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Automatización E Ingeniería Andina
AUTOMATIZACIÓN E INGENIERÍA ANDINA SAS
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2013-04-27 H Cañón
1
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DEFINICIONES
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ESTUDIOS
REGULACIÓN
ADHESIVO
SEMINARIO ARCO ELECTRICO
AGENDA

Definiciones

Regulación nacional e internacional

Estudios de Arco eléctrico

Método de calculo

Tiempos de operación interruptores

Distancias de trabajo

Energía incidente

Atenuación en la fuente

Manejo frontera de arco eléctrico

Adhesivos

EPP ignífugos

Conclusiones y recomendaciones
EPP
EQUIPOS
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DEFINICIONES
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EPP
DEFINICIÓN ARCO
ELÉCTRICO (RETIE)
Haz luminoso producido por el
flujo de corriente eléctrica a
través de un medio aislante,
que produce radiación y
gases calientes.
Imagen tomada del material didáctico de BSD
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EPP
Efector del Arco
Eléctrico








Un fuerte destello de luz
Un ruido fuerte
El intenso calor
Una ola de presión
Los gases ionizados.
Los vapores de metal
Las gotas de metal
fundido
La granada de metralla
Imagen tomada del internet y norma IEEE1584
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Requisito en Colombia
Agosto de 2013 artículo 13.4 establece:
Para trabajos en: Interruptores, Transformadores de corriente,
barrajes, Medidores, Condensadores, Mediciones deben cumplirse
requisitos NFPA70E o IEC60364, tales como:

Realizar un análisis de riesgos donde se tenga en cuenta la tensión, la
potencia de cortocircuito y el tiempo de despeje de la falla, para definir la
categoría del riesgo que determina el elemento de protección a utilizar.

El análisis de arco debe revisarse en periodos no mayores a cinco años
o cuando se realicen modificaciones mayores. Cambio de interruptores
o partes de él.

Fijar etiquetas donde se indique el nivel de riesgo y el equipo requerido

Realizar una correcta señalización del área de trabajo y de las zonas
aledañas a ésta.
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ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Usar equipos de protección personal certificados para el nivel de tensión y energía incidente
involucrados, los cuales no deben tener nivel de protección menor al establecido en la Tabla
13.6 ( Basada en NFPA70E)
Categoría Rango
energía
de
incident
riego
e
Minimo
Ejemplo de Vestido Requerido
EPP
0
0 to 1.2
cal/cm2
1
1.2+ to 4
4 cal/cm2
cal/cm2
N/A
4+ to 8
cal/cm2
8 cal/cm2
3
8+ to 25
cal/cm2
25
cal/cm2
4
25+ to 40
cal/cm2
40
cal/cm2
2
Materiales no fundentes, inflamables (p.e., algodón no
tratado, lana, rayón o ceda, o combinaciones de estos
materiales) con un peso de la tela mínimo de 4.5 oz/yd2
Camisa y pantalones u overol RF ( 1 capa)
Ropa interior de algodón +
Camisa y pantalones RF. (2 capas)
Ropa interior de algodón + Camisa y pantalones RF +
Overol RF. (3 capas)
Ropa interior RF + Camisa y pantalones RF + Overol RF
Multi-capas RF (3 o más)
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
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EPP
EQUIPOS
El límite de aproximación restringida debe ser señalizado con un
cerramiento temporal y facilite al personal no autorizado identificar
el máximo acercamiento permitido.
Imagen tomada de análisis con programa EDSA
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ESTUDIOS
La norma requiere
entre otros requisitos
los siguientes:
 El análisis de riesgo
de arco se hará
antes de poner los
equipos en servicio.
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EPP
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EPP
EQUIPOS
Que es un estudio de arco eléctrico.
Es un estudio de ingeniería en donde se tiene en cuenta la tensión, la potencia de
cortocircuito y el tiempo de despeje de la falla, que tiene los siguientes objetivos:

Obtener un valor de energía incidente para las condiciones de trabajo de
la instalación para cada equipo que represente riesgo.

Identificar una frontera de arco eléctrico a partir de la cual es obligatorio
el uso de EPP ignífugos.

Realizar una correcta señalización.

Identificar las necesidades especificas de EPP ignífugos que se deben
utilizar.

