79241-Aguilar Katherine pdf

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UNIVERSIDAD DE TARAPACÁ 
Facultad de Ingeniería 
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDIO DE ARCO ELÉCTRICO EN REDES 
ELÉCTRICAS INDUSTRIALES 
 
 
Memoria para optar al título de: 
Ingeniera Civil Eléctrica 
 
 
Alumna: 
Katherine Aguilar Pizarro 
 
Profesor Guía: 
Ildefonso Harnisch Veloso 
 
Profesor Informante: 
Raúl Sanhueza Hormazábal 
 
 
 
Arica - Chile 
2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A mi padre, tías y abuelos 
que me apoyaron en mi 
desarrollo universitario. 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Ser estudiante de la carrera Ingeniería Civil Eléctrica en la Universidad de 
Tarapacá, es uno de los retos más desafiantes que he tenido que enfrentar. Es 
una carrera que dedica mucha paciencia y hábitos de estudio, pero posible de 
lograr si se tiene pasión por la matemática y física, especialmente electricidad. 
 
Me siento feliz y orgullosa de representar a las mujeres al haber estudiado y 
finalizado esta carrera. 
 
Dentro de este periodo universitario, conocí excelentes profesores de los 
cuales me siento muy agradecida ya que confiaron en mis trabajos de estudio, 
tales como Bernardo Barraza, Hugo Mendizábal, Ildefonso Harnisch y Raúl 
Sanhueza. Destaco especialmente al profesor Jorge Benavides, quien en vida fue 
la persona que me apoyó para comenzar este desafío, recuerdo con cariño sus 
historias y ganas de seguir aprendiendo. 
 
Me siento agradecida de mi padre, Max Aguilar, por brindarme siempre su 
amor, confianza, apoyo y lucha durante toda mi vida. 
 
Agradeceré por siempre tener tías maravillosas María Luz Aguilar y Roxana 
Aguilar, quienes me han protegido y amado desde el día que nací, sobre todo 
María Luz, quien es como una madre para mí. 
 
Agradezco profundamente a mis abuelos Zenén Aguilar y María Molina, 
quienes siempre se preocuparon por mí y mi hermana. 
 
A mis primos Gonzalo, Natalia y Renato, quienes son como mis hermanos y 
siempre intentaron hacerme reír y acompañarme durante mi periodo universitario. 
 
A mi pololo Diego, quien ha sido un apoyo fundamental durante mi carrera. 
 
A mis mascotas, conformadas por perritas y gatitos quienes me alegraban y 
acompañaban sobre todo en mis momentos de mayor frustración, los amo. 
 
Y por último, agradezco a mi tío Cristian, quien llenó de alegrías a mi 
familia, especialmente a mi tía Roxana quien fue muy feliz con usted. Dedico mi 
trabajo a usted, por su lucha contra el Covid-19 y por su descanso eterno. Siempre 
estará presente en nuestras memorias. 
 
 
 
 
 
 
INDICE GENERAL 
Pág. 
RESUMEN .............................................................................................................. 1 
I. FORMULACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE ARCO 
ELÉCTRICO ............................................................................................................ 2 
1.1 Introducción .................................................................................................. 2 
1.2 Planteamiento del problema ......................................................................... 2 
1.3 Objetivo general ........................................................................................... 3 
1.4 Objetivos específicos .................................................................................... 3 
II. ESTADO DEL ARTE ...................................................................................... 4 
2.1 Introducción .................................................................................................. 4 
2.2 Importancia del Estudio de Arco Eléctrico de Redes Industriales ................. 4 
2.3 Breve reseña histórica del estudio de Arco Eléctrico .................................... 5 
2.4 Guía cronológica de las metodologías para el Arco Eléctrico ....................... 6 
III. ANÁLISIS DEL ARCO ELÉCTRICO .............................................................. 8 
3.1 Concepto de Arco Eléctrico y sus fenómenos asociados ............................. 8 
3.1.1 Definición Arco Eléctrico ................................................................... 8 
3.1.2 Causas del Arco Eléctrico .............................................................. 11 
3.1.3 Fases del Arco eléctrico en un cubículo [15] .................................. 13 
3.1.4 Fenómenos generados a partir del Arco Eléctrico .......................... 14 
3.1.5 Riesgos por Arco Eléctrico ............................................................. 19 
3.2 Importancia de la determinación de Arco Eléctrico ..................................... 24 
3.3 Normas de referencia para la determinación de Arco Eléctrico .................. 26 
3.3.1 Norma NFPA 70-E 2018 [6] ............................................................ 26 
3.3.2 Norma IEEE 1584-2019 [12] .......................................................... 27 
3.4 Fronteras de Peligro por Arco Eléctrico ...................................................... 28 
3.4.1 Frontera de protección contra Relámpago de Arco [15] ................. 29 
3.4.2 Frontera de aproximación limitada [15] .......................................... 30 
3.4.3 Frontera de aproximación restringida [15] ...................................... 30 
3.4.4 Frontera de aproximación prohibida ............................................... 31 
3.5 Clasificación de Arco Eléctrico [6] .............................................................. 32 
3.6 Equipo de Protección Personal contra Riesgos por Arco Eléctrico ............ 35 
IV. METODOLOGÍAS PARA CÁLCULO DE ARCO ELÉCTRICO .................... 39 
4.1 Métodos de cálculo basado en la norma NFPA 70-E 2018 [6] ................... 40 
 
 
 
 
4.1.1 Cálculo de Frontera de Protección contra Arco Eléctrico ............... 41 
4.1.2 Cálculo de Energía Incidente ante un Arco Eléctrico ..................... 42 
4.2 Método de cálculo basado en la norma IEEE 1584-2019 [12] .................... 45 
4.3 Limitaciones de los métodos de cálculo [6] ................................................ 68 
4.4 Comparación entre métodos de cálculo para el análisis de Arco Eléctrico . 69 
V. CASO DE ESTUDIO EN SOFTWARE ETAP ............................................... 71 
5.1 Construcción del Sistema Eléctrico ............................................................ 73 
5.2 Estudio de Cortocircuito en la barra Low Voltage Bus, estándar ANSI....... 76 
5.3 Estudio de Arco Eléctrico ............................................................................ 78 
5.4 Resultados del Estudio de Arco Eléctrico ................................................... 83 
VI. CONCLUSIONES ......................................................................................... 88 
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 90 
 1 
RESUMEN 
 
En las empresas industriales, la seguridad y bienestar de los trabajadores y 
de las instalaciones que las componen, resultan ser de gran importancia ya que 
ante un accidente eléctrico, un trabajador puede lesionarse leve y gravemente o 
en el mejor de los casos, sólo la máquina se ve afectada. Sin embargo, para 
ambos casos repercute en la empresa como una pérdida. 
 
Uno de los accidentes eléctricos con mayor resultado de gravedad, es 
debido a los fenómenos ocasionados por Arco Eléctrico. Es por ello, que hoy en 
día toda empresa industrial debe cumplir con normas y estándares de seguridad 
en sus instalaciones. 
 
En este trabajo se realizó un estudio de Arco Eléctrico en un Centro de 
Control de Motores (MCC) de un sistema de distribución eléctrico, para poder 
seleccionar de forma correcta la categoría de equipo de protección personal (EPP) 
requerida para ese equipo, mediante los parámetros obtenidos a partir del estudio. 
 
Por consiguiente, para efectuar el estudio de Arco Eléctrico fue necesario 
realizar una investigación detallada acerca del fenómeno estudiado y delas 
normas internacionales aplicables para este tipo de estudio las cuales son IEEE 
1584-2019 y NFPA 70-E 2018. Posteriormente, se construyó la red eléctrica de 
distribución en el software ETAP 19.0.1 con todos los parámetros de cada equipo 
que la componen, y se llevó a cabo el estudio de arco eléctrico, obteniéndose 
etiquetas de reportes de peligro ante un arco eléctrico en el MCC. 
 
Los resultados, arrojaron el nivel de EPP que debiese utilizarse, parámetros 
fundamentales del estudio de arco tales como energía incidente, fronteras de 
protección, entre otros. Cabe señalar, que este tipo de programa opera con las 
normas más actualizadas. 
 
 
 
 2 
I. FORMULACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE ARCO 
ELÉCTRICO 
 
1.1 Introducción 
 
En toda área industrial, es indispensable el uso de la energía eléctrica, ya 
sea en alta, media y baja tensión. Es por ello, que cada industria cuenta con una 
subestación la cual regula los niveles de tensión de acuerdo a la cantidad de 
energía que requiere la entidad para alimentar a todos los equipos que la 
constituyen. Por lo tanto, la cantidad de energía eléctrica que maneja cada equipo 
en la industria, es considerable. 
 
Justamente, es ahí donde existen altas probabilidades de que ocurran 
accidentes debido a la utilización de energía eléctrica, donde uno de los más 
severos, se presenta por la generación de un Arco Eléctrico. 
 
En consecuencia, resulta fundamental realizar el estudio de Arco Eléctrico 
en las industrias, ya que, éste puede ser capaz desde dañar a un equipo 
importante y detener la producción, hasta lastimar o poner en peligro la vida de las 
personas. Esto puede deberse por no efectuar mantenimientos en los equipos, no 
utilizar el equipo de protección personal adecuado, no respetar las distancias de 
trabajo y por fenómenos eventuales del sistema eléctrico, como las 
sobretensiones. 
 
Es por ello que, existen métodos de cálculos otorgados por normas 
internacionales estrictas que resuelven esta problemática, y junto a ello, 
programas que incorporan estos métodos de normas, que permiten realizar 
estudios de Arco Eléctrico, sometiendo un punto del sistema a una falla por arco, 
obteniéndose como resultado información que permite al ingeniero especialista 
crear protocolos de seguridad eléctrica para los trabajadores. 
 
1.2 Planteamiento del problema 
 
El presente trabajo, se enfoca en realizar un estudio y análisis de la 
problemática producida por arco eléctrico, donde para ello, se realizó una 
investigación exhaustiva acerca de sus causas, consecuencias, etapas, riesgos 
asociados correspondientes a la salud del electricista, normas que permiten 
generar planes de trabajo en cuanto a seguridad eléctrica y metodologías de 
cálculo. 
 
Finalmente, se procede a analizar una red de distribución en el programa 
ETAP 19.0.1, obteniéndose información detallada del Arco Eléctrico junto a la 
categoría de equipo de protección personal requerida para el trabajador y 
distancias de trabajo. 
 
