NFPA 70E Curso Completo

NFPA 70E SEGURIDAD SEGURIDAD ELÉCT EL ÉCTRICA RICA EN LOS LUGARES LUGA RES DE TRABAJO

Presenta: César Muñoz Chacón NFPA 70E. SEGURIDAD SEGURIDAD ELÉCTRICA ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

SALUDOS PRESENTA PRESENTA CIÓN PARTICIPA RTICIPA NTES

NFPA 70E. SEGURIDAD SEGURIDAD ELÉCTRICA ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Generalidades Salidas de emergencia y plan de seguridad instalación.



Programa, horarios, breake.



Asistir al 100% de la actividad.



Observar la debida puntualidad, cuando comience la capacitación.

 

Preg Pregun unta tar, r, op opin inar ar,, ap apor orta tar, r, pu pues es el mé méto todo do fa favo vore rece ce y es estitimu mula la la participación, pero respetando a los demás, escuchando lo que dicen los compañeros para ganarse el derecho a ser escuchado.

Contribuir, con el trabajo personal, al éxito del equipo.



Evitar recibir llamadas telefónicas durante la presentación. Teléfonos en silencio. Se puede salir a contestar.



Si surgen dudas y/o consultas que no se encuen encuentran tran dentro del conte contexto xto de la actividad o que la respuesta deba fundamentarse con bibliografía o consultas, se usará el Buzón Virtual. Se responderá a través del correo.





El u s o d e i m ág en es o v i d eo s d e ac c i d en t es el éc t r i c o s f ac i l i t a l a compre comprensió nsión n de los fenóme fenómenos nos (mira mirada neta netame mente nte acadé cadémic mica a). NFPA 70E. SEGURIDAD SEGURIDAD ELÉCTRICA ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Objetivo General Al término del curso el participante será capaz de: Realizar identificación de peligros y evaluaciones de riesgos eléctricos, con el enfoque entregado por la Norma NFPA 70E, de manera tal, de proveer medidas de control y protección integral al personal que opera como mantenedor, operador o usuario de instalaciones eléctricas a nivel industrial y domiciliario. Objetivos Específicos



Identificar los principales peligros de la electricidad



Describir el proceso y riesgos de generación de descargas de arco.







Identificar los límites de protección contra el choque eléctrico y relámpago de arco. Nombrar e identificar las distintas categorías de EPP y la elección adecuada en relación al nivel de riesgos de la instalación. Identificar las prácticas de mantenimiento y trabajo eléctrico seguro NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

NFPA 70E SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LOS LUGARES DE TRABAJO Lección 1: Introducción

Presenta: César Muñoz Chacón NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Objetivos específicos Al término de la lección, el participante será capaz de:

 







Diferenciar entre peligro de shock eléctrico y de relámpago de arco Identificar principales peligros eléctricos, tanto hacia las personas, como las instalaciones Señalar las principales causas de accidentes eléctricos en relación a estadísticas disponibles. Reconocer por lo menos 2 cuerpos legales nacionales y 2 extranjeros en cuanto a requisitos de seguridad eléctrica Identificar la estructura de la norma NFPA 70E.

NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

¿Qué es el peligro eléctrico? Seguridad: condición sin riesgos críticos o intolerables. Propósito de un Sistema de Seguridad: reducir los riesgos a un nivel tolerable. Reducir las tasas de pérdidas (humanas, materiales y paro de procesos) y costos asociados. … Aumento de producción NFPA 70E. Art. 100 Definiciones

Peligro eléctrico: Una condición peligrosa, tal que el contacto la falla de equipos puede resultar en un choque eléctrico, quemadura de relámpago de arco, quemadura térmica o ráfaga. NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Peligro eléctrico Incidentes con energía eléctrica: shock eléctrico


Peligro eléctrico Incidentes con energía eléctrica: Relámpago de Arco / Ráfaga de Arco (Arc Flash/ Arc Blast)


Peligros Eléctricos NFPA 70E. Art. 100 Definiciones

SHOCK ELÉCTRICO

RELÁMPAGO/ RÁFAGA DE ARCO ARC FLASH


Peligros Eléctricos






Ejercicio: Reconociendo peligros Según tipo de contacto 

Shock eléctrico



Arc Flash

Según tipo de falla o incidente 

Contacto directo o indirecto



Tensión de paso o contacto



Cortocircuito o sobrecarga



Ausencia de energía (blackout)



Equipo defectuoso (falta de mantenimiento)


Ejemplo 1. Reconociendo peligros






















Introducción a la norma NFPA 70E


Arc Flash: Estadísticas (EE.UU.) ( EE.UU.)

80%

20%

(1)

Las estadísticas muestran que a diario ocurren entre 5 y 10 Arc Flash en EE.UU. (1), esto es basándose solo en los accidentes graves que terminan en hospitales. Múltiples estudios relacionan en determinados incidentes la ocurrencia de los dos fenómenos en combinación

(1) Capshell Capshell Inc. Chicago, Preventing Arc Flash Inci dents in th e Workplace, Document Document Number 0613NA0301


Principales fuentes de accidentes eléctricos en EE.UU. (1980-1989. Fuente NIOSH)

NIOSH: Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional de EE.UU. NFPA 70E. SEGURIDAD SEGURIDAD ELÉCTRICA ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Evolución accidentes eléctricos según fuentes de contacto en EE.UU. Fuente ESFI-BLS

Líneas eléctri cas

Trafos, cables…

Máquin as, herramientas…


Fatalidades por niveles de tensión en EE.UU. Fuente NIOSH.


