Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de Puesta a Tierra. RIESGO ELÉCTRICO Y SEGURIDAD INDUSTRIAL

Transcripción

1 RIESGO ELÉCTRICO Y SEGURIDAD INDUSTRIAL

2 PELIGROS DE LA ELECTRICIDAD Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

3 Generalidades La severidad de este choque o descarga eléctrica se determina por tres factores: La Magnitud y tipo de Corriente. La trayectoria de la corriente que circula a través del cuerpo La duración que toma la corriente en circular. El nivel de Tensión

4 Magnitud y tipo de la corriente Tetanización (10-16 ma)

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6 Tetanización - Caídas El shock eléctrico también puede causar lesiones indirectas Los trabajadores en lugares elevados que sufren un shock pueden caer, resultando en lesiones serias o la muerte

7 Cese de la Respiración El individuo muere asfixiado en 3 ó 4 minutos o probablemente presenta graves lesiones cerebrales.

8 Fibrilación Cardíaca ( ma)

9 Cese de las funciones del corazón > 500 ma -Para Contactos breves. Reinicio espontáneo 5 minutos aprox. - Contactos espaciados: efecto acumulativo

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11 QUEMADURAS volt volt 220 volt Puede verificarse la destrucción de tejidos superficiales, de centros nerviosos, e incluso la ruptura de arterias.

12 QUEMADURAS IEC

13 Efectos de la frecuencia DC. Embolias gaseosas Efecto Joulle Hz Alta frecuencia Ventajas apreciables > 100 Khz

14 Efectos de los rayos VIDEO

15 Efectos de los rayos Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

16 Tiempo de exposición de la corriente La corriente de fibrilación es de hecho una función del peso del cuerpo

17 Charles Dalziel, estudió los efectos de la descarga eléctrica en el cuerpo humano, obteniendo una ecuación empírica para calcular el tiempo que una persona puede soportar el paso de una corriente, en forma segura; Donde k = para personas de 50 kg y para 70 kg Nótese que sí en la ecuación anterior ts = 1 s, IB = 116 ma; y sí ts = 0.1 s, IB = 367 ma.

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19 Nivel de Tensión Tetanización hasta 380 voltios. > 50 voltios la impedancia de la piel decrece rápidamente

20 Nivel de Tensión & Tiempo Suponiendo una resistencia 1000 ohms del cuerpo de una persona y varios voltajes a un circuito y utilizando la fórmula empírica de Charles Dalziel, obtenemos la corriente máxima antes de una condición mortal para una persona. VOLTAJE DEL CIRCUITO (V) DURACIÓN EN SEGUNDOS 50 kg DURACIÓN EN SEGUNDOS 70 kg , ,5 0.7

21 Nivel de Tensión & Tiempo IEC LV ELECTRICAL INSTALLATIONS Protection against electric shock

22 IEC Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

23 NF C Low-voltage electrical installations

24 Trayectoria de la corriente Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

25 Trayectoria de la corriente Tensión de paso. Diferencia de potencial que Experimenta una persona parada sobre una Superficie, entre sus pies separados 1m IEEE 80 Tensión de toque. Diferencia de potencial que experimenta una persona que toca un equipo PAT con su mano mientras esta parada sobre una superficie PAT IEEE 80

26 Resistencia eléctrica Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

27 Resistencia eléctrica y modelo equivalente del cuerpo humano Filosofía de seguridad según IEC 60479

28 Resistencia eléctrica IEC

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30 Resistencia eléctrica

31 Resistencia eléctrica IEC

32 IEC Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

33 Resistencia eléctrica IEC

34 Impedancia del cuerpo humano Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

35 IEC Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

36 Corriente & Tiempo IEC

37 IEC Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

38 IEC Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

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40 Tabla comparativa Resistencia corporal IEC IEEE Std 80 Hace un estudio exhaustivo y Asume 1000Ω desarrolla ampliamente el modelo de impedancia de la piel así como el de la resistencia total. Plantea que la resistencia depende del voltaje aplicado, área de contacto, humedad, etc. Provee gráficas para calcular la resistencia del cuerpo. Para altos voltajes 3Kv -5Kv la resistencia tiende a 1000 Ω Corriente límite permitida No indica el criterio Debe ser menor a aquella que cause 0.5 % de probabilidad de fibrilación ventricular IEC vs IEEE STD 80