 
 
 3 
1.3 Objetivo general 
 
Estudiar y analizar el riesgo de arco eléctrico, aplicado en un sistema 
eléctrico de distribución mediante el programa ETAP 19.0.1, aplicando las Normas 
y estándares requeridos para su evaluación. 
 
1.4 Objetivos específicos 
 
 Estudiar e investigar el fenómeno físico de Arco Eléctrico, con el fin del 
reconocimiento de sus causas, fases, consecuencias, riesgos, fronteras y equipo 
de protección personal. 
 
 Analizar las normas NFPA 70-E 2018 y IEEE 1584-2019, para la determinación 
de Arco Eléctrico y las diferencias entre ellas. 
 
 Analizar los métodos de cálculo otorgados por las normas para Arco Eléctrico. 
 
 Realizar el estudio de Arco Eléctrico en un centro de control de motores del 
sistema eléctrico de distribución, utilizando el software ETAP 19.0.1. 
 
 Comprender las medidas propuestas por el programa para reducir el riesgo de 
un arco eléctrico en la barra estudiada de la red eléctrica. 
 
 Especificar el equipo de protección personal contra Arco Eléctrico que debe 
utilizar cada electricista etiquetando el equipo al cual se le aplica la falla. 
 
 
 
 
 4 
II. ESTADO DEL ARTE 
 
2.1 Introducción 
 
En el siguiente capítulo se muestra el estado del arte sobre el problema de 
arco eléctrico en sistemas eléctricos de potencia, se detalla la importancia del 
mismo en la actualidad, el problema que generan en un SEP y el daño que 
provoca en trabajadores y productividad de la empresa y una breve reseña 
histórica del cómo y debido a que fenómenos, se comenzó a poner énfasis en este 
problema. 
 
El objetivo principal del presente estudio es la búsqueda, análisis y 
ordenamiento de la información recaudada sobre el tema, con el fin de encontrar 
una guía cronológica del desarrollo del tema desde sus inicios hasta la actualidad. 
 
2.2 Importancia del Estudio de Arco Eléctrico en Redes Eléctricas 
Industriales 
 
Hoy en día, la competencia entre industrias obliga a elevar la eficiencia de 
control, prevención, ahorro y mejoramiento continuo de todos los procedimientos 
que forman parte de las labores de ellas, con el fin de generar mayores 
producciones. Sin embargo, para que esto se cumpla en su totalidad, se debe 
generar una importancia extrema en la seguridad de los trabajadores, logrando de 
esta manera salvaguardar el personal y pérdidas de productividad producto de 
paradas de plantas por accidentes eléctricos. 
 
Según la Superintendencia de Seguridad Social (SUCESO), el promedio de 
fatalidades de origen laboral en Chile supera los 200 trabajadores, esto indica que 
de aquellas fatalidades generadas, entre un 10 y 13% es de origen eléctrico [1]. 
 
Es por ello, que la seguridad eléctrica dentro y fuera de las plantas 
industriales resulta fundamental en toda industria, ya que en cada una de ellas se 
cuenta con una red eléctrica de diversos niveles de tensión junto a máquinas 
eléctricas que operan sin parar. 
 
De esta manera, cada industria debe cumplir con las normativas y 
estándares actualizados, para lidiar con uno de los problemas por accidentes 
eléctricos con resultado de mayor gravedad, el cual es provocado por Arco 
Eléctrico. 
 
El estudio de Arco Eléctrico permite conocer la energía incidente en el 
trabajador ocasionado por relámpago de arco, las fronteras de protección por arco 
y de acuerdo a ello, poder seleccionar de forma adecuada el equipo de protección 
personal requerido ante una falla por arco eléctrico. Con esto, se reduce y/o evita 
lesiones o muerte al personal de operación y mantenimiento, ya que el estudio de 
 
 
 5 
Arco Eléctrico contempla realizar el análisis con normas internacionales 
severamente estrictas las cuales son NFPA 70-E 2018 y IEEE 1584-2019. 
 
2.3 Breve reseña histórica del estudio de Arco Eléctrico 
 
Los riesgos por arcos eléctricos ya han existido desde que el hombre 
empezó a utilizar la energía eléctrica. Pero en los últimos 10 años se han 
incrementado las muertes, lesiones severas por quemaduras y las pérdidas de 
bienes debido a las fallas por arcos eléctricos. Lo anterior ha llevado a los 
propietarios de instalaciones eléctricas comerciales, industriales y de las propias 
compañías de suministro eléctrico a poner atención al estudio de las causas, 
efectos, métodos de análisis y sobretodo los medios de protección contra los 
relámpagos y explosiones por arcos eléctricos [2]. 
 
Por consiguiente, resulta interesante conocer desde cuando este fenómeno 
comenzó a ser estudiado. 
 
Este fenómeno fue descubierto y descrito a principios del siglo XX por Sir 
Humphry Davy. Él presentó sus resultados en 1801, y posteriormente en 1802 con 
una batería de mayor tamaño [3]. 
 
Hacia finales del siglo XIX el fenómeno del arco eléctrico se empleaba en 
diversos dispositivos de iluminación. Sin embargo, estos dispositivos parpadeaban 
y emitían un silbido constante. Es por ello que la invención de la bombilla eléctrica 
significó un gran avance en el desarrollo detecnologías para el alumbrado [4]. 
 
En 1895, la científica Hertha Marks Ayrton escribió el artículo The Hissing of 
electric arc, en donde señalaba que el silbido era causado por la descomposición 
del oxígeno al contacto con el arco eléctrico. Esta descomposición era la causante 
de generar la luz intensa. Gracias a su hallazgo Hertha fue la primera mujer en ser 
aceptada en el Instituto de Ingeniería Eléctrica (IEE). Sin embargo, no se le 
permitió presentar sus resultados por ser mujer. Sería John Perry quien 
presentaría los resultados de esta publicación y The Mechanism of the Electric Arc 
[5]. 
 
Mas no fue hasta el año 1982 que se presentaron las primeras ecuaciones 
relacionadas a los efectos que genera el Arco Eléctrico por el doctor Ralph Lee. 
 
El Dr. Ralph Lee identificó por primera vez el arco eléctrico, en un 
documento presentado a la IEEE-IAS titulado “El otro peligro eléctrico: 
Quemaduras por relámpago de arco”. De acuerdo con este trabajo, el 80% de las 
lesiones por electricidad fue por el resultado del arco eléctrico y no de choque 
eléctrico. Aquello dio un vuelco a la idea que hasta entonces se tenía sobre el 
origen de las quemaduras eléctricas, considerando que estas se debían 
únicamente al efecto Joule, es decir, al paso de corriente por el cuerpo humano 
 
 
 6 
[2]. 
En 1990, la amenaza de arco eléctrico estaba bien establecida y 
actualizada la necesidad de seguridad sobre arco eléctrico. Unos años más tarde, 
en 1995, el arco eléctrico fue incluido por primera vez como un riesgo eléctrico 
más a evaluar en la norma NFPA, generándose la nueva normativa NFPA 70-E la 
cual contempla el área de seguridad eléctrica, incluyendo los cálculos necesarios 
para establecer los límites de protección de arco eléctrico [2]. 
 
También a mediados de la década de 1990, los fabricantes de equipos 
comenzaron a ofrecer equipos resistentes al arco como un medio para minimizar 
los peligros de arco [2]. 
 
2.4 Guía cronológica de las metodologías para el Arco Eléctrico 
 
Tal como se mencionó anteriormente, la primera persona que propuso un 
método que incorpora ecuaciones para determinar los fenómenos generados por 
arco eléctrico, los cuales son energía incidente, frontera de protección contra 
relámpago de arco y distancia de trabajo con la característica de aplicarse sólo a 
sistemas superiores a 600[V], fue el doctor Ralph Lee en 1982 [2]. 
 
En cuanto a la norma NFPA 70-E, en 1976 OSHA le pidió a la NFPA crear 
una norma para la seguridad eléctrica, creándose el comité de la NFPA 70-E. 
Posteriormente, en 1979 se publicó la primera edición de la NFPA 70-E con el 
nombre de Norma de Requerimiento de Seguridad Eléctrica para el Trabajador. A 
continuación, en 1995 se establecieron los límites de acercamiento o fronteras de 
protección contra arco [6]. 
 
En 1998, Doughty and Neal crearon ecuaciones que permiten calcular la 
energía incidente y distancia de trabajo para sistemas eléctricos menores a 600[V] 
[6]. 
 
En el año 2002, se realizó la primera publicación de la IEEE en cuanto al 
estudio de arco eléctrico, creándose la norma IEEE 1584-2002. La cual contó con 
más de 300 pruebas de laboratorio [7]. 
 
A partir de ese entonces, la norma NFPA 70-E pasó por una serie de 
cambios generando publicaciones en los siguientes años: en el año 2000 se 
establecieron las fronteras de protección y se incluyó el EPP; 2002 primera 
traducción al español; 2004 publicación de edición Norma de Seguridad Eléctrica 
para los Lugares de Trabajo como manual de norma NFPA, y así sucesivamente, 
hasta llegar a la última actualización en el año 2018 [8]. 
 
Cabe señalar, que esta norma es actualizada más continuamente (cada tres 
años mínimo) que la norma IEEE 1584 [9]. 
 
 
 
 7 
Por otro lado, en el año 2018 se realiza la última actualización de la norma 
IEEE 1584 la cual sufrió una gran cantidad de cambios, ya que para esta 
actualización se consideraron más de 1800 pruebas de laboratorio, y muchas 
ecuaciones presentadas en el año 2002 fueron radicalmente cambiadas [7]. 
Posteriormente, en el año 2019 se publica una errata que considera la corrección 
de valores de tablas presentados en IEEE 1584-2018 [10]. 
 
 
 
 
 8 
III. ANÁLISIS DEL ARCO ELÉCTRICO 
 
3.1 Concepto de Arco Eléctrico y sus fenómenos asociados 
 
El Arco Eléctrico (Electric Arc) es un peligro eléctrico con efectos 
potencialmente devastadores, capaz de ocasionar lesiones graves o incluso la 
muerte de los electricistas. 
 
Un arco eléctrico corresponde a la transmisión de energía a través de un 
gas calentado formado entre dos electrodos, con ello se genera una corriente 
eléctrica provocando la generación de este fenómeno, acompañado de una luz 
destellante llamada Relámpago de Arco (Arc Flash) capaz de provocar 
quemaduras de gravedad, y además, se genera una Explosión de Arco (Arc Blast), 
la cual ocasiona ondas de presión muy elevadas que comprometen el oído 
humano y la piel del trabajador debido a la generación de proyectiles por 
destrucción del equipo. 
 
