Puesta a tierra

T É C N I C O

ELECTROPORCELANA GAMMA

S.A.
Boletín No. 16

Certificada ISO 9001 y 14001

ESTADO DEL ARTE EN EL DISEÑO DE MALLAS DE TIERRA DE SUBESTACIONES
JAIME ALBERTO BLANDÓN

RESUMEN
El objetivo del presente artículo es mostrar brevemente el desarrollo de técnicas modernas para el diseño de mallas de tierra en subestaciones. Se hará un análisis crítico de las limitaciones yproblemas de las metodologías y se presentarán algunas recomendaciones sobre el enfoque de los diseños.

a. Obtener y procesar medidas de campo. b. Obtener las tensiones de paso y toque soportadas por las personas. c. Hacer un diseño preliminar (obtener valores aproximados de resistencia).

d. Calcular la máxima corriente que debe disipar la malla. e. Dimensionar el conductor, (calibre). f.Calcular los potenciales de paso y de toque.

INTRODUCCIÓN
El objetivo principal de las mallas de tierra en subestaciones es el de garantizar protección al personal durante fallas eléctricas, aunque también sirven como medio de disipación de corrientes dentro de la tierra de tal forma que no excedan los límites operativos de los equipos. Existen demasiados parámetros que afectan las tensionesalrededor del área de la subestación, los cuales son dependientes del sitio de instalación, por lo cual es imposible diseñar una malla que pueda ser aceptada en cualquier lugar, dado que tanto la magnitud de la corriente a disipar, la duración de la falla, la resistividad del terreno, el material superficial, así como el tamaño y forma de la malla tienen gran influencia sobre las tensiones que aparecen.Los principales pasos a desarrollar dentro de un diseño de mallas de tierra son:

g. Modificar el diseño preliminar. h. Corroborar el diseño final (retornar al paso d). Los principales problemas en el diseño de mallas de tierra están asociados con los pasos a, d y f y serán el objeto fundamental del presente artículo.

1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS
La historia de la norma IEEE-80 “Guide forsafety in A.C. substation grounding” ha sido bastante tortuosa e interesante y revela claramente la dificultad de manejo que presenta este tema incluso entre los entendidos. El

ELECTROPORCELANA GAMMA S.A. Cra 49 No 67 Sur – 680 Fax: (574) 372 56 86 – Conmutador (574) 372 86 86 Sabaneta – Colombia

1

artículo que tuvo mayor incidencia sobre la primera versión de la norma (1961) fue escrito porWalter Kock y fue la base del término más confuso y discutido de la norma, el factor Ki, (factor de irregularidad) el cual trata de considerar que las corrientes en la malla no se reparten proporcionalmente sino que tienen la tendencia de presentar mayores densidades de corriente en las esquinas. La fórmula teórica para los suelos de resistividad uniforme establece que la tensión de malla (máximatensión de toque en una cuadrícula) está dada por:

convencionales de cortocircuito. Debido a que la cantidad de conductor requerido es proporcional a la corriente, el costo y la seguridad varían mucho, por lo que se tornó prioritario hacer un cálculo más correcto. Otro problema que se le encontró a la norma fue que no consideraba la influencia de las varillas. El restante elemento en laecuación para determinar los potenciales es la resistividad. La guía estaba basada en suelos uniformes y en ella se daba muy poca información sobre a cual profundidad deberá ser medida y como procesar dichas medidas. Esto significaba dejar la determinación de la corriente y la resistividad a juicio del ingeniero lo cual usualmente llevaba a diseños exageradamente conservativos. En los años 70 aparecieroninnumerables artículos en la literatura cuestionando los conocimientos, teorías y técnicas desarrolladas en la norma y se puso de moda mostrar contraejemplos e inconsistencias físicas en la aplicación de las mismas. La norma fue revisada en 1974 pero no se le hicieron modificaciones importantes y la guía de 1976 quedó prácticamente igual. La IEEE creó entonces un grupo de trabajo en 1978 con la...