Secra E40: ¡la mejor protección mundial contra el arco eléctrico!

De acuerdo con la norma NFPA 70E [1], en los EE. UU. y Canadá se producen incidentes de arco eléctrico con una frecuencia de cinco a diez veces por día. La aparición de un arco eléctrico es la peor amenaza en el sistema eléctrico.

El resultado destructivo de un arco eléctrico puede causar lesiones graves al personal de servicio, daños costosos al equipo eléctrico y un largo tiempo de inactividad del sistema.

El método de análisis de la energía de eventos está definido por la norma NFPA 70E y IEEE 1584 [2].

Los dos parámetros principales son:

1. Energía de descarga de arco (energía incidente): es la cantidad de energía térmica a una distancia especificada de la fuente del arco, representada en unidades de calorías por centímetro cuadrado (cal/cm2).

2. Límite de arco eléctrico: es la distancia a la cual la energía incidente es 1,2 cal/cm2.

Al valor de 1,2 cal/cm2, sin equipo de protección personal, un operador puede sufrir quemaduras de segundo grado.

La energía de descarga de arco y el límite de arco eléctrico para cada circuito se determinan mediante las ecuaciones de la norma IEEE 1584.

La ropa protectora, como overoles hechos de materiales ignífugos y los guantes electroaislantes y de cuero protegen a los electricistas contra los efectos térmicos de un arco eléctrico. Sin embargo, el problema fundamental es la protección facial del electricista. El propósito principal de un casco con visera es proteger la cara y las partes más sensibles como los ojos y las vías respiratorias. La producción de viseras es aún más difícil debido al material transparente que se requiere y a un diseño que permita que el usuario respire.

Los usuarios de cascos emplean diversos criterios para elegir y determinar el desempeño de sus cascos.

Esto depende de las normas y regulaciones legales vigentes en cada país. Por ejemplo, los países de la Unión Europea usan las normas EN [3-7] y el Reglamento 2016/425 del Parlamento Europeo sobre equipos de protección personal [8]. Los países de América y Australia usan las normas estadounidenses ANSI [9, 10] y ASTM [11] o la canadiense CSA [12-13] y la norma NPFA 70E para prácticas de trabajo seguras destinadas a proteger a los trabajadores al reducir la exposición a peligros eléctricos y ayudar a cumplir los requisitos de la norma OSHA 1910 (la Administración de Seguridad y Salud en el Trabajo, OSHA,

es una institución gubernamental que garantiza el cumplimiento de las regulaciones que protegen la seguridad y la salud de los empleados en los Estados Unidos), mientras que las normas GOST están en vigencia en Rusia y los países que formaban parte de la Comunidad de Estados Independientes [14].

Para introducir un nuevo casco en el mercado es necesario cumplir con las normas y los requisitos legales del país. Es importante señalar que los usuarios suelen exigir que los cascos cumplan las normas vigentes en su país y los mismos parámetros o superiores establecidos en los criterios de otros países.

Por ejemplo:

1. La primera norma EN50365 [5] requiere realizar pruebas eléctricas con una tensión de prueba de 5 kV y 10 kV y especifica la tensión máxima operativa al nivel de 1000 V CA y 1500 V CC. Por otro lado, para realizar pruebas eléctricas la norma ANSI Z89.1 [9] requiere una tensión de prueba de 20 kV y 30 kV y especifica una tensión máxima operativa al nivel de 17.500 V. Debido a las relativamente bajas necesidades eléctricas de la norma europea, muchos clientes de Europa exigen cascos con aislamiento eléctrico que permita su uso en trabajos cercanos a la media tensión (hasta 15 kV).  De acuerdo con ANSI, la prueba eléctrica con medición de corriente de fuga se realiza en cascos que han sido previamente evaluados para determinar la absorción de golpes a temperaturas extremas de –30 °C y +60 °C. Tales parámetros dificultan el cumplimiento de los requisitos y la aprobación de la prueba. Los cascos SECRA superaron ambas pruebas.

2. De acuerdo con las normas EN 397 [3] y ANSI Z89.1 [9], las pruebas de absorción de golpes, que incluyen la prueba de impacto de un casco con un ariete de una cierta masa y altura especificada, deben realizarse en el casco a –30 °C. Debido a numerosas consultas de clientes que efectúan trabajos a temperaturas considerablemente bajas, el casco SECRA superó la prueba a una temperatura de –40 °C.