41 Voltaje de toque IEC IEEE Std 80 Se calcula por medio de una ecuación que depende de la corriente permitida de toque, resistencia del cuerpo de toque y resistencia equivalente entre los pies y tierra. Se calcula por medio de una ecuación que depende de la corriente de toque permitida a 0,5% de fibrilación y la resistencia total del cuerpo de toque. Voltaje de paso Se calcula por medio de una ecuación de malla que depende de la corriente permitida de paso, resistencia del cuerpo de paso y resistencia equivalente entre los pies y tierra. Se calcula por medio de una ecuación que depende de la corriente de paso permitida a 0,5% de fibrilación, la resistencia total del cuerpo de paso. Cálculo de voltajes Se necesita programas de cómputo para realizar iteraciones y resolver ecuaciones no lineales. Aplicación directa de las ecuaciones IEC vs IEEE STD 80

42 REBT Reglamento Electrotecnico de Baja Tensión

43 A comparison of IEC and IEEE Std 80 on Grounding Safety Criteria En este documento se realiza una comparación de los criterios de seguridad de ambas normas y asimismo se cuantifican las diferencias entre los voltajes de toque y paso, y la resistencia del corporal. Las siguientes gráficas se realizaron bajo los siguientes criterios: 0.5% de fibrilación ventricular Valores de resistencia de 5% y 50% según IEC Camino de corriente de MANO a 2 PIES IEC vs IEEE STD 80

44 Comparación de los voltajes de toque 5% de resistencia corporal (IEC ) 50% de resistencia corporal (IEC ) IEC vs IEEE STD 80

45 Comparación de los voltajes de Paso 5% de resistencia corporal (IEC ) 50% de resistencia corporal (IEC ) IEC vs IEEE STD 80

46 Comparación de los voltajes de Resistencia Corporal La duración usual de los choques entre 0.25 y 0.5 segundos la Resistencia de 5% de la IEC es cercana a o mayor. Esto es útil para las personas que cuestionan el uso de de resistencia corporal de la IEEE Std 80 IEC vs IEEE STD 80

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48 Medidas de Protección contra contactos Indirectos IP2X (agujeros de ø menor a 12 mm y distancia mayor a 80 mm)

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51 MITOS Y REALIDADES

52 MITO 01: Si no hay evidencia de quemadura eléctrica significa que la persona no tiene lesiones. Aproximadamente el 50% de los accidentes en baja tensión quemaduras. no presentan La corriente se puede distribuir sobre la piel mojada o sobre una gran área sin causar quemaduras. La muerte por fibrilación ventricular no requiere que se produzcan quemaduras

53 MITO 02: Para baja tensión muchas de las lesiones son proporcionales a la energía del choque eléctrico. Las lesiones son desproporcionales a la energía de los choques eléctricos, esto ha sido bien documentado, en muchos casos la slesiones están ligadas a la energía de contacto.

54 MITO 03: Las tensiones por debajo de los 50 voltios no pueden hacer fibrilar al corazón y en consecuencia Un circuito debajo de 50 voltios no representa riesgos De este estilo Es aceptable que las corrientes pueden ocurrir cuando en un circuito manomano se excede los 50 ma. La resistencia del cuerpo cuando se esta muy mojado puede llegar a tener 500 ohms. En teoría una tensión de 25 volts. pudiera causar fibrilación.

55 MITO 04: Un choque eléctrico de 0,5 segundos con Una trayectoria mano-mano, a 120 voltios drenando 100 ma, no puede causar fibrilación ventricular La mayoría de los choques eléctricos raramente causan fibrilación ventricular Dalziel predijo que la mínima corriente de fibrilación sería I=K/raíz(T) La mínima corriente en este escenario es 73 amp.

56 MITO 05: Si conocemos la corriente, tensión, Trayectoria y energía del choque eléctrico podemos Predecir si el choque pudiera causar o no fibrilación ventricular. Muchas de las variables en un choque eléctrico son impredecibles y aleatorias, haciendo imposible conocer si un choque determinado es letal.

