Calculo De La Energía Incidente Y La Frontera De Relámpago.pdf 3e3iz

CALCULO DE LA ENERGÍA INCIDENTE Y LA FRONTERA DE RELÁMPAGO DE ARCO, CON REFERENCIA A LA NORMATIVA NFPA 70E-2015 ANEXO “D” CON EL MÉTODO DE CÁLCULO DE LA NORMA IEEE 1584-2002. EJEMPLO DE APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE ARCO ELÉCTRICO. Se desea hallar la energía incidente y la frontera de arco de la sala eléctrica N°4 (área de chancado secundario y terciario) ver diagrama unifilar en el plano A1-MI073G13-3200-65E-002, cuyos datos son los siguientes:  Corriente de cortocircuito trifásico franco en la barra C-3200-MC-041 :17.84kA.  Tiempo de despeje de arco eléctrico del dispositivo de protección C-3200-CB-041 :117seg.  Tensión del sistema :4.16kV Se realiza el cálculo empleando las ecuaciones de la norma NFPA 70E con el método de la IEEE 1584: A continuación, en la Tabla A.6.1 se pasará a determinar la corriente de arco eléctrico para la barra C-3200-MC-041 sala eléctrica N°4 (área de chancado secundario y terciario):

Calculo de la Corriente de Arco Eléctrico ENTRADA DE DATOS K: Constante para el tipo de configuración. K= 0.153 para arcos al aire libre. K= 0.097 para arcos en caja. Ibf = Corriente de falla o cortocircuito Trifásica , kA G = Espacio entre conductores o electrodos en mm. VL = Voltaje del sistema de baja tensión en KV.

DATO

UNIDAD

0.097

-

17.84 102 4.16

kAmperios mm kVoltios

Calculo corriente de arco eléctrico para 1 kV < V < 15 kV Ecuación [D.4.2(b)] de la norma NFPA 70E-2015 Anexo “D” con el método de cálculo de la norma IEEE 1584-2002 log(Ia)=0,00402+0,983.log(Ibf) Calculo Iog (Ia) Ia (kA) Corriente de Arco Eléctrico 1.23 17.15

Tabla A.6.1: Calculo de la Corriente de Arco Eléctrico En donde se puede apreciar que la corriente de arco eléctrico es de 17.15kA, comparado con los resultados que nos ofrece el software Etap 16.0 nos da como resultado 17.07kA que lo podemos apreciar en el Anexo N°3 en la barra C-3200-MC-041. A continuación, en la Tabla A.6.2 se pasará a determinar la Energía Incidente Normalizada para la barra C-3200-MC-041 sala eléctrica N°4 (área de chancado secundario y terciario):

Calculo de Energía Incidente Normalizada ENTRADA DE DATOS K1 = 0,555 para arcos en caja. K1 = 0,792 para arcos al aire libre. K2= 0 para sistemas no puestos a tierra o puestos a tierra mediante alta resistencia K2= 0,113 para sistemas puestos a tierra G = Espacio entre conductores o electrodos en mm. (ver Tabla D.4.2) Ia = Corriente de arco eléctrico , kA

DATO

UNIDAD

0.555

-

0

-

102 17.15

mm kAmperios

Calculo de Energía Incidente Normalizada Ecuación [D.4.3(a)] de la norma NFPA 70E-2015 Anexo “D” con el método de cálculo de la norma IEEE 1584-2002 lg(En)= K1+K2+1,081.lg(Ia)+0,0011.G En Calculo lg(En) (J/cm2) Energía Incidente Normalizada 2.00 1.00

Tabla A.6.2: Calculo de Energía Incidente Normalizada En donde se puede apreciar que la energía incidente es de 1 J/cm2.

A continuación, en la Tabla A.6.3 se pasará a determinar la Energía Incidente para la barra C3200-MC-041 sala eléctrica N°4 (área de chancado secundario y terciario):

Calculo de la energía Incidente ENTRADA DE DATOS Cf = Factor de cálculo. Cf=1,5 para tensiones de 1kV o menos Cf=1,0 para tensiones superiores a 1kV En = Energía incidente normalizada en J/cm2 t = Duración del arco en segundos. D = Distancia del arco a la persona (distancia de trabajo) en mm. (ver Tabla D.4.2) x: Exponente de la distancia.

DATO

UNIDAD

1

-

1.00 0.117 457.20 0.973

J/cm2 Segundos mm -

Calculo de la energía Incidente Ecuación [D.4.3(c)] de la norma NFPA 70E-2015 Anexo “D” con el método de cálculo de la norma IEEE 1584-2002 E= 4,184.Cf.En(t/0,2)(610x/Dx) Calculo E (J/cm2) E (cal/cm2) Energía Incidente 30.54 7.30

Tabla A.6.3: Calculo de la energía Incidente En donde se puede apreciar que la energía incidente es de 7.3 cal/cm2., comparado con los resultados que nos ofrece el software Etap 16.0 nos da como resultado 7.78 cal/cm2 que lo podemos apreciar en el Anexo N°3 en la barra C-3200-MC-041.

A continuación, en la Tabla A.6.4 se pasará a determinar la frontera de relampago de arco para la barra C-3200-MC-041 sala eléctrica N°4 (área de chancado secundario y terciario):

Calculo de la Frontera de relámpago de Arco ENTRADA DE DATOS Cf = Factor de cálculo. Cf=1,5 para tensiones de 1kV o menos Cf=1,0 para tensiones superiores a 1kV En = Energía incidente normalizada en J/cm2 t = Duración del arco en segundos. Eb=Energía incidente en J/cm2 a la distancia de la frontera de arco eléctrico. x: Exponente de la distancia. (ver Tabla D.4.2)

DATO

UNIDAD

1

-

1.00 0.117 0.50 0.973

J/cm2 Segundos J/cm2 -

Calculo de la energía Incidente Ecuación [D.4.3(c)] de la norma NFPA 70E-2015 Anexo “D” con el método de cálculo de la norma IEEE 1584-2002 DB=[4,184.Cf.En.(t/0,2).(610^X/Eb ) ]^(1/X) Calculo DB (mm) DB (m) Energía Incidente 3,130.34 3.13

Tabla A.6.4: Calculo de la Frontera de relámpago de Arco En donde se puede apreciar que la frontera de arco eléctrico es de 3.13m comparado con los resultados que nos ofrece el software Etap 16.0 nos da como resultado 3,13m que lo podemos apreciar en el Anexo N°3 en la barra C-3200-MC-041.

Figura A.6.1: Resultados realizados por el software Etap 16.0 para la sala eléctrica N°4.