ERRORES FRECUENTES EN LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Colegio de Ingenieros Mecánicos Electricistas- México M. en I. Alfredo Juárez Torres
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Resumen Se presentan los errores más frecuentes que se comenten en el Sistema de Puesta a Tierra, durante el proceso del diseño, construcción, mantenimiento y en las ampliaciones o modificaciones de la instalación original, tanto en media tensión y baja tensión, como en sistemas de cómputo, comunicaciones y pararrayos, etc. Introducción La evolución tecnológica, ha sido el resultado de la preocupación de la ingeniería para ofrecer al hombre el uso de la energía eléctrica en forma más eficiente, racional y segura, a través de los equipos eléctricos, electrónicos, de comunicación, voz y datos. Asimismo, en los últimos años se ha desarrollado en forma exponencial el uso de equipos electrónicos como: computadoras, equipos de oficina y electrodomésticos, telefonía, controles automatizados, etc., los cuales requieren por su característica de operación y protección de un adecuado sistema de puesta a tierra. Cuando se hace mención a un artículo, siempre se referirá al Código Eléctrico Nacional (NEC) del National Fire Protection Association, que equivale al mismo artículo o adicionales de la Norma Oficial Mexicana NOM-001 SEDE 2005 de Instalaciones Eléctricas (Utilización) en vigor. Se analizan los diferentes procesos desde el diseño hasta la puesta en marcha de la instalación, resaltándose los puntos más comunes. 1.- Durante el proceso de Diseño del Sistema de Tierra Frecuentemente en el proyecto no aplican lo establecido en el Art. 250 (Puesta a Tierra), con referencia a: a) Tabla 250-95 (Tamaño nominal mínimo de los conductores de tierra para canalizaciones y equipo. b) Redimencionar los conductores de tierra por caída de tensión (Art. 250-95). c) Utilización del símbolo de tierra normalizado (Art.250-119). d) Indicar que las cajas metálicas deben estar puestas a tierra (Art. 370-4).
e) Que todos los diferentes sistema de tierra que formen parte de las instalaciones de un solo usuario, se deben interconectar entre sí (Art. 250-81). 2.- Durante el proceso de Construcción del Sistema de Tierra Algunos de los errores que se presentan al construir un sistema de tierra son: a) Instalar un conductor de calibre inadecuado menor al indicado en la tabla 250.95. de la Norma NOM-001 SEDE 2005. b) Instalar electrodos tipo varilla o tubo metálico con longitud menor a 2.4 m (Art. 250-83c3). c) Interconectar los electrodos de tierra sobre la superficie. d) Instalar los electrodos tipo varilla en posición horizontal a una profundidad menor a 80 cm (Art. 250-83c3). e) Doblar el conductor en ángulos menores de 90°. f) Enterrar cable forrado. g) Enterrar cable de pararrayos en lugar de cable sólido torcido. h) No considerar la caída de tensión en el conductor de tierra para longitudes considerables (Art. 250-95). i) No retirar la pintura o barniz del área de contacto de la terminal de tierra. j) No utilizar un conectador, zapata o terminal adecuada para la interconexión. k) Dejar conexiones flojas. l) Ahogar los electrodos con cemento o con acabado del piso. m) Interconectar diferentes sistemas de tierra en puntos que no sean de la malla enterrada o barra única directa a tierra (Art. 800-40c). n) Instalar e interconectar electrodos muy cercanos entre sí, a una distancia menor que la longitud de uno de ellos. o) Conectar dos o más conductores en paralelo de diferente calibre. p) Conectar dos o más conductores en paralelo de diferente longitud. q) Conectar dos o más conductores en paralelo de diferente material. r) Empalmar dos cables por medio de entorchado. s) Poner a tierra un gabinete metálico por medio de una pija. 3.- Durante la Construcción de la Instalación Eléctrica Durante este proceso se omite lo siguiente: a) Interconectar todos los cables de tierra de los equipos, circuitos y tableros. b) Interconectar todos los electrodos de los diferentes sistemas de tierra para la formación de un sistema común de tierra, para limitar la diferencia de potencial entre ellos (Art. 250-86 Nota 2, Art. 800-40d).
