Introduccion sistemas de puestas a tierra

Capítulo 1: Introducción

Los sistemas de puesta a tierra, contribuyen de forma importante a la protección y el buen funcionamiento de los sistemas de energía eléctrica. La red de puesta a tierra tiene la función de garantizar una referencia de potencial y permitir la circulación de corrientes no equilibradas. Prácticamente todos los equipos eléctricos y electrónicos necesitan estar conectadosa una red de tierra. Las torres que sostienen las líneas de transporte están conectadas a tierra. Las subestaciones eléctricas requieren de una importante red de puesta a tierra que garantice el buen funcionamiento del sistema y la seguridad de las personas, animales y bienes que se encuentran en las cercanías. Las normas y recomendaciones nacionales e internacionales recogen una serie decriterios relativos a la seguridad de las personas y a los materiales que deben utilizarse en la construcción de las redes de puesta a tierra. En general las normas recomiendan las máximas tensiones tolerables de paso y contacto, así como la revisión de los potenciales transferidos en una subestación o entre una subestación y el medio externo [2,99]. La red de puesta a tierra debe ser capaz de tolerarcorrientes de cortocircuito durante el tiempo transcurrido entre la producción del fallo y la actuación de las protecciones e interruptores que eliminan la falta, sin deteriorar sus propiedades mecánicas ni eléctricas. También debe ser capaz de drenar corrientes inyectadas a tierra, provenientes de descargas atmosféricas o por actuación de los pararrayos frente a sobretensiones, sin producirdiferencias de potencial significativas que puedan ocasionar el deterioro prematuro de equipos importantes en la subestación, plantas industriales, edificaciones o líneas de transporte [2]. En la actualidad la red de puesta a tierra de un sistema juega un papel muy importante en el apantallamiento de los sistemas de comunicaciones y control. Los ordenadores, los autómatas industriales y otros equiposelectrónicos requieren condiciones muy concretas en lo referente a la puesta a tierra para su buen funcionamiento. Las redes de comunicación telefónicas convencionales dependen en gran medida del sistema de puesta a tierra, tanto para la reducción de interferencias como para la protección contra las fuerzas electromotrices inducidas [61,62,70].

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Modelar el comportamiento de un sistema depuesta a tierra, tanto desde el punto de vista del régimen permanente como del transitorio, es un problema complejo, debido a los múltiples factores que intervienen en su análisis. El planteamiento analítico del problema se formuló hace muchos años por Rüdember [101] y Sunde [107] entre otros, pero la complejidad de las soluciones y de los métodos matemáticos involucrados, unida a la carencia deordenadores, hacía difícil el uso de los tratamientos analíticos a los diseñadores de sistemas de puesta a tierra. Por esta razón algunos investigadores intententaron simplificar el problema mediante la búsqueda de relaciones sencillas entre las diversas variables . Para este fin se utilizaron métodos empíricos [4, 58, 113, 114, 115]. Durante la década de los setenta, el rápido avance de laelectrónica y el perfeccionamiento y reducción de precio de los ordenadores hace atractiva la utilización de métodos numéricos en el análisis de los sistemas de puesta a tierra. Se plantean las ecuaciones de campo electrostático, se aplica el método de las imágenes desarrollado por Maxwell [71] y se utilizan los métodos de cálculo matricial para resolver el problema del comportamiento eléctrico en régimenpermanente de una red de tierra inmersa en un terreno complejo, generalmente modelizado en dos estratos, con una reducción sustancial de los errores cometidos por los anteriores métodos empíricos. En las referencias se puede encontrar algunas publicaciones al respecto, entre las cuales destacan [23, 24, 25,26, 27, 31, 38, 48, 49, 85, 89, 123]. Desde la década de los ochenta hasta hoy día, se han...