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Los efectos de arcos eléctricos en equipamientos

De acuerdo a estudios realizados en EE.UU. por CapSchell, entidad dedicada a la prevención de riesgos laborales, en dicho país se producen diariamente entre 5 y 10 explosiones por arco eléctrico, y cada año llegan 2.000 pacientes a centros de quemados debido a eventos de este tipo.

Un arco eléctrico se define como la circulación de la corriente a través de un gas y del conductor de la instalación (barras de cobre o de aluminio, cables, etc.). Este arco puede producir un incremento instantáneo de la presión (225 kg. a 60 cm. de distancia de la explosión) y de la temperatura (alrededor de 8.000°C), así como un ruido muy importante (160DB). Otro de los riesgos y daños producidos por este fenómeno son la inhalación de gases químicos y lesiones debidas a la proyección de material.

Debido a esta situación, algunos fabricantes han mejorado sus equipamientos para reducir el riesgo de arco interno en los sistemas y, en caso de que este se produzca, eliminar los riesgos a las personas alrededor de la instalación. En este sentido, la IEEE C37.20.7-2007 (IEEE Guide for Testing Metal-Enclosed Switchgear Rated Up to 38kV for Internal Arcing Faults), escrita y desarrollada en Estados Unidos, entrega los lineamientos que los fabricantes deben cumplir en los diseños y pruebas de sus sistemas de distribución hasta 38kV (un anexo para aplicación a los centros de control de motores se encuentra en desarrollo). Entre las recomendaciones que entrega esta guía, sobresalen las siguientes:

La duración recomendada del arco interno es de 500 ms para los switchgear y 100 ms para el CCM.

Las pruebas deben ser trifásicas.

Los niveles de corriente y de tensión deben ser constantes al menos durante los tres primeros ciclos.

Un tablero debe ser probado a su nivel de resistencia a un cortocircuito (ejemplo: 50 kA, 70kA, 100kA).

La frecuencia de la corriente debe ser de +-20% de la corriente nominal.

Condiciones de servicio, instalación y aplicación de los equipamientos.


Realizando la prueba

Para iniciar el arco eléctrico, se instala un conductor de 0,5 mm entre cada fase eléctrica del equipamiento. Este conductor se derrite por la corriente de cortocircuito, y al fundirse totalmente, se logra establecer un arco eléctrico entre las fases. En la configuración del sistema de baja tensión (CCM o Switchgear), tanto el circuito de fuerza como la compartimentación, debe ser probada exactamente cómo será utilizada. Por ejemplo, los equipos de control, relés y medida, también deben ser instalados para la prueba.

Para verificar la aprobación del test, se instalan indicadores de algodón en partes bien precisas del equipamiento. Posteriormente, para asegurar que el tablero cumpla con la normativa, se definen cinco criterios:

1. La envolvente del equipo debe quedar en buen estado. Puede tener deformación, pero los gases deben salir por los escapes diseñados exclusivamente para ello.

2. La envolvente no se debe fragmentar durante la prueba.

3. No deben existir emanaciones de llamas o fuego desde la envolvente.

4. No debe haber indicadores quemados.

5. Las conexiones de tierra deben estar funcionando correctamente.

Si todas estas condiciones son superadas por el sistema, se puede afirmar que su diseño y desempeño cumplen con las guías de la IEEE C37.20.7-2007, como resistentes al arco interno.

Artículo gentileza de Cedric Bayonne, Jefe de Producto Equipos Baja Tensión Schneider Electric.

Agosto 2014
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