Tema: “Arco Eléctrico”. I. OBJETIVOS. • Conocer la definición de

Tema:
“Arco Eléctrico”.
I. OBJETIVOS.
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Conocer la definición de arco eléctrico
Conocer las condiciones que dan lugar al fenómeno de arco eléctrico.
Categorizar las causas de aparición de un arco eléctrico en una instalación.
Introducir el módulo Arc Flash Analysis de ETAP y proporcionar instrucciones sobre
cómo realizar cálculos de Arc Flash
II. INTRODUCCIÓN.
Un arco eléctrico se define como un tipo de explosión eléctrica, debida a un cortocircuito
sostenido en el tiempo a través del aire ionizado. Este es causado por una rápida liberación de
energía debido a una deficiencia en el aislamiento eléctrico entre una parte energizada y otra a
otro potencial (falla entre barras, falla a tierra, fallas fase-neutro). Un arco eléctrico se genera
generalmente a partir de un error en la manipulación de los sistemas eléctricos o bien por la
falla en los aislamientos eléctricos en un punto determinado de un sistema eléctrico.
En el momento de un arco eléctrico, las temperaturas pueden alcanzar hasta 20.000ºC. Esta
descarga repentina de energía tiene la capacidad de destruir barras de cobre o aluminio
(usadas generalmente para la distribución de energía) hasta su fase de vaporización. El
resultado es un aumento brusco del volumen de los materiales contenidos en en el aire
(explosión), la explosión de arco, estimada en una expansión de 40.000 a 1. Una explosión de
arco puede devastar todo a su paso, produce los niveles de sonido superiores a 120 dB, y puede
crear una metralla mortal durante su ocurrencia
Las causas de aparición de un arco de defecto en una instalación pueden clasificarse en tres
categorías:
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Las causas evolutivas
Las causas mecánicas
Las sobretensiones
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Las causa evolutivas
Son consecuencia de un debilitamiento progresivo de la resistencia de aislamiento entre fases o
entre fases y masa. Este debilitamiento puede ser consecuencia de depósitos que, si se produce
una condensación o un estado higrométrico excepcional, pueden provocar la formación de un
punto de resistencia superficial tal que puede abrirse una brecha en la superficie del aislante.
La elevación de la temperatura en un punto próximo a otro defectuoso puede inducir a la
descomposición y la carbonización progresiva de los aislantes cercanos, lo que puede ser el
origen un arco de defecto, inicialmente entre fases o entre fase y masa y después degenerar en
un defecto trifásico
Las causas mecánicas
Se deben a la intervención de un elemento conductor ajeno a la propia estructura de la
instalación. Este es el caso de intervenciones inadecuadas del personal de mantenimiento; no
siempre se respetan estrictamente las normas que fijan las precauciones a tomar en caso de
actuaciones en partes bajo tensión.
Las sobretensiones
Algunas sobretensiones de valor elevado producen descargas en cuadros correctamente
diseñados e instalados. Sin embargo, estos casos excepcionales se pueden producir
especialmente en baja tensión. En las redes de baja tensión pueden encontrarse
sobretensiones que alcanzan los 8 ó 10 kV. Provienen de la transmisión, por la capacidad de los
transformadores de media tensión a baja tensión, de sobretensiones «normales» que aparecen
en media tensión, por ejemplo, al cortar la corriente magnetizante de un transformador en
vacío.
ETAP Arc Flash estima en forma automática la energía incidente liberada durante el proceso de
arco en faltas y determina los límites de protección requeridos. El módulo permite diseñar
sistemas de potencia seguros y al mismo tiempo cumplir con las regulaciones OSHA por la
aplicación de la normativa NFPA 70E-2004 o IEEE Std. 1584- 2002 & 1584a-2004 para cálculos
Arc Flash. El análisis para el cálculo de cortocircuitos trifásicos se desarrolla tomando en cuenta
la norma ANSI/IEEE o IEC. Asimismo, se determina el equipo de protección personal (PPE)
requerido, el Arc Rating (ATPV) según el enfoque más ajustado a los límites de cercanía a partes
energizadas para protección contra shocks de la NFPA 70E.
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III. EQUIPO DIDÁCTICO.
Cantidad
1
1
1
Descripción
Ordenador con procesador
Pentium III y 512 MB RAM
como requisito mínimo
ETAP 5.5.6
Dispositivo
de
Almacenamiento
externo
(USB)
Tabla 1.1 “Materiales y Equipo”
2
IV. PROCEDIMIENTO.
Paso 1.Realizar el siguiente circuito:
NOTA: los interruptores de potencia o Circuit Breakers (CB) pueden ser ignorados cuando se
este dibujando el circuito o se pueden seleccionar de acuerdo a la ampacidad en cada ramal y
de la lista escoger una marca que mas se adecue a la corriente en la rama donde se ubicara el
CB. No es objetivo de la práctica dimensionar dispositivos de protección.
Para los transformadores escoger valores típicos de Z y X/R.
Para los motores escoger de la librería el valor de HP indicado en el circuito en base al nivel de
tensión.
Los generadores escoger el modo de operación Swing, el modelo de impedancia será Equivalent
para modelo dinámico y serán datos típicos de impedancia.
Para el power grid la relación X/R será 5.
Todos los demás parámetros dejar los que el programa pone por defecto.
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Network 1
GUIA #5 Pag.4
Paso 2.En la barra de herramientas Mode, seleccione el modo de cortocircuito
haciendo click en el Botón Short-Circuit Analysis.
Paso 3.Se abrirá una nueva barra de herramientas
Paso 4.Hacer click en el icono
(Run Arc-flash ).
Paso 5.De un click en la ventana Arc Flash y seleccione la distancia de trabajo. Ésta
está definida como la distancia desde el torso y la cara de una persona hasta los
equipos energizados (por lo general, 18 pulgadas para equipos de baja tensión).
Paso 6.Editando el menú study case, simule un arco en el bus 1:
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V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
1. Presentar la simulación completa del circuito presentado. Y discuta los resultados con el
docente.
VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA.
1. Mencione los fenómenos que aparecen en la extinción del arco eléctrico.
2. Mencione cuales son los reglamentos y normas de seguridad que tenga realicen al arco
eléctrico
3. ¿Cuáles son las aplicaciones del arco eléctrico?
4. ¿Cuáles son las causas del arco eléctrico?
5. ¿Cuáles son los peligros del arco eléctrico?
VIII. BIBLIOGRAFÍA.
www.etap.com
Power System Analysis – John J. Grainger & William D. Stevenson, Jr - McGraw Hill
Luis Maria Checa.
“Líneas de Transporte de Energía”.
1988 Marcombo Boixareu Editores.
José Miguel Valencia & Otto Tévez.
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