Seguridad con la Electricidad
En la ejecución de un trabajo, se debe tener cuenta la seguridad, pero cuando tratamos con electricidad, se debe considerar el riesgo presente. Desde las herramientas, en qué, cómo y dónde utilizarlas hasta los procedimientos y normas aplicables en la ejecución de los trabajos, además de las normativas que puedan tener las empresas. Los accidentes relacionados con la manipulación de la energía eléctrica tienen consecuencias graves, tales como quemaduras severas, amputaciones, daños a órganos vitales y, en los peores, la muerte. Lo anterior ha conducido a que la ley y las normas se hagan cada día másentes, buscando preservar la vida, la salud y laidad de las personas.
En el sector eléctrico, tenemos:
OSHA: Código Federal Norma 1910.269 de la Administración Seguridad y Salud Ocupacional. Es una agencia del Departamento de Trabajo de los Estados Unidos. El Congreso estableció la agencia bajo la Ley de Seguridad y Salud Ocupacional promulgada por el presidente Richard M. Nixon el 29 de diciembre de 1970. misión de OSHA es "asegurar condiciones de trabajouras y saludables para los hombres y mujeres que trabajan, estableciendo y haciendo cumplir las normas, y proporcionando entrenamiento,, educación y asistencia". La agencia también se encarga de hacer cumplir una de estatutos y regulaciones. Se ha demostrado que las inspecciones de seguridad laboral de OSHA reducen las tasas de lesiones y los costos de lesiones sin efectos adversos para el empleo, las ventas, calificaciones crediticias o la supervivencia de la empresa.
Norma NFPA 70E:
Seguridad Eléctrica en Lugares de Trabajo, es una norma de consenso general de la National Protection Association, que refleja muchos años de experiencia de importantes participantes de industria para reducir riesgos y accidentes laborales. Cuenta con cuatro capítulos principales y varios anexos que, en su totalidad, atienden las necesidades fundamentales de seguridad eléctrica, enfocándose en las prácticas seguras de trabajo, el uso del EPP (Equipo de Protección Personal) adecuado, los requisitos de seguridad relacionados con el mantenimiento del sistema de suministro eléctrico, los requisitos de seguridad para equipos especiales y los requisitos de seguridad para las instalaciones.
Norma ASTM F1959:
American Society for Testing and Materials proporciona normas detalladas de las pruebas a realizar para determinar los valores de protección térmica para cada aplicación de arco eléctrico. El método de prueba de la norma ASTM F1959 se utiliza para determinar la clasificación de arco de los materiales para la ropa, exponiendo paneles de telas ignífugas a destellos de arcos eléctricos de distintas intensidades. Se mide tanto la transmisión de calor a través de la tela como la energía liberada por el arco. Los datos se evalúan en comparación con la curva de St (o la curva de quemadura de segundo grado) a través de técnicas de regresión logística para determinar la probabilidad de lesiones por quemadura.
NESC (National Electrical Safety Code):
Código Nacional de Seguridad Eléctrica. orientado a proporcionar reglas prácticas para garantizar la seguridad del personal durante la instalación, operación y mantenimiento de redes eléctricas y de comunicaciones y su equipo asociado. El NESC cubre los equipos de las compañías de generación, transmisión distribución de energía eléctrica que no son cubiertos por la NFPA 70. Está dividido en cuatro partes: 1. La parte I comprende las reglas para la instalación y mantenimiento de subestaciones y equipos2. La parte II cubre las reglas de seguridad para la instalación y mantenimiento de líneas aéreas eléctricas y de comunicaciones. 3. La parte III abarca las reglas de seguridad para la instalación y mantenimiento de líneas subterráneas eléctricas y de comunicaciones. 4. La parte IV comprende las reglas para la operación y mantenimiento de líneas eléctricas y de comunicaciones y de su equipo asociado.