Fatalidades por sector en EE.UU (2003-2010). Fuente ESFI-BLS

Construcción: 52% Admi nistr ación , negocios: 13% Transportes y Energía: 11% Recursos naturales y minería: 9% Industria: 8% Otros: 6%


Estadísticas accidentes eléctricos en Chile

Tipo de accidente laboral en Chile. Fuente SEREMI Salud. NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Estadísticas accidentes eléctricos en Chile La accidentabilidad referida a lesiones por contacto eléctrico en la industria se ha reducido sustancialmente. Según estadísticas de la SUSESO, el año 2012 llegó a tasas de accidentabilidad de 2%, cifra notablemente inferior a la media de la tasa a nivel nacional. El problema, es que el comportamiento de la tasa de mortalidad en los últimos tres años se ha incrementado de 3,3% a 7,1%. (Fuente Revista HSEC, agosto 2013).


Marco normativo en Chile 

NCH-ELEC 4/2003: Instalaciones Interiores de baja tensión



N SEG 5/71: Instalaciones de corrientes fuertes



N SEG 20/78:Subestaciones interiores



 

Ley 16744, Ministerio del Trabajo y Previsión Social: “Establece normas sobre accidentes del trabajo y enfermedades profesionales”, 01.02.1968. D.S. 132: Reglamento Seguridad Minera D.S. 594, Ministerio de Salud: “Aprueba el reglamento sobre condiciones sanitarias y ambientales básicas en los lugares de trabajo”.


Marco normativo extranjero  









NEC, NFPA 70. Código Eléctrico Nacional (EE.UU.) NFPA 70B. Prácticas recomendadas para el mantenimiento eléctrico NFPA 70E. National Fire Protection Association. "Norma sobre requisitos de seguridad eléctrica en lugares de trabajo" Versión 2009. IEEE 1584, 2004, "Guide for performing Arc Flash Hazard Calculations" Institute of Electrical & Electronics Engineer. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, Real Decreto 614, “Riesgo Eléctrico, NTP 400 (Nota Técnica Preventiva), Corriente eléctrica: efectos al atravesar el organismo humano”. España 2001. OSHA Standard


Estándares OSHA


Estructura y contenido de la norma (NFPA 70E, ed. 2009) NFPA 70E. Art. 110 Art. 200 Art. 300

 

Capítulo 1: Prácticas de Trabajo relacionadas con la seguridad Capítulo 2: Requisitos de Seguridad relacionados con el mantenimiento



Capítulo 3: Requisitos de Seguridad para equipos especiales.



Anexos.


NFPA 70E SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LOS LUGARES DE TRABAJO Lección 2: Peligro de shock eléctrico





 

Identificar los tres parámetros eléctricos que influyen en el contacto con la electricidad. Mencionar por lo menos 3 lesiones características de un shock eléctrico. Identificar las principales protecciones eléctricas de acuerdo a requisitos normativos, tanto para protección de las personas, como para la protección de las propias instalaciones.


Ley de Ohm V I

Voltaje (V) 90 380 220

Intensidad (A) 0.5

x

R

Resistencia (Ω )

Potencia (W)

2 1.5 5

1500


Potencia= V x I

Shock eléctrico La electricidad es silenciosa, invisible, inodora y se encuentra presente diariamente en las actividades cotidianas. Sin embargo, representa un peligro “inherente”. El shock (choque) eléctrico es la estimulación física cuando la corriente fluye a través del cuerpo humano. Esta corriente dependerá de la resistencia del cuerpo, el sentido de circulación, la trayectoria, la tensión aplicada y múltiples factores biológicos involucrados [2].

NFPA 70E. Art. 100 Definiciones

Peligro de choque: una condición peligrosa asociada con la posible liberación de energía causada por el contacto o la aproximación a conductores o partes de circuitos eléctricos energizados. NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Shock eléctrico 

Fibrilación ventricular



Tetanización

 

Asfixia Quemaduras internas (efecto joule)

El flujo de corriente a través de la piel del cuerpo humano se manifiesta en energía en forma de calor. La magnitud de esta energía puede ser aproximadamente: E  I 2 Rt


Umbrales de peligro : en función de tiempo de exposición, frecuencia y recorrido.


Variación de la impedancia con la frecuencia para diversos voltajes de contacto y valores promedio de impedancia del cuerpo humano


Efectos de la corriente, de acuerdo a intensidad de contacto Fenó meno fi si ol óg ic o

Corriente (50 Hz) 0-3 mA 3-10 mA

Sens ac ió n o i nc id enc ia l et al

Umbral de percepción Desde imperceptible hasta sensación suave Sensación de parálisis en Imposibilidad de soltarse o la víctima puede ser brazos lanzada lejos (variable según el incremento de corriente, que puede llegar a ser fatal) Parálisis respiratoria Detención o dificultad de respirar, (frecuentemente fatal), aumento presión arterial Umbral de fibrilación (0,5%) Funcionamiento descoordinado del corazón (puede l leg ar a s er f at al ), f uer te t et an izac ió n, al ter ac io nes cardíacas. Umbral de fibrilación (99,5%) Fi br il ac ió n vent ri cul ar, marc as vi si bl es en l a p iel , fatalidad esperada Umbral de parálisis del El c orazó n se det iene mientras flu ye la c orriente. corazón (no hay fibrilación) Par a c ho qu es c or to s, p ued e v ol ver a f un ci on ar s i s e interrumpe la corriente (usualmente no fatal) Quemaduras en la piel No fatales a menos que los órganos extremadamente importantes sean dañados por quemaduras

