PUESTA PUE STA A TIERRA TIERRA ⌂IR AL INICIO
marzo 09 22:442012 Imprimir este artí!"o
#$ E%itoria" & Come'tarios
El objetivo principal del sistema es brindar un punto de desacarga para las partes sin corriente. El correcto funcionamiento de este tipo de protecciones garantiza seguridad a sus usuarios. Con los años, debido a su importancia, se han ido mejorando. Existe una norma que las regula, pero eventualmente no se cumple. Por Antonia apia
Puesta a tierra del neutro e instalaci!n del puente de uni!n principal
En la actualidad, de diferentes formas, todas las personas nos vemos involucradas con la electricidad. En nuestras casas u oficinas, estamos en constante relación con ella. Entender su comportamiento y aplicaciones aporta conocimiento relevante. La puesta a tierra en sistemas eléctricos es una de las tantas formas de protección existentes, ya que se puede orientar hacia la protección de equipos eléctricos, señales electrónicas o protección atmosférica. El ingeniero contratista, Roberto Ruelas óme!, afirma que la puesta a tierra en sistemas eléctricos es sumamente necesaria, ya que, primeramente, resguarda la seguridad de las personas que est"n cerca de las instalaciones y, en segundo lugar, protege sus posesiones. #e igual forma, los ingenieros $osé Lópe! %ern"nde! y &risteo 'avarro #ami"n agregan que también garanti!a la correcta operación de las protecciones de sobrecorriente, establece un potencial de referencia y me(ora la confiabilidad del servicio de suministro eléctrico. Le$ %e O(m La corriente eléctrica que circula en un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica. )*+ R )*&mperes +*+olts R*Resistencia Fuente: "avier #ropeza $ngeles, %El libro de oro de puesta a tierra universal& El origen de este tipo de protección se oficiali!ó a principios del siglo pasado. & partir de --/, el 'ational Electrical 0ode 1'E02 obligó a que los sistemas eléctricos con una tensión mayor a -34 volts, medidos de fase a tierra, fueran puestos a tierra.
La palabra en inglés 5grounding6 se tradu(o al español como 5puesta a tierra6 y la palabra 5grounded6, como 5puesto a tierra6. Esta distinción es importante, ya que de all7 deriva la función que tiene cada una de ellas en un sistema eléctrico. #entro del sistema general de puesta a tierra existen otros subsistemas, como 5puesta a tierra para la protección frente a descargas atmosféricas eléctricas6, 5puesta a tierra para la seguridad eléctrica6 o también llamada 58ierra del equipo6 o 58ierra de seguridad69 58ierra de alta frecuencia6, que no se rige por las mismas reglas de la tierra de ba(a frecuencia9 5:uesta a tierra para la protección frente a las interferencias electromagnéticas6 1E;), por sus siglas en inglés2, 5frente a interferencias de radiofrecuencia6 1R<), por sus siglas en inglés2 y 5frente a descargas electrost"ticas6 1E=#, por sus siglas en inglés2, y 5:uesta a tierra para instrumentación y controles6. &ctualmente, la tecnolog7a de estado sólido, basada en electrónica moderna, sigue evolucionando y se hace m"s sensible a los ruidos eléctricos y a la contaminación electromagnética, lo que precisa de un sistema de puesta a tierra libre de ruidos y compatibilidad electromagnética de todos los equipos y sistemas. La puesta a tierra se utili!a en cualquier tipo de instalaciones, sean éstas industriales, comerciales o residenciales. Los ob(etivos de esta forma de protección consisten en habilitar la conexión a tierra en sistemas con neutro a tierra, proporcionar el punto de descarga para las carcasas, arma!ón o instalaciones9 asegurar que las partes sin corriente, como arma!ones de los equipos, estén siempre a potencial de tierra, aun en el caso de fallar en el aislamiento, y proporcionar un medio efica! para descargar los alimentadores o equipos antes de proceder en ellos a traba(os de mantenimiento. El ingeniero :ablo #7a! subraya que la puesta a tierra eléctrica es la sección de mayor importancia de la norma eléctrica en un sistema eléctrico de distribución9 pero la m"s malinterpretada y malentendida, la menos conocida y la que provoca mayores controversias> 5sin mayores dudas, la sección m"s violada de los códigos eléctricos nacionales6, asegura. La puesta a tierra de sistemas eléctricos limita cualquier volta(e elevado que pueda resultar de rayos, fenómenos de inducción o de contactos no intencionales con cables de volta(es m"s altos. :ara ello se utili!a un conductor apropiado que se conecta a la tierra. Tipos
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)a""as
e'
!'