Los Riesgos Eléctrico
El manejo de los riesgos eléctricos es un aspecto que cobra cada día más importancia dentro de las diferentes empresas, las cuales deben adoptar las medidas necesarias para minimizar los accidentes de tipo eléctrico y sus efectos. Un primer paso para el manejo del riesgo eléctrico es el entendimiento de su naturaleza. No se puede manejar el riesgo eléctrico si no se comprende su magnitud. Normal, tendemos a asociar el riesgo eléctrico solo con el fenómeno del paso de la corriente eléctrica a través del cuerpo o el choque eléctrico; sin embargo, existen otros riesgos, como el arco eléctrico y la explosión, que son igualmente peligrosos para las personas y, por lo tanto, deben ser comprend.
El Arco Eléctrico
Normalmente, el aire es un muy buen elemento aislante; sin embargo, bajo ciertas condiciones, como altas temperaturas y altos campos eléctricos, puede convertirse en un buen conductor de corriente eléctrica. Un arco eléctrico es un cortoco a través del aire. La mezcla de los materiales a través de los cuales circula la corriente del arco eléctrico se llama plasma. La característica física que hace peligroso el arco eléctrico es la alta temperatura, la cual puede alcanzar 50,000 °K en la región de los conductores (ánodo y cátodo) y 2,000 °K en la columna.
La alta temperatura del arco eléctrico produce radiación de calor capaz de causar quemaduras graves incluso a distancias de 3 metros. La energía del arco está relacionada con la corriente y su tamaño siendo el impacto del nivel de tensión del sistema menos significativo. Por ello, se debe tener especial cuidado con los sistemas de baja tensión, que a menudo presentan niveles de corriente de cortocircuito más altos. El daño que el arco eléctrico puede causar a una persona varía según la de calor que recibe. Este riesgo se puede reducir considerando como la distancia al arco, la duración del mismo y el uso de ropa y equipos de protección personal que ofrezcan barreras o aislamiento térmico.
Piel Normal
Quemadura por Arco Electrico
Quemadura Segundo Grado
Quemadura Primer Grado
Quemadura Tercer Grado
Explosión Cuando se produce un arco eléctrico, el aire en forma de plasma se calienta rápidamente en un breve lapso de tiempo, lo que provoca una expansión acelerada del aire circundante. Esta expansión genera una onda de presión que puede alcanzar hasta 1000 kg/m². Tales presiones son capaces de ocasionar la explosión de bastidores, el doblado deminas, debilitar muros y lanzar partículas al aire a altas velocidades. Los efectos de esta explosión incluyen: - Explosión de bast - Doblado de láminas - Proyección de partículas a altas velocidades
Causas de un arco eléctrico Las causas que pueden generar un arco eléctrico: - Presencia de polvo, impurezas, corrosión, condensación y animales. - Descargas de chispas debido a: - Contacto accidental. - Caída accidental de herramientas. Sobretensiones en espacios reducidos. - Falta de materiales aislantes. - Fallas o mal funcionamiento del equipo. arco eléctrico provoca una expansión explosiva del aire y de metales. Por ejemplo, cuando el cobre se vaporiza, su volumen se expande hasta 67,000 veces. Esta explosión genera peligrosas ondas de presión, ondas sonoras y puede derretir acero.
Tanto los materiales como los metales derretidos pueden golpear el cuerpo, a más de ¡400 km/h!
Arco eléctrico a 2 pies 145 decibeles
Turbina de avión a 200 pies 132 decibeles
Umbral del dolor 130 decibeles
La energía liberada por el Arco Eléctrico en energía sonora, expansiva, calor vaporizante y radiación térmica produce lesiones en el cuerpo humano como:
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Quemaduras graves
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Pérdida de la visión
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Lesiones o heridas por esquirlas debido a la onda expansiva
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Lesiones a los pulmones por la explosión
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Ruptura de los tímpanos
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Lesiones por las ondas de presión
La severidad de estas lesiones dependerá de:
La Potencia– cantidad de energía en el arco
La Distancia– del trabajador al arco
El Tiempo – duración de la exposición al arco
El destello de luz es tan intenso que puede dañar la visión
El Choque Eléctrico El choque eléctrico se refiere a reacción física que se produce cuando la corriente eléctrica fluye a través del cuerpo. Su efecto varía según la intensidad de la corriente y las características físicas de la persona afectada.