10-30 mA 30-75 mA

75-250 mA 4A

>= 5 A

ón es aproximada y basadaen una persona 68-Kg. (2) Esta información hasido obtenidaa través dedatosderivados de víctimas deaccidente. (3) Las respuestasson genéricas y variar án ampliamente por individuo y por el tiempodecontactode la víctima. Notas : (1) Esta informaci


Voltaje de paso y contacto


Ejercicio de análisis de riesgo de shock eléctrico


Requisitos para instalaciones para prevenir shock eléctrico 

De acuerdo a normativa vigente

Con protección diferencial (circuitos de enchufe)



Protecciones contra contactos directos o indirectos




Protecciones Eléctricas NFPA 70E. Art. 100 Definiciones

El protector diferencial (GFCI) tiene como función desenergizar un circuito cuando en éste se presenta una falla de aislación. Protege a las personas contra contactos eléctricos. Los fusibles son elementos de protección que desconectan con seguridad, corrientes de corto circuito y sobrecargas permanentes. Este elemento de protección, cuenta con un “hilo conductor” de bajo punto de fusión el que sustenta entre dos cuerpos conductores en el interior de un envase cerámico o de vidrio que da la forma característica al fusible. El disyuntor o interruptor magnético-térmico , es un dispositivo de protección destinado a cumplir las siguientes funciones: abrir o cerrar un circuito en condiciones normales; abrir un circuito en condiciones de falla, ya sea por sobrecarga o cortocircuito. Tierra de Protección : asegura que todo artefacto o consumo eléctrico, al entrar en falla de aislación sus carcasas o partes metálicas, no alcancen una tensión respecto a tierra mayor que los niveles de “Tensión de Seguridad”. NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Protecciones Eléctricas


NFPA 70E SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LOS LUGARES DE TRABAJO Lección 3: Peligro de Relámpago de Arco





Mencionarr tres características del fenómeno del arco eléctrico Menciona



Identificar las principales causas de fallas de arco (relámpagos de arco)





Men Menci cion ona ar po porr lo me mennos 3 fa fact ctor orees qu quee au aume ment ntan an la gr grav aved edad ad de dell incidente de relámpago de arco Describir principales lesiones a los trabajadores expuestos y energías involucradas en un incidente de relámpago de arco.


Historia de la investigación de arcos eléctricos 







Estudios datan del siglo XVIII, se investigaba la perdida de carga por parte de los cuerpos rodeados por aire, dentro de los cuales se tienen las primeras investigaciones de Charles Coulomb (1736-1806). Se reconoce a Humphry Davy (1778-1829) (1778-1829) en 1808 como el precu precursor rsor del estudio del origen de las descargas eléctricas disruptivas en gases (denominadas (denominad as de forma f orma genérica, arcos eléctricos). Luego se sucedieron diversos trabajos de investigación, entre otro de Friederich Paschen (1865-1947), quien formula la Ley de Paschen (re (r elaci ció ón desc scaarg rgaas co conn la tensi sióón, pre resi sióón y dis isttanci ciaa entre electrodos); John Sealey Townsend (1868 - 1957), relación de corriente de descargas y partículas que la forman. En el ámb mbititoo de la se seggur urid idaad la labo bora ral,l, (r (rie iesg sgoos aso soci ciad adoos a lo loss fenómenos de arco eléctrico), la publicación en 1982 del ingeniero estadounidense Ralph H. Lee (1911 - 1987), se convirtió en un hito fundamental, ya que éste introdujo un modelo para poder estimar los riesgos térmicos asociados a los fenómenos de arco eléctrico, que podían producirse durante los trabajos sobre o en las proximidades de instalaciones instalacion es eléctricas. NFPA 70E. SEGURIDAD SEGURIDAD ELÉCTRICA ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABA JO

Descargass disruptivas: arco eléctrico Descarga 

Definición del arco eléctrico: Las descargas disruptivas son aquellas en las que la corriente consigue atravesar por completo el aislante que sepa se para ra a do doss co cond nduuct ctor ores es de di dife fere rent ntee po pote tennci cial al.. En es este te titipo po de desc de scar arga ga,, el ci circ rcui uito to el elééct ctri rico co fo form rmaado se ci cier erra ra y se pr prod oduuce la circulación de la corriente eléctrica. El arco se manifiesta como una colu co lumn mna a ga gase seoosa in inca cand ndes esce cent ntee (p (pla lasm sma) a) se segú gúnn un unaa tr tray ayec ecto tori riaa aproximadamente rectilínea entre los electrodos.