57 Teoría Tradicional de Seguridad Eléctrica 1.- Contacto mano-mano que excede los 50 ma es adecuado para causar fibrilación ventricular. 2.- Otro riesgo que pudiera causar la muerte es la insuficiencia respiratoria. 3.- Excepto para choques de larga duración la muerte por quemaduras no pudiera ocurrir. 4.- Las lesiones están limitadas a la trayectoria de la corriente 5.- En baja tensión las lesiones están limitadas a los puntos de entrada y salida de la corriente

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59 ESTADISTICAS

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63 CONDICIONES DE RIESGO

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68 CONCEPTOS APLICADOS A LAS PAT

69 NORMATIVAS Las normas y prácticas recomendadas recogen cientos de años de experiencia profesional y académica y por lo tanto son documentos de alto nivel en su contenido con la particularidad de que abordan los temas desde el punto de vista práctico. De manera que para el crecimiento profesional es excelente y obligante familiarizarse con el contenido y su aplicación. Igualmente desde el punto de vista legal son la base sobre las cuales deben apoyarse todas nuestras acciones profesionales porque son el elemento de comparación que se usa en las investigaciones cuando ocurren cuestionamientos al proceder profesional.

70 Necesidad de Normalización La práctica de la PAT en los sistemas eléctricos, nace precisamente de los objetivos básicos para el seguro uso de la electricidad, su principal misión es garantizar la seguridad del personal y posteriormente garantizar la seguridad de equipos y continuidad del servicio eléctrico, su normalización nos proporciona las instrucciones a seguir para garantizar estos puntos. Proteger la vida de las personas y los bienes materiales/equipos Minimizar el impacto al medio ambiente Garantizar la continuidad del servicio. Prevenir prácticas que puedan inducir a errores. La diferencia de potencial es el factor a considerar para evitar exposiciones peligrosas de las personas

71 Descarga Eléctrica Considérese un motor trifásico que opere a y ocurre una falla en los devanados de manera tal que la carcasa del motor quede energizada. Cuando ocurre la falla el armazón metálico está el mismo potencial que el conductor de fase, en estas circunstancias existe el peligro que alguien toque al mismo tiempo el armazón del motor y una superficie conectada a tierra. Existe una diferencia de potencial entre los puntos 1 y 2. La diferencia de potencial es el factor a considerar para evitar exposiciones peligrosas de las personas

72 Descarga Eléctrica En estas circunstancias existe el riesgo que: 1) alguien toque al mismo tiempo el armazón del motor o una tubería que esté conectado a tierra y, 2) una persona toca el armazón y pisa una superficie conectada a tierra. Estos dos casos completan el circuito eléctrico a través de la persona, la severidad de la descarga eléctrica dependerá de la forma en que la víctima esté conectada al circuito eléctrico

73 Descarga Eléctrica La manera de prevenir estos riesgos es estableciendo puentes de unión. Esto elimina la diferencia de potencial que puede existir entre el armazón del motor y otras superficies conectadas a tierra.

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75 Simbología Aplicable Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

76 TIERRA EARTH GROUND

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78 TIERRA AISLADA Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de

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80 MASA MASA PUESTA A TIERRA

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83 PUESTA A TIERRA GROUNDING/EARTHING

84 ELECTRODOS

85 PUESTA A TIERRA TEMPORALES

86 TÉRMINOS BÁSICOS Acometida (Service): Conductores y equipos que reciben la energía de la red de suministro público (o externo) para el suministro de energía a una instalación.

87 TÉRMINOS BÁSICOS Conductor de Puesta a Tierra (Grounding Conductor): Conductor utilizado para conectar un equipo o el circuito de tierra de una instalación, al electrodo o electrodos de tierra de la instalación.

88 TÉRMINOS BÁSICOS Conexión Equipotencial o Puente (Bonding): Unión permanente de partes metálicas para formar un trayecto eléctricamente conductivo que asegure la continuidad eléctrica y la capacidad para conducir con seguridad cualquier corriente que pudiera pasar. Puente de Conexión Equipotencial Principal (Bonding Jumper, Main): Conexión entre el conductor puesto a tierra del circuito y el conductor de puesta a tierra de equipos en la acometida.

89 TÉRMINOS BÁSICOS

90 TÉRMINOS BÁSICOS Puente de unión Equipotencial (Bonding Jumper)

91 TÉRMINOS BÁSICOS Identificado (Identified): Reconocido como adecuado para un uso, función, fin, entorno, aplicación, etc. específicos, cuando está así descrito en un requisito especial del Código. Esta marcación puede incluir sellado o certificado. Etiquetado o Listado (Labeled): Equipos o materiales incluidos en una lista publicada por un organismo competente y que se dedique a la evaluación de productos, que mantiene inspecciones periódicas de la producción de los equipos o materiales aprobados. Esta lista indica si el equipo o material cumple unas normas debidamente establecidas o si ha sido probado y encontrado apto para su uso de manera determinada.

