Internal Variable Formulation

El arco eléctrico es una descarga disruptiva con un proceso sostenido de circulación de corriente eléctrica muy elevada, generado por la ionización de un medio gaseoso (por ejemplo, el aire, SF6, gases nobles, etc.), entre dos superficies o elementos a diferente potencial.

“El arco permanece activo hasta que la tensión existente en sus extremos proporciona la energía suficiente para compensar la cantidad de calor disipado y para mantener las condiciones adecuadas de temperatura. Si el arco se alarga y se enfría, dejan de existir las condiciones para su subsistencia y se extingue. De una forma análoga, el arco también se origina a consecuencia de un cortocircuito entre las fases. Un cortocircuito es una conexión de baja impedancia entre dos conductores que se encuentran a diferente tensión…” [17].

El medio conductor que forma la conexión de baja impedancia (por ejemplo, una herramienta no aislada dejada sobre las barras en el interior de un cubículo eléctrico, un cableado inapropiado o el cuerpo de un animal), sometido a un nivel de tensión eléctrica, es atravesado por una corriente eléctrica sostenida de gran valor.

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Debido a la corriente de defecto o corriente de arco eléctrico este provoca el sobrecalentamiento de los conductores o de las barras de los equipos eléctricos, dando lugar a la fusión de los conductores de menor sección. Al fundirse un conductor, se crean unas condiciones similares cuando se apertura un circuito eléctrico. Llegado este punto se genera un arco eléctrico, el cual se mantiene hasta la actuación de las protecciones eléctricas o hasta que dejan de generarse las condiciones que lo hacen estable.

“Los resultados del arco eléctrico se caracterizan por una intensa ionización del medio gaseoso, por reducidas caídas de tensión anódica y catódica (respectivamente, 10 y 40 V), por altas o muy altas densidades de corriente en el centro de la columna (del orden de 10^2 - 10^3 hasta 10^7 A/cm2), por altísimas temperaturas (varios miles de °C) en el centro de la columna de corriente” [17].

Según cita norma IEEE 1584-2002, “El riesgo de arco eléctrico es una condición peligrosa asociada con la liberación de energía causada por un arco eléctrico” [2].

Según cita el código nacional de electricidad de utilización, “Los arcos eléctricos liberan una enorme cantidad de energía casi instantáneamente y pueden provocar quemaduras en el cuerpo, debido exclusivamente a la intensa radiación ultravioleta que irradian aún sin que exista contacto eléctrico” [16].

El arco eléctrico es un fenómeno caótico, es decir, no lineal y fuertemente dependiente de las condiciones iniciales como:

 Número de veces que los trabajadores trabajan expuestos a equipos energizados

 Complejidad de la tarea a realizar, espacio disponible, márgenes de seguridad, procedimientos de seguridad, etc.

 Entrenamiento, capacitaciones, agilidad mental y física  Equipo de herramientas y EPP adecuado

También depende de mucho de factores como el medio físico donde se produce, la intensidad de corriente o la forma y materiales de la instalación

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eléctrica en tensión y que puede originarse por cortocircuitos cuya causa son por errores humanos o técnicos.

Figura N° 2.1: El arco eléctrico (Arc flash y Arc Blast), Fuente de [18]

El arco eléctrico se encuentra conformado por los siguientes fenómenos:

 Arc Flash (Relámpago de Arco): Es la liberación de energía térmica

y luminosa del arco eléctrico, el relámpago de arco se presenta cuando una corriente eléctrica de arco pasa a través del aire ionizado, entre conductores sin conexión a tierra o entre conductores con conexión a tierra [3].

Esta liberación de energía produce:

Calor, la liberación de la energía calorífica se produce en el aire, cuyos átomos y moléculas elevan su temperatura (hasta 20000°C) y se ionizan originando plasma, el aire se comporta como conductor por su alta disponibilidad de carga libre o por el enriquecimiento del ambiente con vapores de materiales conductores originados por la alta temperatura del mismo arco, esta energía calorífica se expresa en cal/cm2.

Energía luminosa, el relámpago de arco produce una luz brillante y también emite Radiaciones electromagnéticas principalmente

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ultravioleta (UV) e infrarroja (IR), los cuales pueden producir quemaduras a los ojos y la piel.

 Arc Blast (Ráfaga de Arco): Es la liberación de energía en forma de

onda explosiva, generada por las altas temperaturas ocasionadas por el arco eléctrico [3].

Esta liberación de energía produce:

Onda de presión muy elevadas, alcanzando hasta 0.3MPa que

equivalen a una presión de 30T/m2, el cual producen destrucciones mecánicas sobre las instalaciones y daños físicos sobre los trabajadores.

Gases tóxicos, la desintegración de los materiales y el humo liberado,

producto de un arco eléctrico, constituyen un gran peligro para las personas que se encuentren cerca e inhalen estos gases, produciendo severos daños a los pulmones.

Expulsión de objetos, debido a la alta presión que se presenta, un arco eléctrico puede contener metal fundido u objetos que se desprenden de celdas, los cuales al viajar a altas velocidades y presiones actúan como proyectiles.

Energía acústica: el sonido producto del súbito aumento de presión del aire en el momento que se presenta el arco eléctrico, puede producir sonidos de hasta 140dB, que pueden producir daños en el sistema auditivo.

 Choque eléctrico: Es la liberación de energía causada por el contacto

o la aproximación a conductores o partes de circuitos eléctricos energizados [3].

Cuando el personal electricista está laborando con los equipos eléctricos, siempre existe el riesgo del choque eléctrico (electrocución).

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Los daños causados dependen de varios factores:

 Características del circuito eléctrico (corriente eléctrica, resistencia, frecuencia y voltaje).

 Resistencia óhmica de contacto e interna del cuerpo humano.  Camino de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano, es

determinado por el punto de contacto y la química del cuerpo.  Tiempo de contacto.

 Condiciones ambientales que afectan la resistencia óhmica de contacto del cuerpo.