Identificar con exactitud las acciones de acondicionamiento de los
equipos que permitan atenuar el riesgo, tales como:

Capacidad de los equipos para resistir el corto

Ajustes de protecciones mas adecuados

Acondicionamientos de equipos necesarios para desarmar la bomba de tiempo.
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ADHESIVO
EPP
¿Porque se debe hacer el estudio.?
 Para prevenir accidentes fatales y
garantizar entornos seguros de trabajo.
 En Colombia es un requisito técnico y a
la vez una ley de obligatorio
cumplimiento, según el Ministerio de
Minas y Energía, Articulo 13 del RETIE.
 Permite revisar la coordinación de
protecciones.
 También diagnostica los equipos desde
el punto de vista constructivo.
 Su implementación mejora la
disponibilidad y confiabilidad del
sistema.
Imagen tomada de internet
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ADHESIVO
EPP
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Desarrollo del análisis de Arco Eléctrico
 En 1980 Aparece la norma IEC 60364-4-42; que
hacia recomendaciones para prevenir el riesgo
térmico en sistemas eléctricos de baja tensión.
 En 1982 Ralph Lee presentó un escrito a la IEEE
del Riesgo de arc flash.
 En el 2000 NFPA 70E. Recomendó el calculo de arc
flash, según el método Lee.
 En 2002 IEEE-1584 Publicó un Método de Calculo y
adopta el trabajo de Lee como el método Lee.
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ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
¿Cómo es el modelo Lee?
Es un método teórico, basado en cálculos sencillos, Su
aplicación es para todo nivel de tensión y corto, por lo tanto llena
los vacíos que las demás metodologías no pueden calcular
Imagen tomada de norma IEEE1584
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Sistemas abiertos
Imagen tomada de material didáctico programa EDSA
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ADHESIVO
EPP
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ADHESIVO
EPP
¿Cómo es el modelo IEEE 1584?
Los resultados están basados en pruebas experimentales.
Se tiene en cuenta en el análisis el tipo de instalación, según sea:
 Espacios abierto.
 Cables
 Celdas de MT
 Centros de control de motores.
 Tableros de distribución.
También diferencia las tensiones(V):
 208 a 1000
 1000 a 5000
 5000 a 15000
 >15 kV.
En todos los casos también diferencia si el sistema es aterrizados y no
aterrizado.
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Calculo de la corriente de arco.
Imagen tomada de norma IEEE1584
ADHESIVO
EPP
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ESTUDIOS
ADHESIVO
Calculo de la energía normaliza En
Imagen tomada de norma IEEE1584
EPP
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REGULACIÓN
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Calculo de la energía incidente
Imagen tomada de norma IEEE1584
ADHESIVO
EPP
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DEFINICIONES
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ESTUDIOS
Calculo de la energía incidente
Imagen tomada de norma IEEE1584
ADHESIVO
EPP
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ADHESIVO
Sistemas cerrados
Imagen tomada de material didáctico programa EDSA
EPP
EQUIPOS
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Modelo de la NFPA70E
Presenta un método de cálculo no cuantitativo referido a la
aplicación de tablas se selección múltiple
Es un método de tanteo. Lo que era muy poco preciso, por lo
que la misma norma se sugieren métodos cuantitativos como
IEEE, Lee, etc
De todas maneras queda claro que lo mejor es utilizar un
método cuantitativo, ya que permite descubrir los puntos de
mejora
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ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Rango de aplicación de los métodos
 LEE; Calcula la energía incidente y el límite de en arco, para arco al aire
libre; Es un método conservador y se vuelve más conservadora a medida que
aumenta la tensión.
 IEEE1584; Calcula la energía incidente y el límite de arco para desde 208 V
a 15 kV; en sistemas trifásico; de 50 Hz a 60 Hz; de 0.7 kA a 106 kA de
cortocircuito; y 13 mm a 152 mm de distancia entre fases.
 DOAN; Calcula la energía incidente para sistemas de corriente continua
nominal de hasta 1000 V dc.
 DOUGHTY, Calcula la energía incidente por arco trifásico en los sistemas
de 600 V y por debajo; Se aplica a las corrientes de cortocircuito entre 16 kA
y 50 kA
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ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Tiempos de operación de interruptores.
NO.
TIPO DE INTERRUPTOR
1
Interruptor de potencia HPL
245, LTB 245 Tipo exterior,
Icc = 40 kA, In = 1200 A, Vn =
72 a 800 kV.
2
Interruptor
de
mando
tripolar, tipo interior, Icc=25
kA, In=600A , Vn=17 kV
3
Interruptor
de
mando
tripolar,
tipo
interior,
Abierto, Icc=40 kA, In=1200A
, Vn= 600 V
4
Interruptor
de
mando
tripolar, tipo interior, caja
moldeada,
Icc=40
kA,
In=400A , Vn= 600 V
VOLTAJE
NOMINAL
800 a 72
kV
17 kV
600 V
600 V
TIEMPO DE
INTERRUPCIÓ
N TOTAL
(MS)
INFORMACIÓN CONSULTADA
40
Interruptor de tanque vivo ABB /
Publicación del catálogo 1HSM9543 2200es, Guía para el comprador del
Interruptor de Tanque Vivo, Edición 3,
2005-09, Pagina J7
80
Se asumen los tiempos de apertura de los
diferentes tipos de interruptores según
catálogos de equipos y tabla 1 de la IEEEE
1584
50
Se asumen los tiempos de apertura de los
diferentes tipos de interruptores según
catálogos de equipos y tabla 1 de la IEEEE
1584
25
Se asumen los tiempos de apertura de los
diferentes tipos de interruptores según
catálogos de equipos y tabla 1 de la IEEEE
1584
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ESTUDIOS
Distancias de trabajo
Imagen tomada de norma RETIE y otros
ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
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REGULACIÓN
EPP
ADHESIVO
EQUIPOS
Energía incidente versus corriente de falla en el
método de la IEEE 1584
14.0
200
12.0
175
10.0
Incident Energy (Cal/cm^2)
Incident Energy (Cal/cm^2)
13.8-kV
4.16-kV
2.4-kV
8.0
6.0
600-V
4.0
150
34.5-kV
125
100
75
50
480-V
2.0
25
0.0
13.8-kV
0
0
10
20
30
40
Bolt Fault Current in kA
50
60
0
10
20
30
40
50
Bolted Fault Current in kA
Time = 0.1 sec, Working distance = 24 inches, Arc gap per IEEE 1584 f or switchgea, Grounded
Imagen tomada del material didáctico del programa EDSA
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REGULACIÓN
EPP
ADHESIVO
EQUIPOS
Comparación ecuación IEEE a 600 V sistema abierto y datos de Test
IEEE 1584 Eq, based on 24 inch to subject, 1.25 Inch Arc Gap, 1.0 sec
60
50
IEEE Lee's Method
Cal/cm 2
40
IEEE 1584 Equations
30
Test Data P oints
20
10
0
0
10
Imagen tomada del material didáctico del programa EDSA
20
30
40
50
Bolted kA
60
70
80
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REGULACIÓN
EPP
ADHESIVO
Comparison of IEEE Equations to 4160 Volt Open Air Arc Test Data
IEEE 1584 Eq, based on 24 inch to subject, 4.0 Inch Arc Gap, 1.0 sec
300
250
Cal/cm2
IEEE Lee's Method
200
150
IEEE 1584 Equations
100
Test Data P oints
50
0
0
10
20
30
Bolted kA
Imagen tomada del material didáctico del programa EDSA
40
50
60
EQUIPOS
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ESTUDIOS
EPP
ADHESIVO
Comparison of IEEE Equations to 13,800 Volt Open Air Arc Test
IEEE 1584 Eq, based on 24 inch to subject, 6.0 Inch Arc Gap, 1.0 sec
500
IEEE Lee's Method
Cal/cm2
400
300
200
IEEE 1584 Equations
Test Data P oints
100
0
0
10
20
30
Bolted kA
Imagen tomada del material didáctico del programa EDSA
40
50
60
EQUIPOS
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REGULACIÓN
ESTUDIOS
EPP
ADHESIVO
Presión del arco.
 En 1987 Ralph Lee presentó un escrito IEEE modelando la
presión.

