. "anta de supresión de arco. )sto proporciona una "arrera de la lla&arada del arco.
23
ore=eras para proporcionar el aisla&iento al sonido reducir el i&pacto. 9arreras mec3nicas. !roporcionan protección de radiación tér&ica as co&o de la presión
de la e*plosión. )stas pueden ser usadas para las radiaciones de calor e*tre&as< pero no es con#eniente para otro tra"a=o. 4erramientas aisladas. os e&pleados de"er/n usar 'erra&ientas aisladas ?o e6uipo de
&anipulación cuando tra"a=en dentro de la frontera de apro*i&ación li&itada donde la e*posición a partes del circuito o conductores eléctricos energizados pueden tener contacto con las 'erra&ientas o e6uipos de &anipulación de for&a accidental. !ag. (0)3- N,!A (0) 2004.
Figura 1.*. Uuantes de cuero?cauc'o #isor de policar"onato.
Figura 1.8, Ca#$a& $a;e(a * 9ar!i'er+" !e (ra
Figura 1.9, Tra9e !e ar$+ e%$(ri$+ $a#$a& )a'(e" ai"%a'(e" * +er+%, 25
Figura 1.10, Tra9e !e ar$+ e%$(ri$+, Ca#$a& )a'(e" ai"%a'(e" * +er+%,
Figura 1.1. Hra=e de protección
Figura 1.11. Hra=e de arco eléctrico #isor.
26
Referencias.
N7001:)D)200 Nor&a 7ficial e*icana. %nstalaciones )léctricas @FtilizaciónG.
N701(:H!:2001 )6uipo de protección personalselección< uso &ane=o en los centro de tra"a=o. :ecretara del Hra"a=o !re#isión :ocial< 2001.
%))) :td. 1+42002 Uuide for !erfor&ing Arc,las' ;azard Calculations. Calculation. %nstitute of )lectrical and )lectronics )ngineers.
N,!A (0)2004 :tandard for electrical safet re6uire&ents for e&ploee MorIplaces< National ,ire !rotection Association.
!ractical :olution Uuide to Arc ,las' ;azards
):A<2003< C'et Da#is< !.).< Conrad :t. !ierre< Da#id Castor< !.).< Ro"ert uo< !'d< :atis' :'rest'a.
N)C. National )lectric Code.
Arc ,las' reference &anual. :P :ste&s analsis< %nc. 1--(
7:;A. 7ccupational safet and 'ealt' ad&inistration.