Simulación de falla por arco eléctrico para evitar accidentes mortales en centrales térmicas

Abstract

En esta tesis, se presenta la simulación de falla por arco eléctrico en las instalaciones eléctricas de una Central Térmica generadora de energía eléctrica, utilizando los estándares internacionales como la Guía para el cálculo de los riesgos derivados del arco eléctrico IEEE 1584 (2002) y la norma sobre seguridad eléctrica en los lugares de trabajo NFPA 70E (2015), con la finalidad de establecer las condiciones de seguridad necesarias para salvaguardar la integridad de los trabajadores cuando se intervienen equipos energizados. La metodología planteada se fundamenta en el cálculo de la energía incidente que utiliza variables como: tensión, corriente de cortocircuito, distancia entre conductores, duración de arco eléctrico y conexión a tierra; para determinar las medidas de protección adecuadas en cada punto de trabajo, en la cual se establecen distancias de protección contra arco eléctrico además de la categoría de equipo de protección personal correspondiente al nivel de riesgo encontrado; dicha información se plasma en etiquetas de arco eléctrico para el equipo eléctrico que esté sujeto a revisión. La distancia de protección contra arco eléctrico varía entre 0.23 m en baja tensión hasta 11.56 m en media tensión, cuando no se use Equipo de Protección Personal; además la energía incidente calculada varía desde 0.28 cal/cm2 en baja tensión siendo la categoría de EPP nivel 1 para protección contra arco eléctrico, hasta 91.35 cal/cm2 en media tensión donde la categoría de EPP es superior al nivel 4 (40 cal/cm2), para este caso la norma NFPA 70E no considera una categoría de riesgo mayor a 40 cal/cm2, debido a que sobre ese nivel son más significativos los peligros debido a ondas de sonido y presión, que por los efectos térmicos; siendo necesario en éstos casos intervenir los equipos desenergizados.

In this thesis, the simulation of an electric arc fault is presented in the electrical installations of a Thermal Power Plant generating electricity, using international standards such as the Guide for the calculation of the risks arising from the IEEE 1584 (2002) electric arc and the Standard on electrical safety in the workplace NFPA 70E (2015), in order to establish the necessary safety conditions to safeguard the integrity of workers when energized equipment is intervened. The proposed methodology is based on the calculation of the incident energy that uses variables such as: voltage, short-circuit current, distance between conductors, duration of electric arc and grounding; to determine the appropriate protection measures at each work point, in which electric arc protection distances are established in addition to the category of personal protective equipment corresponding to the level of risk found; this information is reflected in electric arc labels for the electrical equipment that is subject to review. The electric arc protection distance varies between 0.23 m at low voltage to 11.56 m at medium voltage, when Personal Protective Equipment is not used; In addition the calculated incident energy varies from 0.28 cal/cm2 in low voltage being the category of Personal Protective Equipment level 1 for protection against electric arc, up to 91.35 cal/cm2 in medium voltage where the EPP category is higher than level 4 (40 cal/cm2), in this case the NFPA 70E standard does not consider a risk category greater than 40 cal/cm2, because on that level the hazards due to sound waves and pressure are more significant than thermal effects; being necessary in these cases to intervene the de-energized equipment.