7/26/2019 Conexión a Tierra Sistema Eléctrico

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Conexión a tierra de un sistema eléctrico.

Introducción La conexión a tierra de un sistema eléctrico es una decisión que encaran los ingenieroseléctricos que están relacionados con las tareas de diseño, planeación, modificación y operación de lossistemas eléctricos industriales, y porque no decirlo, de las redes en baja tensión comerciales y

domésticas.

La puesta a tierra del sistema eléctrico (PAT) consiste de todas las conexiones posibles a tierra queestán interconectadas a los sistemas eléctricos. También se refiere a la conexión y puesta a tierra delos equipos y de los elementos metálicos (PAE) que no conducen corriente eléctrica pero que formanparte de la red eléctrica, por ejemplo, tableros de todos tipos, ductos metálicos, carcasas de motores,estructuras metálicas, etc.

La PAT proporciona trayectorias de baja impedancia para el retorno de la corriente de carga o falla asu fuente de energía. El camino puede no ser intencional, es decir, puede haber más de un camino.

De acuerdo con los objetivos que se tienen considerados en el diseño de redes eléctricas específicas, laPTS tiene las siguientes aplicaciones o funciones:

Para el retorno de las corrientes de falla, Como trayectorias para las corrientes por descargas eléctricas atmosféricas, Como referencia de tierra para equipos de telecomunicaciones y electrónica, De seguridad.

Diseño de las redes de tierra

Los criterios y parámetros de diseño de las redes de tierra para una subestación o una instalacióneléctrica industrial o comercial se pueden establecer si se define la función de la misma. Para unasubestación eléctrica, dicha función es proporcionar un elemento de conexión a tierra de los neutrosde los transformadores y generadores, tanques o carcasas de cada uno de los diferentes equipos yestructuras metálicas ubicados dentro de su área. La puesta a tierra de un sistema eléctrico tieneventajas de operación bajo condiciones anormales del sistema (situaciones de falla a tierra) porquepermiten la detección y eliminación de las fallas, se evitan las pérdidas de energía y daño a loselementos del sistema debido a sobrevoltajes y sobrecorrientes de frecuencia nominal.

Para el diseño de las redes de tierra se debe tener la siguiente información:

Las dimensiones del terreno. Medición de la resistividad del terreno. La corriente máxima de falla a tierra.

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Las redes de tierra de subestaciones e instalaciones eléctricas industriales y comerciales se diseñan concable de cobre desnudo interconectado. Para las interconexiones entre los conductores y las unionesde los conductores a las varillas de tierra se utilizan conectores soldables.

La circulación de corrientes de falla a través de las conexiones a tierra, generan elevaciones de

potencial del equipo conectado a tierra y gradientes de potencial sobre la superficie del te rreno.

El NEC en su artículo 250-51 recomienda que una trayectoria efectiva de puesta a tierra (la trayectoriaa tierra de circuitos, equipo y conductores cubiertos) deba contar con lo siguiente:

Ser permanente y continua. Tener capacidad para conducir de manera segura cualquier corriente de falla que circule por

esta. Tener suficiente baja impedancia para limitar el voltaje a tierra y para facilitar la operación de

los dispositivos de protección del circuito.

Otra razón principal de la puesta a tierra es para tener control sobre el ruido. Es donde la puesta atierra se relaciona con la calidad de la energía.

Con la puesta a tierra se puede tener el control del ruido porque se crea un sistema de tierraequipotencial. Las diferencias de potencial entre diversos sitios de la tierra pueden crear corrientescirculantes de tierra y la interferencia con el equipo sensible que pueda estar puesto a tierra enmúltiples lugares.

Beneficios

Las razones principales de contar con una red de tierra son:

Limitar los sobrevoltajes transitorios debidos a las descargas eléctricas atmosféricas y lasmaniobras con interruptores.

Limitar los voltajes de paso, de toque y trasferidos a valores que no causen daño al personal ypongan en riesgo su vida.

Estabilizar el voltaje del sistema de suministro con respecto a tierra. Limitar el voltaje de los materiales metálicos que no conducen corriente eléctrica con respecto

a tierra y Para el caso de falla a tierra, operen adecuadamente las protecciones de sobrecorriente.

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Del siguiente diagrama se observar que el Vng es directamente proporcional a la corriente que circula ya la impedancia del conductor.

Razón por la cual al disminuirlos se reducirá considerablemente el Voltaje neutro-tierra (Vng)entregado a los equipos

1. Reducir la impedancia del sistema de puesta a tierra.

2. Redimensionar calibres de los conductores de fase y neutro, esto reducirá laimpedancia delos cables y por lo tanto la caída de tensión en los conductores.

3. Balancear cargas.

4. Alimentar los equipos a través de transformadores de aislamiento, con lo cual seconseguirá un neutro totalmente limpio y dedicado.

Normatividad

[1] NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (utilización).

[2] National Electrical Code (NEC), 2009.

[3] Beeman, D., Editor. Industrial Power Systems Handbook, New York: Mcgraw-Hill, 1998, Chapter6, by L. J. Carpenter and L. G. Levoy, Jr. Systems Grounding.

[4] Norma IEEE 80-2000, Guide for Safety in AC Substation Grounding.