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Uso de Equipo Resistente a las Fallas de Arco para cumplir con Estándares de Seguridad contra Arcos Eléctricos Copyright © 2009 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. Agenda 1. Estándares Relacionados con Arcos Eléctricos 2. Característica/Dinámica del Arco Eléctrico 3. Implementación en Campo de Equipo Resistente a Fallas de Arco 4. Minimizando la exposición al riesgo de las fallas de arco eléctrico Agenda 1. Estándares Relacionados con Arcos Eléctricos 2. Características/Dinámica del Arco Eléctrico 3. Implementación en Campo de Equipo Resistente a Fallas de Arco 4. Minimizando la exposición al riesgo de las fallas de arco eléctrico Códigos de Instalaciones Eléctricas y Estándares • “National Electrical Code 2008 - NFPA 70” • “Canadian Electrical Code 2009 – C22.1” • Códigos Eléctricos (NEC/CEC) y otros códigos de seguridad • Históricamente, hemos estado primariamente preocupados con la protección contra el fuego, electrocución y riesgo de choque eléctrico Los peligros de fallas de arco eléctrico no fueron atendidos de manera directa. ¡Como veremos más adelante esto ha cambiado drásticamente! Cambios al NEC • En el 2002, la NEC agregó el artículo 110.16 y reforzó el etiquetado de equipos en términos de la protección contra arco eléctrico: – 110.16 Protección contra Arco: “Paneles de control, tableros y centros de control de motores que son permanentes y que probablemente requieran examinación, ajustes, servicios y mantenimiento mientras se encuentren energizados deberán estar marcados en campo para advertir a personas calificadas sobre los riesgos potenciales de fallas de arco eléctrico. Las marcas deberán estar localizadas de tal forma que sean claramente visibles por personas calificadas antes de la examinación, ajuste, servicio o mantenimiento del equipo. – El etiquetado para la protección contra fallas de arco es un requerimiento de campo que debe ser aplicado por el usuario para cada aplicación específica. • Los usuarios deben establecer una filosofía de etiquetado consistente de tal forma que ayuden a desarrollar un programa de seguridad eléctrica Regulaciones Estatales y Federales • OSHA 1910 Sub-capítulo S – Acto de Salud y Seguridad Ocupacional – EUA • Salud y Seguridad Ocupacional – Provincias Canadienses Estas agencias regulatorias usualmente buscan guías industriales reconocidas para ayudar a los empleados a crear un ambiente de trabajo seguro. Estándares de Seguridad Eléctrica – NFPA 70E • NFPA 70E, el Estándar para la Seguridad Eléctrica del Lugar de Trabajo – 2009 – La seguridad eléctrica incluyendo fallas de arco eléctrico son el enfoque de todos los usuarios – NFPA-70E no es un estándar para el diseño, instalación, modificación y/o construcción de sistemas eléctricos – Su intención es proteger a los empleados de los riesgos eléctricos del lugar de trabajo – Los usuarios buscan que más características de seguridad se integren en su equipo • Enfoque incrementado en programas de seguridad eléctrica Estándares de Seguridad Eléctrica - CSA Z462 (Canadá) • Asociación de Estándares Canadienses (CSA) - Z462 – El CSA-Z462 fue desarrollado en paralelo con la edición 2009 de la NFPA 70E – Se referencia directamente con el Código Eléctrico Canadiense y es consistente con la información que aparece en OSHA – El CSA-Z462 se encuentra harmonizado NFPA 70E Estándares de Seguridad Eléctrica– IEEE C37.20.7-2007 • El IEEE C37.20.7-2007 “IEEE guide for testing metal-enclosed switchgear rated up to 38 kV for internal arcing faults” – El alcance fue expandido para incluir equipo de desconexión y protección en baja tensión – Define el nivel de accesibilidad del equipo y detalla los niveles de protección contra fallas de arco – Define los criterios de prueba y evaluación – Los niveles de accesibilidad definidos marcan la pauta para el desempeño de los equipos en el evento de una falla de arco. • El IEEE C37.20.7-2007 es un estándar industrial reconocido que aplica a equipo de Baja y Media Tensión Agenda 1. Estándares Relacionados con Arcos Eléctricos 2. Características/Dinámica del Arco Eléctrico 3. Implementación en Campo de Equipo Resistente a Fallas de Arco 4. Minimizando la exposición al riesgo de las fallas de arco eléctrico Dinámica de la Falla de Arco Eléctrico Falla de Arco/Explosión 19,450° C Metal Fundido Luz Intensa Ondas de Sonido y Presión El Cobre se Evapora (Razón de Expansión 67,000 veces) Calor Intenso Causas de Fallas de