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¿Cómo protegerse del arco eléctrico?
Gentileza de Juan Pablo Cabañas, Product Manager División Power Products de ABB en Chile.

El grado de daño que pueden producir los arcos eléctricos, los colocan al tope de cualquier lista de mayores peligros eléctricos. No solo representan la destrucción de los equipos donde se producen, sino también una amenaza clara a la integridad de los trabajadores que se hallan en su cercanía. Por eso, es necesario que se implementen sistemas que puedan mitigar sus efectos.

Quemaduras, lesiones graves e incluso la muerte son algunas de las consecuencias que puede acarrear un arco eléctrico, también conocido como “Arc Flash” (por su denominación en inglés). Este fenómeno es el resultado de una descarga disruptiva generada por la ionización del aire en los equipos eléctricos debido a una falla entre fases, neutro o tierra. Sus causas pueden ser variadas y van desde el contacto accidental con partes energizadas, materiales aislantes gastados o defectuosos, conexiones incorrectas de barras y mal mantenimiento, hasta la presencia de agentes contaminantes en los tableros, entrada de animales, o sencillamente por error humano.

En milésimas de segundos, un arco eléctrico genera una gran liberación de energía, una rápida elevación de la temperatura y una alta intensidad de luz. La temperatura que produce este fenómeno puede alcanzar hasta 20 mil grados Celsius, el equivalente a una bola de fuego, y el peak de energía puede llegar a 50MW de energía, similar a una explosión, lo que junto al evidente riesgo vital y de quemaduras, puede producir daño auditivo por el ruido y la presión de la onda de choque, inhalación de humos tóxicos e incluso lesiones oculares por la intensa luminosidad de la explosión.

Pese a la gravedad de las posibles consecuencias, no existe ninguna normativa nacional que obligue el uso de equipos a prueba de arco interno y/o mitigadores de arco eléctrico, quedando a criterio del empleador velar por la seguridad de sus operarios. Sin embargo, normas norteamericanas, tales como la NFPA 70E (Estándar para los requerimientos de Seguridad Eléctrica para los empleados en su lugar de trabajo), aun cuando su cumplimiento es voluntario, es replicada en algunos segmentos de la industria nacional. En Estados Unidos, el incumplimiento de estas normas de seguridad eléctrica y prácticas se considera una infracción punible con multa o prisión.

Esta normativa establece que es el empleador el que debe reconocer y evitar las condiciones inseguras, designar los límites seguros de protección al arco eléctrico y darlos a conocer al personal. También señala que es el empleador el responsable de la capacitación y de la entrega de Elementos de Protección Personal (EPP) de acuerdo al ATPV (Arc Thermal Performance Value).


Sistemas de protección

En el mercado, existen variados equipos de protección, así como sistemas de mitigación pasiva y activa, que reducen la duración de la corriente de falla de los arcos eléctricos, pero que no siempre evitan los daños.

Dentro de los equipos de protección, se encuentran las celdas o tableros aislados en aire (AIS) o aislados en gas (GIS), que son equipos a prueba de arco eléctrico, cuya finalidad es la de proteger y evitar lesiones a los operarios por una falla de este tipo. Para esto, la celda posee una envolvente capaz de soportar la presión y el calor generado por el arco, y posee un conducto de escape que aleja la presión y los gases calientes fuera de la zona de trabajo de los operadores.

Switch en explosión de arco eléctrico.

En lo referente a los sistemas de mitigación pasiva, se hallan los monitores de detección de arcos eléctricos, que están provistos de sensores ópticos o de presión que detectan la presencia de un arco interno en unos pocos milisegundos. Estos dispositivos electrónicos trabajan en tres etapas: detección, reconocimiento y acción. El monitor identifica la falla a través de un sensor óptico que puede detectar el arco eléctrico por la cantidad de luz existente en el equipo. Luego, se envía la señal por medio de un cable de fibra óptica hacia el monitor. La última fase se cumple cuando se desconecta la protección principal de la celda. Sin embargo, el tiempo medio de la intervención utilizada para eliminar la corriente de falla, considerando los tiempos de detección del monitor y los tiempos del interruptor, es de unos 100 milisegundos.

También existen sistemas de mitigación activa, como el eliminador de arco, que es un interruptor ultrarrápido de puesta a tierra. Estos pueden reducir la magnitud y la duración de corriente de falla debido a la rapidez con la que actúa, suprimiendo la falla de un arco a tierra en menos de 4 milisegundos. Estos sistemas consisten en una unidad de detección y disparo electrónico y su correspondiente elemento de conmutación primaria, y entre sus beneficios, se destaca la fuerte reducción de los daños térmicos dentro del tablero y, consecuentemente, de los gases tóxicos liberados en el arco (disminuyéndolos incluso a menos del 1% según lo observado en una prueba de arco interno de un segundo), ayudando a evitar daños graves a los tableros y al ambiente inmediato.

El uso de un sistema de protección contra arco ofrece una gran cantidad de ventajas. Una de ellas es el incremento en la disponibilidad del sistema y del proceso y, por ende, una reducción de pérdidas significativas causadas por la interrupción del funcionamiento del equipo. Asimismo, su implementación representa una disminución en los costos de reparación y de reemplazo, y, más importante aún, un incremento en la seguridad del operador.

Gentileza de Juan Pablo Cabañas, Product Manager División Power Products de ABB en Chile.

Noviembre 2013
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