sistema
e"*trio
El funcionamiento normal de un sistema eléctrico desaparece después de ocurrir una falla eléctrica. Las fallas eléctricas llevan a un sistema eléctrico a condiciones anormales de operación, con volta(es y corrientes elevadas en ciertos puntos del sistema. #ichas condiciones se pueden evitar utili!ando diversos equipos de protección.
F alla trifásica
'uente( "avier #ropeza $ngeles, %El libro de oro de puesta a tierra universal&
O#+eti,o
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p!esta
a
tierra
%e
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sistema
e"*trio
&2 Estabili!ar el volta(e a tierra ?2 :roveer un camino para que circule la corriente de falla a tierra, lo cual permitir" que los dispositivos de protección contra sobrecorriente operen para liberar la falla
'uente( "avier #ropeza $ngeles, %El libro de oro de puesta a tierra universal& 0abe destacar que en este tipo de instalaciones es necesario estar al tanto de las caracter7sticas de la l7nea, intensidad y tensión a la que la puesta ser" usada. 8ambién, es importante conocer el funcionamiento de los electrodos en sus resistencias durante el paso de la corriente eléctrica. Este tipo de protecciones es relevante para un correcto y me(or funcionamiento del sistema. 0on ellas se limitan los riesgos, se ahorra en costos y se asegura un me(or rendimiento.
0amino de la corriente en el cuerpo humano
-e'e)iios En los @ltimos años, a este tipo de protecciones se le ha dado cierta importancia y gran prioridad debido a las pérdidas millonarias que ocasiona la ca7da total de un sistema, la cual genera daños catastróficos en los equipos y accidentes por miles, causados por choques eléctricos en seres humanos. En ese sentido, los ingenieros Lópe! y 'avarro destacan que una de las principales venta(as que ofrece este tipo de protección es brindar seguridad al personal de instalación, en particular, y al p@blico en general. :or otro lado, al evitar fallas se ahorra presupuesto. &l respecto, el ingeniero Ruelas e(emplifica> 5=i un motor eléctrico de una bomba de agua sufre una falla, de no ser por el cable de puesta a tierra, la tuber7a del agua podr7a energi!arse, poniendo en peligro a las personas9 por otro lado, el motor sufrir7a un daño irreparable. 0on ese cable, el daño se reduce al conductor mismo donde se originó la falla9 por lo que un buen taller podr7a repararlo sin tener que rebobinar el motor6. :or su parte, el ingeniero #7a! afirma que m"s del A4 por ciento de los problemas dentro de un sistema eléctrico se deben a violaciones del &rt7culo B34, 5:uesta a 8ierra6, y a errores de cableado. El &rt7culo B34 de la 'orma Cficial ;exicana, 'C;D44-D=E#EDB443, destaca la importancia de ofrecer las condiciones adecuadas de seguridad para las personas frente a los choques eléctricos, sobrecorrientes, corrientes de falla, sobretensiones y todos los riegos que se puedan presentar en la utili!ación de la energ7a eléctrica. =eg@n las estad7sticas, la muerte por electrocución se encuentra en cuarto lugar entre las causas de accidentes industriales mortales. 5La mayor7a de estos accidentes hubieran podido ser evitados con el conocimiento b"sico de una puesta a tierra adecuada6, reflexiona #7a!. :or otro lado, Ruelas agrega que es importante que las conexiones sean sólidas para que exista un buen contacto y que las mismas se efect@en con conectores o tornillos. 5'o es v"lido hacer entorches con la mano6. La protección de puesta a tierra limita los riesgos, permite ahorrar en gastos, asegurar un me(or rendimiento y proporciona seguridad al personal y p@blico en general E"eme'tos $ e,a"!ai.'/ Respetar ,a"ores $ a%e!arse a "as 'ormas