No debe confundirse con una descarga eléctrica (Electric Discharge), la 
cual corresponde a la liberación y transmisión de electricidad en un campo 
eléctrico aplicado a través de un medio como un gas, o, choque eléctrico (Electric 
Shock), el cual corresponde a la lesión en el cuerpo provocada por el contacto 
directo con una fuente de alta tensión [11]. 
 
Un Arco Eléctrico se produce en condiciones de fallas, cortocircuitos, error 
humano, polvo e impurezas, generando grandes cantidades de calor y luz que 
viajan a través del aire. 
 
3.1.1 Definición Arco Eléctrico 
 
El arco eléctrico (electric arc), se define como una transmisión de energía a 
través de una nube de plasma formada en un espacio entre un conductor 
energizado expuesto a otro o a un equipo conectado a tierra, con suficiente 
diferencia de potencial entre ellos [12]. 
 
 
 
Figura 3.1: Arco eléctrico. Fuente: https://blog.ansi.org/2020/08/astm-f1506-20-
standard-flame-electric-arc/#gref 
 
 
 9 
Para comprender lo anteriormente definido, se debe contextualizar el 
fenómeno ocurrido de la siguiente manera: 
 
Cuando se tienen dos electrodos con suficiente diferencia de potencial, y 
además, el espacio entre ellos está compuesto por un gas, es posible generar un 
arco eléctrico. Los medios gaseosos (ya sea, el aire, SF6, gases nobles, etc) en 
condiciones normales, son buenos aislantes eléctricos, sin embargo, pueden sufrir 
una alteración en sus propiedades químico-físicas debido a un aumento de la 
temperatura y altos campos eléctricos, esto significa que el valor límite de rigidez 
dieléctrica de un gas puede ser superado, convirtiéndose en un medio conductivo 
debido a que el gas se ioniza (gas calentado) [13]. 
 
Teniendo en cuenta el cambio de la conductividad de un gas y 
considerando los diferentes potenciales de dos electrodos, es posible comprender, 
que se efectuará un traslado de algunos electrones desde el conductor de menor 
potencial hacia el de mayor potencial [14]. Este traslado de electrones, origina un 
choque de moléculas del gas contra estos electrones, mientras que el resto de 
electrones pasaron a través del gas hasta alcanzar el conductor de mayor 
potencial [11]. 
 
A partir del choque entre electrones y moléculas del gas, se provocará una 
entrega de energía a los átomos de las moléculas con que chocan. Esta entrega 
de energía genera varios fenómenos, entre ellos: los electrones de átomos del gas 
emiten energía electromagnética que si su frecuencia es del espectro visible, es 
detectada por el ojo humano como luz (no es lo mismo que descarga eléctrica) 
obteniéndose una zona de gas capaz de emitir luz entre conductores. Además, 
este medio gaseoso se calienta obteniéndose plasma (gas ionizado donde 
también se consideran los vapores provenientes de los electrodos debido al 
sobrecalentamiento), y convirtiéndose así, en un medio conductivo por el cual 
circulará una corriente eléctrica formándose el ArcoEléctrico [11]. 
 
Si el arco se alarga y se enfría, dejan de existir las condiciones para su 
subsistencia y se extingue [13]. 
 
Además, si la trayectoria recta entre los dos electrodos es horizontal, la 
nube de plasma entre ellos tiende ir hacia arriba (sube), así la zona emisora de luz 
aparece como un arco. Sin embargo, la forma de arco es sólo consecuencia de la 
posición relativa de los dos conductores respecto a un campo gravitatorio [11]. 
 
Cabe señalar, que la resistencia de la nube de plasma es sustancialmente 
mayor que el material sólido, es decir, el paso de corriente es de naturaleza 
resistiva produciendo factor de potencia unitario. Esto crea una caída de voltaje en 
el arco dependiendo de la longitud del arco y el voltaje del sistema. La caída de 
voltaje en un gran conductor sólido o trenzado es del orden de 0.016-0.033[V/cm], 
mucho más bajo que la caída de voltaje en un arco, que puede ser del orden de 5-
 
 
 10 
10[V/cm] de longitud de arco para prácticamente todos los arcos al aire libre [15]. 
 
Respecto a las longitudes de arco que se pueden generar, para circuitos de 
bajo voltaje, la longitud del arco consume una parte sustancial del voltaje 
disponible. Para voltajes altos, las longitudes de arco pueden ser 
considerablemente mayores, antes de que la impedancia del sistema intente 
regular o limitar la corriente de falla. La caída de voltaje del arco y la caída de 
voltaje de la fuente están en cuadratura. La longitud del arco en los sistemas de 
alto voltaje puede ser mayor y puentee fácilmente el espacio entre las partes 
energizadas y la tierra [15]. 
 
En algunas circunstancias, es posible generar un arco de mayor energía a 
partir de un sistema de bajo voltaje, en comparación con un sistema de alto voltaje 
[15]. 
 
De forma análoga, el arco también se origina a consecuencia de un 
cortocircuito entre las fases. Un cortocircuito es una conexión de baja impedancia 
entre dos conductores que se encuentran a diferente tensión. Un ejemplo de baja 
impedancia que ocurre en las salas eléctricas y provoque un arco eléctrico, es una 
herramienta metálica olvidada sobre las barras en el interior de un Cubículo 
(Enclosure), también llamado cercamiento o caja, corresponde a un panel eléctrico 
grande metálico o conjunto de paneles en el que están montados interruptores y/o 
dispositivos de protección para la segmentación de altas corrientes eléctricas en 
secciones de menor corriente o desconexión), un cableado incorrecto o el cuerpo 
de un animal en el interior del cubículo, cualquiera de aquellos casos sometidos a 
la diferencia de potencial, será atravesado por una corriente de valor 
generalmente elevado, el cual dependerá de las características del sistema [13]. 
 
Y tal como se mencionó anteriormente, se generará sobrecalentamiento de 
los cables o barras del circuito, dando lugar a la fusión de los conductores de 
menor sección, creándose condiciones similares a las presentes durante la 
apertura de un circuito. Llegado a este punto tiene lugar un arco, el cual se 
mantiene hasta la intervención de las protecciones o hasta que dejen de existir las 
condiciones que lo hacen estable [13]. 
 
En un cortocircuito trifásico franco (Bolted Three-Phase Short-Circuit), la 
resistencia al arco es cero y no hay arco eléctrico ni peligro de relámpago de arco 
[15]. 
 
Por lo tanto, el arco eléctrico en cuanto a fenómeno físico, se caracteriza 
por una intensa ionización del medio gaseoso, por caídas de tensión del orden de 
5-10[V/cm] y mayor valor de resistencia de la nube de plasma en comparación a la 
de un conductor, altísimas temperaturas y fuertes ondas de presión. 
 
Por necesidad y para la continuidad de los procesos, se debe permitir el 
 
 
 11 
mantenimiento de equipos eléctricos en estado energizado. Si todo el trabajo de 
mantenimiento se pudiera realizar en estado desenergizado, no se pueden 
producir cortocircuitos y, por lo tanto, no existe riesgo de relámpago de arco [15]. 
 
Para las plantas de proceso continuo, donde la parada de un proceso 
puede resultar en una enorme cantidad de pérdidas, tiempo de inactividad y 
reinicio, se hace necesario mantener el equipo en estado energizado [15]. 
 
3.1.2 Causas del Arco Eléctrico 
 
Los arcos eléctricos se generan cuando se reduce el aislamiento entre las 
partes conductoras que presentan una diferencia de potencial, o bien, que un 
material conductor se acerque a partes vivas expuestas. 
 
Existe una gran cantidad de causas por las que se genera un arco eléctrico, 
estas causas se pueden englobar en dos factores principales que contribuyen a la 
probabilidad de ocurrir un arco eléctrico: falla del equipo y errores humanos. 
 
A continuación, se expresan en categorías los distintos factores que 
generan un arco eléctrico: 
 
a) Debilitamiento del medio aislante de las partes activas. 
 
Defectos de aislamiento debido al deterioro de la calidad de los 
componentes. Esto porque los sistemas de aislamientos no son perfectamente 
homogéneos y se forman huecos debido al ciclo térmico. El fenómeno de la 
formación de árbol (Treeing phenomena) comienza con una descarga en una 
cavidad, que se agranda durante un periodo de tiempo, y los patrones de 
descarga se asemejan a las raíces de los árboles, de ahí el nombre “formación de 
árboles”. A medida que avanza la formación de árboles, la actividad de descarga 
aumenta y, en última instancia, la resistencia del aislamiento puede debilitarse lo 
suficiente y se produce una ruptura bajo tensión eléctrica [15]. 
 
b) Sobretensiones (Overvoltage). 
 
Los sobrevoltajes son generados a partir de una condición atmosférica o 
debido a transientes de conmutación dentro de un equipo, ya que al efectuar las 
operaciones de encendido/apagado mediante conmutadores/interruptores de 
sistemas eléctricos de potencia, pueden generarse transientes y con ello, un arco 
eléctrico entre los contactos separados de los dispositivos de conmutación. Con 
estos dos fenómenos, pueden resultar efectos adversos temporalmente en el 
sistema, ya que aumentan los esfuerzos eléctricos, mecánicos y térmicos [16]. 
 
 
 
 
 12 
c) Falta de mantenimiento a instalaciones eléctricas [15]. 
 
i) Polvo e impurezas. 
 
La entrada de polvo, impurezas y roedores en las superficies de los 
aislamientos de conductores, pueden proporcionar un camino a la corriente, 
permitiendo la generación de una corriente eléctrica y crear un arco eléctrico a 
través de la superficie. 
 
ii) Corrosión. 
 
La corrosión en equipos eléctricos provee impurezas en la superficie de los 
aislamientos, debilita el contacto entre los terminales, incrementa la resistencia de 
contacto a través de la oxidación o alguna otra contaminación corrosiva. Con ello, 
se genera sobrecalentamiento de la zona de contacto. 
 
iii) Condiciones atmosféricas. 
 
Las instalaciones eléctricas se ven expuestas a altas contaminaciones tales 
como: alta humedad, temperaturas, gases corrosivos y vientos cargados de sal, 
que contribuyen a la generación de arco eléctrico. 
 
iv) Insuficientes procedimientos de mantenimiento y prueba. 
 