c) Interconectar únicamente en la salida del transformador o en el interruptor general el conductor de tierra con el conductor neutro de un sistema estrella aterrizado (Art. 250-5 b y 250-25). d) Aterrizar todas las partes metálicas de la instalación que no transportan corriente como: gabinetes de subestaciones y equipos, carcasas de motores, luminarias, estructuras, contactos, etcétera (Art. 250-32, Art. 250-43). e) Aterrizar la coraza o tanque de un transformador. f) Verificar la continuidad. También se comete el error de: a) Interconectar conductores de tierra de diferente material como cobre y aluminio. b) No instalar conductor de tierra en canalizaciones metálicas (tuberías y ductos) y charolas (Art. 250-57). c) No instalar el conductor de tierra desnudo en la canalización que proviene de un sistema de energía ininterrumpible (UPS o No break) además del conductor de tierra aislada (Art. 250-75 Nota). d) No puentear las charolas en sus uniones por medio de un puente específico y diseñado para tal fin. e) Reducir el área o calibre del conductor de tierra al instalarse en canalizaciones que alojan conductores de circuitos en paralelo (Art. 250-95). f) Instalar en una canalización (tubo o ducto) o charola únicamente un conductor de tierra forrado, sin instalar además el conductor de tierra desnudo (Art. 250-75 Nota). g) Interconexión del conductor de tierra con el conductor neutro en tableros que no sean el tablero general. h) Instalar algún medio de desconexión o de interrupción manual o automático en un conductor de puesta a tierra (Art. 250-99 b). i) Conectar al electrodo de puesta a tierra con la misma abrazadera o accesorio más de un conductor, excepto si la abrazadera o accesorio está aprobado y listado para ser usado con varios conductores (Art. 250-115). j) Instalar un conductor de tierra con forro diferente al verde o verde con franjas amarillas (Art. 250-57, Art. 250-59, Art. 55155). 4.- Durante el Proceso de Mantenimiento Durante este proceso se presenta la posibilidad de incurrir en el error, de: a) Desconectar permanentemente los conductores de tierra ante la desconexión provisional para efectuar trabajos de medición. b) Interconectar el conductor de tierra con el conductor neutro en diferentes puntos de la instalación.
c) No verificar la continuidad del sistema de tierra. d) No medir el valor de resistencia de tierra en ese tiempo. e) No medir la diferencia de potencial entre el conductor neutro y el conductor de tierra. f) No verificar la ausencia de corriente en estado permanente en los conductores de tierra. g) No verificar la presencia de sulfataciones o corrosiones en los puntos de conexión. h) No verificar el apriete de las conexiones. i) No limpiar o retirar pinturas, barnices, lacas de las superficies de contacto (Art. 250-118). 5.- Durante el proceso de Ampliación o Modificación de la Instalación Original En este proceso es quizá en el que con mayor frecuencia se cometen muchos errores debido a que: a) Se instalan circuitos adicionales en canalizaciones o charolas, sin verificar la nueva condición de operación y compararla con la tabla 250.95. de conductores de tierra, mencionada con anterioridad. b) Se reemplaza un interruptor por otro de mayor capacidad o se ajusta a otra capacidad de protección sin reemplazar o verificar el calibre del conductor de tierra.