:oner a tierra el neutro 1:8'2 es una conexión entre los neutros de transformadores y generadores, y la malla general de puesta tierra. Estos puntos de conexión se ponen a tierra sólidamente o a través de una resistencia ba(a o alta, una reactancia ba(a o alta, transformadores o autotransformadores. Los elementos que se deben tener en cuenta al momento de efectuar el diseño de una puesta a tierra son el "rea de la planta en la que se encuentra, los planos del sitio y la del sistema de tierra9 pruebas de la resistividad del terreno, medición del valor de resistencia de puesta a tierra y tamaño de los conductores. #e igual forma, es preciso determinar las tensiones de toque para los distintos sistemas, sean estos de ba(a, media o alta tensión. 8ambién es importante precisar las configuraciones geométricas del sistema electrodo de puesta a tierra, como malla de tierra, varillas, anillos de tierra, radiales o cualquier electrodo existente permitido por la 'orma. El ingeniero #7a! puntuali!a que es necesario respetar el valor de resistencia a tierra requerido por la 'orma y la industria, calculado durante el diseño y medido con un telurómetro de un sistema de tierra existente. &dem"s, considera relevante determinar corrientes de falla para indicar el tamaño de los conductores de puesta a tierra y tierra de seguridad, as7 como conocer el :R o elevación de potencial de suelo, especialmente en sistemas de media y alta tensión. En el mismo orden, indica que se deben reali!ar c"lculos de tensiones 1tensión de toque y tensión de paso2 para el diseño de una malla de tierra para una subestación. 50on el resultado de esos valores se reali!a el diseño preliminar de una malla de tierra6, explica. *to%os %e p!esta a tierra e' sistemas e"*trios Obtención
del
sistema
con
neutro
:ara su obtención se utili!an como fuente generadores o transformadores con los devanados conectados en la estrella 12.
1/
P!esta
a
tierra
s."i%ame'te
=e refiere a la conexión del neutro del generador o del transformador puesto directamente a tierra. F =istema sólidamente puesto a tierra
2/
P!esta
a
tierra
o'
resiste'ia
En ella, el neutro es conectado a tierra por medio de una resistencia. En este método las tensiones de fase a tierra que existen durante una falla son casi iguales que para un sistema no puesto a tierra, excepto para los sobrevolta(es transitorios. F =istema puesto a tierra a través de una resistencia
/
Reata'ia
%e
p!esta
a
tierra
Gn reactor es conectado entre el sistema del neutro y tierra. F =istema puesto a tierra a través de una reactancia Esquina de un sistema en delta
:uesta a tierra de un sistema delta en la mitad de un devanado
4/
Ne!tra"iza%or
%e
)a""a
a
tierra
Es un reactor conectado entre el neutro de un sistema y tierra, y es seleccionado relativamente con un alto valor de reactancia.
0uando la corriente de falla a tierra que puede circular en un sistema puesto a tierra est" en función de la reactancia del neutro, la magnitud de la corriente de falla es muchas veces usada como criterio para describir el grado de la puesta a tierra. La puesta a tierra de sistemas que no utili!an el neutro se reali!a en los transformadores conectados en delta que no proveen acceso al sistema del neutro.
/
A!totra's)orma%ores
&/
Tras)orma%ores
estre""a3estre""a
Esta configuración del transformador es utili!ada en sistemas de distribución de utili!ación sólidamente puestos a tierra. 8ambién y con particular atención, en sistemas no puestos a tierra para prevenir la ferrosonancia cuando los interruptores de suministro pueden ser operados por un polo al mismo tiempo. F 8ransformador estrellaDestrella puesto a tierra C"!"o
$
e,a"!ai.'