Cuando no se realizan procedimientos de mantenimiento y/o prueba en 
equipos, tales como: registros de resistencia del aislamiento, pruebas de 
infrarrojos y mediciones de descargas parciales, se puede generar un arco 
eléctrico, ya que no es posible determinar la situación de deterioro del aislamiento 
de todos los conductores que componen cada equipo. 
 
v) Problemas de componentes que integran el sistema eléctrico. 
 
La falta de protección adecuada ya que ante un cortocircuito no actúa la 
protección, relés inadecuados (por sí mismos no evitarán una falla de arco, pero sí 
limitará la energía de la falla de arco y, por consecuencia, el daño al equipo), 
funcionamiento incorrecto de seccionadores, interruptores e interruptores de 
puesta a tierra debido a la falta de enclavamientos y problemas con las 
terminaciones de los cables como diseño inadecuado, instalacióndefectuosa y 
fallos de aislamiento. 
 
d) Error humano. 
 
La mayoría de incidentes de arco probablemente son causados por errores 
humanos, donde las acciones más frecuentes que realizan son: dejar o caer 
piezas/herramientas dentro del equipo durante el mantenimiento donde pueden 
 
 
 13 
ocasionar un cortocircuito produciendo un arco eléctrico, efectuar funcionamiento 
incorrecto por incumplimiento de los procedimientos (tener contacto directo con el 
equipo energizado) y no contar con la capacitación adecuada de las personas que 
intervienen en la instalación, el mantenimiento y el funcionamiento. 
 
Las causas de arco eléctrico expuestas, no contienen todos los factores por 
los que puede generarse un arco eléctrico, si no que se explican las de mayor 
frecuencia. Es por ello que, se determina que es fundamental el correcto diseño de 
las instalaciones eléctricas, donde para ello, se debe cumplir con los requisitos de 
las normas y códigos de seguridad. 
 
Además, se comprende que para lograr mejoras en la reducción del peligro 
del relámpago de arco, se deben evitar las acciones enumeradas y adoptar 
medidas correctivas utilizando para ello, escáneres de infrarrojos o mediciones de 
descargas parciales. 
 
3.1.3 Fases del Arco eléctrico en un cubículo [15] 
 
La formación del arco eléctrico que ocurre en los primeros instantes dentro 
de un cubículo, se puede describir en cuatro fases: 
 
a) Fase de Compresión. 
 
Cuando se ha iniciado el arco eléctrico a causa de una corriente de falla, el 
volumen de aire ocupado por el arco eléctrico se sobrecalienta debido a la 
liberación de energía, y el volumen restante de aire dentro del cubículo se calienta 
por la convección y radiación. 
 
b) Fase de Expansión. 
 
En esta fase la presión interna del cubículo comienza a incrementarse 
progresivamente debido al aporte de energía en forma de calor proveniente del 
arco eléctrico, esto puede provocar que una pieza de equipo puede explotar para 
crear una abertura a través de la cual comienza a escapar el aire sobrecalentado. 
Es por ello que la presión alcanza su valor máximo, y luego disminuye con la 
liberación de aire caliente y productos del arco. 
 
c) Fase de Emisión. 
 
En esta fase continúa el aporte ininterrumpido de energía debido al arco 
eléctrico y con ello, el aire sobrecalentado se expulsa con una sobrepresión casi 
constante. 
 
 
 
 
 14 
d) Fase Térmica. 
 
Después de la expulsión de aire caliente, la temperatura en el interior del 
cubículo alcanza casi la del arco eléctrico. Esto dura hasta la desaparición del 
arco. A continuación, todos los metales y materiales aislantes que entran en 
contacto sufren erosiones, pueden derretirse y expandirse, formándose humos 
tóxicos y partículas de metal fundido. 
 
 
 
Figura 3.2: Fases de un Arco Eléctrico. Fuente: Handbook for Electrical Safety in the 
Workplace Edited by Michael D. Fontaine, PE, CESCP, Christopher D. Coache, Gil Moniz 
 
 
3.1.4 Fenómenos generados a partir del Arco Eléctrico 
 
El peligro del arco eléctrico radica en la exposición al calor intenso, 
explosiones y enormes ráfagas de presión que puede sufrir un trabajador. Las 
temperaturas extremadamente altas, son capaces de fundir los materiales de los 
equipos obteniéndose partículas de metal que junto a las ráfagas, pueden 
convertirse en proyectiles capaces de incendiar la ropa del trabajador y con ello, 
causar quemaduras severas que pueden llegar a ser fatales quedando 
 
 
 15 
comprometida la empresa, y en el mejor de los casos, sufrir quemaduras leves y 
pérdidas monetarias para la empresa debido a la parada de la producción. 
 
 
 
Figura 3.3: Fenómenos generados a partir del Arco Eléctrico. Fuente: 
https://www.creativesafetysupply.com/articles/what-is-an-electrical-arc/ 
 
 
Es por ello que, luego de haber comprendido el fenómeno físico del Arco 
Eléctrico, sus causas y fases en un cubículo, resulta primordial estudiar los 
fenómenos físicos que se generan a partir del arco eléctrico que pueden 
comprometer las pérdidas en una empresa y las vidas de sus trabajadores. 
 
a) Relámpago de Arco (Arc Flash). 
 
Es una condición peligrosa asociada con la liberación inesperada de una 
enorme cantidad de energía térmica disipada como calor radiante, convectivo y 
conductor causada por un arco eléctrico dentro de un equipo eléctrico [12]. 
 
Esta energía se conoce como Energía Incidente (Incident Energy), la cual 
corresponde a la cantidad de energía térmica impresa en una superficie, a cierta 
distancia desde la fuente, generada durante un evento de arco eléctrico. La 
energía incidente aumenta a medida que disminuye la distancia desde la fuente de 
arco potencial, y se mide en [cal/cm2], o bien [J/cm2] [12]. 
 
 
 
 
 16 
Esta liberación de energía, se produce en forma de: 
 
i) Calor. 
 
El arco eléctrico se reconoce como una fuente de calor de alto nivel. Las 
temperaturas en los terminales de metal son altas, reportadas de manera confiable 
como 19.427[ºC] [15]. Para comprender la magnitud de esos valores de 
temperatura, se debe recordar que la temperatura de la superficie del sol se 
estima en 5.500[ºC] [17]. 
 
Se informa que la parte intermedia (plasma) del arco, es decir, la parte 
alejada de los terminales, se tiene una temperatura de 12.727[ºC] [15]. 
 
Temperaturas tan altas pueden incendiar la ropa y quemar la piel de 
cualquier persona a pocos metros, además, derretir metal y con ello causar daños 
en pulmones y vista [17]. 
 
ii) Luz intensa. 
 
El relámpago de arco produce una luz brillante y también emite radiaciones 
electromagnéticas principalmente ultravioleta (UV) e infrarroja (IR), las cuales 
pueden producir quemaduras a los ojos y la piel [18]. 
 
b) Explosión de Arco (Arc Blast). 
 
La ráfaga de arco es la onda de presión generada por las altas 
temperaturas ocasionadas por el arco eléctrico. 
 
Está asociado con una presión extrema y rápida acumulación de presión, 
considere a una persona colocada directamente frente a un evento y una alta 
presión incidiendo sobre su pecho y cerca del corazón y el peligro asociado con él, 
además, los daños adicionales en los equipos y con ello generar partículas que 
pueden lesionar al trabajador [15]. 
 
Esta liberación se produce en forma de: 
 
i) Onda de presión muy elevada [15]. 
 
Se presentan ondas de presión de aire muy elevadas, de hecho, se han 
realizado mediciones de presión entregando un valor de 1.03[bar] alrededor del 
área del pecho del trabajador. 
 
La presión generada es tan elevada, que puede producir destrucciones 
mecánicas sobre las instalaciones y daños físicos sobre los trabajadores como 
pérdida de memoria breve al grado de no recordar la intensa explosión del arco. 
 
 
 17 
ii) Gases tóxicos [15]. 
 
Se generan gases tóxicos debido a que el aire contenido en el arco 
eléctrico, sufre alteraciones de temperaturas hasta combinarse con el oxígeno del 
aire, convirtiéndose así en óxido del metal del arco. Esto se enfría y solidifica 
obteniéndose partículas diminutas en el aire, apareciendo como humo negro para 
el cobre y hierro, y humo gris para el aluminio. Este humo tóxico junto a la 
desintegración de los materiales, constituyen un gran peligro para las personas 
que se encuentren cerca e inhalen estos gases, produciendo severos daños a los 
pulmones. 
 
iii) Expulsión de objetos [15]. 
 
Debido a la alta presión provocada por el arco eléctrico, se puede generar 
metal fundido y desprendimiento de objetos de celdas, los cuales junto a equipo 
suelto, herramientas, maquinaria y escombros, viajen a altas velocidades 
actuando como proyectiles, lo que puede causar más daños o lesiones. 
 
Cuando el cobre líquido se evapora, se expande 67.000 veces. Esto explica 
la expulsión de gotitas vaporizadas de metal fundido desde un arco, que es 
propulsado hasta una distancia de 3.05[m]. 
 
iv) Energía acústica [15]. 
 
El ruido es el resultado de la expansión explosiva inicial del aire y la 
formaciónde una región de plasma entre los conductores. Este ruido generado por 
el aumento de presión del aire, puede producir un nivel de sonido de 165[dB] a 
0.6[m], que puede causar daños en las funciones auditivas o cerebrales. 
 
c) Choque Eléctrico. 
 
El choque eléctrico (Electric Shock), es la estimulación física de una 
intensidad de corriente que fluye a través del cuerpo humano, esto debido a que el 
trabajador experimenta un contacto o aproximación a conductores o partes de 
circuitos eléctricos energizados. Por lo tanto, el concepto choque eléctrico se 
refiere al efecto fisiopatológico resultante del paso directo o indirecto de esta 
corriente eléctrica [19]. Este efecto, dependerá de los siguientes factores: 
 
i) Características del circuito eléctrico (corriente, resistencia, frecuencia y 
voltaje). 
 
ii) Resistencia óhmica de contacto e interna del cuerpo humano. 
 
iii) El aislamiento del suelo bajo los pies. 
 
