Que es una puesta a tierra simplificada
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Ingeniero Electricista. Gustavo A. García Chávez. Universidad del Valle. Celphone 315 561 48 86. Email: [email protected] QUE ES UNA PUESTA A TIERRA SIMPLIFICADA? El RETIE, plantea la posibilidad de construir una “puesta a tierra simplificada” en el numeral 15.1 Diseño del sistema de Puesta a Tierra. Qué quiere decir una puesta a tierra simplificada? En lo fundamental un sistema de electrodo que no es una malla calculada por el método de la IEEE 80 Versión 2000. Es decir un electrodo tipo varilla, tipo contrapaso, una combinación de estos dos, un anillo perimetral sobre el poste como lo sugiere y propone Favio Casas en su libro “Sistemas de puesta a Tierra”. Para avanzar en la selección de la mejor opción, es necesario entender que las puestas a tierra 1 cumplen varias funciones, dos de las cuales son las más importantes: a. Referencia de los sistemas b. Protección mediante la limitación de posibles sobretensiones en condiciones de falla del sistema. Cuando un transformador se encuentra instalado en un poste, las posibilidades de contacto con partes vivas son realmente escasas ya que existe la limitante física de la altura. No obstante existe la posibilidad de entrar en contacto con el hilo de conexión a tierra de los DPS de la carcasa y del neutro, si y solo si este es desnudo y si está adosado al poste sin protección o en tubo metálico, cuando este esté conduciendo y ser lastimado al operar el principio del divisor de corriente. Para entrar a controlar los posibles peligros asociados con eventos, en esta condición, debemos, entonces preguntarnos cuál sería la condición más severa de circulación de energía al suelo. Al respecto las dos condiciones más desfavorables serían la corriente de descarga de los DPS, limitada a 5 o 10 kAmperios - que son las corrientes de descarga estándar de los DPS -, o una corriente de falla por energización de la carcasa cuya magnitud depende de la potencia de corto circuito en ese punto del sistema. Para transformadores instalados cerca de las subestaciones de distribución, podremos decir que las corrientes de falla pueden estar muy cerca de los 10 kAmperios o pueden eventualmente sobrepasar este valor, pero para distancias medias o largas desde la subestación de distribución 1 Quedaría mejor decir conexiones al suelo.
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Ingeniero Electricista.
Gustavo A. García Chávez.Universidad del Valle.
Celphone 315 561 48 86.Email: [email protected]
QUE ES UNA PUESTA A TIERRA SIMPLIFICADA?
El RETIE, plantea la posibilidad de construir una “puesta a tierra simplificada” en el numeral 15.1Diseño del sistema de Puesta a Tierra.
Qué quiere decir una puesta a tierra simplificada?
En lo fundamental un sistema de electrodo que no es una malla calculada por el métodode la IEEE 80 Versión 2000. Es decir un electrodo tipo varilla, tipo contrapaso, unacombinación de estos dos, un anillo perimetral sobre el poste como lo sugiere y proponeFavio Casas en su libro “Sistemas de puesta a Tierra”.
Para avanzar en la selección de la mejor opción, es necesario entender que las puestas a tierra1
cumplen varias funciones, dos de las cuales son las más importantes:
a. Referencia de los sistemasb. Protección mediante la limitación de posibles sobretensiones en condiciones de falla del
sistema.
Cuando un transformador se encuentra instalado en un poste, las posibilidades de contacto conpartes vivas son realmente escasas ya que existe la limitante física de la altura. No obstante existela posibilidad de entrar en contacto con el hilo de conexión a tierra de los DPS de la carcasa y delneutro, si y solo si este es desnudo y si está adosado al poste sin protección o en tubo metálico,cuando este esté conduciendo y ser lastimado al operar el principio del divisor de corriente.
Para entrar a controlar los posibles peligros asociados con eventos, en esta condición, debemos,entonces preguntarnos cuál sería la condición más severa de circulación de energía al suelo. Alrespecto las dos condiciones más desfavorables serían la corriente de descarga de los DPS,limitada a 5 o 10 kAmperios - que son las corrientes de descarga estándar de los DPS -, o unacorriente de falla por energización de la carcasa cuya magnitud depende de la potencia de cortocircuito en ese punto del sistema.