En primer lugar, una puesta a tierra requiere exploraciones geológicas para determinar la resistividad del terreno. 5Existen m"s de H3 par"metros importantes para la determinación de la resistividad o conductividad del terreno, algunos de car"cter qu7mico, mec"nico, eléctrico, electrónico, iónicoI y ser7a necesario el dominio de disciplinas como geolog7a, geoqu7mica, geof7sica, petrograf7a, minerolog7a, magnetometr7a, litogeoqu7mica, petrograf7a metamórfica, lo cual inhabilita a cualquier persona para ser experto en puesta a tierra6, sostiene el ingeniero #7a!. Este valor de resistividad del terreno es necesario para la aplicación no sólo de ecuaciones comple(as para el diseño de un sistema de puesta a tierra, que a cierto nivel requieren la asistencia de un programa
computacional, sino para las ecuaciones pr"cticasJemp7ricas que han sido desarrolladas para obtener una idea preliminar de la resistencia a tierra de la configuración ba(o consideración. Est"ndares como )EEE K4, por e(emplo, ofrecen B44 p"ginas y 4 ecuaciones para el diseño de una malla de tierra para una subestación. En ese sentido, los ingenieros Lópe! y 'avarro indican que el rendimiento de una malla general de puesta a tierra se eval@a en función del valor de su resistencia. #7a! complementa que la puesta a tierra del sistema eléctrico es la que se efect@a en las acometidas y tiene que ver con el tamaño del conductor y con la tabla que aparece en B34DH de la 'C;D44-D=E#EDB443. Propie%a%es
%e
"os
o'%!tores
%e
p!esta
a
tierra
Exceder el valor térmico de los conductores tiene los siguientes efectos> & 2 )ncrementa la temperatura del conductor y, por consiguiente, empe!ar" a modificar las propiedades de su aislamiento en caso que el conductor de puesta a tierra se instale con aislamiento. =i se instala sin aislamiento, puede dañar a los conductores adyacentes cuando transporta la corriente de falla a tierra ? 2 :uede fundir el conductor de puesta a tierra, creando con ello una instalación eléctrica peligrosa, debido a que los dispositivos de protección contra sobrecorriente no operar7an y no liberar7an a tierra
'uente( "avier #ropeza $ngeles, %El libro de oro de puesta a tierra universal& 5Es importante, una ve! diseñado el sistema y después de su instalación, reali!ar la medición de resistencia a tierra del sistema electrodo de tierra. Este valor debe adherirse tanto a la norma eléctrica, como a los requerimientos de la industria. eneralmente, la norma exige un valor de resistencia a tierra igual o menor a B3 ohmios para electrodos fabricados, pero usualmente la industria requiere cinco ohmios o menor, y un ohmio o menor en "reas de alta incidencia de ra yos6. #e igual forma, el ingeniero resalta que el valor de resistencia a tierra debe ser mantenido con periodicidad, especialmente en épocas de sequ7a> 5Es imperativo que se efect@en mediciones por lo menos cuatro veces al año. La mayor7a de los problemas en los sistemas eléctricos se deben a la falta de mantenimiento6, subraya. 5Es imperativo reali!ar mediciones, m7nimo, cuatro veces por año. La mayor7a de los problemas se deben a falta de mantenimiento6 C.mo i'sta"ar !' #!e' e"etro%o %e
p!esta a tierra Utilizar un electrodo de puesta a tierra largo dentro del terreno F Resistencia contra profundidad del electrodo de puesta a tierra
Utilizar electrodos de puesta a t ierra múltiples
F Electrodos de puesta a tierra en paralelo Tratamiento del terreno
F 8ratamiento qu7mico del terreno
'uente( "avier #ropeza $ngeles, %El libro de oro de puesta a tierra universal& El valor de resistencia a tierra se determina con un telurómetro o terrómetro de tres terminales. La resistencia a tierra se mide utili!ando varios métodos aceptados por la industria, como el 5;étodo del BM6 y el 5;étodo de 0a7da de :otencial6. E,itar
ai%e'tes
'o
tie'e
preio