El casco SECRA-2 E40HT es el máximo logro en la protección integral de la cabeza del usuario, no solo contra el arco eléctrico, sino también contra las descargas eléctricas y los peligros mecánicos. Aunque un alto grado de protección mecánica y eléctrica es una característica común de todos los cascos SECRA, el nuevo casco SECRA-2 E40HT con visera integrada aventaja a todas las otras soluciones disponibles en el mundo en términos de protección contra el arco eléctrico. Además, fue el primero en superar la calificación de 30 cal/cm2 para la protección contra amenazas y alcanzó un nivel extremadamente alto, llegando a 36 cal/cm2 en una prueba oficial en el laboratorio Kinectrics Inc. de Canadá. Las Figuras 1 y 2 muestran, respectivamente, las fotos tomadas durante las pruebas y los resultados.

 

Figura 1. Imágenes de la prueba realizada de acuerdo con la norma ASTM-2178

Figura 2. Resultados de acuerdo con la norma ASTM-2178; el gráfico inferior muestra la superación de la curva de Stoll-Chianty.

El casco cumple con los requisitos menos restrictivos de las normas europeas en cuanto a resistencia a los efectos de un arco eléctrico, el denominado ensayo Box clase 2 [7, 15], con un enorme margen de seguridad, como se muestra en las Figuras 3 y 4.

Imagen: unos milisegundos después de la ignición del arco eléctrico.

Figura 3. Tomas de cámara de alta velocidad durante la prueba GS-ET-29 a 7 kA.

Figura 4. Cambios de temperatura determinados con el uso de calorímetros durante la prueba GS-ET-29 clase 2.

La visera del casco se fabrica en los Estados Unidos. Emplea los logros más recientes en nanotecnología e ingeniería de materiales, que incluyen la fórmula, patentada por el fabricante, de nanopartículas que absorben la radiación de cuerpo negro generada durante la ignición de un arco eléctrico.

Al mismo tiempo, las nanopartículas permiten que la radiación penetre en el rango visible. De esta manera, el casco es un ejemplo del equilibrio entre la transparencia de la visera y su capacidad para absorber la energía infrarroja en un volumen adecuado para proteger al usuario contra un arco eléctrico. La nueva tecnología usada en las viseras permitió una excelente reproducción del color. Las viseras de arco eléctrico tradicionales basaban su acción en mezclas de colores que, al bloquear la radiación térmica, les conferían a las viseras un tono amplio, usualmente verde o amarillo. Esto era problemático para el usuario en cuanto a la percepción del color. Otras ventajas de usar tecnologías innovadoras en las viseras de los cascos SECRA-2 están dadas por su mayor resistencia al envejecimiento causado por la radiación UV, porque las nanopartículas no se degradan con el tiempo. El material de la visera también presenta una mayor resistencia a los rayones.

Todas las pruebas del casco SECRA-2 E40HT se realizaron en laboratorios acreditados: CIOP en Polonia, ECS, PZT y Westenergie en Alemania y Kinectrics en Canadá.

La prueba del casco con la visera E40HT se llevó a cabo con accesorios adicionales: una linterna que permite la iluminación del lugar de trabajo y paneles reflectantes. El objetivo principal de la prueba era determinar los grados de su protección contra los peligros térmicos causados por la acción de un arco eléctrico. Ni la linterna ni los paneles reflectantes experimentaron ignición alguna en las pruebas para determinar los parámetros de protección contra el arco eléctrico (APC) (ensayo Box) [7,14] y el valor de rendimiento térmico del arco (ATPV)-arco libre [11] de la visera, lo que confirmó la seguridad del uso de ambos con el casco (Figura 5).

Figura 5. Casco SECRA-2 E40HT provisto de linterna y paneles reflectantes antes y después del ensayo Box.

Bibliografía

NFPA 70E – Standard for Electrical Safety in the Workplace; National Fire Protection Association; 2021.

IEEE 1584-2018 – IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations; 2018.

PN-EN 397:2012+A1:2013-04, Industrial safety helmets.

PN-EN 166:2005, Personal Eye Protection – Requirements.

PN-EN 50365:2005, Electrically insulating helmets for work on low voltage installations.

PN-EN 960:2007, Head mockups for testing protective helmets.

PN-EN 61482-1-2:2015-04, live working – Protective clothing against the thermal hazards of an electric arc – Part 1-2: Test methods – Method 2: Determination of the arc flash protection class of materials and clothing using a forced and directed arc flash (test chamber).

Regulation (EU) 2016/425 of the European Parliament and of the Council of 9 March 2016 on personal protective equipment and repealing Council Directive 89/686/EEC.

ANSI Z89.1-2014(R2019), Industrial Head Protection.

ANSI Z87.1 Safety Glasses & Eye Protection.

ASTM F2178 / F2178M – 20, Standard Specification for Arc Rated Eye or Face Protective Products.

CSA Z94.1-15 (R2020) Industrial protective headwear – Performance, selection, care, and use

CSA Z94.3-20 Eye and face protectors

ГОСТ EN 397-2012 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Каски защитные. Общие технические требования. Методы испытаний.

GS-ET 29:2019-06 “Principles of testing and certification of face shields for electrical work”.