Las corrientes muy elevadas, si bien no producen fibrilación, son peligrosas debido a que generan quemaduras de tejidos y órganos debido al calentamiento por efecto joule. Si la energía eléctrica transformada en calor en el cuerpo humano es elevada, el calentamiento puede ocasionar daños graves en órganos vitales.
El impacto de la corriente eléctrica en el cuerpo humano varía en cada situación. Los tres efectos principales son: 1. Fibrilación ventricular, 2. Daño tisular, y 3. Contracciones musculares.
**Resistencia del Cuerpo Humano**
**LA PIEL** La capa externa la piel, conocida como "capa córnea", ofrece resistencia a la electricidad, aunque esta puede diferir entre individuos.
**EL CORAZÓN** Controlado por impulsos eléctricos internos, el corazón puede sufrir fibrilación y detener su función de bombeo si se ve afectado por impulsos eléctricos externos, lo que puede llevar a la muerte de manera rápida.
**LOS MÚSCULOS** Los músculos también dependen de impulsos eléctricos. Una descarga eléctrica puede provocar la pérdida de control muscular, impidiendo que la persona se suelte de un conductor eléctricocable).
**Tabla defectos del Paso de la Corriente Eléctrica en el Cuerpo**
En un choque eléctrico, la corriente puede ingresar o salir por cualquier parte del cuerpo humano. La gravedad del choque aumentar si se usan accesorios metálicos como relojes, anillos, aretes o collares. Por lo tanto, es obligatorio no llevar este tipo de prendas al trabajar con electricidad.
Referencias: GTRI – REGIÓN 4, Thomas Dean, Steve Davis, Steven Owen.
IEB, Ing. Especialistas, José D. Arcila
Consecuencias de Accidentes Eléctricos
Los accidentes eléctricos pueden ocasionar diversos tipos de traumas afectando sistemas vitales como el respiratorio, el nervioso y el muscular, y órganos vitales como el corazón. Las lesiones que pueden ocasionarse por los accidentes eléctricos son:
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El paso de la corriente a través del cuerpo puede generar cortaduras o rotura de miembros.
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Los daños en los nervios causados por el choque eléctrico o por las quemaduras pueden causar pérdida de la motricidad o parálisis.
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Las quemaduras por el arco eléctrico o por la corriente generan dolores intensos que pueden ser de una duración extremadamente larga.
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Las partículas, el metal fundido y las quemaduras en los ojos pueden ocasionar ceguera.
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La explosión puede ocasionar pérdida parcial o total de la audición.
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La circulación de corriente a través de los órganos puede ocasionar su disfunción.
Además de las lesiones puede ocasionarse la muerte por los siguientes factores:
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El choque eléctrico puede ocasionar daños físicos mortales.
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Cuando se tienen quemaduras de un porcentaje alto de la piel, se requieren cantidades grandes de líquidos para la cicatrización. Esto genera un esfuerzo en el sistema renal que puede ocasionar la falla del riñón.
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Los órganos internos afectados pueden dejar de funcionar ocasionando la muerte principalmente si se trata de órganos vitales.
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Si la víctima inhala gases muy calientes y materiales fundidos generados por el arco eléctrico, los pulmones se verán afectados y no funcionarán correctamente.
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El corazón puede dejar de funcionar por fibrilación o por parálisis debido a la corriente eléctrica.
Protección ante los Riesgo Eléctricos
Para protegerse de los efectos de los riesgos eléctricos se tienen los siguientes métodos:
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Evitar que se presenten las fallas eléctricas mediante unas instalaciones y equipos que cumplan con la normativa aplicable y mediante un mantenimiento preventivo que cubra todo el sistema eléctrico con la periodicidad adecuada.
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Utilizar barreras de protección que confinen la explosión y el arco eléctrico o que los oriente en direcciones en las cuales no afecten al personal.
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Mantener las distancias a los equipos energizados para evitar los acercamientos peligrosos que pueda producir arcos eléctricos.
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Evitar las diferencias de potencial nocivas entre diferentes partes del cuerpo humano.