Presión de arco =
11.5*kA
lbs/ft2
(Distancia al arco en pies)0.9

Para 50 kA de falla a 2 pies = 308 lb/ft2
EQUIPOS
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Presion del arco
Imagen tomada del material didáctico del programa EDSA
ADHESIVO
EPP
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ADHESIVO
Modelamiento del sistema
Imagen tomada de análisis con programa EDSA
EPP
EQUIPOS
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ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Calculo: Corriente de corto y tiempos de despeje de
falla
Imagen tomada de análisis con programa EDSA
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ADHESIVO
Calculo del nivel de riesgo
Imagen tomada de análisis con programa EDSA
EPP
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ADHESIVO
Calculo frontera de arco electrico
LIMITE RIESGO DE ARCO ELÉCTRICO
87 cm
Imagen tomada de análisis con programa EDSA
EPP
EQUIPOS
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ADHESIVO
EQUIPOS
EPP
Manejo de la frontera de Arco Eléctrico.
En general las actividades consideradas riesgosas las
podemos resumir a continuación:
 La operación de interruptores automáticos y centros de
control de motores para tensiones mayores de un 1 kV.
 El retiro de paneles atornillados para poner al
descubierto partes energizadas.
 El retiro de cubiertas con bisagra para exponer partes
energizadas, para tensiones mayores de 220 V.
 La inserción o extracción de interruptores automáticos y
casillas de centros de control de motores.
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ADHESIVO
EQUIPOS
EPP
Manejo de la frontera de Arco Eléctrico.
 La aplicación de la tierra de seguridad.
 Retiro o instalación de canaletas y bandejas de
cables.
 Apertura de compartimientos de transformador de
tensión o transformador de control.
 Inspección de cables aislados. (Incluye la
manipulación)
 Las actividades en equipos des energizados no
representa ningún riesgo.
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ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Resultados de los estudios
 Definición del nivel de riesgo y energía
incidente que sirve como base para la selección
de Elementos de Protección Personal
Ignífugos.
 Definición de la frontera de arco eléctrico.
 La información básica para la elaboración de
los adhesivos de señalización.
 Adecuaciones necesarias a efectuar a los
equipos.
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Información que deben tener los
adhesivos:
Los adhesivos a ser instalados deberán
contener la siguiente información:

