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Actualmente en España se está produciendo una electrificación creciente en las infraestructuras industriales que, sumada al envejecimiento del parque instalado, hace que la seguridad eléctrica se consolide como una prioridad estratégica. Esta realidad obliga a repensar el diseño, mantenimiento y protección de los sistemas eléctricos.
Uno de los fenómenos que acontece con frecuencia y que conlleva, de forma inmediata, daños importantes en una instalación eléctrica es el arco eléctrico. Este defecto continúa siendo uno de los fenómenos más peligrosos en entornos eléctricos, por su capacidad de generar daños inmediatos en personas, equipos e instalaciones debido a la energía disipada. Esta disipación de energía es el principal origen de incendios y explosiones en las infraestructuras industriales.
A diferencia de un defecto de sobrecarga que una vez aislado a tiempo habrá impactado en la instalación, pero dejándola operativa, el defecto de arco eléctrico provoca directamente un problema que deja inoperativo ese punto de la instalación si se aísla en el mismo orden de tiempo que un defecto de sobrecarga.
El origen del defecto de arco puede estar asociado a defectos de aislamiento eléctrico, errores operativos o condiciones ambientales adversas, y sus consecuencias van desde lesiones graves hasta interrupciones no planificadas del servicio eléctrico. El área de afectación no solo tiene porque estar acotada en el entorno del punto donde se produce el defecto, puede ir a zonas adyacentes con lo que disminuye la resiliencia del sistema. Por su carácter imprevisible y su impacto potencial, exige una capacidad de respuesta extremadamente rápida.
Los equipos convencionales de protección en Media y Baja Tensión miden las magnitudes eléctricas de intensidad y tensión, y a través de sus funciones realizan la detección de defectos y la apertura del interruptor. La protección de sobreintensidad tarda en detectar el defecto en un orden de tiempo diez veces superior, además de tener en cuenta su tiempo de actuación, y esto hace incrementar la energía incidente del arco, que va deflagrando en el activo donde se haya producido, por ejemplo, en el embarrado o en los cables de una celda de Media Tensión, así como en un cuadro de Baja Tensión o en el entorno de un transformador, entre otros.
Actualmente existen soluciones que permiten detectar el inicio de un arco eléctrico en el orden de pocos milisegundos interrumpiendo así el suministro y evitando la propagación del fenómeno. Debido a esta situación es importante incluir la protección de arc flash para anticipar la detección y evitar consecuencias mayores.
Equipos de protección avanzados ante el arco eléctrico
En la distribución eléctrica de infraestructuras, instalaciones industriales, así como en edificios se presentan equipos de protección avanzados como PowerLogic P3 y P5, desarrollados por Schneider Electric, que integran funciones de detección de arco eléctrico junto a protecciones tradicionales y que disponen de capacidades de comunicación y ciberseguridad, pudiéndose adaptar a arquitecturas complejas que requieren la máxima fiabilidad operativa. Este tipo de tecnología se ha implementado con éxito en sectores donde la continuidad del servicio es prioritaria. La detección rápida, combinada con protocolos de comunicación avanzados entre los equipos de protección, permite actuar en milisegundos y evitar daños mayores.
De hecho, en muchas otras instalaciones existentes se presentan limitaciones por antigüedad o falta de adaptación a la demanda actual. Este hecho supondrá hacer ampliaciones y modificaciones para que puedan adaptarse al nuevo escenario de transición energética. En estas instalaciones la protección eléctrica tradicional ya está operativa e integrada en el sistema eléctrico. Los equipos PowerLogic A1 y A3, de Schneider Electric, pueden complementar individualmente la protección de arco eléctrico. De esta forma se cubre la detección inicial del defecto que las protecciones tradicionales no pueden conseguir.
En muchas industrias se están realizando estudios de arc flash, relacionados con la norma UNE-EN IEC 61482, que calculan la cal/cm2 teniendo en cuenta el tiempo de aislamiento del arco para cada punto de la instalación y permiten indicar el Equipo de Protección Individual (EPI) que debe llevar la persona que acceda a la instalación. En ocasiones esa energía es superior a los que pueden admitir los propios EPI. Por tanto, el uso de la detección de arco permitirá reducir el tiempo de incidencia y la energía disipada consiguiendo una mejor adaptación de los EPI.
Las soluciones de protección tradicionales y de arco eléctrico que definen parte de la seguridad eléctrica deben ser definidas bajo estudios de selectividad e instaladas por integradores cualificados. Paralelamente, es imprescindible establecer planes de mantenimiento preventivo y predictivo, que permitan actuar antes de que el fallo se produzca, reduciendo costes operativos y extendiendo la vida útil de los activos. Es por ello que sistemas de protección de arco, que permiten anticiparse al fallo y pueden evitar el inicio de un incendio en una infraestructura eléctrica, ya no son una opción, sino una responsabilidad técnica ineludible.