Arco Eléctrico • Factores Humanos – Toques Accidentales – Partes que se caen o herramientas mal acomodadas – Prácticas de instalación inapropiadas • Mecánicas – Cerrar Líneas con Fallas – Conexiones Flojas Causas de Fallas de Arco Eléctrico • Ambientales – – – – Polvo Filtración de Líquido y Humedad Impurezas Corrosión en las Superficies de Contacto – Fallas en Materiales Aislantes – Cuarteo de Cables debido a fuerzas anormales-humanas, roedores o pájaros Importancia de la Seguridad en Fallas de Arco • Previene pérdidas potenciales en las organizaciones de fuerza laboral capacitada, gastos por litigación, costos de seguros altos y pérdida de moral. • Incrementa el tiempo de producción mediante la reducción de accidentes. • La Administración de Salud y Seguridad Organizacional (OSHA) requiere mantener a los trabajadores seguros alrededor del equipo eléctrico sin citar ningún estándar específico • La NFPA 70E provee guías en la seguridad eléctrica del empleado • Para centros de control de motores en baja tensión, la UL 845 “Standard for Motor Control Centers” no menciona nada sobre protección en caso de fallas de arco eléctrico − Criterios de desempeño durante fallas se refieren casi de manera única a fallas de corto circuito Agenda 1. Estándares Relacionados con Arcos Eléctricos 2. Características/Dinámica del Arco Eléctrico 3. Implementación en Campo de Equipo Resistente a Fallas de Arco 4. Minimizando la exposición al riesgo de las fallas de arco eléctrico Consideraciones para Equipo Resistente a Fallas • Una forma fundamental de protección contra arco eléctrico debe incluir a todo el personal, ya esté calificado eléctricamente o no. • La IEEE C37.20.7-2007 está intencionada para fallas de arco que puedan ocurrir durante la operación “normal” del equipo. – Las fallas de arco pueden ocurrir durante la operación normal sin acción humana especifica y puede afectar a personas que simplemente se preocupan por sus propios asuntos – Causa: contaminación, falla del equipo, prácticas de mantenimiento inadecuado, etc. • Víctimas Potenciales: cualquier persona, calificada eléctricamente o no – Simplemente por caminar al lado del equipo o por limpiar basura alrededor de él – En el lugar equivocado en el tiempo equivocado • El equipo resistente a fallas previene los riesgos del arco eléctrico en el momento adecuado Consideraciones para Equipo Resistente a Fallas • El equipo resistente a fallas de arco debera ser probado mediante una guía de pruebas relevante o un estándar • Una carta de certificación debera estar disponible para corroborar los resultados • Las guías de pruebas y estándares contra arco eléctrico globales incluyen: – – – – IEEE C37.20.7-2007 IEC 62271-200 (Anexo A) EEMAC G14-1 IEC 61641 Consideraciones para Equipo Resistente a Fallas • El nivel de accesibilidad del equipo determina la protección contra fallas de arco eléctrico • De acuerdo al IEEE C37.20.7-2007 – Tipo 1 (Solamente Frontal) – Tipo 2 (Frontal, Lateral y Trasera) • Tipo 2B (incluye aislamiento entre el panel de baja tensión y la celda de fuerza dentro de la unidad-vendrá incluido en la próxima revisión del estándar) – Tipo 1C o 2C • Incluye aislamiento entre unidades/compartimientos/estructuras adyacentes • El nivel de accesibilidad determina el desempeño esperado del equipo en el evento de una falla de arco eléctrico Consideraciones para Equipo Resistente a Fallas • Pasar la prueba IEEE C37.20.7-2007 significa: – Las puertas y las cubiertas no se abren (se permiten dobleces) – No salen volando partes del equipo – El arco no crea hoyos en el exterior de la estructura de prueba (en los planos aplicables del nivel de accesibilidad) – Indicadores de prueba de algodón de 150 g/m2 (ropa industrial típica) no deben incendiarse ni perforarse – Las conexiones de tierras permanecen efectivas Consideraciones para Equipo Resistente a Fallas • Modificaciones significativas al diseño del gabinete resistente al arco estándar pudieran no ser posibles si se desea mantener la integridad de resistencia • Algunas opciones típicas instaladas de fábrica pudieran no estar disponibles – Las prácticas de instalación deben ser más meticulosas – Modificaciones de campo deben ser aprobadas por el fabricante – Deseamos mantener la habilidad del equipo para controlar un evento de falla de arco • Es crítico mantener la capacidad de arco eléctrico de un equipo resistente a fallas de arco Consideraciones de Instalación • Vendedores de equipo resistente al arco