Red de tierras
En el presente artículo hablaremos acerca de los sistemas de tierras como elementos de una subestación que deben inspeccionarse y recibir mantenimiento.
El objetivo de una conexión a tierra es crear un nivel equipotencial para todos los equipos y estructuras en la subestación, proveer un medio para llevar la corriente a tierra en condiciones normales y condiciones de falla, así como, asegurar que el personal en la vecindad de la red de tierra y equipos en operación, no esté expuesto a una descarga eléctrica peligrosa o una sobretensión.
La oposición que se presenta a la circulación de esta corriente se llama resistencia de tierras. Las características de una conexión a tierra, varían con la composición y el estado físico del terreno, así como de la extensión, calibre del conductor y configuración de la malla de tierras. El terreno puede estar formado por combinaciones de materiales naturales de diferente resistividad, puede ser homogéneo y en algunos casos estar formado por granito, arena o roca; etc.
Consecuentemente, las características de una conexión a tierra (resistencia óhmica), varían con las estaciones del año, y se producen por cambios en la temperatura, contenido de humedad (sales solubles en los estratos), composición y compactación del terreno.
La construcción de redes de tierra tiene por objeto reducir la resistencia de tierra del terreno de la instalación; la cual está formada por un conjunto de conductores y electrodos enterrados a una profundidad que varía de 30 a 50 centímetros, formando una configuración cuadriculada y conectados (mediante soldadura exotérmica) entre sí y a varillas (electrodos) de 3 metros de longitud. Todo el equipo eléctrico y estructuras metálicas instalados en la subestación deben estar sólidamente conectados a esta malla de tierras.
Las funciones de la red de tierras son las siguientes:
a) Proporcionar un circuito de muy baja impedancia, para conducir o drenar a tierra las corrientes producidas por falla a tierra del sistema, o a la propia operación de algunos equipos.
b) Evitar que durante la circulación de corrientes de falla a tierra, puedan producirse diferencias de potencial entre distintos puntos de la subestación que puedan ser peligrosos, y que pongan en riesgo la seguridad del personal.
Considerando que las tensiones máximas tolerables por el cuerpo humano deben ser mayores que las tensiones que puedan llegar a producirse en la malla, se recomienda que en ningún punto de una instalación eléctrica se presenten tensiones de paso o de contacto superiores a los siguientes valores:
- 60 volts cuando no se prevé la eliminación rápida de una falla de línea a tierra.
- 120 volts cuando la falla se elimine en un período de un segundo.
c) Brindar una referencia de potencial “cero” durante la operación del sistema eléctrico, como lo hace para las conexiones de los neutros de equipos eléctricos conformados por devanados, evitando sobretensiones que pudieran resultar peligrosos para los mismos y para el personal.
d) Conexiones a tierra que se realicen temporalmente durante maniobras o mantenimiento de la instalación.
e) La disponibilidad de una conexión a tierra para protección contra descargas atmosféricas.
f) Facilitar la operación de los dispositivos de protección para la liberación de fallas a tierra.
MÉTODO DE CAÍDA DE POTENCIAL PARA MEDICIÓN DE RESISTENCIA ÓHMICA EN UN SISTEMA DE TIERRAS
Las mediciones de resistencia tienen por objeto establecer el valor real de la resistencia de tierra de la red y así determinar la elevación de potencial durante una falla a tierra, como verificación de los cálculos realizados, comprobando si resultan efectivos para limitar los gradientes a valores tolerables. El medidor de uso común para la prueba de resistencia de tierra es el óhmetro de tierras.
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