Puestas A Tierra

PUESTAS A TIERRA

Los sistemas de puesta a tierra son indispensable en cualquier tipo de instalación eléctrica ya sea de tipo industrial, de iluminación, etc. Su importancia radica en que estos sistemas protegen a los seres humanos de posibles contactos no deseados teniendo en cuentas la mas importante variable, la máxima energía eléctrica que un ser humano puede soportar, con esto podemos decir que un sistema de puesta a tierra da garantías de la seguridad de los seres vivos que se encuentran cerca de la instalación eléctrica. Asimismo permite a los equipos de protección despejar rápidamente y con suficiente capacidad las corrientes de falla, electrostática y de rayo, sin que estas lleguen a afectar considerablemente la instalación eléctrica.

Las mallas de tierra también nos permiten tener un sistema de referencia común al sistema eléctrico lo que permite realizar una conexión de baja resistencia asegurando una caída de potencial muy cercano a 0.

Condiciones de seguridad para los seres vivos:

Se debe tener presente que el criterio fundamental para garantizar la seguridad de los seres humanos, es la máxima energía eléctrica que pueden soportar, debida a las tensiones de paso, de contacto o transferidas y no el valor de resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente. Sin embargo, un bajo valor de la resistencia de puesta a tierra es siempre deseable para disminuir la máxima elevación de potencial GPR por sus siglas en inglés (Ground Potential Rise).La máxima tensión de contacto aplicada al ser humano (o a una resistencia equivalente de 1000 Ω), está dada en función del tiempo de despeje de la falla a tierra, de la resistividad del suelo y de la corriente de falla. Para efectos del presente Reglamento, la tensión máxima de contacto no debe superar los valores dados en la Tabla 22.La columna dos aplica a sitios con acceso al público en general y fue obtenida a partir de la norma IEC 60479 y tomando la curva C1 de la Figura 1 de este reglamento (probabilidad de fibrilación del 5%). La columna tres aplica para instalaciones de media, alta y extra alta tensión, donde se tenga la presencia de personal que conoce el riesgo y está dotado de elementos de protección personal. Para el cálculo se tuvieron en cuenta los criterios establecidos en la IEEE 80, tomando como base la siguiente ecuación, para un ser humano de 50 kilos.

Tiempo de despeje de la falla Máxima tensión de contacto admisible (rms c.a.) según IEC para 95% de la población. (Público en general) Máxima tensión de contacto admisible (rms c.a.) según IEEE para 50 kg (Ocupacional)

Mayor a dos segundos 50 voltios 82 voltios

Un segundo 55 voltios 116 voltios

700 milisegundos 70 voltios 138 voltios

500 milisegundos 80 voltios 164 voltios

400 milisegundos 130 voltios 183 voltios

300 milisegundos 200 voltios 211 voltios

200 milisegundos 270 voltios 259 voltios

150 milisegundos 300 voltios 299 voltios

100 milisegundos 320 voltios 366 voltios

50 milisegundos 345 voltios 518 voltios

Tabla 22. Máxima tensión de contacto para un ser humano.

Los valores de la Tabla 22 se refieren a la tensión de contacto aplicada directamente a un ser humano en caso de falla a tierra, corresponden a valores máximos de soportabilidad del ser humano a la circulación de corriente y considera la resistencia o impedancia promedio netas del cuerpo humano entre mano y pie, sin que se presenten perforaciones en la piel y sin el efecto de las resistencias externas adicionalmente involucradas entre la persona y la estructura puesta a tierra o entre la persona y la superficie del terreno natural.

Diseño del sistema de puesta a tierra.

El diseñador de sistemas de puesta a tierra para centrales de generación, líneas de transmisión de alta y extra alta tensión y subestaciones, deberá comprobar mediante el empleo de un procedimiento de cálculo, reconocido por la práctica de la ingeniería actual, que los valores máximos de las tensiones de paso y de contacto a que puedan estar sometidos los seres humanos, no superen los umbrales de soportabilidad.

Para efectos del diseño de una puesta a tierra de subestaciones se deben calcular las tensiones máximas admisibles de paso, de contacto y transferidas, las cuales deben tomar como base una resistencia del cuerpo de 1000 ¬Ω y cada pie como una placa de 200 cm2 aplicando una fuerza de 250 N.

El procedimiento básico sugerido es el siguiente:

a. Investigar las características del suelo, especialmente la resistividad.

b. Determinar la corriente máxima de falla a tierra, que debe ser entregada por el Operador de Red en media y alta tensión para cada caso particular.

c. Determinar el tiempo máximo de despeje de la falla para efectos de simulación.

d. Investigar del tipo de carga.

e. Cálcular preliminar de la resistencia de puesta a tierra.

f. Cálcular de las tensiones de paso, contacto y transferidas en la instalación.

g. Evaluar el valor de las tensiones de paso, contacto y transferidas calculadas con respecto a la soportabilidad del ser humano.

h. Investigar las posibles tensiones transferidas al exterior, debidas a tuberías, mallas, conductores de neutro, blindaje de cables, circuitos de señalización, además del estudio de las formas de mitigación.

i. Ajustar y corregir el diseño inicial hasta que se cumpla los requerimientos de seguridad.

j. Presentar un diseño definitivo.

En instalaciones de uso final con subestación tipo poste el diseño de la puesta a tierra puede simplificarse, pero deben tenerse en cuenta los parámetros de resistividad del terreno, corrientes de falla que se puedan presentar y los tipos de cargas a instalar. En todo caso se deben controlar las tensiones de paso y contacto.

Requisitos Generales de las puestas a tierra.

Las puestas a tierra deben cumplir los siguientes requisitos:

a. Los elementos metálicos que no forman parte de las instalaciones eléctricas, no podrán ser incluidos como parte de los conductores de puesta a tierra. Este requisito no excluye el hecho de que se deben conectar a tierra, en algunos casos.

b. Los elementos metálicos principales que actúan como refuerzo estructural de una edificación deben tener una conexión eléctrica permanente con el sistema de puesta a tierra general.

c. Las conexiones que van bajo el nivel del suelo en puestas a tierra, deben ser realizadas mediante soldadura exotérmica o conector certificado para enterramiento directo y demás condiciones de uso conforme a la guía norma IEEE 837 o la norma NTC 2206.

d. Para

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