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Proteger directamente a las personas con implemento de seguridad que eviten la circulación de corrientes peligrosas a través del cuerpo o que actúen como barreras frente al calor generado por el arco eléctrico y frente a los objetos o partículas lanzadas a altas velocidades por la explosión
Todas las empresas deben tener un conocimiento claro de su estado frente a los riesgos eléctricos. Si no se ha tenido un programa efectivo de prevención de los riesgos eléctricos y no se conoce el estado actual, debe realizarse un diagnóstico que identifique los puntos débiles y elaborar un plan de acción para la disminución del riesgo. Algunos puntos claves que se deben evaluar incluyen:
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Verificación de las instalaciones y del equipo eléctrico frente a los requerimientos de seguridad eléctrica. Debe tenerse claridad respecto a cuales son las normas y reglamentos que se deben cumplir.
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Evaluación de la calidad y periodicidad del mantenimiento del sistema eléctrico. Los instructivos de mantenimiento deben estar basados normas internacionales y en las recomendaciones de los fabricantes de los equipos.
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Evaluación de la dotación del personal con los equipos de protección individuales y con las herramientas y elementos de seguridad necesarios. Los implementos, herramientas y equipos de seguridad deben ser aptos para el trabajo con equipo eléctrico y cumplir con las normas aplicables.
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Evaluación del nivel de entrenamiento y capacitación del personal en el trabajo específico que desarrolla, en riesgos eléctricos y en prácticas de trabajo seguras. Además, debe evaluarse la calidad y periodicidad de la capacitación y el entrenamiento.
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Evaluación de la existencia y aplicación de los procedimientos de seguridad para el trabajo eléctrico.
Seguridad en Instalaciones Eléctricas
Algunos accidentes en redes eléctricas son ocasionados por deficiencias propias de la instalación, es decir, que no se deben a la aplicación de procedimientos incorrectos o a la carencia de equipos de seguridad o herramientas adecuadas. Para las instalaciones y el equipo eléctrico se tienen unos requerimientos mínimos indispensables para que el personal pueda realizar los trabajos bajo condiciones seguras. Estos requerimientos se encuentran dentro de las normas aplicables al diseño, montaje y mantenimiento. Los principales puntos a ser evaluados para diagnosticar el estado de la instalación frente al riesgo eléctrico son:
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Sistema de puesta a tierra
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Sistema de apantallamiento y protecciones contra sobretensiones
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Sistema de protecciones eléctricas
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Espacio para realizar trabajos y distancias de seguridad
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Señalización y barreras
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Mantenimiento preventivo
Puesta a Tierra
El sistema de puesta a tierra en relación con la seguridad de las personas cumple las siguientes funciones:
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Limitar tensiones de toque y de paso durante fallas eléctricas (cortocircuitos) a niveles que no representen riesgo de choque eléctrico para las personas.
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Disminuir en estado estacionario a valores mínimos las tensiones de objetos metálicos que se encuentran influenciados por inducciones de objetos energizados. Para garantizar esto se requieren valores bajos de resistencia de puesta a tierra y que los objetos metálicos se encuentren correctamente conectados al sistema de puesta a tierra.
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Proporcionar un camino seguro y de baja impedancia para la corriente de las descargas atmosféricas, cuando se trata de puestas a tierra para sistemas de apantallamiento.
ESQUEMA ELÉCTRICO DE UN SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA
Potencial de Paso El potencial de paso se refiere a la tensión que puede generarse entre dos puntos del suelo en una instalación durante unocircuito severo, a distancia equivalente al paso de una persona (aproximadamente 0,5 m). nivel de riesgo está determinado por la capacidad de cortocircuito de la línea, la resistividad del terreno y el tiempo de exposición al voltaje. Es importante no subestimar la magnitud de la corriente de fuga asociada a este fenómeno.
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nivel de riesgo está determinado por la capacidad de cortocircuito de la línea, la resistividad del terreno y el tiempo de exposición al voltaje. Es importante no subestimar la magnitud de la corriente de fuga en este fenómeno. El voltaje presente en el electrodo de potencial se conoce como gradiente de potencial, y su disminución depende de la resist del terreno. Cerca del electrodo de tierra, puede circular una corriente de varios kA a través del suelo. Si asumimos una resistencia de 1 ohm, esta corriente generará un voltaje de varios kV entre los pies del trabajador. Este mismo principio se aplica al voltaje de toque cuando un trabajador se apoya en una estructura. **Potencial de Toque** El potencial de toque se refiere a la tensión que puede existir entre un elemento metálico accesible para una persona de pie en la instalación y el suelo sobre el que se encuentra, durante las condiciones de cortocircuito más extremas.