Factores influyentes



Temperatura



Partículas contaminantes



Vibraciones mecánicas


Modelo de descargas en gases 

Teoría de Towsend



Teoría de canales


Prueba de cortocircuito en máquina sincrónica


Prueba de cortocircuito en máquina sincrónica 380 V, f-f Icc= 84,9 A t falla: 0,2 seg. Energía Incidente Método Lee : 3,6 cal/cm 2 IEEE: 9 cal/cm 2


Cortocircuito Cortocircuito (falla sólida)

Cortocircuito (falla de arco)


Arco eléctrico VS Relámpago de arco 



El arco aparece en un medio gaseoso, generalmente no conductor como el aire: por perforación dieléctrica entre dos electrodos: o a partir de un valor de campo eléctrico E/d, que depende de la forma de los electrodos y de la naturaleza y densidad del gas. Arc Flash : Condición peligrosa que se asocia con la liberación de energía causada por un arco eléctrico (NFPA 70E)


Energía incidente de relámpago de arco

Temperatura extrema Hasta 20.000°C

Onda expansiva (ruido intenso)

Luz intensa

Metales fundidos

Cobre evaporado y gases tóxicos: Sólido a vapor se expande 67.000 veces


Efecto de la presión (ruido), luminosidad e ionización El efecto de presión: resulta del calentamiento muy rápido de un volumen de aire reducido; se compara un cortocircuito a una explosión. El agua se expande a 1.670 veces más de su volumen, mientras el cobre se dilata 67.000 veces.  El cebado de un arco se acompaña siempre de un ruido impresionante, efecto sonoro que es consecuencia de la variación brusca de la presión.  El efecto luminoso de un arco es muy conocido, además de su intenso brillo; se produce en parte por las radiaciones ultravioleta, capaces de dañar la vista de una persona próxima, pero sobre todo por la ionización del entorno.  El efecto de ionización puede provocar reencendidos entre partes con tensión que, con una atmósfera normal, se considera que tienen una separación de aislamiento adecuada. Ésto tiene como consecuencia la formación de arcos secundarios, independientes del arco inicial y que se propagan sobre otros elementos. 


Daños provocados por un relámpago de arco

Daño a las personas

Daño a las instalaciones (incluyendo incendios)


Efectos de un arco eléctrico en una instalación de media tensión (13200 V)


Lesiones de quemaduras, trabajo en cubículo 600 V Después de abrir un cubículo de un contactor de 600 V AC energizado, el electricista decidió soplar el cubículo con aire comprimido. La base del cubículo contenía polvo, aserrín y otras partículas. Cuando el polvo se levantó, se provoca un arco parcial que le produjo quemaduras en la mano derecha. El electricista, no llevaba puesta camisa de manga larga.


Quemaduras por arco eléctrico 



La energía resultante de un Arc Flash resulta en un nivel de exposición a energía incidente. Es una medida de energía en calorías por centímetro cuadrado, del arco eléctrico potencial. En donde la energía incidente es mayor a 1,2 calorías/cm 2 existe la posibilidad de una quemadura de segundo grado (quemadura AB). Una caloría es la cantidad de energía requerida para subir un gramo de agua un grado Celsio. Por ejemplo, si se sostuviera el dedo por encima de la punta de una llama por un segundo, se experimentaría aproximadamente 1 cal./cm 2 de energía.

Fuente MINISTERIO DE SALUD. Guía Clínica Gran Quemado. Minsal, 2007


Distribución típica de quemaduras eléctricas

Fuente: International Section o f t he ISSA on Prevention of Occupational Risks due to Electricit y: “ Guideline for the selection of personal protective clothing when exposed to the thermal effects of an electric arc” , 2002.

Efecto combinado (shock-relámpago), quemaduras internas y externas.


Tipos de fallas de arco (ISSA) eléctrico abierto – arco eléctrico en una instalación abierta; existe sobre todo peligro de radiación a partir de cierta distancia

 Arco

eléctrico dirigido – arco eléctrico en un área de volumen limitado; existe el peligro por la concentración y ampliación de los efectos que resultan de la radiación, la corriente de calor (convección) y las salpicaduras de metal

 Arco

eléctrico de expulsión – rayos de plasma son expulsados y afectan a personas

 Arco

eléctrico deslizante – arcos eléctricos que se producen en la superficie del cuerpo en asociación con una electrocución (la corriente fluye a través del cuerpo humano) en sistemas de alta tensión

 Arco


Causas de los incidentes de relámpago de arco

Causas evolutivas Causas mecánicas

Operacionales

Sobretensiones

NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABAJO

Causas del relámpago de arco: causas evolutivas

Debilitamiento progresivo de la resistencia de aislamiento entre fases o entre fases y masa.


Causas del relámpago de arco: causas mecánicas 

Elemento conductor ajeno a la propia estructura de la instalación.



Herramientas olvidadas



Presencia de animales


Causas del relámpago de arco: sobretensiones Algunas sobretensiones de valor elevado producen descargas en paneles y equipos correctamente diseñados e instalados. Sin embargo, estos casos excepcionales se pueden producir especialmente en Baja Tensión (menos de 1000 V).


Causas del relámpago de arco: fallas operacionales 



Ocurren principalmente porque la gente está trabajando en o cerca de equipo que se les considera desenergizados, o sabiendo que se encuentran energizados, se produce un error. El contacto accidental con partes energizadas por ejemplo, durante las operaciones de maniobras o puesta en servicio. Un número importante de incidentes se presenta al cambiar el estado de los circuitos: Abierto o cerrado



El contacto accidental con los cables en excavaciones de trabajo.



Contaminación, como el polvo en superficies aislantes



Errores de cableado





La corrosión de las piezas y los contactos, por falta de mantenimiento Los procedimientos de trabajo inadecuados

NFPA 70E. SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LUGARES DE TRABAJO

Factores que determinan la gravedad del relámpago de arco Factores

Distancia

Temperatura

Descripción La cantidad de daño infligido al receptor disminuye en aproximadamente el cuadrado de la distancia del arco. Dos veces más lejano significa una cuarta parte del daño. (La evidencia empírica sugiere que el valor real puede ser algo diferente, debido al efecto de enfoque de los alrededores.) La cantidad de energía recibida es proporcional a la diferencia entre la potencia (elevada a 4) de la temperatura del arco y la temperatura del cuerpo (elevada a 4): (T4arco − T4cuerpo). La relación entre la energía recibida y la energía absorbida por el cuerpo.