 
 
 18 
iv) Flujo de la trayectoria de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano, 
determinada por el punto de contacto y la química del cuerpo. 
 
v) Tiempo de contacto. 
 
vi) Factores biológicos (como sexo, edad, condición física, enfermedades 
preexistentes, entre otros) [19]. 
 
Una situación donde puede ocurrir un choque eléctrico, es que un 
electricista realiza mantención a equipos eléctricos, se genera un arco eléctrico y 
debido al contacto que el trabajador tenía en el momento con el equipo, pueda 
recibir un choque eléctrico. Esto debido a que con tan sólo pequeñas corrientes 
como unos pocos miliamperios a través del corazón, pueden provocar la 
interrupción de las señales eléctricas que el corazón utiliza para realizar sus 
funciones [15]. 
 
Cabe señalar, que se habla de “electrocución” como consecuencia del 
contacto eléctrico con resultado de muerte en una persona y “electrización” 
cuando se experimenta la descarga eléctrica en el organismo [19]. 
 
Además, destacar que el número total de accidentes fatales por año en 
Chile es de 50-70 personas/año, de las cuales el 34% tienen lugar en el ámbito 
laboral [20]. 
 
 
 
Figura 3.4: Relámpago de Arco en una celda de un cubículo de sala eléctrica. 
Fuente: http://www.apcetech.com/BLOG/uncategorized/que-es-el-arco-electrico-arc-flash/ 
 
 
 
 19 
3.1.5 Riesgos por Arco Eléctrico 
 
Cuando se produce un arco eléctrico, se genera una serie de riesgos que 
pueden comprometer la vida del trabajador de distintas maneras: 
 
a) Riesgos de quemaduras graves. 
 
La temperatura de un relámpago de arco eléctrico, puede situarse en el 
rango de 2.000-20.000[ºC], generando energía incidente en forma de calor lo que 
equivale a fundir todos los materiales conocidos y vaporizar el metal en las 
proximidades. Además, la exposición a estas temperaturas extremas quema 
gravemente la piel y provoca la ignición de la ropa que puede alcanzar incluso a 
3[m] desde la fuente de la falla eléctrica provocando aumento de la lesión por 
quemadura, y finalmente, generar incendios [15]. 
 
El cuerpo humano puede tolerar sólo un rango de temperatura estrecho a la 
temperatura normal de la sangre, alrededor de 36.5[ºC]. Estudios muestran que a 
una temperatura de la piel tan alta como 44[ºC], el equilibrio de la temperatura 
corporal comienza a descomponerse en aproximadamente 6 horas. El daño 
celular puede ocurrir más allá de las 6 horas. A 70[ºC], sólo se requiere una 
duración de un segundo para causar la destrucción celular total [15]. 
 
Es por ello que, la energía resultante de un Relámpago de Arco resulta en 
un nivel de exposición a energía incidente. Es una medida de energía en calorías 
por centímetro cuadrado. En donde, si la energía incidente es mayor a 1.2[cal/cm2] 
entonces existe la posibilidad de una quemadura de segundo grado. Por ejemplo, 
si se sostuviera el dedo por encima de la punta de una llama por un segundo, se 
experimentaría aproximadamente 1[cal/cm2] de energía [19]. 
 
A continuación, se presenta una tabla con las clasificaciones de 
quemaduras que se pueden producir debido a un Relámpago de Arco: 
 
 
Tabla 3.1: Clasificaciones de quemaduras. 
Clasificaciones de Quemaduras 
Quemadura de 
1º grado 
Genera bastante 
dolor para las 
capas externas 
de la piel y un 
bajo daño 
permanente. 
 
 
 
 20 
Quemadura de 
2º grado 
Son aquellas en 
que las capas 
superficial e 
intermedia de la 
piel están 
lesionadas. 
Aparecen 
ampollas y hay 
dolor intenso e 
inflamación del 
área afectada. 
 
Quemadura de 
3º grado 
Destruyen 
completamente 
los centros de 
crecimiento de la 
piel. En 
ocasiones se 
requieren injertos 
de piel. 
 
Figura 3.5: Grados de quemaduras y sus efectos en la piel. Fuente: 
https://medlineplus.gov/spanish/ency/esp_imagepages/1078.htm 
 
 
Cabe destacar, que las quemaduras generadas por accidentes debido a 
arco eléctrico, se concentran mayormente en manos, antebrazos, cuello y cabeza, 
esto puede ser debido a que usualmente los trabajadores no cuentan y/o utilizan el 
equipo de protección personal adecuado para el nivel de electricidad con la que 
están operando los equipos eléctricos. Mencionar además, que las quemaduras 
sufridas en el cuerpo, se acentúan en el lado derecho de éste porque existen más 
electricistas diestros. 
 
 
 
Figura 3.6: Distribución típica de quemaduras eléctricas. Fuente: 
https://es.slideshare.net/kary_clz/nfpa70-en1ufel-ppt-87046448 UFEL Comulsa 
 
 
 21 
Al prenderse fuego a la ropa utilizada y objetos que los trabajadores llevan 
consigo, se pueden generar lesiones graves por quemaduras, sobre todo, al no 
contar con el EPP requerido o que no esté en buen estado. A continuación, se 
presentan fotografías verídicas de quemaduras por relámpago de arco: 
 
 
 
Figura 3.7: Electricista afectado por relámpago de arco. Fuente: 
https://es.slideshare.net/kary_clz/nfpa70-en1ufel-ppt-87046448 
 
 
 
Figura 3.8: Mano quemada por relámpago de arco. Fuente: [12]. 
 
 
 
Figura 3.9: Maniquí expuesto a un ensayo para analizar el efecto de Relámpago 
de Arco. Fuente: ACHS 
 
 
 22 
b) Riesgos de pérdida de la audición y perforación en la piel por proyectiles. 
 
Cuando se genera la explosión, se liberan ondas de presión muy elevadas 
capaces de generar proyectiles debido a la destrucción del equipo provocando 
perforaciones en la piel del trabajador, y además, estas ondas producen ruido muy 
fuerte para el oído humano, ya que provocan riesgos que comprometen la 
audición del trabajador por experimentar una intensidad de ruido de hasta 165[dB] 
a una distancia de 0.6[m] [15]. Para comprender el grado de ruido que puede sufrir 
una persona, se debe considerar como referencia que sólo se puede soportar 
85[dB] durante 8 horas, por lo tanto, una explosión de arco puede duplicar la 
cantidad máxima que el oído humano puede soportar. 
 
En la siguiente imagen, se puede observar que el ruido generado por una 
explosión de arco es similar al despegue de un avión. 
 
 
 
Figura 3.10: Niveles de ruido con ejemplificaciones. Fuente: Instituto Botanical. 
 
 
c) Riesgo a lesiones debido a la inhalación de humos tóxicos. 
 
Tal como se mencionó anteriormente, debido a la explosión de arco 
también se generan gases tóxicos debido a que el aire se convierte en óxido del 
metal debido a la vaporización del cobre. Esto provoca daños severos en los 
pulmones [15]. 
 
d) Riesgo a lesiones oculares. 
 
Debido a la luz intensa y radiaciones ultravioleta e infrarroja, pueden 
generar quemaduras en los ojos por deslumbramiento, provocando cegueras 
 
 
 23 
temporales o permanentes [19]. 
 
e) Riesgos por Choque eléctrico. 
 
Para un área superficial dada, las quemaduras electrotérmicas 
(quemaduras provocadas por una corriente eléctrica), son siempre más graves 
que otros tipos de quemaduras. Este tipo de quemadura puede ser al mismo 
tiempo externa e interna. Las quemaduras externas corresponden a las mismas 
generadas por relámpago de arco, es decir, de primer, segundo y tercer grado. 
Mientrasque las quemaduras internas, son generadas por el paso de la corriente 
logrando ser mortales en algunos casos. Esto debido a que afecta a órganos 
vitales. 
 
La gravedad de las quemaduras eléctricas se encuentra condicionada a la 
profundidad, extensión y localización de la misma, junto con los factores 
fisiológicos del afectado. La energía calórica producto de la energía eléctrica es a 
causa del efecto Joule [19]. 
 
El nivel de percepción es 1[mA]. Las corrientes en el rango de 9-25[mA] 
pueden ser dolorosas y pueden dificultar o imposibilitar la liberación de objetos 
energizados. En el rango de 60-100[mA], puede ocurrir fibrilación ventricular, paro 
cardíaco o inhibición de la respiración, causando lesiones o la muerte [15]. 
 
Se debe considerar que la resistencia interna del cuerpo es de 
aproximadamente 300[Ω], mientras que la resistencia del cuerpo, incluida la piel, 
varía entre 500 a 3000[Ω] [15]. 
 
Los síntomas debido al choque eléctrico, pueden incluir una sensación 
suave de hormigueo, contracciones violentas del músculo, arritmia cardíaca o 
daño a la piel. Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden 
ocasionar desde lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la 
muerte por fibrilación ventricular [15]. 
 
Otra consecuencia derivada de un choque eléctrico es la asfixia, la que se 
produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nervioso que regula la 
función respiratoria, ocasionando el paro respiratorio. En alta tensión, la muerte se 
presenta principalmente por destrucción de los órganos o por asfixia, debido al 
bloqueo del sistema nervioso [19]. 
 
 
 
 24 
 
Figura 3.11: Daños en la mano por contacto directo debido a Choque eléctrico. Fuente: 
OSHA. Administración de Seguridad y Salud Laboral del Dep. de Trabajo de EE.UU. 
Quemaduras eléctricas. 
 
 
En la figura 3.11-a, se muestra la lesión sufrida por un trabajador con una 
herramienta eléctrica que ocasionó lesiones internas. Luego, en la figura 3.11-b se 
encuentra la misma mano pocos días después con hinchazón (se produce entre 
24-72 horas y daña nervios y vasos sanguíneos) [19]. 
 
 
 
Figura 3.13: Momificación y quemadura de tendones. Fuente: OSHA. Administración de 
Seguridad y Salud Laboral del Dep. del Trabajo de EE.UU. Quemaduras eléctricas. 
 
 
La figura 3.13 muestra la “momificación” de los dos primeros dedos, de una 
mano, los cuales se amputaron. Este trabajador se cayó y agarró un cable de 
energía eléctrica para sostenerse. El ángulo agudo de la muñeca fue causado por 
los tendones quemados, que se contrajeron [19]. 
 