6.- Errores frecuentes de conexión de puesta a tierra El conductor de puesta a tierra para equipo es llamado frecuentemente tierra de seguridad, y es una alternativa para retornar la corriente de falla y facilitar la operación del dispositivo de protección contra sobrecorriente como el fusible, interruptor o relevador. El conductor neutro puesto a tierra (neutro) y el conductor de puesta a tierra (tierra de seguridad) deben unirse en un solo punto en las terminales del transformador, generador o en el interruptor general ubicado inmediatamente después del equipo de medición y nunca volver a unirlos en interruptores, tableros de distribución o centros de carga derivados del primero, ya que el hacerlo causa problemas de potenciales de transferencia, corrientes circulantes e inseguridad, afectando la confiabilidad de operación de equipos. El conductor de tierra debe ser instalado en la misma canalización o soporte de los conductores de energía y neutro. Es importante señalar que en dicho conductor de tierra no debe circular corriente en condiciones estables o normales de operación sino corriente en condiciones transitorias ante una falla a tierra. 1) En la fig.1, se representa la circulación de corriente en condiciones normales de operación: la corriente que se origina en la fuente de energía fluye a través del tablero general y se
distribuye en los tableros derivados, retornando por medio de los conductores neutros hacia la propia fuente. Se desea resaltar que en este circuito los conductores neutro y tierra están unidos en un solo punto, por lo cual no circula corriente a través del conductor de tierra. 2) Cuando los conductores neutro y tierra son interconectados en más de un punto eléctrico, como se representa en el tablero derivado 1 de la fig.2; se comete un gran error, causa del origen de algunos problemas, ya que a partir de este último punto de conexión circulará una corriente derivada de retorno en forma permanente y paralela al conductor neutro, lo que equivale a que el conductor de tierra opere como un neutro secundario. Además la corriente que circula en forma permanente en el conductor de tierra puede tener un impacto en la computadora 2, pues genera un voltaje que causa una referencia de tierra para dicha computadora, dependiendo de la magnitud de corriente y resistencia del conductor. Asimismo, la computadora 2 puede experimentar una mala operación, restauración y cierre. Una conexión adecuada de alimentación a equipo de cómputo se muestra en la fig. 3. Es importante señalar que en condiciones normales de operación de un equipo puesto a tierra, no debe circular corriente en el conductor de tierra.
Fig. 1 Errores frecuentes de conexión neutro-tierra
Fig. 3 Conexión adecuada de alimentación a computadoras
Conclusiones La importancia y necesidad de contar con un sistema de puesta a tierra adecuado, reside en salvaguardar la integridad física de las personas y coadyuvar a lograr una excelente confiabilidad de operación de la instalación y equipos eléctricos. Por lo anterior, se dice que: “Más vale tenerlo y no requerirlo, que requerirlo y no tenerlo”. Bibliografía [1] Secretaría de Energía, Norma Oficial Mexicana de Instalaciones Eléctricas (utilización) NOM-001-SEDE-2005. [2] Código Eléctrico Nacional (NEC) de National Fire Protection Association, USA [3] Libro Sistemas de Puesta a Tierra.- Juárez Torres Alfredo, Edición personal México, D.F., e.mail
[email protected] [4] Recommended Practice Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment, Nueva York, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), septiembre 1995. [5] Juárez Torres, Arturo; Juárez Torres, Alfredo, La importancia de la Tierra Física en las Acometidas de Suministro Eléctrico de Baja Tensión, Reunión de Invierno del Capítulo de Potencia, IEEE Sección México, 1993. Acapulco, Gro. Currícula Alfredo Juárez Torres Ingeniero electricista egresado de la ESIME del Instituto Politécnico Nacional, México 1971. Diplomado en Edificios Inteligentes, Universidad La Salle-IMEI 1991. Maestro en Ingeniería de Sistemas de Ahorro de Energía, Universidad Anáhuac, 1998. Perito de Instalaciones Eléctricas, reconocido por el Colegio de Ingenieros Mecánicos Electricistas 1991. Unidad de Verificación de Instalaciones Eléctricas ( UVSEIE) desde1996 Autor del Libro sobre Sistemas de Puesta a Tierra. Edición personal. Coautor del libro Edificios Inteligentes. Instituto Mexicano del Edificio Inteligente (IMEI). Coautor del libro Antecedentes de Física.- UNAM, Editorial Trillas-México Ha escrito 46 artículos del área eléctrica en diferentes foros Jurado calificador del Premio Nacional al Edificio Inteligente Miembro del Colegio de Ingenieros Mecánicos Electricistas (CIME) México