eléctrico pueden ayudar al proveer información apropiada : – Procedimientos Generales de Instalación del Equipo – Dimensiones del Equipo, incluyendo chimeneas y plenums (si se requieren) – Requerimientos de instalación de chimeneas/plenums (si se requieren), incluyendo extensiones opcionales de plenums para permitir que se remueva la energía del arco del área alrededor del equipo – Consideraciones específicas para ciertos sitios de instalación Consideraciones de Instalación • Más preparación preliminar es requerida • ¿Dónde se instalará el equipo? – ¿En un cuarto existente o edificio? – Para compartimientos en Media Tensión, ¿Cuál es el claro mínimo requerido en la parte superior para acomodar una chimenea o plenum? – ¿Existe un cable, conducto o un ducto HVAC en el área? – ¿Existirá equipo que no sea resistente al arco en la misma área? – ¿Cómo se identificarán las diferencias? Consideraciones de Instalación • ¿A dónde debe dirigirse la energía del arco? – Dentro del edificio en un área inaccesible al personal y en la cual no existan materiales flamables – Al Exterior de manera preferencial, lo cual implica que se debe restringir de alguna manera la entrada de suciedad o agua – Si los gases de la falla de arco se van a liberar en un cuarto de control pequeño que aloja al equipo resistente al arco eléctrico, debe estar diseñado para soportar: • Sobre-presión, hasta 15-20psi, en una base transitoria • Los efectos de los gases calientes y llamas a medida que son liberados en el cuarto (se requieren materiales de construcción no flamables) • Puede ser que se requiera ventilación especial Consideraciones de Instalación • ¿Cómo entrará el cable/conducto a la estructura resistente al arco eléctrico? – Acceso en Charola puede ser limitado en algunos casos – El punto de interfase entre la estructura resistente al arco y los cables entrenado a la celda de fuerza deberían ser tratados de manera similar a la frontera entre una localización que es peligrosa y otra que no lo es – Para conductos cortos, puede ser necesario llenarlos para evitar que la energía formada por el arco eléctrico ingrese en otra área Impacto en la Seguridad y Mantenimiento • ¿Es más seguro trabajar alrededor de equipo resistente al arco que con equipo tradicional? – Sí – No • ¿El uso de equipo resistente al arco elimina la necesidad de usar equipo de protección de personal (EPP)? – Sí – No Impacto en la Seguridad y Mantenimiento Ejemplos Típicos de Media Tensión • ¿Puedo trabajar en una celda de fuerza desenergizada de un equipo resistente al arco en Media Tensión, sin utilizar EPP, mientras el bus esté energizado? – NO – La capacidad de resistencia al arco se mantiene solamente cuando las puertas están cerradas y los candados activados • ¿Puedo trabajar en el panel de baja tensión cuando el bus de fuerza de media tensión todavía está energizado? – SI –Cuando utiliza equipo Arcshield de Rockwell Automation en Media Tensión a usted se le provee accesibilidad del tipo 2 cuando las puertas de Media Tensión estan cerradas y los candados activados, aún si las puertas en baja tensión están abiertas. Impacto en la Seguridad y Mantenimiento Ejemplos Típicos de Media Tensión • ¿Cuánto cambia el nivel requerido de EPP si se usa un equipo resistente al arco? – En el caso de un equipo de Media Tensión con accesibilidad tipo 1 o tipo 2, el nivel de peligro se reduce a 0 SI las puertas están cerradas y el tornillo cuarto de vuelta puesto. Esto ha sido validado utilizando materiales similares a 4.5 onzas por yarda de material de camiseta sin tratar identificado como Categoría 0 en Riesgos/Peligros por la NFPA 70E, Tabla 130.7(c) (11). Impacto en la Seguridad y Mantenimiento Ejemplos Típicos de Media Tensión • ¿Puedo trabajar en una unidad des-energizada de un CCM de Baja Tensión sin EPP, mientras el bus principal todavía está energizado? – NO – La capacidad de resistencia al arco solo se mantiene si las puertas están cerradas y el tornillo cuarto de vuelta activado. • ¿Puedo abrir o cerrar un desconectador, con la puerta abierta sin EPP? – NO – La NFPA-70E indica que esta es una labor peligrosa Impacto en la Seguridad y Mantenimiento Ejemplos Típicos de Media Tensión • ¿Puedo abrir y cerrar el interruptor desconectador de una unidad sin EPP? – Primero, no existe realmente una situación en la cual debería usted estar cerca de equipo eléctrico sin EPP (ropa protectora, anteojos protectores y protección auditiva, etc.) – Así que realmente la verdadera pregunta