Estudio de energía radiante por relámpago de arco eléctrico en la red de una industria manufacturera y propuesta de mitigación

Abstract

RESUMEN: El presente trabajo contiene el desarrollo de los estudios eléctricos (cortocircuito, coordinación de protecciones y energía radiante por arco eléctrico) realizados a una industria manufacturera que expandió su área se evaluaron los niveles de riesgos y condiciones a las que se exponen los trabajadores cuando realizan tareas cerca de áreas energizadas; los resultados muestran que existen ciertos cambios en las condiciones de falla al incrementar la carga eléctrica del establecimiento, proponiéndose, técnicas de mitigación para salvaguardar a los operadores encargados de manipulación de zonas vivas. Para el trabajo se tomaron como pilares fundamentales las normas norteamericanas NFPA-70E-2015 e IEEE 1584-2002; la primera aporta los conceptos, parámetros, límites y categorías de incidencia estandarizada, por el otro lado, la segunda norma muestra las ecuaciones que permitieron el desarrollo matemático para evaluar las magnitudes de falla y los niveles de energía radiante durante la presencia del arco eléctrico. Mediante la utilización del software comercial ETAP Powering Success, se corroboraron a partir de simulaciones los valores encontrados con el análisis matemático, teniendo como resultado que en la barra denominada Bus_07 a nivel de energía radiante presentaba magnitud de 47.7675 cal cm² excediendo con este valor la categoría 4 estipulada por la norma NFPA-70E como la máxima permitida para un equipo de protección personal. La magnitud de energía radiante es causada por desajustes en los tiempos de operación de los equipos de protección, siendo necesarios un rediseño en el estudio de coordinación; lográndose con ello la reducción en energía radiante que permite reasignar a la barra a una categoría 2. En la etapa final de esta tesis se diseñan las etiquetas contra relámpago de arco eléctrico, especificando la categoría de EPP y las distancias de acercamiento para los diversos equipos energizados instalados en la red. Como resultado de lo anterior y para justificar la factibilidad del presente proyecto se evaluó el impacto económico-social. Detallándose en la parte económica los montos de inversión para el equipo de protección personal propuesto, así como los honorarios para la ejecución de los estudios eléctricos. Respecto al impacto social se consultaron documentos oficiales que refieren penalizaciones por riesgo de trabajo, estos documentos permiten la comparación de la inversión por riesgo de trabajo, estos documentos permiten la comparación de la inversión de los estudios eléctricos contra los gastos y repercusiones que se pueden presentar en la industria en caso de algún accidente, debida a las actividades que se realizan con equipos energizados sin la vestimenta apropiada. ABSTRACT: this work contains the development of electrical studies (short-circuit, coordination of protections and radiant energy by electric arc) made to a manufacturing industry that expanded its area of process by introducing a section called Cooler Racks. In this area the levels of risk and near energized areas; also the way how they saw altered fault conditions increase the electrical charge of the establishment, proposed from the levels rerecorded by the studies, mitigation techniques to protect the operators responsible for the manipulation of living areas. For the work were taken as fundamental pillars American Standards NFPA-70E-2015 and IEEE 1584-2002; the first providing concepts, parameters, limits and standardized incidence categories, the second latter shows the equations that allowed the mathematical development to assess the fault quantities and levels of radiant energy during the presence of the electric arc. Through the use of commercial software ETAP Powering Success, the values found with mathematical analysis is corroborated from simulations, resulting in the bar named Bus 07 level radiant energy had a magnitude of 47077675cal/cm² exceeding this value with the 4 category stipulated by the standard NFPA-70E as the maximum permitted for personal protective equipment. The magnitude found is caused by mismatches in the times of operation of the protection equipment, needing a redesign in the study of coordination; achieving this reduction in radiant energy remapped the bar to a category 2. Concluding with the project are designed labels against lightning arc, specifying the category of PPE and distances of approach for the various energized equipment in the network. As a result of the foregoing and justifying the feasibility of this project assessed the socio-economic impact. Detailing the economic part investment amounts for proposed personal protective equipment, as well as the fees for the execution of electrical studies. Regarding the social impact were consulted official documents allow the comparison of investment in electrical studies against the costs and repercussions that may occur in the industry in the event of an accident by activities with equipment energized without the proper attire.