El voltaje de paso puede aparecer cuando existe una diferencia de potencial entre los pies de un liniero en el momento de la falla.
Apantallamiento
El principio fundamental de la protección contra descargas atmosféricas, es dar unos medios por los cuales una descarga eléctrica pueda entrar o dejar la tierra sin daños resultantes o pérdidas. Se debe ofrecer una trayectoria de baja impedancia que será preferida por la corriente de descarga en lugar de las trayectorias de alta impedancia ofrecidas por los materiales de las edificaciones tales como madera, ladrillos, baldosas, piedra o concreto.
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Cuando una descarga sigue las trayectorias de altas impedancias,se puede causar daño por el calor o los esfuerzos mecánicos generados durante el paso de la descarga.
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Además de captar las descargas atmosféricas directas, el sistema de apantallamiento debe garantizar la equipotencialidad de la estructura o edificación protegida, evitando que se generen diferencias de potencial elevadas que tengan como consecuencia el salto de chispas o arcos eléctricos
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La protección total contra descargas atmosféricas consiste en una jaula de Faraday completa, lo cual tiene costos inadmisibles para cualquier empresa, por lo que en la práctica, se deberá correr un riesgo de descarga sobre el objeto a proteger.
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Los daños que se pueden ocasionar a las personas por las descargas atmosféricas están asociados principalmente con las quemaduras generadas por el arco o por la circulación de corriente a través del cuerpo. Cuando la energía absorbida por la persona supera un cierto valor, el riesgo se incrementa enormemente. Los investigadores proponen valores límites de energía absorbida entre 30 J y 50 J, energía fácilmente obtenible con una descarga directa sobre una persona. No obstante, un buen sistema de apantallamiento, compuesto por puntas, bajante y puestas a tierra, garantiza en la mayoría de los casos un grado de protección suficiente.
Protección contra sobre tensiones
Este tipo de protecciones son complementarias con el sistema de apantallamiento, y están concebidas para evitar que las sobretensiones generadas por descargas atmosféricas o por maniobras superen los niveles de aislamiento de los equipos y conduzcan a la creación de cortocircuitos.
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Los dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS) limitan la tensión mediante la absorción de una parte de la energía que produce la sobretensión. En condiciones de tensión nominal en el sistema, estos dispositivos absorben cantidades mínimas de corriente (del orden de microamperios), y su característica no lineal hace que cuando la tensión alcance valores elevados, la corriente aumente abruptamente, absorbiendo energía de la sobretensión.
Protecciones Eléctricas
El papel principal de los equipos de protección es el de garantizar que las fallas eléctricas son detectadas y aisladas dentro de unos límites de tiempo que garanticen la seguridad de las personas y delas instalaciones.
Los efectos de las fallas eléctricas dependen principalmente de dos factores: la magnitud de la falla (corriente de cortocircuito) y la duración. Los efectos de la circulación de corriente a través del cuerpo humano o choque eléctrico son proporcionales al tiempo de duración; la cantidad de calor recibido por una persona de un arco eléctrico, depende también de su duración.
Por todo lo anterior, es indispensable la implementación de sistemas de protecciones adecuados y con los ajustes correctos tendientes a minimizar los tiempos de duración de las fallas. Para esto se deben realizar estudios de ajuste y coordinación de protecciones orientados a garantizar lo siguiente:
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Que los cortocircuitos sean detectados y despejados por elementos de protección rápidos (instantáneos o de tiempo definido con baja temporización, por ejemplo, < 300 ms). Los fusibles correctamente seleccionados son una protección excelente contra cortocircuito, dado los tiempos bajos de despeje de falla que garantizan (en muchos casos inferiores a un ciclo). Los elementos de protección contra sobrecarga operan normalmente en tiempos de varios segundos, por lo cual noson adecuados para cortocircuitos.