es: ¿Cuál es el nivel de EPP que necesita? • Si la instalación del CCM en Baja Tensión permite el uso de las tablas de la NFPA 70E, entonces la categoría de Riesgo/Peligro es 0. – Asumiendo que las tablas se pudieran aplicar, usted debería reconocer que las puertas de un equipo no resistente a la falla de arco pueden abrirse en el evento de una falla interna de arco • Los peligros resultantes pueden exceder las capacidades protectivas de un EPP de Categoría 0 • Si el CCM se alimenta de un interruptor “aguas arriba” puede suceder que las tablas de la NFPA 70E no se puedan utilizar – Se deben de realizar cálculos para determinar la categoría de Riesgo/ Peligro y EPP asociado Impacto en la Seguridad y Mantenimiento Ejemplos Típicos de Media Tensión • ¿Cómo cambia el nivel requerido de EPP si se usa equipo resistente al arco eléctrico? – No hay directa relación entre requerimientos típicos de EPP, como se define en la versión corriente de la NFPA 70E y el uso de CCM en baja tensión – Rockwell Automation cree que la NFPA 70E eventualmente incluirá EPP, categorías de Riesgo/Peligro y una guía para la selección de EPP para CCM en baja tensión Servicios de Fallas de Arco Eléctrico • Servicios comprensivos para evaluar y aprobar la seguridad contra arco dentro de las instalaciones – – – – – Análisis de Riesgos/Peligros en Fallas de Arco Estudios de Coordinación de la Protección Servicios de Mitigación Actualización de CCM Otros Servicios Relacionados • Para mayor información, visite la Ventana de Servicios y Soporte # 515 Resumen • Equipo resistente al arco ofrece un nivel más alto de seguridad al personal • Asegúrese que el equipo resistente al arco ha sido probado en todas las condiciones y estándares relevantes • El equipo resistente al arco requiere algunos pasos de ingeniería adicionales para implementar de manera exitosa • El equipo resistente al arco requiere mayor diligencia para una instalación apropiada • Cuando se instala de acuerdo a las instrucciones del fabricante, el desempeño del equipo resistente al arco se optimiza • El Equipo resistente al arco eléctrico puede ser vital en un programa comprensivo para mejorar la seguridad del personal Agenda 1. Estándares Relacionados con Arcos Eléctricos 2. Características/Dinámica del Arco Eléctrico 3. Implementación en Campo de Equipo Resistente a Fallas de Arco 4. Minimizando la exposición al riesgo de las fallas de arco eléctrico Minimice Riesgos de Fallas por Arco Eléctrico Centros de Control de Motores ArcShield en Baja y Media Tensión Media Tensión • Centro de Control de Motores ArcShield™ – Cumple con accesibilidad Tipo 2B de la IEEE C37.20.7 aun con la compuerta de baja tensión abierta para propósitos de mantenimiento Baja Tensión • CENTERLINE® 2100 Centro de Control de Motores NEMA con ArcShield – • El primero y único CCM resistente al arco diseñado bajo estándares NEMA • Cumple con accesibilidad Tipo 2 de la IEEE C37.20.7 CENTERLINE® 2500 Centro de Control de Motores IEC con ArcShield – Protección de Personal y Ensamble de acuerdo a IEC/TR 61641:2008 • Reduzca exposición a arcos eléctricos con controladores resistentes a fallas de arco eléctrico ArcShield Resistente al Arco en Media Tensión • • • • • • • • • FVNR 400A de 1 Piso FVNR 400A de 2 Pisos FVNR 600A de 1 Piso FVNR 800A de 1 Piso Arrancadores de Estado Sólido SMC Flex de 400A Arrancadores Reversibles de 400A Switch interruptor de carga de 400A Unidades de Acometida y Auxiliares ¡Próximamente más! • La variedad más vasta de equipo resistente al arco eléctrico ArcShield Resistente al Arco en Media Tensión • Estructura Reforzada Calibre 12 • Misma distribución y forma que unidades no resistentes al arco • Panel de Baja Tensión y Compuerta integradas a la Celda de Fuerza • Pasadores de Puerta Robustos • Tornillo de ¼ de vuelta multipunto • Sellado con Empaques especiales Dimensiones MV ArcShield - Sistema de Plenum 45 in. [1143 mm] Plenum 36 in. [914 mm] Ducto de Cableado de Baja Tensión Aislado ~127 in. [3229 mm] ArcShield Vista Lateral 91 in. [2315 mm] 36 in. [914 mm] MV ArcShield - Plenum y Opciones de Chimenea Plenum y Chimenea Estandar y Customizables Disponibles Dimensiones MV ArcShield – Nueva Chimenea de Arco 197.4 in. [5015 mm] 67 in. [1700 mm] Recommended clear space 39.4 in. [1000 mm] 130.5 in. [3315 mm] Optional Chimney Isolated LV Wire way ArcShield Side View 91 in. [2315 mm] 36 in. [914 mm] MV ArcShield-Controladores Resistentes al Arco • Probados a través del IEEE C37.20.7-2001 – 40 kA (7.2 kV), por 0.5 segundos – Cumplen con accesibilidad Tipo 2B • El personal se resguarda por el frente, por los lados y por detrás de la estructura • Mantiene resistencia de arco aun cuando la puerta esté abierta • Usan Plenum o Chimenea arriba de la estructura para direccionar de manera segura la energía del arco fuera de la zona donde se encuentra el personal CCM CENTERLINE 2100 con ArcShield • La Serie CENTERLINE 2100 de CCM ofrece una extensiva lista de características para mantener la seguridad del personal • Con un enfoque mayor a la seguridad en eventos de fallas de arco, el CCM CENTERLINE 2100 con ArcShield puede reducir los peligros de fallas de arco eléctrico – El primero y único CCM en Baja Tensión con Características contra arco eléctrico – Encerramiento con Accesibilidad del Tipo 2 provee protección extra para el personal por el frente, los lados y la parte trasera del CCM como lo define la IEEE en IEEE C37.20.7-2007 • Tecnología IntelliCENTER ayuda a mejorar la operación del sistema – Monitoreo, Configuración y Solución de Problemas de manera Remota • Mantenga las puertas cerradas • Mantenga a su personal fuera de las fronteras de fallas de arco CCM CENTERLINE 2100 con ArcShield Sistemas de Liberación de Presión (para fallas de arco de 100ms) Ventanas Manuales o Automáticas Coberturas Aislantes en los paneles de Cobertura de los Buses Horizontales Tornillos de ¼ de vuelta resistentes al arco Bus de Tierras Vertical de Cobre con Zapatas de Uso Rudo para las Silletas Escapes de Aire Resistentes al Arco CENTERLINE 2500 MCC with ArcShield Sistema de Liberación de Presión Tornillos de ¼ de Vuelta Resistentes al Arco Ventanas Automáticas • Encerramiento sin Ventilar • Bus de Tierras Vertical con unidades removibles • Zapatas de uso rudo para todas las unidades Coberturas Aislantes en los paneles de Cobertura de los Buses Horizontales Otras Características de Seguridad Disponibles para los CCM CENTERLINE Ventanas de Visualización Coberturas y Barreras Conexiones de Redes Industriales a Través de las Puertas Detección de Voltaje Montada en Puerta Programador DeviceNet 193-DNCT Escaner de Laser SafeZone™ Ventanas Infrarrojas para Inspección Visual Puertas Amarrillas de Alta Visibilidad para la Acometida Sistema de Detección de Arco por Fibra Óptica Minimice riesgos de Arco Eléctrico con Tecnología ArcShield y InteliCENTER Monitoree, configure y solucione problemas sin abrir puertas • Puertos DeviceNet en las compuertas exteriores permite conectarse a la red del dispositivo sin tener que abrir las puertas de las unidades • El software IntelliCENTER permite el monitoreo, configuración y solución de problemas de todas las unidades en la red Monitoree, Configure y Resuelva Problemas sin Abrir Compuertas de las Unidades IntelliCENTER Localización de Personal Comentario IntelliCENTER Detección de Sobrecarga Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Estado en Vista de Elevación Cambiar Configuración del Relevador (FLA Y Tipo de Disparo) Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vía Parámetros en Monitoreo Medir Corrientes de Fase Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Tendencia o Medición en Monitoreo Medir Corriente del Motor Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Tendencias y Salvar Información Detección de Falla a Tierra Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vista de Monitoreo o Elevación Monitoreo de Termistor Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Tendencia o Medición en Monitoreo Tiempo a Disparo, Tiempo a Reestablecer Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Tendencia o Medición en Monitoreo Reestablecer Relevador de Sobrecarga Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vista de Monitoreo Historia de Eventos Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vista de Eventos Verificar Voltaje de Control Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vista de Monitoreo Operación Arrancador Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vista de Monitoreo o Elevación Documentación de Unidades Puerta Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vista de Documentación Cerrada Fuera de la Zona de Arco Vista Monitoreo / Refacciones/ El MantenimientoPuerta remoto aleja al personal de posibles Manualesriesgos por fallas de corto circuito Identificación de Componentes Resumen Rockwell Automation le provee con productos y soluciones que lo ayudan a obtener un mayor grado de seguridad