Voltaje nominal

Frontera de arco eléctrico

Al menos uno de los siguientes valores:

Energía incidente a la distancia de trabajo

Mínimo ATPV de la ropa.

Nivel de la ropa.
Excepción: Los adhesivos aplicados antes del
30 de septiembre de 2011, son validos si
contienen la energía incidente o el nivel de la
ropa.
Tomado de la norma NFPA70E (2015) Art 130.5 (D)
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ADHESIVO
EPP
Formato de adhesivo:
Según Art NEC 110.9, la norma a
utilizar es la ANSI Z535.4-1999 que
indica lo siguiente respecto de los
colores y su significado.
ROJO indica peligro extremo
inminente de muerte
NARANJA Indica peligro de muerte .
AMARILLO Indica peligro moderado
Imagen tomada de norma ANZI Z535.4-1999
EQUIPOS
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EPP
EQUIPOS
Formato del adhesivo:
En la adaptación de la norma a nuestros
medio se propone la siguiente asignación
de colores según el nivel de riesgo del
Arco Eléctrico:
ROJO:
Nivel 4
ROSADO:
Nivel 3
NARANJA:
Nivel 2
AMARILLO:
Nivel 1
VERDE:
Nivel 0
El mismo RETIE asigna colores similares en su Figura 13.4 “Limites de
aproximación”) y lo mismo hace en la “Tabla 9.4 Decisiones y acciones
para controlar el riesgo” Los mismos colores asignan la mayoría de
programa de análisis de sistemas de potencia que elaboran estos tipos
de adhesivo
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ADHESIVO
Ejemplo etiqueta nivel 0
EPP
EQUIPOS
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ESTUDIOS
ADHESIVO
Ejemplo etiqueta nivel 1
EPP
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ESTUDIOS
ADHESIVO
Ejemplo etiqueta nivel 2
EPP
EQUIPOS
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ESTUDIOS
ADHESIVO
Ejemplo etiqueta nivel 3
EPP
EQUIPOS
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ADHESIVO
Ejemplo etiqueta nivel 4
EPP
EQUIPOS
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ADHESIVO
EPP
Ejemplo riesgo mayor de nivel 4
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Atenuación en la fuente
Imagen tomada de internet de Siemens
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EQUIPOS
EPP
Atenuación en la fuente
Medidas operativas y de mantenimiento
aplicables:

Operación remota ON / OFF de
equipos.

Uso de herramientas aisladas Arco
Resistentes.

Consignas de mantenimiento a
distancias seguras de acuerdo a EPP.

Uso de insumos adecuados de
mantenimiento que no deterioren el
aislamiento.

Revisión periódica del aislamiento y
restauración del mismo si es necesario.
Imagen tomada del material didáctico del Rivolta
Imagen tomada de material comercial de Rivolta y BSD
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EPP
EQUIPOS
Atenuación del en la fuente:




Diseños optimizados en
cuanto a la potencia de
reserva.
No conectar transformadores
en paralelo.
Uso de los fusibles rápidos
en instalaciones peligrosas.
Ajuste de protecciones con
criterio de seguridad y
disponibilidad.
100% Fault
Location
kA
Time
(sec)
Cal/
Cm^2
Main
17.3 0.21
4.4
Feeder
23.2 0.05
1.4
Fuse
17.3 0.42
8.8
85% fault
Main
14.3 0.30
5.3
Feeder
19.7 0.05
1.2
Fuse
14.3
17.6
1.0
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EQUIPOS
Atenuación del riesgo en la fuente
 Celdas compartimentadas y
aliviadas.
 Interruptor con frente
muerto.
 Celdas con frente muerto.
 Sistema constructivo que
dirige la explosión de arco
lejos del área de trabajo.
Imagen tomada de catalogo técnico ABB
EPP
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ESTUDIOS
Atenuación del riesgo en la
fuente:
ADHESIVO
EQUIPOS
EPP
Antes
Reconversión de equipos a
Arco Resistentes:

Compartimentado el
tablero.

