Inicio / Herramientas / Arco eléctrico
Arco eléctrico: energía incidente y límite de arco
Estimación conservadora de la energía incidente y del límite de arco para arcos al aire libre, con el método teórico de Lee en corriente alterna y el de máxima potencia en corriente continua. No es un estudio IEEE 1584: las etiquetas y la ropa definitiva salen de un estudio formal.
OSHA 29 CFR 1910.269§ ap. Emétodos aceptados y distancias de trabajoIEC 60909-0corriente de falla franca
¿Quiere recibir el boletín técnico mensual?
Resultados
— cal/cm²
—
—
— kA
— MW
Gráficas
- Energía
- Límites de banda
- Su tiempo
- Energía
- Umbral del límite
- Distancia de trabajo
- Energía con su tiempo
- Su corriente
Cómo se calculó y normas
Cálculo paso a paso
Qué significa para su instalación
¿Lo necesita para un proyecto real? Hacemos el estudio completo, con su informe.
Para qué sirve
Sirve para una primera mirada al riesgo de arco eléctrico en un punto de la instalación: cuánta energía llegaría a la distancia de trabajo, hasta dónde llega el límite de arco y cuánto cambia todo con el tiempo de despeje. Usa métodos teóricos y abiertos que dan un resultado del lado seguro; por eso sirve para tamizar y comparar, no para rotular.
No es un estudio IEEE 1584 ni un análisis según NFPA 70E. Para las etiquetas de los equipos y la ropa definitiva hace falta un estudio de arco eléctrico formal, con el modelo del sistema, la coordinación de protecciones y un método validado con ensayos para cada tipo de equipo.
La corriente de falla franca sale de la herramienta de cortocircuito, y el tiempo de despeje, de la coordinación de relés. Las tres herramientas usan los mismos nombres de dato, así que puede pasar de una a otra con el enlace.
Cómo se calcula
Corriente alterna, arco al aire libre: método teórico de Ralph Lee
Dc = (2,65 · MVAbf · t)½ [pies] · MVAbf = √3 · V · Ibf · E = 1,2 · (Dc / D)² cal/cm²Lee (IEEE Transactions on Industry Applications, 1982) supuso un sistema inductivo y un arco resistivo, con lo que el arco toma la mitad de la potencia de falla franca, y llamó Dc a la distancia de quemadura curable, donde la energía es 1,2 cal/cm². Con el inverso del cuadrado de la distancia se obtiene la energía a cualquier distancia; en kV, kA y mm equivale a E ≈ 5,12 × 10⁵ · V · Ibf · t / D² cal/cm². Fuentes abiertas: el texto de la ecuación de Lee citado en la patente US 9146267 B2 (USPTO), el apéndice E de OSHA 29 CFR 1910.269 y la norma UFC 3-560-01.
Corriente continua, arco al aire libre: máxima potencia
Parco = V · Ibf / 4 · E = Parco · t / (4π · D²)Por el teorema de máxima transferencia de potencia, el arco toma la mayor potencia cuando su tensión es la mitad de la de la fuente (supuesto de D. R. Doan, 2007). Esa potencia se reparte sobre una esfera de radio D. Es una cota superior: el arco real toma menos.
IEC 60909-0fuente de tensión equivalente
Corriente de falla franca y unidades
Ibf = c · Un / (√3 · |ZQ + ZT|) · 1 cal/cm² = 4,184 J/cm²Con «Red y transformador», la corriente sale del mismo cálculo IEC 60909 de la herramienta de cortocircuito, con cmax. El límite de arco es la distancia a la que la energía baja al umbral elegido. La banda de energía se calcula del resultado (menos de 1,2; 1,2 a 4; 4 a 8; 8 a 25; 25 a 40; más de 40 cal/cm²) y la prenda mínima es la energía misma: la clasificación de arco de la ropa debe ser igual o mayor que la energía estimada, como pide OSHA 1910.269.
Límites del cálculo
- Es una estimación conservadora de tamizaje. No es un estudio IEEE 1584, no reproduce tablas de NFPA 70E y no sirve para hacer las etiquetas de los equipos.
- Solo arcos al aire libre. Dentro de un gabinete o una celda el método de Lee subestima la energía, según OSHA, y la herramienta no da número.
- En corriente alterna, el método es razonable para arcos trifásicos al aire libre hasta 600 V, conservador entre 600 V y 15 kV y extremadamente conservador por encima de 15 kV (OSHA). En continua, la máxima potencia es una cota superior.
- El tiempo de despeje lo da usted. Debe salir de la curva real de la protección con la corriente que circula durante el arco, más la apertura del interruptor; con la falla mínima la protección puede ser bastante más lenta.
- No considera el aporte de motores que decae durante la falla, el arco que se mueve ni la explosión (presión, metralla, sonido). La banda de energía no es una categoría de EPP de ninguna norma.
Preguntas frecuentes
¿Esta herramienta reemplaza un estudio de arco eléctrico?
No. Es una estimación conservadora para tamizar: dice si un punto merece atención y cuánto pesa el tiempo de despeje. Las etiquetas de los equipos y la elección final de la ropa salen de un estudio formal, con el modelo del sistema, la coordinación de protecciones y un método validado con ensayos para cada tipo de equipo.
¿Por qué el resultado sale tan alto en media tensión?
El método de Lee supone que el arco toma la máxima potencia que la red puede entregar. En media y alta tensión la tensión del arco es una fracción pequeña de la del sistema, así que la potencia real es mucho menor. OSHA lo considera conservador por encima de 600 V y extremadamente conservador por encima de 15 kV.
¿Por qué no calcula arcos dentro de un gabinete?
Dentro de un gabinete el calor sale concentrado por la abertura. OSHA encontró que la ecuación de Lee subestima la energía de un arco trifásico en gabinete, así que la herramienta no da un número que podría quedar del lado inseguro. Para tableros y celdas cerradas hace falta el estudio.
¿Qué es el límite de arco?
Es la distancia desde el arco a la que la energía incidente baja a 1,2 cal/cm², el umbral de una quemadura de segundo grado curable. Dentro de ese radio, quien quede expuesto necesita ropa con clasificación de arco igual o mayor que la energía estimada.
Hacemos su estudio de arco eléctrico
Modelamos su sistema, revisamos la coordinación de protecciones y calculamos la energía incidente y el límite de arco en cada tablero y celda, con el informe para las etiquetas. Le cotizamos el estudio.