3.2 Importancia de la determinación de Arco Eléctrico 
 
Hasta ahora se ha visto que, el arco eléctrico es un fenómeno físico que de 
generarse, se desencadenan manifestaciones que comprometen la vida del 
electricista, las cuales son Relámpago y Explosión de Arco, y dependiendo del 
contexto en el que se desarrolle el arco eléctrico, también el trabajador puede 
sufrir un Choque eléctrico. 
 
 
 25 
Anualmente, el promedio de fatalidades de origen laboral en Chile supera 
los 200 trabajadores, según la Superintendencia de Seguridad Social (SUCESO) 
de los cuales entre un 10 y un 13% es de origen eléctrico. Particularmente, la 
industria eléctrica presenta indicadores de Tasa de Accidentalidad inferiores a un 
2%, es decir, se accidentan 2 trabajadores por cada 100, siendo el promedio país 
en el año 2013 de 4,3%, según los expertos de la Mutual de Seguridad. Sin 
embargo, “la Tasa de Mortalidad es notoriamente superior, resultando ser de un 
3,5 en las empresas adheridas a las Mutualidades y de un 6,4% en el total de las 
empresas, incluida las adheridas al ISL”, afirman [1]. 
 
De acuerdo a un estudio de accidentes eléctricos realizado por la ACHS 
entre 2009 y 2012, se constató que de los accidentes laborales de origen eléctrico, 
aproximadamente el 17% es considerado grave. “A pesar de que la cifra se 
visualiza como muy acotada, es de consideración, dado que estos pocos 
accidentes representan casi el 80% de los Días Perdidos (licencias médicas 
laborales). El 72% de estos casos tiene que ver con el efecto de choque eléctrico, 
y el 28% restante, por arco eléctrico”, complementa el especialista de la ACHS [1]. 
 
Es por ello que, resulta fundamental que en todo sistema industrial de 
producción cuenten con un sistema eléctrico robusto, confiable y seguro, y que 
además, el personal de la planta se preocupe de mantenerlo y operarlo sin la 
exposición a riesgos eléctricos peligrosos, de esta manera, no quedan 
comprometidas las vidas de los trabajadores y pérdidas monetarias por menor 
producción. 
 
Para lograr el cometido de prevenir todos los riesgos asociados a un arco 
eléctrico, es imprescindible realizar un estudio de este fenómeno en toda industria 
para obtener la siguiente información requerida [6]: 
 
a) Determinar y etiquetar la cantidad de energía incidente que se puede generar 
en cada equipo eléctrico que compone un sistema eléctrico industrial, 
durante un evento de arco eléctrico. 
 
b) Especificar el equipo de protección personal (EPP) requerido, para que, en el 
caso de ser expuesto al arco eléctrico, los daños en el trabajador se limiten a sufrir 
quemaduras de segundo grado que aún son curables. 
 
c) Determinar la frontera de protección contra riesgos de arco eléctrico 
(distancia segura) que se debe mantener por personal no calificado debido a que 
no cuenta con el EPP básico y por personal calificado pero que no cuenta con el 
EPP requerido. 
 
 
 
 
 
 
 26 
3.3 Normas de referencia para la determinación de Arco Eléctrico 
 
Existen normas vigentes y aplicables en el ámbito de la determinación de 
los riesgos asociados al efectuarse un arco eléctrico, éstas son NFPA 70-E 2018 y 
IEEE 1584-2019. 
 
Estas normas utilizan una combinación de modelos teóricos y pruebas de 
laboratorio, donde ambas técnicas de análisis usan aproximaciones y 
simplificaciones del problema para obtener la energía incidente, vital para definir 
las fronteras de arco eléctrico y clasificación de equipo de protección personal. 
 
Es fundamental destacar que la norma nacional NCh Eléc 4/2003 
“Instalaciones de Consumo en Baja Tensión”, no especifica ni hace referencia ante 
una situación de arco eléctrico. Es por ello que, bajo esta condición, se puede 
trabajar con normas internacionales, debiendo prevalecer entre ellas la más 
estricta. Para este caso, se recomienda la utilización de la normatividad de la 
NFPA 70-E 2018 y IEEE 1584-2019 como medios de apoyo [21]. 
 
3.3.1 Norma NFPA 70-E 2018 [6] 
 
La NFPA (National Fire Protection Association), es una organización 
fundada en Estados Unidos en 1896, encargada de crear y mantener las normas y 
requisitos mínimos para la prevención, capacitación, instalación y uso de medios 
de protección contra incendios, utilizados tanto por bomberos como por el 
personal encargado de la seguridad. Hoy en día se considera como autoridad a 
nivel mundial sobre seguridad contra incendios, de los edificios y el área eléctrica, 
desarrollando el más valioso conocimiento sobre estos temas. 
 
Es por ello que en 1976, OSHA (Occupational Safety and Health 
Administration) le pidió a la NFPA crear un nuevo comité eléctrico para el 
desarrollo de normas que involucren la seguridad eléctrica, creándose la NFPA 
70-E. 
 
La norma NFPA 70-E (Norma para la Seguridad Eléctrica en Lugares de 
Trabajo), establece los requerimientos de seguridad eléctrica para todas las 
prácticas de trabajo relacionadas con la seguridad eléctrica, detalla los conceptos 
de trabajadores calificados y no calificados, y brinda una guía al empleador para 
elaborar un programa de seguridad eléctrica, de esta manera, los empleados 
deben poder seleccionar y ejecutar los procedimientos de trabajo relacionados con 
la seguridad requeridos cuando el equipo eléctrico con el que están interactuando 
se encuentra en una condición distinta a la normal de operación. 
 
Además, detalla losconceptos de límites de aproximación a equipo 
energizado por arco eléctrico, indica cómo seleccionar el Equipo de Protección 
 
 
 27 
Personal (EPP) mediante una guía orientativa, incorpora los métodos de cálculo 
disponibles para calcular la energía incidente y la frontera de relámpago de arco, 
evaluación y control del riesgo, ejemplo de procedimiento bloqueo/etiqueta para 
controlar la exposición del personal, entre otros. 
 
En resumen, de acuerdo con la norma NFPA 70-E, hay seis principales 
responsabilidades que debe cumplir cualquier empresa: 
 
a) Capacitación periódica para los empleados. 
 
b) Implementación de un programa de seguridad escrito que sea realizable. 
 
c) Equipo de protección personal accesible para los empleados. 
 
d) Herramientas aislantes por niveles de tensión. 
 
e) Análisis del grado de riesgo por arco eléctrico. 
 
f) Cada equipo eléctrico debe estar etiquetado con información preventiva ante 
arco eléctrico. 
 
Cabe señalar, que la norma NFPA 70-E presenta los métodos de cálculo 
disponibles para arco eléctrico de manera informativa, entre ellos, se encuentra la 
norma IEEE 1584-2019, sin embargo, se debe comprender que ésta posee su 
propio método de cálculo. 
 
3.3.2 Norma IEEE 1584-2019 [12] 
 
La norma IEEE 1584-2019, presenta una guía detallada con pasos 
secuenciales para la determinación de energía incidente, corriente de arco, 
fronteras de protección contra arco eléctrico, duración de arco eléctrico, 
configuración de electrodos de un equipo energizado, etc. Todos estos pasos es 
posible aplicarlos en un estudio de arco eléctrico sí se cumplen con las 
características requeridas del sistema eléctrico a analizar, por esta norma las 
cuales serán especificadas posteriormente. 
 
Esta norma abarca el proceso completo para un análisis de arco eléctrico 
en un punto de la red, desde la recolección de datos del sistema hasta efectuar 
conclusiones y resultados finales. Para ello, propone ecuaciones desarrolladas a 
partir de análisis estadísticos de mediciones tomadas en más de 1.800 pruebas de 
laboratorio. Con esto, resulta ser el método de cálculo más apegado a la realidad 
evitándose accidentes debido a una sobreprotección en los trabajadores. 
 
En la actualidad, existen numerosos tipos de programas que analizan el 
 
 
 28 
estado de una red eléctrica y permiten efectuar diversos estudios, apegándose a 
las normas internacionales estrictas, como lo es la IEEE 1584-2019. 
 
Cabe destacar, que la norma IEEE 1584-2002 (donde se realizaron 300 
pruebas) hoy en día ya no se encuentra vigente, ya que fue reemplazada por su 
actualización correspondiente al 2018 (con más de 1.800 pruebas de laboratorio). 
 
Además, en el año 2019 se publicó un errata de esta norma que corrige 
valores numéricos de algunas tablas presentadas en el norma IEEE 1584-2018. 
Es por ello que para este trabajo, se considera en adelante como norma IEEE 
1584-2019. 
 
3.4 Fronteras de Peligro por Arco Eléctrico 
 
La Asociación Nacional de Protección contra Incendios NFPA 70-E 2018, 
define cuatro fronteras de protección contra el relámpago de arco, para que los 
electricistas puedan trabajar con equipos eléctricos energizados manteniendo 
siempre en primer lugar la seguridad eléctrica, para minimizar el riesgo de lesiones 
eléctricas. La NFPA 70 E, define cada límite y cómo determinar dónde ubicarlo. 
 
Además, explica que a medida que una persona se acerca el equipo 
expuesto, más entrenamiento requerirá y los EPP que utilizará serán de mayor 
nivel [17]. 
 
Cabe señalar, que los límites de protección están calculados por la cantidad 
de voltaje suministrado al equipo, con ello se destaca que no sólo la corriente y 
duración del arco eléctrico son factores importantes, sino que también, cuán cerca 
se encuentre el trabajador de la fuente de arco eléctrico. 
 
De esta manera, las fronteras de protección contra los riesgos de arco 
eléctrico son las siguientes: 
 
a) Frontera de protección contra relámpago de arco. 
 
b) Frontera de aproximación limitada. 
 
c) Frontera de aproximación restringida. 
 
d) Frontera de aproximación prohibida. 
 
 
 
 29 
 
Figura 3.14: Fronteras de aproximación, Fuente: NFPA 70-E 2018. 
 
 
3.4.1 Frontera de protección contra Relámpago de Arco [15] 
 
La frontera de protección contra relámpago de arco (Arc Flash Boundary), 
es la distancia desde la fuente del arco (equipo expuesto energizado) a la cual la 
liberación de energía incidente es de 1.2[cal/cm2] sobre la superficie de la piel. 
Una exposición a 1.2[cal/cm2] puede resultar en quemaduras de segundo grado 
curable. 
 
