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El riesgo eléctrico en los potenciales
transferidos de un sistema de puesta a tierra
Por José Luis González Riva, Sub Gerente Ingeniería y Desarrollo, Comulsa- Chile. jgonzalez@comulsa.cl
Las industrias poco a poco van tomando mayor conciencia de la importancia de un buen mantenimiento de los SPT, ya que con dichos sistemas logramos un adecuado nivel de protección para personas, instalaciones y equipos.

Durante una falla puede aparecer un elevado riesgo eléctrico debido a los potenciales transferidos desde un sistema de puesta a tierra (SPT), cuando la malla de tierra está unida a puntos exteriores a causa de conductores que salen de ella (circuitos de comunicación, neutros de bajo voltaje, cañerías, rieles, cierros metálicos, etc.). Estos potenciales frecuentemente pueden alcanzar valores próximos a la elevación total de potencial de la malla de tierra sobre la tierra de referencia.

Por tal razón, los mencionados conductores deben eliminarse o sufrir un tratamiento aislante especial para evitar los riesgos de voltajes de contacto o voltajes de paso, en la periferia de la ubicación de los SPT. También se recomienda un programa de mantenimiento de SPT, que corresponde a un conjunto de acciones o procedimientos tendientes a preservar o restablecer un bien a un estado tal que le permita garantizar la máxima confiabilidad.


Programa de mantenimiento

El programa de mantenimiento de SPT debe incluir, al menos, los siguientes aspectos:

Levantamiento de las instalaciones del SPT.

Cálculo de los niveles de tensión de paso y contacto de las salas eléctricas, salas de transformadores y patios de Alta Tensión.

Revisión de los estándares de diseño de las puestas a tierra.

Revisión de los 26 puntos exigidos por la sección Nº 8 referidas a las “Exigencias para el Sistema de Puesta a Tierra”, del futuro pliego técnico N° 6 “Puestas a Tierra”, del nuevo reglamento de corrientes fuertes de la SEC.

Ejecución de las siguientes pruebas a los SPT:
- Ensayos de equipotencialidad.
- Medición de resistencia de puesta a tierra.
- Los resultados quedarán consignados en los reportes de inspección.
- Medición de corrientes espurias o de modo común.

Ejecución de las siguientes inspecciones a los SPT:

- Condiciones generales de los conductores del sistema.
- Nivel de corrosión.
- Estado de las uniones de los conductores y componentes.
- Mediciones de resistencia de puesta a tierra con trazabilidad anual.
- Desviaciones de los requisitos respecto del nuevo pliego técnico de “Puestas a Tierra”.
- Documentar todos los cambios frente a la última inspección.
- Resultados de las pruebas realizadas.
- Registro visual.
- Rediseño o propuesta de mejoras del sistema de puesta a tierra, si se requieren.
- Instalar camarillas de registro e inspección para medición de los SPT.


Presencia de tensiones de paso y de contacto

1. Tensión de Paso VP: Es la diferencia de potencial entre dos puntos del terreno, separados por la distancia de un paso (igual a 1 m), en el sentido de la máxima gradiente de potencial (ver Figura 1).

2. Tensión de Contacto VC: Es la diferencia de potencial entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia horizontal respecto a la estructura igual al alcance de una persona, el que se supone igual a 1 m. (ver Figura 2).

Figura 1. Voltaje de paso cerca de una estructura puesta a tierra.
Figura 2. Voltaje de contacto cerca de una estructura puesta a tierra.

3. Tensión transferida: Puede considerarse como un caso especial de la tensión de contacto y se presenta cuando una persona 3. Tensión transferida: Puede considerarse como un caso especial de la tensión de contacto y se presenta cuando una persona elevación total de voltaje que sufre la malla de tierra durante una falla (ver Figura 3).

Figura 3. Ejemplo de Voltaje transferido.

4. Tensiones de paso y de contacto máximos de seguridad: Conociendo la corriente máxima que tolera el cuerpo humano y los parámetros del circuito, podemos determinar las tensiones máximas de seguridad. Considerando las situaciones más desfavorables, podemos asignar los siguientes valores a las constantes del circuito:

a) Resistencia de contacto entre pie y suelo y entre mano y estructura. Se supone igual a cero.

b) Resistencia de la Tierra (RF) inmediatamente bajo los pies. Depende de la resistividad del terreno superficial RHO S, para fines prácticos puede estimarse en RF = 3 RHO S.

c) Resistencia del cuerpo humano (RK). Es difícil de determinar dado que varía mucho con las condiciones físicas del individuo. Experimentos realizados en las peores condiciones han dado los siguientes resultados:

Para los cálculos usaremos el valor conservador de 1.000 ohms. De la figura 1 obtenemos:

5. Valores de corriente tolerables por el cuerpo humano: El riesgo depende de la frecuencia, la magnitud y el tiempo que dura un flujo de corriente a través de las áreas vitales del cuerpo humano.

a) Frecuencia: En este artículo, todas las indicaciones, salvo que se indique lo contrario, se refieren a la frecuencia industrial de 50 a 60 Hz. Se estima que el cuerpo humano soporta corrientes ligeramente mayores de 25 mA y quizás 5 veces este valor, a lo más, con corriente continua.

b) Magnitud: Se considera que el umbral de percepción del paso de la corriente por el cuerpo humano está en 1 mA.

Corrientes mayores, del orden de 9 a 25 mA suelen ser bastante dolorosas y pueden provocar una pérdida del control muscular tal que dificulte o imposibilite desasirse de un conductor tomado con la mano. Esto nos lleva a considerar como límite de las corrientes inofensivas un valor de 9 mA.

Corrientes aún mayores pueden provocar paros respiratorios recuperables cuando se interrumpe la corriente, en los casos más graves mediante respiración artificial. Desgraciadamente, a estos niveles de corriente puede ocurrir la muerte debido a la especial condición del corazón conocida como fibrilación. En este caso, no hay respuesta a la resucitación tradicional y el equipo necesario para aplicar el único remedio conocido (un electroshock controlado), en el corto lapso de tiempo durante el cual puede ser efectivo, normalmente no se encuentra en el terreno. Los valores dados para fijar el umbral de la fibrilación (cuando no se especifica el tiempo) varían de 50 a 100 mA.

Mayores valores de corriente, aunque no produzcan fibrilación, producen graves efectos tales como: detención del corazón, inhibición permanente de la respiración o serias quemaduras.


Normativa

En Chile, los SPT están regulados por las normativas eléctricas NSEG E.n. 5/71 (Electricidad; Norma de Corrientes Fuertes) y NCh Eléc 4/2003 (Instalaciones de Consumo en Baja Tensión). También algunas empresas de auditorías de seguridad eléctrica NFPA 70E y compañías de seguros en nuestro país, solicitan normalmente el respaldo y registro de mediciones de SPT, realizadas por un Instalador Eléctrico Autorizado SEC (Superintendencia de Electricidad y Combustibles).

Junio 2017
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Comentarios acerca de este artículo
MILTON RAMIREZ GARCIA SMAT CONS LTDA (08/07/2019)
EXCELENTE ARTICULO
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