0omo en cualquier tipo de instalación, traba(ar con materiales de buena calidad, profesionales capacitados y apegados a la norma no sólo garanti!a la seguridad de los traba(adores, sino la de los usuarios. Escatimar en presupuesto es un grave error que puede costar vidas. 5#esde el punto de vista de seguridad, estos sistemas no son costosos porque primeramente tendr7amos que contestar, Ncu"nto cuesta una vida humana o una quemaduraO6, sentencia Ruelas. Este tipo de sistema no implica grandes inversiones. En cualquier obra civil, ya sea la construcción de un edificio, una planta industrial o una residencia, esta protección representa presupuestos poco significativos9 sólo se precisa de cableado, conectores y electrodos de puesta a tierra. 'o obstante, uno de los elementos m"s costosos que presenta es el cobre. 5En ocasiones, a este sistema no se le da demasiada importancia. En muchos entornos residenciales, comerciales o industriales, dichas obras las reali!an los arquitectos. & esto se debe que se generen tantos problemas. Estos proyectos deben ser diseñados y e(ecutados por ingenieros electricistas6, remarca #7a!. Ruelas distingue que en ;éxico este tipo de protecciones es constante en el sector industrial9 sin embargo, Lópe! y 'avarro explican que muchas veces se encuentran en malas condiciones y no se les da el mantenimiento que precisan.
Ruelas afirma que en las viviendas, por e(emplo, no es tan frecuente ver este tipo de sistemas y, adem"s, subraya que nadie supervisa esas instalaciones. 5En nuestras casas, pesimamente queremos ahorrar en lo que no se ve y es all7 donde m"s debemos invertir. :or lo general, en ellas se desenvuelve nuestra vida, donde se encuentra lo m"s preciado> nuestra familia. N'o es irónicoO6 5En general, la industria mantiene lo que califico como Pfilosof7a forenseQ9 es decir, sólo reaccionan a la muerte de una persona o equipo valioso6 )ng. :ablo #7a! 5e#i"i%a%es
$
am#ios
'eesarios
8anto contratistas como capacitadores destacan que entre sus mayores problem"ticas se encuentra la poca profesionali!ación, el desconocimiento y el poco o nulo respeto por las normas. Ruelas afirma que dentro del sector existe una competencia desleal de quienes lucran con la seguridad de las personas> 5En el gremio existen contratistas que por ganar contratos no colocan los conductores adecuados6. #7a!, basado en su experiencia como capacitador, sostiene> 5como instructor en puesta a tierra a nivel internacional, una de las preguntas que siempre hago al auditorio es Ncu"ntos de ustedes han le7do la norma eléctrica relacionada con la puesta a tierraO La respuesta constantemente es la misma> sólo unas cuantas personas levantan la mano. Es casi imposible creer que la mayor7a de los ingenieros, técnicos y electricistas no conocen las reglas de su industria6. Lópe! y 'avarro también coinciden en que existe poco conocimiento de las normas> 5=uele haber una interpretación errónea del tema y de sus conceptos. 'o existe demasiado conocimiento de las normas nacionales y hay una gran ignorancia respecto de las internacionales6. 5En una auditor7a de sitio, cuando examino los sistemas de puesta a tierra encuentro errores recurrentes> las misma patolog7as y aplicaciones incorrectas de las normas y est"ndares de la industria6, afirma #7a!. :ara hacer e(e en la concienti!ación y capacitación, Ruelas sostiene que uno de los mayores retos radica en educar a todas las personas en la seguridad eléctrica, en especial a los traba(adores del gremio. #7a! destaca que la capacitación en puesta a tierra es sumamente valiosa y, virtualmente, es la inversión m"s efectiva y de mayor beneficio para todas las empresas en cualquier "mbito industrial. 50apacitar no sólo clarifica los mitos y abundantes malas interpretaciones> ofrece soluciones pr"cticas para la seguridad personal, requerida por los códigos eléctricos nacionales, y aporta soluciones para la protección frente a ruidos eléctricos de equipo electrónico sensible de alta tecnolog7a6, concluye..