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Que la instalación y el equipo eléctrico se encuentren correctamente protegidos contra cortocircuitos y sobrecargas, es decir, que los tiempos de actuación de las protecciones son inferiores a los tiempos que el equipo eléctrico puede soportar la falla o la sobrecarga.
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Que las fallas a tierra sean detectadas y despejadas en un tiempo inferior al utilizado para el cálculo de las tensiones de toque y de paso, que normalmente es de 500 ms.
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Que las fallas a tierra en sistemas no aterrizados sólidamente (aterrizados con alta o baja impedancia) son detectadas y aisladas.
Además de las protecciones de sobrecorriente y de sobrecarga, los equipos deben contar con un esquema completo de protecciones acordes con las normas aplicables.
Para transformadores de 5 MVA en adelante es recomendable el uso de la protección diferencial, además, se deben tener las protecciones mecánicas necesarias (relé Buchholz, relé de presión súbita, nivel de aceite, etc.).
Si se tienen generadores es recomendable que estos cuenten con un esquema de protecciones eléctricas acorde con los requerimientos de las normas ANSI o IEC aplicables: relés de pérdida de excitación, potencia inversa, sobretensión, sobre y baja frecuencia, secuencia negativa, falla a tierra en el rotor y en el estator, etc.
Distancia Mínima de Aislamiento - MAID
La rigidez dieléctrica del aire determina la distancia de aislamiento mínima para un voltaje dado. Esta se define como la distancia mínima que dos cuerpos con un gradiente de potencial entre ellos, pueden acercarse antes de que el voltaje rompa la rigidez dieléctrica del aire.
Tabla distancia mínima de aislamiento
Esta distancia se da como referencia y no debe ser usada para trabajos en línea viva. La distancia de seguridad que deberá usar el liniero es la distancia mínima de trabajo.
**Distancia Mínima Trabajo**
La distancia mínima de trabajo se establece a partir de la distancia mínima de aislamiento en aire correspondiente al voltaje de la línea, sumando factor que considera movimientos involuntarios, el cual varía según el país. La separación entre el liniero y la línea, así como entre la estructura y el liniero, debe cumplir con la distancia mínima permitida. Es contar con un espacio adecuado para el acceso y trabajo en la instalación eléctrica, lo que facilita la operación y el mantenimiento del Además, la instalación debe permitir la circulación de personal y vehículos en las áreas permitidas, manteniendo las distancias mínimas respecto al equipo energizado, lo cual debe ser contemplado desde la etapa de diseño.
Se establecen tres límites de acercamiento para seguridad del personal, basados en la norma NFPA 70E:
**Lím de aproximación segura:** distancia mínima desde un energizado donde el personal no calificado puede estar sin riesgo de arco eléctrico -
**Límite de aproximación restringida:** distancia mínima a la que el personal calificado puede acerc sin utilizar equipos de protección personal certificados contra arco eléctrico. -
**Límite de aproximación técnica distancia mínima en la que solo el personal cal con protección adecuada puede realizar trabajos en la zona de influencia directa de las partes energizadas del equipo.
Tabla distancia Mínima de Trabajo
Nota:
a. Estas distancias son tomadas considerando el máximo transitorio de sobrevoltaje que puede aparecer cualquier sistema con aire como medio aislante y expuesto al máximo voltaje de línea.
b. La longitud absoluta de la herramienta debe ser igual o exceder estas distancias para el rango de voltaje indicado.
Además de las fronteras de seguridad que deben estar claramente marcadas, la instalación debe tener áreas alrededor del equipo energizado que sean inaccesibles para el personal durante sus operaciones normales. En la figura siguiente se ilustra cómo, en una instalación de alta tensión, la parte energizada expuesta de los equipos se sitúa a una altura que supera la máxima que un ser humano puede alcanzar. Estas distancias se establecen según los procedimientos descritos en normativas como el National Electrical Safety Code (NESC).
Referencia:
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NFPA 70E
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Código Federal Norma 1910.269 Administración de Seguridad y Salud Ocupacional, OSHA
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NESC