Coeficiente de absorció n La energía recibida es proporcional a la cantidad de tiempo en que el arco está presente en la falla.

Tiempo

Longitud d el arco

La cantidad de energía que se transmite es una función de la longitud del arco. Por ejemplo, un arco de longitud cero, transmite cero energía. Se debe tener en cuenta que para cualquier sistema, habrá una longitud de arco óptima para la transferencia de energía.

Cuanto mayor sea el área expuesta, mayor será la cantidad de energía recibid a. Área de secc ión transversal del cuerpo expuesto al arco Ángu lo de inc idenc ia de la La energía es proporcional al seno del ángulo de incidencia. Así, la energía impactando a 90 ° es máxima. energía del arco


Principales factores que determinan la gravedad del relámp. de arco

Intensidad de corriente (kA)


Ejercicio 1: Analizar todos los factores que pueden provocar una falla y posibles lesiones. Interruptor MT de 12 kV, operación con puerta abierta


Ejercicio 2: Analizar todos los factores que pueden provocar una falla y posibles lesiones. Barras MT de 12 kV, inspección visual, circuitos energizados


Ejercicio 3: Analizar todos los factores que pueden provocar una falla y posibles lesiones. Trabajo cerca de línea MT de 12 kV, con grúa (personal no electrici sta)


Ejercicio 4: Analizar todos los factores que pueden provocar una falla y posibles lesiones. Trabajo cerca de línea MT de 12 kV, con andamio (personal no electricista)


Ejercicio 5: Analizar todos los factores que pueden provocar una falla y posibles lesiones. Trabajo en un tablero eléctrico de baja tensión energizado


Ejercicio 6: Analizar todos los factores que pueden provocar una falla y posibles lesiones. Trabajo en línea energizada MT (líneas vivas) método a contacto


NFPA 70E SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LOS LUGARES DE TRABAJO Lección 4: Determinación de categorías de Peligro/Riesgo y Distancia de Relámpago





Nombrar los 2 métodos para realizar análisis de energía incidente y categoría de peligro/riesgo NFPA 70E.



Identificar las distintas categorías de peligro/riesgo.



Mencionar por lo menos 2 áreas o límites de aproximación.



Utilizar las tablas referenciales para los 6 casos de estudio de lección 3.


Requisito de NFPA 70E Empleados que trabajen en lugares donde hay riesgo de relámpago de arco se les proporcionará, y tendran que usar, equipamiento de protección diseñado y construido para las partes específicas del cuerpo que necesitan ser protegidas por el trabajo desempeñado. (Referencia: NFPA 70E-2004 Section 130.7(A) NFPA). Metodologías para determinar energía incidente



ANÁLISIS INGENIERÍA





MÉTODO CUALITATIVO

NFPA 70E-2004, Anexo D IEEE Std 1584TM TABLAS NFPA 70 E, referenciales


Cálculos para protección de relámpago Paso 1 

Reunir los datos del sistema eléctrico

Paso 2 

Determinar los Modos de Operación del Sistema Eléctrico.



Operación normal, interruptor cerrado, doble alimentador.



Realizar análisis para caso de peor condición posible

Paso 3 

Determinar las corrientes de cortocircuito del sistema y tiempo de operación de protecciones eléctricas

Paso 4 

Determinar las corrientes de arco


Cálculos para protección de relámpago Paso 5  Registre niveles de voltaje del sistema Paso 6  Determinar distancia de trabajo  La Protección de relampago de Arco esta siempre basada en el nivel de energía incidente hacia la cara y cuerpo de una persona (se debe considerar como la mínima distancia de trabajo). Paso 7  Determinar la energía incidente en peor condición Paso 8  Determinar la distancia de seguridad (para relámpago de arco)


Ecuaciones para determinar niveles de energía (cal/cm2) 

Ralph Lee predijo que la energía calórica recibida por un objeto (o trabajador) puede ser calculada usando la ecuación presentada. Es comúnmente usado en sistemas eléctricos donde el voltaje es mayor que 600 V, e inclusive mayor a 15kV, que es el límite de los cálculos de IEEE1584.

Ecuación Lee  t  2   D 

E  K  10 VI cc  6



NFPA 70E:

E MA  5.271 D A1,9593t A (0,0016 I cc  0,0076I cc  0,8938) 2

E MB  1.038,7 D B1, 4738t B (0,0093 I cc  0,3453 I cc  5,975) 2



log

IEEE 1584 10

( I a )  K  0 , 662 log

 0 , 5588 V log

10

10

( I cc )  0 , 0966 V  0 , 000526

( I cc )  0 , 00304 G log

10

( I cc )

 t   610 x  E  C f E n    x  0 , 2    D 


G

Ecuaciones para determinar niveles de energía (cal/cm2) Ventaja método IEEE 1584


Ecuaciones para determinar niveles de energía (cal/cm2) Met

1

2

Método Ecuación L ee

NFPA 70E

Fórmula

 t  2  D  

6 (3.11) E  K  10 VI cc 

(3.12) E MA

 5.271 D A1,9593t A (0,0016 I cc  0,0076I cc  0,8938)

(3.13) E MB

 1.038,7 D B1, 4738 t B (0,0093 I cc  0,3453 I cc  5,975 )

