Alfredo Rifaldi

Los razonamientos de seguridad ligados a la red de puesta a tierra, en los cuales se determinan tensiones de paso y de contacto, implican que la red de tierra drena corriente al suelo.

El campo de corriente drenada, genera un campo de potenciales, en la superficie del suelo quedan en evidencia las líneas equipotenciales, pisando estas se desplazan las personas que finalmente quedan sometidas a las tensiones de paso y de contacto.

Hemos visto que en ciertos casos, entre distintas redes de tierra aparecen uniones metálicas, los cables de guarda de las líneas aéreas, los cables de tierra de acompañamiento de cables aislados, las vanas (y las pantallas) puestas a tierra de los cables aislados, y estos conductores conducen una parte de la corriente de falla.

Es mas, una parte importante (y a veces preponderante) de la corriente de falla es conducida por estos caminos, entonces no es drenada por la red de tierra, la corriente efectivamente drenada por la red de tierra se reduce y con ella las tensiones de paso y de contacto que califican su grado de peligro.

En áreas de alta densidad de carga, como ciertas áreas urbanas, los grandes centros comerciales, las grandes plantas industriales se presenta el caso en que la corriente es conducida en el 100%, la corriente drenada es casi nula.

Las tensiones de paso, al quedar equipotencial el terreno por desaparición del campo de corrientes, se anulan, desaparece el peligro que implican.

Las tensiones de contacto quedan limitadas a las diferencias de potencial que se presentan entre dos puntos accesibles (pies y manos) unidos por un conductor (de puesta a tierra),

En la figura se observan:

1 – generador

2 – cable

3 – impedancia de falla

4 – cuarto o quinto conductor del cable

5 – resistor de neutro a tierra

6 – conductor de interconexión de tierras

7 – conductor de puesta a tierra del equipo

8 – tierra conductora (entre redes de tierra)

9 – red de tierra lado carga

10 – red de tierra lado fuente

Los resultados que interesan son las tensiones presentes:

Estos valores son relativamente fáciles de calcular, el circuito se resuelve haciendo series y paralelos, a una impedancia equivalente, se determina la corriente total de falla, y las tensiones sobre distintas partes del circuito.

Aunque el problema es muy simple, es necesario resolverlo para varios puntos representativos de la instalación que se analiza.

Para esto se preparo una planilla excel que se encuentra dentro del paquete de programas de resolución de tierra, en nombre de la planilla es TIE-MET (tierra metálica).

La planilla muestra resultados de un caso de ejemplo, que corresponde a los datos de la hoja de datos, de la planilla, estos valores se pueden variar a voluntad.

Aunque en el desarrollo de la planilla se han hecho algunas hipótesis simplificativas muy importantes, estas no tienen influencia de peso en los resultados que se logran.

El problema esta esquematizado en la figura, a los elementos que eventualmente no existen se deben asignar valores muy elevados (del orden de los miles de ohm para que circulen en ellos corrientes despreciables).

Las instalaciones se hacen (muchas veces) con cuarto o quinto conductor, que cumple la función de conductor de retorno de la falla, la ventaja de esta solución es que ofrece mínima reactancia por la pequeña distancia con los conductores de alimentación.

Las redes de tierra (o elementos asimilables) unidas metálicamente son una solución frecuente como se ha dicho antes, se puede también variar esta impedancia y ver como influye en las tensiones.

El esquema incluye una impedancia de puesta a tierra del neutro, permitiendo reducir la corriente de falla, y controlar así las tensiones peligrosas.

Todas estas distintas posibilidades (y otras) pueden ser analizadas, y orientar una mejor elección de los valores de los componentes, y lograrse mejores condiciones de seguridad.

Dentro del paquete de programas WproCalc, hay dos que resuelven también problemas similares, y es oportuno hacer algún comentario.

La figura muestra un conductor metálico 0-0 (que no cumple función eléctrica, puede ser un caño de agua, gas, desagüe, etc) solo esta conectado a la tierra en el suelo, y transfiere entonces esa tensión a los pisos altos, pudiendo resultar peligroso un contacto con objetos metálicos que nada tienen que ver con la instalación eléctrica.

Se observa en este ejemplo la importancia de que ciertas masas esten conectadas a los conductores de protección en cada piso para evitar la transferencia de tensiones peligrosas.

Estas herramientas de calculo permiten evaluar rápidamente las situaciones que se presentan, y entonces es posible identificar posibles situaciones de peligro y actuar en sentido de reducirlo.

Es importante cuando se detectan estas situaciones actuar profesionalemte y con responsabilidad, en el sentido de mejorar las condiciones de seguridad de la instalación, mientras se construye estas acciones representan costos reducidos, una vez terminada la construcción pueden encontrarse situaciones casi incorregibles, o que implican una importante tarea de destrucción y reconstrucción.

Frente a un problema de puesta a tierra de seguridad, deben observarse cuidadosamente las características del problema, en particular se puede presentar un sistema que drene corriente al suelo, o que no drene.

En cualquier caso el primer paso es individualizar los caminos que tomaran las corrientes de falla, y a partir de este esquema observar que tensiones peligrosas se pueden presentar (tensiones de paso, de contacto, transferidas), sobre que impedancias se presentaran (o entre que puntos).

Este análisis se debe repetir para distintos puntos en los que se presuma peligro, y con distintas condiciones de falla.

Se individualizan las eventuales condiciones peligrosas, después de lo cual es necesario corregirlas a través de mejoras de diseño de la red, mas conductores equipotenciales, mejores trazados, limitación de las corrientes drenadas, etc.