ArcoEléctrico
El fenómeno de plasma más destructivo en instalaciones eléctricas. Temperatura equivalente a cuatro veces la superficie del Sol — en milisegundos.
Ref: IEEE Std 1584-2018 · NFPA 70E · IEC 62271-200/201
Qué es un
Arco Eléctrico
Un arco eléctrico es una descarga eléctrica continua en un medio gaseoso —normalmente aire— que ocurre cuando la corriente fluye a través de un espacio ionizado entre dos conductores. A diferencia de una chispa, que es transitoria, el arco eléctrico es sostenido en el tiempo y genera un plasma conductor a temperaturas de hasta 19,000°C.
4× la temperatura de la superficie del Sol (5,500°C)
Fuerza de onda de choque por evento de arco en AT
El término flashover describe la descarga disruptiva que viaja por la superficie de un aislador o a través del aire entre conductores. En el arco eléctrico la corriente no sigue un conductor sólido, sino un canal de plasma altamente ionizado, lo que dificulta su interrupción y amplifica sus efectos destructivos.
Un aspecto crítico para el diseño de sistemas de protección: el arco eléctrico puede producirse con tensiones tan bajas como 120 V AC. La energía incidente destructiva no depende exclusivamente del nivel de tensión, sino del nivel de cortocircuito disponible y del tiempo de despeje del dispositivo de protección.
Etapas del
Arco Eléctrico
El arco eléctrico sigue una secuencia física determinada por las condiciones del circuito y la geometría de los electrodos.
El campo eléctrico supera la rigidez dieléctrica del aire (~30 kV/cm). Inicio de avalancha electrónica.
Temperatura supera 5,000°C. El aire se convierte en plasma conductor. Impedancia de arco cae drásticamente.
Temperatura alcanza 19,000°C. Metal se vaporiza generando expansión explosiva.
Apertura del dispositivo de protección. El tiempo de despeje determina la energía incidente total.
La corriente de arco (Iarc) es inferior a la corriente de cortocircuito bolted (Ibf) porque la impedancia del plasma introduce resistencia. Esta diferencia es crítica para el método IEEE 1584-2018: subestimar Iarc lleva a tiempos de despeje más lentos y mayor energía incidente.
Causas del
Arco Eléctrico
Más del 50% de los accidentes por arco ocurren en sistemas de baja tensión según datos del NFPA. El fenómeno no es exclusivo de la alta tensión.
Procedimientos inseguros, herramientas conductoras en paneles, extracción de interruptores bajo carga sin EPP adecuado.
HRC 4 — 40 cal/cm²Conexiones flojas con oxidación, acumulación de hollín conductor en celdas MT, fallas de tierra de alta resistencia no detectadas.
Alta Impedancia — Hi-ZTableros abiertos sin clasificación de arco interno, switchgear sin compartimentación IEC 62271-200, fusibles obsoletos.
IEC 62271-200/201Operaciones de cierre/apertura en sistemas de 11 kV, 33 kV, 66 kV y 132 kV. Crítico en interruptores SF₆ envejecidos.
MT / AT — > 11 kVLa corriente continua no tiene cruce por cero, haciendo el arco DC más difícil de extinguir. Apertura de celdas durante mantenimiento.
DC Arc — Sin cruce por ceroRayos, maniobras de red y sobretensiones temporales que superan la rigidez dieléctrica de aisladores contaminados o envejecidos.
IEC 60071 — CoordinaciónConsecuencias
del Evento
Un evento de arco libera energía en múltiples formas simultáneas. La protección debe considerar todas.
Quemaduras térmicas
La energía radiante del plasma puede causar quemaduras de tercer grado en < 0.1 s. La energía incidente se mide en cal/cm².
Onda de presión explosiva
Vaporización instantánea del metal. Expansión de volumen hasta 67,000×. Presión de hasta 2,000 lbf/ft² con fragmentos metálicos proyectados.
Inhalación de gases tóxicos
Vaporización de cobre, aluminio y plásticos genera vapores metálicos y gases tóxicos (CO, SF₆ descompuesto). Daño pulmonar grave.
Daño ocular — Ceguera
La radiación UV del flash puede causar fotoqueratitis y ceguera permanente sin protección ocular adecuada.
Pérdida auditiva
Nivel de presión sonora del blast puede superar 165 dB. Rotura de tímpanos incluso a varios metros del punto de arco.
IEEE Std 1584-2018:
Energía Incidente
El método IEEE 1584-2018 se basa en más de 1,800 pruebas de arco. Es el estándar de referencia para estudios de seguridad eléctrica en LATAM.
Categorías de Riesgo por Arco (PPE)
| Categoría PPE | Energía incidente mín. | EPP mínimo requerido | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| 1 | 4 cal/cm² | Ropa FR de una capa, careta 4 cal/cm² | Tableros BT 240V |
| 2 | 8 cal/cm² | Ropa FR bicapa, careta 8 cal/cm² | Switchgear BT 600V, CCM |
| 3 | 25 cal/cm² | Traje de arco bicapa completo | Switchgear MT hasta 15 kV |
| 4 | 40 cal/cm² | Traje de arco multicapa de alta protección | Extracción de interruptores bajo carga, switchgear AT 15–38 kV |
Ref: NFPA 70E-2024 Tabla 130.5(G) · IEEE Std 1584-2018 · IEC 62271-200/201
FAQ
Sí. El arco eléctrico es posible a partir de tensiones tan bajas como 12V DC bajo ciertas condiciones. En sistemas de 120V AC, la corriente de cortocircuito disponible puede ser suficiente para sostener un arco con energía incidente capaz de causar quemaduras graves. El 50% de los accidentes laborales por arco ocurren en sistemas de baja tensión según datos del NFPA.
El choque eléctrico ocurre cuando la corriente atraviesa el cuerpo humano. El arco eléctrico no requiere contacto físico — la energía se libera como radiación térmica, onda de presión y fragmentos proyectiles. Ambos pueden ocurrir simultáneamente pero sus mecanismos de protección son diferentes.
IEEE Std 1584-2018 es el método de cálculo reconocido en toda la región LATAM. En Colombia, el RETIE (Art. 11) exige estudios de riesgo eléctrico. En Venezuela aplica COVENIN 3400. NFPA 70E proporciona el marco de selección de EPP. IEC 62271-200/201 aplica para clasificación de compartimentos en switchgear MT.
Es la cantidad de energía térmica por unidad de área que impacta sobre una superficie a una distancia de trabajo definida durante un evento de arco. Se mide en cal/cm² y determina directamente la categoría de EPP requerida según NFPA 70E.
En corriente alterna la corriente cruza por cero 100 o 120 veces por segundo, ofreciendo oportunidades de extinción. En corriente continua no existe cruce por cero, por lo que el arco tiende a sostenerse. Esto hace los eventos de arco DC en bancos de baterías y sistemas fotovoltaicos particularmente difíciles de interrumpir.
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