Generalmente cuando ocurre un arco eléctrico, el tablero o equipo eléctrico 
donde se genera esta falla, puede soportar una pequeña porción de la explosión 
dentro de la celda o cubículo, pero como no es suficiente, se genera una fuerza 
ejercida hacia la abertura del equipo que da al frente del trabajador logrando 
impactarlo, por lo tanto, se recomienda que antes de realizar cualquier actividad 
en un equipo energizado o cerca de él, se debe efectuar un análisis del peligro 
asociado a arco eléctrico en ese equipo. 
 
Dentro de esta frontera, el nivel de energía será mayor por lo que el 
personal electricista requiere usar ropa de protección apropiada como camisas y 
pantalones resistentes al fuego, y otro equipo para cubrir el resto del cuerpo tales 
como: casco, careta de protección contra arco, lentes de seguridad, protección 
auditiva, guantes de cuero, zapatos de cuero con planta aislante. 
 
Esta frontera no debe ser cruzada por nadie, incluyendo personal calificado 
que no cuenta con el EPP requerido. Los EPP están diseñados para minimizar el 
riesgo de mantener una energía superior a 1.2[cal/cm2]. Es decir, el umbral de 
 
 
 30 
quemaduras de segundo grado puede ocurrir aún con el EPP apropiado. 
 
La frontera de protección puede variar de equipo a equipo ya que esto está 
sujeto a la corriente de arco eléctrico disponible del sistema en ese punto, el 
voltaje y las características de disparo del dispositivo de protección que acciona 
aguas arriba. 
 
3.4.2 Frontera de aproximación limitada [15] 
 
La frontera de aproximación limitada (Limited Approach Boundary), define el 
límite del área que rodea las partes con energía expuesta, es decir, que al cruzar 
este límite la persona entra al espacio limitado el cual es un área donde puede 
sufrir el peligro de choque eléctrico. Es por ello que, las personas no calificadas no 
deben cruzar el límite de aproximación limitado ni el límite del arco eléctrico a 
menos que sean escoltados por un trabajador capacitado y cuenten con el EPP 
requerido. 
 
Por otro lado, según la NFPA 70-E 2018 establece que las personas 
capacitadas deben cumplir con los siguientes requisitos para cruzar esta frontera: 
 
a) Estar calificado para desempeñar el trabajo/tarea. 
 
b) Ser capaz de identificar los peligros y riesgos asociados con la tarea que 
realiza. 
 
3.4.3 Frontera de aproximación restringida [15] 
 
La frontera de aproximación restringida (Restricted Approach Boundary), 
solamente pueden tener acceso las personas capacitadas como el personal 
electricista de operaciones y mantenimiento eléctrico con el EPP apropiado y 
herramientas aisladas. Esto significa que se requieren técnicas y equipos 
especiales de prevención de choque eléctrico y quemaduras de tercer grado si 
hubiera un arco eléctrico, es por ello, que queda estrictamente prohibido que una 
persona no calificada cruce este límite. 
 
Por otro lado, según la NFPA 70-E 2018 establece que las personas 
capacitadas deben cumplir con los siguientes requisitos para cruzar esta frontera: 
 
a) Según sea aplicable, tener un permiso de trabajo eléctrico energizado 
autorizado por la gerencia. 
 
b) Utilizar equipo de protección personal (EPP) con valor de resistencia 
adecuado para los niveles de tensión y energía involucrados. 
 
 
 
 31 
c) Minimizar la probabilidad de contacto corporal con conductoresy partes de 
circuitos energizados expuestos debido a movimientos involuntarios manteniendo 
la mayor parte posible del cuerpo fuera del espacio restringido, y utilizando en ese 
espacio sólo partes del cuerpo protegidas como sea necesario para ejecutar el 
trabajo. 
 
d) Utilizar equipos y herramientas aisladas. 
 
3.4.4 Frontera de aproximación prohibida 
 
Por último, el límite de aproximación prohibido (Prohibited Approach 
Boundary), establece el espacio que sólo se puede cruzar, como si se planeara un 
contacto vivo con conductores o circuitos energizados expuestos. Esta maniobra 
sólo puede ser efectuada por trabajadores eléctricos portando el mayor nivel de 
EPP ante un eventual arco eléctrico [15]. 
 
 
 
Figura 3.15: Fronteras de aproximación, Fuente: Página web Fluke. 
 
 
Los límites de aproximación limitada, aproximación restringida y 
aproximación prohibida se definen en base al voltaje del sistema. No se requieren 
cálculos para establecer estos límites [15]. 
 
La tabla 3.2 ilustra los límites de aproximación limitada y de aproximación 
restringida de exposición a conductores energizados o partes del circuito para la 
protección contra choques eléctricos para sistemas de corriente alterna, basado 
en la norma NFPA 70-E 2018, en su tabla 130.4 (D) (a) [6]. 
 
 
 
 32 
Cabe señalar, que todas las dimensiones son la distancia desde el 
conductor eléctrico energizado o la parte del circuito al empleado: 
 
 
Tabla 3.2: Límites de aproximación limitada y restringida basadas en NFPA 
70-E. 
Rango de la 
tensión nominal 
del sistema fase 
a fase [kV] 
Frontera de Aproximación Limitada Frontera de 
Aproximación 
Restringida. 
Incluye la suma 
de movimiento 
involuntario [m] 
Conductor móvil 
expuesto [m] 
Parte expuesta 
del circuito fijo 
[m] 
<0.050 No especificado No especificado No especificado 
0.050-0.15 3.0 1.0 Evitar contacto 
0.151-0.750 3.0 1.0 0.3 
0.751-15 3.0 1.5 0.7 
15.1-36 3.0 1.8 0.8 
36.1-46 3.0 2.5 0.8 
46.1-72.5 3.0 2.5 1.0 
72.6-121 3.3 2.5 1.0 
138-145 3.4 3.0 1.2 
161-169 3.6 3.6 1.3 
230-242 4.0 4.0 1.7 
345-362 4.7 4.7 2.8 
500-550 5.8 5.8 3.6 
765-800 7.2 7.2 4.9 
 
 
3.5 Clasificación de Arco Eléctrico [6] 
 
Para determinar la categoría de arco eléctrico existente en un punto 
determinado de la instalación eléctrica, se requiere ya haber conocido la energía 
incidente en este punto. La norma NFPA 70-E, entrega dos posibilidades para 
poder clasificar el arco eléctrico: 
 
a) Método analítico. 
 
El cual trata acerca de realizar el análisis de arco eléctrico de la instalación 
eléctrica, mediante los métodos de cálculo empleados, utilizándose las ecuaciones 
planteadas de la norma NFPA 70-E 2018 y la norma IEEE 1584-2019, junto al 
apoyo de un software que efectúe el estudio de arco eléctrico. 
 
 
 
 
 33 
b) Método con tabulación. 
 
Permite determinar la categoría de arco eléctrico en función del equipo y su 
nivel de tensión, utilizándose la tabla 130.7(C) (15) (a) de la norma NFPA 70-E, 
presentada a continuación: 
 
 
Tabla 3.3: Categoría de arco eléctrico de la tabla 130.7(C)(15)(a) de NFPA 
70-E. 
Equipo Categoría de 
EPP para 
relámpago de 
arco 
Frontera de 
relámpago de 
arco[m] 
Paneles de distribución u otros equipos 
con tensión nominal de 240[V] y menor. 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 25[kA]; 
máximo 0.03[s] de tiempo de despeje de 
fallas; distancia de trabajo mínima 
0.455[m]. 
1 0.485 
Paneles de distribución y otros equipos 
con tensión nominal >240[V] y hasta 
600[V]. 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 25[kA]; 
máximo 0.03[s] de tiempo de despeje de 
fallas; distancia de trabajo mínima 
0.455[m]. 
2 0.9 
Centros de control de motores (CCM) de 
clase 600[V]. 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 65kA; máximo 
0.03[s] de tiempo de despeje de fallas; 
distancia de trabajo mínima de 0.455[m]. 
2 1.5 
Centros de control de motores (CCM) de 
clase 600[V]. 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 42[kA]; 
máximo 0.33[s] de tiempo de despeje de 
fallas; distancia de trabajo mínima de 
0.455[m]. 
4 4.3 
Tablero de potencia de clase 600[V] (con 
interruptores de circuitos de potencia o 
con fusibles) y tablero de distribución de 
clase 600[V]. 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 35[kA]; 
máximo de hasta 0.5[s] de tiempo de 
4 6 
 
 
 34 
despeje de fallas; distancia de trabajo 
mínima de 0.455[m]. 
Otros equipos de clase 600[V] (277[V] a 
600[V], nominales). 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 65[kA]; 
máximo de 0.03[s] de tiempo de despeje 
de fallas; distancia de trabajo mínima de 
0.455[m]. 
2 1.5 
Arrancadores de motores NEMA E2 
(contactor con fusibles), 2.3[kV] a 
7.2[kV]. 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 35[kA]; 
máximo de hasta 0.24[s] de tiempo de 
despeje de falla; distancia de trabajo 
mínima de 0.91[m]. 
4 12 
Tablero de potencia blindado, 1[kV] a 
15[kV]. 
Parámetros: Máxima corriente de 
cortocircuito disponible de 35[kA]; 
máximo de hasta 0.24[s] de tiempo de 
despeje de falla; distancia de trabajo 
mínima de 0.91[m]. 
4 12 
Tablero de potencia resistente a arcos, 
Tipo 1 o 2 (para tiempos de despeje 
<0.5[s] con una corriente de falla 
prospectiva que no exceda el valor de 
resistencia a arcos de los equipos), y 
tablero de potencia del interruptor con 
envolvente de metal, con o sin fusibles 
de una construcción de tipo resistente al 
arco probada en concordancia con IEEE 
C37.20.7, 1[kV] hasta 15[kV]. 
Parámetros: Máximo de 35[kA] de 
corriente de cortocircuito disponible; 
máximo de hasta 0.24[s] de tiempo de 
despeje de fallas; distancia de trabajo 
mínima de 0.91[m]. 
N/A (puertas 
cerradas) 
 
4 (puertas 
abiertas) 
N/A (puertas 
cerradas) 
 
12 
Otros equipos de 1[kV] a 15[kV]. 
Parámetros: Máximo de 35[kA] de 
corriente de cortocircuito disponible; 
máximo de hasta 0.24[s] de tiempo de 
despeje de falla; distancia de trabajo 
mínima de 0.91[m]. 
4 12 
 
 
 
 
 
 35 
3.6 Equipo de Protección Personal contra Riesgos por Arco Eléctrico 
 
Los equipos de protección personal (EPP, Personal Protective Equipment), 
cumplen un rol importante para garantizar la salud y seguridad de los empleados 
en el trabajo. Principalmente la ropa ignífuga, es el requisito imprescindible para 
salvaguardar de lesiones o enfermedades en la realización de trabajos si es que 
existe el riesgo de exposición al arco eléctrico [6]. 
 