(3.14)

2

IEEE 1584, Corriente del arco, Energía normalizada y Energía Incidente

log10 ( I a )  K  0,662 log10 ( I cc )  0,0966V  0,000526G

 0,5588V log10 ( I cc )  0,00304G log10 ( I cc )

 0,00402  0,983 log10 ( I cc )

(3.16) log 10 ( En ) (3.17) E n

Usado en sistemas V<600 V Ema: abierto Emb: cerrado

2

(3.15) log 10 ( I a ) 3

Notas Usado en sistemas V>600 V

Voltaje trifásico, rango 208 a 15.000 V fase-fase Frecuencias de 50 ó 60 Hz Corriente de falla en el rango de 700 a 106.000 A

 K 1  K 2  1,081log 10 ( I a )  0,0011G

 10 log

10 E n

 t   610 x    x  (3.18) E  C f E n  0 , 2    D 

4

Cálculo de energía incidente líneas aéreas energ izadas (AT y MT)

Para estimar la energía incidente, se debe multiplicar el flujo calórico correspondiente (tabla 3.4) por el máximo tiempo de despeje de falla (en segundos).


Corrientes de corto circuito fasetierra (monofásica)

Variación de energía incidente con la distancia


Categoría de riesgos: HRC, según NFPA 70E


Cálculos para protección de Relámpago

Nota: Todo análisis de energía incidente de relámpago de arco debe ser realizado por un equipo de personas, dentro de las cuales debe participar el encargado de mantenimiento eléctrico, expertos en prevención y asesor especialista

Existe material en internet para realizar el cálculo:

91



http://www1.cooperbussmann.com/arcflash/index.aspx



http://www.easypower.com/arc_flash/arc_flash_calculator.php


Uso de software


Cálculo de energía incidente en el sistema eléctrico


Ejercicio: Determinación de categoría de riesgo según NFPA 70E


Distancia de seguridad contra shock eléctrico y relámpago


Distancia de seguridad contra shock eléctrico y relámpago


Ecuaciones para determinar distancia de Arc Flash Met 1

2

Condición (área de contacto) I cc  t  5.000( Amper  seg.)

I cc  t  5.000( Amper  seg.)

Fórmula Dc  1,22m

(3.19) Dc

 [ 2,65 MVAbf  t ]  0,304

(3.20) Dc

 [ 53 MVA  t ]  0,3048

(3.21) MVAbf

16.000 A  I cc  50.000 A 3

“ Arco en sistemas abiertos”

16.000 A  I cc  50.000 A 4

“ Arco en caja”

700 A  I cc  106kA 5

208V  V  15kV

Notas Icc: máxima corriente falla (A) t: duración falla en segundos Dc: distancia de Arc Flash (m) MV bf : Potencia máxima de falla disponible MVA: Potencia disponible (Transformadores, para menos de 0,75 MVA, se multiplica por 1,25 veces)

 V ff (kV )  I cc  3 1.000

  5.271t (0,0016 I 2  0,0076 I  0,8938) 1/1,9593  CC CC 0,025 (3.22) D    C    1,2     1/ 1,4738 2   1.038,7t (0,0093  I CC 0,3453 I CC  5,9675)   0,025 (3.23) D    C     1,2    

  t   610 x   (3.24) DC  C f  E n     0 , 2 E    B  

1 x


Cf : factor 1, V>1KV y 1,5 V<1KV En: Energía normalizada EB: Energía máxima de exposición sin protección termal. (1,2 cal/cm2) Dc: distancia de Arc Flash *Notar que en esta formulación la distancia se expresa en mm.

¿Qué hacer cuando no tengo datos para realizar cálculos? NFPA 70E, sección130.3 (B)

4 pies equivalen a 1,22 m


Ejemplo cálculo energía incidente


Calculo energía incidente según modo de protección eléctrica

Caso de un reconectador, en modo normal y trabajos con LLVV


Determinando tiempo de apertura para una protección eléctrica característica Operación de un desconectador: Dispositivo de interrupción (interruptor) de carga eléctrica, con posibilidad de re-cierre automático ajustable, monitoreo y operación remota. Al detectar una falla abre y vuelve a cerrar en un ciclo de 3 veces, hasta abrirse totalmente si la falla continúa. Reconectador Rama sobre las líneas Cuchillos


101

Rama en líneas eléctricas


Determinando tiempo de apertura para una protección eléctrica característica Trabajo de líneas vivas de media tensión (12 kV) A

co ntacto

(aislado), trabajo

con

líneas

vivas

o

energizadas Se co nsidera la distancia mínima en el método 20 cm. (c on ductor a la cara d el trabajado r). Trabajo den tro del límite prohibido. Cubrir

línea de media tensión (MT) de 12 kV, con

elementos aislantes, para posterior trabajo de tendido de nuevo conductor de 44 kV sobre línea MT existente (energizada). Se cubre la línea energizada debido al cruce de nueva línea y los pelig ros que con lleva la caída de un conductor sobre la línea MT existente. Protecciones del reconectador agu as arriba del p un to de trabajo, sin reconexión automática, en modalidad “ hot line tag ” , 50 ms , c ur va ráp id a i ns tan tán ea Ky le _101. Ti emp o despeje total: trip (disparo + apertura desconectador).


Ecuaciones para determinar niveles de energía (cal/cm2) Resultado fin al y

Para el análisis realizado, teniendo en consideración que se trata

señalética:

de trabajos con líneas energizadas, se puede determinar: 1.