Para transformadores instalados cerca de las subestaciones de distribución, podremos decir quelas corrientes de falla pueden estar muy cerca de los 10 kAmperios o pueden eventualmentesobrepasar este valor, pero para distancias medias o largas desde la subestación de distribución
1 Quedaría mejor decir conexiones al suelo.
Ingeniero Electricista.
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hasta el punto de instalación del transformador, podríamos pensar que la condición más severa escuando se tenga la descarga de un DPS de 10 kAmperios.
Asumiendo una resistencia del cuerpo humano promedio de 1000 Ohmios tendríamos que lacorriente que posiblemente circule por el cuerpo humano de alguien que entre en contacto con elconductor del electrodo de puesta a tierra sería de
Resistencia de puesta a tierraResistencia del cuerpo humanoCorriente de falla o descarga de los DPS
CALCULO DE CORRIENTES POR DIVISOR DE CORRIENTES
Por todos es sabido que el nivel de soportabilidad ser humano es de 30 mAmperios. Lo anteriorimplica que cualquier persona que entre en contacto con una bajante de puesta a tierra de untransformador que se encuentre expuesto, podría sufrir quemaduras internas severas por estacondición.
La tensión de toque asociada con esta situación se puede calcular mediante las expresiónes:
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Asumiendo que la corriente descarga es de 10 kAmperios y que la resistencia de puesta a tierra esde 10 ohmios tendríamos, por Ley de Ohm, una elevación del potencial de tierra ( GPR ) de 100kVoltios. Para analizar este caso utilizaremos las ecuaciones planteadas por Sakis Meleopulus enla presentación que hizo algunos años en Bogotá en un curso de puestas a tierra al cual fueinvitado por ACIEM Cundinamarca y que se ilustran a continuación.
Comentarios adicionales una vez realizados los cálculos:
El análisis de los resultados de los cálculos realizados nos arroja algunas sorpresas:
El primero de los resultados paradójicos es que la resistencia de puesta a tierra de un electrodovertical u horizontal sin tierra artificial es menor que con tierra artificial, lo cual nos puede inducira revaluar la práctica de utilizar compuestos que supuestamente mejoren la resistividad, talescomo la Bentonita y otros comercialmente conocidos.
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10.000 Amperios
Tipo de ElectrodoTensión en punto de
inyeccion decorriente. GPR
Tensión a un metro delpunto de inyección de
corriente.
Diferenciade
potencial
Dos varillas y contrapesosin tierra artificial
3.800 605 3.195
Dos varillas y contrapesocon tierra artificial
10.800 1.719 9.081Contrapeso sin tierra
artificial 19.400 3.088 16.312Contrapeso con tierra
artificial 26.200 4.170 22.030Fleje enterrado 48.300 7.687 40.613
Varilla sola con tierraartificial 57.600 9.167 48.433
Varilla sola 74.600 11.873 62.727Anillo 141.500 22.520 118.980
Corriente posible de inyección en electrodoCALCULOS TENSIONES DE PASO
El segundo resultado paradójico es que el comportamiento de los anillos propuestos por FabioCasas en su libro de Puestas a Tierra, no es mejor que una varilla sola, ni mucho menos que dosvarillas en paralelo.
El tercer resultado paradójico es que para obtener una resistencia de puesta a tierra que nospermita controlar las tensiones de paso y de contacto, alrededor de los postes donde montamoslos transformadores y conectamos el sistema de electrodo de referencia del mismo, no esnecesario construir las famosas deltas que muchos colegas sugieren y han convertido en laalternativa a las mallas, cuando no las calculan.
Se anexa archivo en Excel donde se presentan los cálculos de los valores de resistencia de puesta atierra y de tensiones de paso y de contacto.
i.e.
Gustavo Adolfo García Chavez.MP 76205-16600.