Una vestimenta común, puede provocar mayor aumento del fuego generado 
por el relámpago de arco, produciéndose quemaduras más serias y considerables 
en la superficie de la piel y sin tener en cuenta la duración de la exposición al calor 
[6]. 
 
El equipo de protección personal, se diseña con el objetivo de evitar que la 
piel sea impactada por una energía incidente de mayor valor que 1.2[cal/cm2], es 
decir, el EPP permite restringir el valor de energía incidente menor o igual a 
1.2[cal/cm2] (la idea es no sufrir una quemadura mayor de segundo grado). Es por 
ello, que la clasificación de la prenda se corresponde con el nivel calculado de 
liberación de energía incidente [6]. 
 
Además, la norma NFPA 70-E especifica el EPP para trabajar dentro de la 
frontera de protección contra arco, esto implica, que todas las partes del cuerpo 
que pudiesen quedar expuestas al arco eléctrico, sea cubierto mediante el EPP 
recomendado por la norma. 
 
Cada equipo de protección personal, debe considerar ropa Retardante al 
Fuego (RF), el cual provee aislamiento térmico y también es auto-extinguible. Por 
demás, el equipo debe tener una clasificación de arco de acuerdo con ASTM 
F1891, Especificación Estándar para Ropa resistente al fuego e Impermeable 
resistente al fuego [6]. 
 
A continuación, se presenta la Tabla 3.4, que corresponde a la tabla 
130.7(C)(15)(c) de equipos de protección personal (EPP) figurada en la norma 
NFPA 70-E 2018.36 
Tabla 3.4: Equipo de protección personal (EPP) de norma NFPA 70-E. 
Categoría de EPP 
de relámpago de 
arco 
EPP 
1 Vestimenta resistente al arco, con rango mínimo de 
4[cal/cm2] 
Camisa de mangas largas y pantalón resistentes al arco u 
overol resistente al arco. 
Protector facial resistente al arco o capucha del traje de 
protección contra relámpago de arco 
Chaqueta, parka, prendas impermeables o forros de cascos 
con valor de resistencia al arco (SSN) 
Equipos de protección 
Casco de seguridad 
Anteojos de seguridad o gafas de seguridad (SR) 
Protección auditiva (tapones) 
Guantes de cuero para uso industrial 
Calzado de cuero (SSN) 
2 Vestimenta resistente al arco, con rango mínimo de 
8[cal/cm2] 
Camisa de mangas largas y pantalón resistentes al arco u 
overol resistente al arco. 
Capucha del traje de protección contra relámpago de arco, 
resistente al arco o protector facial resistente al arco y 
pasamontañas con valor de resistencia al arco 
Chaqueta, parka, prendas impermeables o forros de cascos 
con valor de resistencia al arco (SSN) 
Equipos de protección 
Casco de seguridad 
Anteojos de seguridad o gafas de seguridad (SR) 
Protección auditiva (tapones) 
Guantes de cuero para uso industrial 
Calzado de de cuero 
3 Vestimenta resistente al arco, seleccionada para que el 
rango de arco del sistema cumpla con la clasificación de 
arco mínima requerida de 25[cal/cm2] 
Camisa de manga larga resistente al arco 
Pantalón resistente al arco (SSR) 
Overol resistente al arco (SSR) 
Chaqueta de traje de protección contra relámpago de arco 
(SSR) 
Pantalones de traje de protección contra relámpago de arco 
(SSR) 
Capucha del traje de protección contra relámpago de arco 
Guantes resistentes al arco 
Chaqueta, parka, prendas impermeables o forros de cascos 
con valor de resistencia al arco (SSN) 
Equipos de protección 
 
 
 37 
Casco de seguridad 
Anteojos de seguridad o gafas de seguridad (SR) 
Protección auditiva (tapones) 
Calzado de cuero 
4 Vestimenta resistente al arco, seleccionada de manera que 
el valor de resistencia al arco del sistema cumpla con el 
valor mínimo de resistencia al arco requerido de 
40[cal/cm2] 
Camisa de manga larga resistente al arco (SSR) 
Pantalones resistentes al arco (SSR) 
Overol resistente al arco (SSR) 
Chaqueta de traje de protección contra relámpago de arco con 
valor de resistencia al arco (SSR) 
Pantalones de traje de protección contra relámpago de arco 
con valor de resistencia al arco (SSR) 
Capucha de traje de protección contra relámpago de arco con 
valor de resistencia al arco 
Guantes resistentes al arco 
Chaqueta, parka, prendas impermeables o forros de cascos 
con valor de resistencia al arco (SSN) 
Equipos de protección 
Casco de seguridad 
Anteojos de seguridad o gafas de seguridad (SR) 
Protección auditiva (tapones) 
Calzado de cuero 
 
 
Donde: SSN: según sea necesario (opcional), SSR: según sea requerido, 
SR: selección requerida 
 
Es imprescindible contar siempre con el equipo de protección personal 
debido a que estudios de tiempo/movimiento muestran que el tiempo de reacción 
humano para detectar, juzgar y huir de una situación peligrosa varía de persona a 
persona. Un tiempo típico es del orden de 0.4[s]. Esto significa que 24[ciclos] es el 
tiempo más corto en el que una persona puede ver una condición y comenzar a 
moverse o actuar. En todas las demás condiciones, no es posible ver una 
situación peligrosa y alejarse de ella. Este tiempo de reacción es demasiado largo 
para que un trabajador se aleje y se proteja de una situación de peligro de Arc 
Flash, es por ello, que resulta fundamental la correcta elección de EPP mediante 
la ejecución de las normas, y además, que los dispositivos de protección actúen 
idealmente, en t=0[s] [15]. 
 
Cabe destacar, que existen puntos en el sistema donde la energía incidente 
que podría generarse es superior a 40[cal/cm2], y aun teniendo el mejor equipo de 
protección personal del mercado, éste no sería suficiente ya que por norma NFPA 
70-E no existe equipo de protección personal adecuado para ese valor de energía 
incidente, por lo que, la única manera de trabajar en ese equipo o cerca de él, es 
 
 
 38 
desenergizado [15]. 
 
Resulta primordial comprender, que si se realizó estudio de arco eléctrico y 
se genera un arco en un determinado equipo que, por ejemplo, la etiqueta de 
seguridad eléctrica indica que se debe utilizar EPP equivalente a una energía 
incidente de 8[cal/cm2], se debe utilizar el EPP de acuerdo a ese nivel 
 
 
Figura 3.16: Categoría de EPP. Fuente: [30]. 
 
 
 
 
 39 
IV. METODOLOGÍAS PARA CÁLCULO DE ARCO ELÉCTRICO 
 
Existen metodologías de cálculo que permiten realizar un análisis de riesgo 
por arco eléctrico, obteniéndose como resultado valores de variables 
fundamentales tales como; energía incidente, categoría de riesgo eléctrico, 
corriente de arco eléctrico, distancia segura de aproximación contra arco eléctrico, 
entre otros. Al conocer estos datos, se puede concluir el tipo de equipo de 
protección personal que debe portar el trabajador, evitándose así, accidentes 
innecesarios. 
 
Cabe señalar, que cualquier método empleado, debe ser desarrollado por 
una persona calificada, la cual debe considerar las limitaciones de los métodos 
utilizados, y además, desarrollar el análisis de ingeniería para obtener mejores 
resultados [22]. 
 
La determinación del método empleado por el especialista, puede basarse 
en lo siguiente [18]: 
 
a) La información accesible del sistema eléctrico a estudiar, por ejemplo; 
diagramas unifilares actualizados, memorias de cálculos del sistema 
eléctrico, información de los catálogos del fabricante, manuales de los 
equipos eléctricos, datos de placas de los equipos, etc. 
 
b) La cantidad de trabajo de cálculo para poder determinar la complejidad de 
éste, aquello dependerá del tamaño del sistema eléctrico y de la topología de la 
red eléctrica ya sea unilineal o radial. 
 
c) Otros factores importantes a considerar son la precisión y calidad del 
programa de mitigación del arco eléctrico. 
 
A partir de la información recopilada del sistema eléctrico a analizar, se 
presentan los métodos de evaluación del riesgo por arco eléctrico, los cuales son 
[22]: 
 
a) Cálculos realizados manualmente. 
 
Es posible desarrollar cálculos manuales utilizando las ecuaciones de las 
normas NFPA 70-E 2018 y IEEE 1584-2019, sin embargo, este tipo de 
metodología sólo es aplicable para sistemas de distribución radiales pequeños. 
 
b) Utilizar la Tabla 130.7 (C) (15) de la norma NFPA 70-E 2018 [6]. 
 
Permite determinar de manera calificativa la categoría de EPP para 
relámpago de arco y su frontera de aproximación, sin embargo, esta tabla es 
simplificada y generalizada ya que no se considera el estudio de arco eléctrico 
 
 
 40 
específico para cada equipo eléctrico junto a la magnitud de la red eléctrica, y con 
ello, carece de precisión dado que no provee con exactitud valores fundamentales 
como la energía incidente. Por lo tanto, esta metodología es aplicable para 
pequeños sistemas radiales. 
 
c) Aplicación de las hojas de cálculo de la norma IEEE 1584. 
 
El estándar IEEE 1584, brinda hojas de cálculo en formato Excel que 
pueden ser usadas para evaluar los riesgos por arco eléctrico. Esta herramienta 
utilizada como calculadora, requiere el uso de datos de entrada como la corriente 
de falla por cada punto del sistema y los tiempos de disparo de equipos de 
protecciones por cada fuente. Este método de evaluación de riesgo por arco 
eléctrico es muy limitado, esto debido a que sólo es aplicable para sistemas 
eléctricos menores a 1000[V], y además, sólo debe ser utilizado por ingenieros 
experimentados como una herramienta de apoyo, por lo que no reemplaza el 
estudio de arco eléctrico [23]. 
 
d) Programas de especialización de sistemas eléctricos de potencia. 
 
Estos softwares son prácticos y funcionales para todos los sistemas con 
múltiples fuentes, distintas topologías del sistema,