Método IEEE 1584: 14,78 cal/cm2, HRC 3

2.

Distancia de arco: Método Lee: 1,241 metros.

3.

Señ al d e ad ver ten cia.


Arc Flash Incident (SKM Power tools)

480 Volt System 22,600 Amp Symmetrical Fault Motor Controller Enclosure 6-Cycle Arcing Fault (0.1 sec)








Curva Corriente Tiempo

In Current Limiting Range • Operates in < ½ Cycle • Limits Current from 0 to >90% • Limits More at Higher Currents

Current Limitin g Range

Arc Flash Incident

480 480 Vol Voltt System 22,6 22,600 00 Amp Symmetr ym metrii cal Fault Motor Controller ontro ller Enclos Enclosure ure Curre urr ent Limiti Lim iting ng De Device vic e with wi th < ½ Cycle ycl e operation operati on (.0 (.0083 083 sec). Note ot e that th at Arcin Arc ing g Faul Faultt must be in curre cur rent nt limiti li miting ng range range..







Curva Corriente Tiempo CURRENT IN AMPERES

Ignoring Current-Limiting Effects • Operates in 0.01s • 2.4 Cal/cm2 at 200 kA • 2.3 Cal/cm2 at 100 kA • 1.2 Cal/cm2 at 50 kA

1000

Fuse

100

T I M E I N

200 kA for 0.01 se conds = 2.4 Cal/cm^2 10

100 kA for 0.01 se conds = 2.3 Cal/cm^2

S E C O N D S

50 kA for 0.01 second s = 1.2 Cal/cm^2 All 3 values = Class 1

1

0.10

0.01 0.5 1

10

100

1K

10K

100K

Equipo de Protección Personal El EPP tendra que ser conforme con el estandar dado en la Tabla 130.7(C)(8) . Equipo de Protección de Relámpago de Arco: Los empleados deben vestir protección no conductiva en la cabez, para la cara, cuello y mentón (cofias o protecció n para cabellos materiales FR) y no fundibles, para los ojos, para el cuerpo, para manos y brazos (para shock y arc flash).

12


Estándares para EPP tipo FR


Energía incidente y ATPV de ropa FR.



Ensayos para la ropa FR. Disposición del ensayo para el método de ensayo Arc-Rating-Test (con la distribución de los electrodos, las placas portadoras de muestras y los calorímetros a su alrededor)


Ensayos para las caretas FR.


Uso de Tablas NFPA 70E para elección de EPP


Ejercicio: Determinar categoría riesgo ejercicios Lección 3


Ejercicio: Determinar categoría riesgo

A

C

B

D


NFPA 70E SEGURIDAD ELÉCTRICA EN LOS LUGARES DE TRABAJO Lección 5: Programa de Seguridad Eléctrica











Identificar por lo menos 1 medida de control de ingeniería para peligros eléctricos. Aplicar en ejemplos prácticos las 5 reglas de oro para trabajos en condición desenergizado Mencionar 3 características de distintos equipos de seguridad eléctrica y su aplicación Identificar 3 buenas prácticas y dos desviaciones típicas en trabajos eléctricos (con o sin energía)


Jerarquía de control de riesgos


Equipos con requisitos de seguridad funcional

Serie de tecnologías con detectores de arco mediante el haz de luz, de la gama TVOC-2 Arc Guard (ABB). El diseño de estos equipos cumple con la especificación SIL2. [34]


Equipos con requisitos de seguridad funcional: distribución de fibra óptica en barras para control de arco


Tecnologías para mitigar los efectos de fallas de arco


Programas de Seguridad Eléctrica

CULTURA DE SEGURIDAD ELÉCTRICA


Gestión de Seguridad, Higiene y Ambiental (SHA), basada en cambio conductual


Gestión de peligros eléctricos: Programa Seg. Eléctrica


Programa de Seguridad Eléctrica: 5 reglas de oro para trabajos sin energía


Programa de Seguridad Eléctrica: Plano unilineal, puesta a tierra para trabajos sin energía


Programa de Seguridad Eléctrica: Equipamiento


Programa de Seguridad Eléctrica: EPP para riesgo eléctrico Equipos de Protección Personal: Riesgo Eléctrico

Nch 461: cascos dielectricos Nch 1668: guantes Nch 2147: zapatos aislantes


Programa de Seguridad Eléctrica: Guantes aislantes class 00:Trabajo en rango de voltaje < 500 V class 0: Trabajo en rango de voltaje 500- 1.000 V class 1: Trabajo en rango de voltaje 1000- 7.500 V class 2: Trabajo en rango de voltaje 7500-17.000 V class 3: Trabajo en rango de voltaje 17000- 26.500 V class 4: Trabajo en rango de voltaje >26500 V


Programa de Seguridad Eléctrica: Delimitación de áreas, señalización, bloqueo eléctrico


Programa de Seguridad Eléctrica: Pruebas eléctricas


Programa de Seguridad Eléctrica: Categoría de riesgo para instrumentos


Programa de Seguridad Eléctrica: Estimación de características de conjuntos de puesta a tierra


Programa de Seguridad Eléctrica: Mantenimiento adecuado de equipamiento eléctrico


Programas de Seguridad Eléctrica: Electrical Safety Team 

Electrical Safety Team : Grupo seguridad eléctrica compuesto por técnicos, supervisores y asesor SSO. La envergadura va a depender de los procesos y la cantidad de personal que haya en la empresa.