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93 TÉRMINOS BÁSICOS Medio de Desconexión (Disconnecting Mean): Dispositivo o grupo de dispositivos u otro medio por el cual, los conductores de un circuito se pueden desconectar de su fuente de alimentación. Protección de Equipos Contra fallas a Tierra (Ground- Fault Protection of Equipment): Sistema para protección del equipo contra las corrientes de falla de fase a tierra, el cual actúa para causar la apertura de un medio de desconexión en cada uno de los conductores activos del circuito bajo falla.

94 TÉRMINOS BÁSICOS Falla a Tierra (Ground Fault): Es una conexión no intencional entre un conductor activo de un circuito y los conductores que normalmente no conducen corriente, las envolventes metálicas, canalizaciones metálicas, equipo metálico o la tierra.

95 TÉRMINOS BÁSICOS Persona Calificada (Qualified Person): Persona que tiene la habilidad y conocimiento relacionado con la construcción, instalación, operación y funcionamiento de los equipos y los riesgos que conllevan. En muchos países requiere CERTIFICACION.

96 TÉRMINOS BÁSICOS Conductor de Puesta a Tierra de los Equipos (Equipment Grounding Conductor): Conductor utilizado para conectar las canalizaciones, envolventes y las partes metálicas de los equipos, que no transportan corriente, al conductor puesto a tierra del sistema eléctrico, o al conductor del electrodo de puesta a tierra de la instalación o a ambos. NOTA No.1: Se reconoce que el conductor de puesta a tierra de los equipos también proporciona conexión equipotencial. NOTA No.2: Véase para una lista de conductores de puesta a tierra de los equipos aceptables.

97 TÉRMINOS BÁSICOS Electrodos de Puesta a Tierra (Grounding Electrode): Un objeto conductivo por el cual se establece una conexión directa con la tierra.

98 TÉRMINOS BÁSICOS Sistema Derivado Separadamente (Separately Derived System): Instalación cuya energía procede de una batería, sistema solar fotovoltaico o de los devanados de un generador, transformador o convertidor, y que no tiene conexión eléctrica directa (física), ni siquiera mediante un conductor del circuito sólidamente puesto a tierra, con los conductores de suministro que proceden de otro sistema.

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101 Conductor de Neutro (Neutral Conductor). Conductor Puesto a Tierra (Grounded Conductor) : Conductor conectado al punto neutro de un sistema, previsto conducir corriente bajo condiciones normales. TÉRMINOS BÁSICOS

102 Conductor del Electrodo de Puesta a Tierra (Grounding Electrode Conductor). Conductor usado para conectar el conductor puesto a tierra del circuito o el equipo al electrodo de puesta a tierra o a un punto del sistema de electrodos de puesta a tierra. No Puesto a Tierra (Ungrounded). No conectado a tierra o a un cuerpo conductivo que extiende a una conexión a tierra. TÉRMINOS BÁSICOS

103 TÉRMINOS BÁSICOS Puesta a Tierra de Protección Contra Rayos: Es un subsistema de puesta a tierra que debe garantizar la dispersión y disipación en el terreno de las corrientes provenientes de las descargas atmosféricas.

104 TÉRMINOS BÁSICOS Descargador de Sorebetensiones (Surge Arrester) Un dispositivo protector para limitar las variaciones de tensiones mediante descargar o desviar la corriente excesiva; también impide el flujo continuado o la corriente de seguimiento mientras permanece capaz de repetir estas funciones.

105 TÉRMINOS BÁSICOS Pararrayos (Air Terminal): Es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando el aire para llamar y conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a construcciones o personas. Este artilugio fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin. Este primer pararrayos se conoce como "pararrayos Franklin", en homenaje a su inventor.

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107 PROBLEMA BÁSICO Y NECESIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA

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109 PROPÓSITOS BÁSICOS DE LAS PUESTAS A TIERRA Garantizar la seguridad de las personas ante peligros de electrocución Asegurar la integridad de los equipos. Contribuir con la confiabilidad del servicio

110 MÉTODOS DE PUESTAS A TIERRA

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130 POSTES DE HORMIGÓN