Instalando un interruptor de
frente muerto.

Instalando un frente muerto
al tablero.

Dirigiendo la explosión de
arco fuera del área de
trabajo.
Después
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ESTUDIOS
ADHESIVO
Explosión de arco en tablero sin
sistema de alivio
Imagen tomada de material didáctico programa EDSA
EQUIPOS
EPP
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EQUIPOS
Hombre
sin
elementos
de
protección
personal
(PPE)
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ADHESIVO
EQUIPOS
Efecto del
Arco
Electrico
Imagen tomada de material didáctico programa EDSA
EPP
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ESTUDIOS
ADHESIVO
EQUIPOS
EPP
BSD Colombia
Prendas ignifugas
Alemanas; de alta
tecnologia, a la
medida para cada
caso, solucion
modular
Imagen tomada de material comercial BSD
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DEFINICIONES
REGULACIÓN
ESTUDIOS
ADHESIVO
EQUIPOS
EPP
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL IGNIFUGA CONTRA EL RIESGO ARCO ELÉCTRICO NIVEL 2
Somos sus mejores socios en la protección de sus trabajadores, ofrecemos la mejor
protección, segura, confortable y económica.
BSD Colombia
Prendas ignifugas
Alemanas; con telas
intrínsecamente
protegidas, alta
tecnología, resistentes
al Arco Eléctrico,
confortables, durables
y livianas para climas
cálidos o muy fríos
Imagen tomada de material comercial BSD
EPP estándar niveles 1 y
2, ATPV: 8 Cal/cm2.
Camisa , Chaqueta, Buzo
Pantalón
Bala clava
Guantes.
Protección facial con
filtro UV y mentonera.
Desarrollo único y
exclusivo para los
diferentes pisos térmicos
de la región Andina.
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Automatización E Ingeniería Andina
DEFINICIONES
REGULACIÓN
ESTUDIOS
ADHESIVO
EQUIPOS
EPP
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL IGNIFUGA CONTRA EL RIESGO ARCO ELÉCTRICO NIVEL 2
Somos sus mejores socios en la protección de sus trabajadores, ofrecemos la mejor
protección, segura, confortable y económica.
Ropa Ignifuga Nivel 2
Peso: 220g/m2
ATPV: 8 cal/cm2 IEC61482-1-1,
IEC61842-2
Protección contra calor y llamas
DIN EN ISO 11612
Protección electrostática DIN EN
1149-5: 2008
EN 31092 / ISO 11092:
Extremadamente transpirable,
2,68 m² PA / W
ISO 15797 Ropa optimizada
lavanderías industriales
Característica ignifuga no se
altera por el numero de lavadas.
Imagen tomada de material comercial BSD
PROTECCION FACIAL
Nivel de protección térmica ATPV
10 Cal/ cm² EC 61482-1-1
Índice de reproducción
cromática. >95% EN 410:2011-04
GUANTES
Nivel de protección térmica ATPV
22.6 Cal/ cm² EC 61482-1-1
Destresa de los dedos 6.5 mm
(Clase 4) EN 420
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DEFINICIONES
REGULACIÓN
ESTUDIOS
ADHESIVO
EQUIPOS
EPP
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL IGNIFUGA CONTRA EL RIESGO DE ARCO ELÉCTRICO NIVEL 4
Somos sus mejores socios en la protección de sus trabajadores, ofrecemos la mejor
protección, segura, confortable y económica
BSD Colombia
Nivel de protección 3 y 4,
ATPV 40 Cal/cm2.
EPP contra el riesgo de
Arco Eléctrico de alta
potencia
Chaqueta
Diseño modular, liviano,
confort garantizado para
climas calurosos.
Capucha.
Con solo adicionar un
cómodo abrigo se
obtiene una total
protección, en pro de la
seguridad, la economía y
la comodidad.
Imagen tomada de material comercial BSD
Gabardina
Guantes.
Desarrollo único y
exclusivo para los
diferentes pisos térmicos
de la región Andina.
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Conclusiones y recomendaciones
2011-01-22 H Cañón
58
EPP
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2010-06-25
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