Trabajadores eléctricistas:



Idealmente liderando el equipo



Cantidad suficiente de miembros



Asegurar representación de todos los miembros


Programas de Seguridad Eléctrica Gestión en materia de Seguridad y Salud Ocupacional 









Generar una Política de Seguridad Eléctrica de acuerdo a la Política de Seguridad y Salud existente en la Empresa. A partir de los análisis y evaluación de riesgos, proponer entrenamientos y prácticas adecuadas a la Cultura de la Empresa, con una participación activa de todas las partes. Generar Instructivos genéricos y específicos según trabajos de mantenimiento, operación, maniobras, ya sea, en baja, media o alta tensión, etc. Proponer calificaciones internas para los empleados (autorizados, calificados), de acuerdo a un programa de perfeccionamiento y entrenamiento establecido. Integrar estas prácticas con la gestión habitual en materia de SSO, esto es inspecciones, observaciones preventivas, investigaciones de incidentes, etc.


Programas de Seguridad Eléctrica. Gestión del Riesgo  







Realizar Análisis de Energía incidente Planificar e Implementar las prácticas orientadas al control de riesgos eléctricos, ya sea Shock o Arc Flash. Proponer inversiones en materia de tecnología, de acuerdo a las necesidades específicas. Implementar EPP necesarios para proteger al trabajador de manera integral Proponer planes de mitigación (Primeros Auxilios, Desfibriladores, etc.)


Estándar para trabajos energizados Trabajo energizado (LLVV): todo tipo de trabajo durante el cual una persona toca con partes de su cuerpo o con herramientas, componentes de un sistema eléctrico que se encuentran con energía, o se aproxima a componentes que se encuentran energizados (dentro del espacio prohibido, columna 5, tabla 3.6, Límites de aproximación a partes “vivas”). La zona de espacio prohibido, que en algunas normas es denominada “zona de trabajo en tensión” [15], es aquella que se encuentra alrededor de un conductor energizado y en la que la protección contra la corriente eléctrica sólo puede ser garantizada tomando medidas adicionales de seguridad, por ejemplo, uso de EPP y equipamiento aislante.


Permiso de Trabajo


Trabajos con energía (LLVV)


Trabajos con energía (LLVV)


Trabajos con energía MT


Trabajos con energía MT


Trabajos con energía AT


Trabajos con energía AT


Evaluación de riesgos Categoría de Peligro/Riesgo 0, 1, 2, 3, 4


Clase

Seguridad Funcional: factores La evaluación del riesgo es un proceso que analiza y valora los riesgos, que son considerados como una combinación de la consecuencia del daño y la probabilidad de que se produzca este daño ante la exposición a un peligro [3]. Cualquier riesgo que se considere "elevado o intolerable" debe reducirse a un nivel “aceptable” mediante cambios en el diseño o aplicando las medidas de seguridad apropiadas.

El valor de la integridad de seguridad aleatoria del hardware para el sistema se determina mediante los valores de Probabilidad de fallo peligroso por p or hora (PFHd, Probability of a dangerous Failure per Hour)


Seguridad Eléctrica: Buenas Prácticas  



Equipos de Protección Protección Personal Procedimientos y Permisos de Trabajo Límites de aproximación

Capucha: 31 cal/cm2 Buzo FR: 8,7 cal/cm2 Guantes aislantes C.00 Zapatos aislantes Límites de Aproximación


Seguridad Eléctrica: Buenas Prácticas






Y esto?


Conclusiones 







Análisis el riesgo eléctrico desde la perspectiva de “ingeniería de la seguridad eléctrica” Normativas para evitar contactos directos e indirectos y riesgos de shock eléctrico, ayudará en las estrategias de prevención de riesgos eléctricos requeridas en todo lugar de trabajo y también a nivel domiciliario. Inspecciones y mantenimientos adecuados a dichas instalaciones, para que provean las condiciones de seguridad requeridas. Adecuados procedimientos de emergencia, que aborden las comunicaciones y acciones pertinentes para controlar y entregar los primeros auxilios a trabajadores que han sido expuestos a contactos eléctricos. Medidas de protección.


Conclusiones 





Se debe capacitar sobre el concepto de Arc Flash como peligro y riesgo eléctrico y las medidas de control requeridas. Realizar un análisis de energía incidente es una muy buena práctica considerando que no existe regulación nacional que obligue a su realización Las variables de ingeniería para el control de riesgos eléctricos, en especial el fenómeno Arc Flash, deben enfocarse en adecuados ajustes de protecciones y en el uso de tecnologías con niveles de seguridad funcional. Siempre las mejores medidas serán las de ingeniería en la lógica de jerarquía de control de riesgos. Las curvas de ajustes rápidas, pick up instantáneos, bloqueo de reconexiones automáticas y otras variables, inciden notoriamente en la reducción de esta energía disponible del sistema, aún cuando, no eliminan el riesgo por completo


Conclusiones 



Junto a las medidas de ingeniería, se debe establecer procedimientos administrativos, capacitaciones y dotar al personal de la protección personal adecuada, es decir EPP específicos adecuados al riesgo. Una de las medidas de control y de reducción de niveles de energía de personal expuesto, tiene que ver con aumentar la distancia de operación. En la medida que se tenga noción de este concepto, y se instruya correctamente respecto a los límites de acercamiento, las inversiones como primera medida de control, son posibles para cualquier tipo de empresa. La señalización, delimitación de áreas y entrenamiento son parte de estos costos “abordables” a corto plazo .


NFPA 70E Curso Completo

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