Las puestas a tierra eléctricas

Las puestas a tierra eléctricas Diseño moderno y verificación Normas argentinas actuales Ing. Juan Carlos Arcioni Ing. Salvador David Carmona IRAM Conferencia presentada en las Jornadas Seguridad Eléctrica 12º Congreso Técnico Internacional - BIEL 2011 Dada la extensión del artículo el mismo se publicará en tres partes sucesivas Tercera y última parte ANEXO A (Conclusión) Figura 2.1 de UNE 207003: 2000 - Ejemplos de la variación de potencial de superficie de la tierra y de las tensiones en caso de electrodos de tierra portadores de corriente (estado dinámico) 98 Ingeniería Eléctrica Mayo 2012

Anexo B Tensiones de contacto (personal) (según UNE 207003:2000 y la IEC 61936-1:2002) NOTA 1. Esta curva se refiere a fallas o defectos a tierra en sistemas de alta tensión. NOTA 2. Si la duración del flujo de corriente es mucho más larga que la que muestra el gráfico, puede usarse un valor de 75 V para U Tp. Figura 9.1 Tensiones de contacto admisibles U Tp para una duración limitada del flujo de corriente (ver la tabla C.3) siguiente Ingeniería Eléctrica Mayo 2012 99

Duración del defecto t F (s) Tensión de contacto admisible U Tp (V) 10 80 1,1 100 0,72 125 0,64 150 0,49 220 0,39 300 0,29 400 0,20 500 0,14 600 0,08 700 0,04 800 Tabla C.3 Valores calculados de las tensiones de contacto admisibles U Tp en función de la duración de la falla t F (ver arriba la figura 9.1) C.2 Tensiones de contacto U STp teniendo en cuenta resistencias adicionales Figura C.1 Esquema del circuito de contacto del cuerpo humano Símbolos para la figura C.1, tabla C.3 y tabla C.4: U STp Diferencia de tensión actuando como fuente de tensión en el circuito de contacto con un valor limitado que garantiza la seguridad de una persona cuando utiliza las resistencias adicionales conocidas (por ejemplo, calzado, superficies accesibles de material aislante). Si no se tienen en cuenta las resistencias adicionales, m STp es igual a U Tp tal como se indica en la figura 9.1. Z B Impedancia total del cuerpo humano. l B Corriente que pasa a través del cuerpo humano. U Tp Tensión de contacto admisible, la tensión a la que está sometido el cuerpo humano. R a Resistencia adicional (R a = R a1 + R a2 ). R a1 Por ejemplo, resistencia del calzado. R a2 Resistencia a tierra de la superficie donde está el operador. r s Resistividad superficial del terreno cerca de una superficie en una instalación (en W. m) t F Duración del defecto o falla a tierra. (1): Sin resistencias adicionales (se refiere a la figura 9.1) (2): R a = 750 ohms (R a1 = 0 ohms, rs = 500 ohm.m) (3): R a = 1 750 ohms (R a1 = 1 000 ohms, rs = 1 500 ohm.m) (4): R a = 2 500 ohms (R a1 = 1 000 ohms, rs = 1 500 ohm.m) (5): R a = 4 000 ohms (R a1 = 1 000 ohms, rs = 2 000 ohm.m) NOTA. R a1 = 1000 ohms representa un valor medio para calzado usado y mojado. Figura C.2 Ejemplos de curvas U STp = f (t F ) para distintas resistencias adicionales (R a = R a1 + R a2 ) 100 Ingeniería Eléctrica Mayo 2012

Referencias: Curva Z1: Se supone una impedancia Z5 del cuerpo humano (que la supera al 95% de la población) y una corriente admisible correspondiente a la curva C1 (con probabilidad de fibrilación ventricular mucho menor al 5%) Referencia IEC 60479-1. Curva Z2: Se supone una impedancia Z50 del cuerpo humano (que la supera al 50% de la población) y una corriente admisible correspondiente a la curva C2 (con probabilidad de fibrilación ventricular mucho menor al 5%) Referencia IEC 60479-1. Curva Z3: Idéntica a la curva Z1 pero considerando pies desnudos con una resistencia del camino circuital de puesta a tierra de 700 W. Curva Z4: Se supone una impedancia del cuerpo humano de 1000 W y una corriente admisible según la norma IEEE 80 (persona de 50 kg y una resistencia eléctrica del suelo de 100 Wm). NOTA. La curva Z3 también corresponde a la curva Z2 que se deduce suponiendo que sigue la curva C2 y una impedancia del cuerpo humano Z50 sin resistencia del camino circuital de puesta a tierra. Las evidencias probabilísticas y estadísticas permiten suponer que la curva Z2 (que actualmente se usa en varios países) presenta un bajo nivel de riesgo y se puede considerar como un requisito mínimo aceptable. Se deben adoptar condiciones más estrictas para sitios de exposición pública o según las disposiciones legales nacionales. El límite de la tensión se puede tomar como la tensión de contacto personal tolerable UT. Figura B.1 Límites típicos de las tensiones de contacto personal (Según la IEC 61936-1:2002) Ingeniería Eléctrica Mayo 2012 101

Normas argentinas actuales A) Vocabulario de puesta a tierra. B) Procedimientos para Puesta a Tierra. C) Materiales para Puesta a Tierra. ---------------------------------------------- A) IRAM 2455-195 Vocabulario de Puesta a Tierra Vocabulario Electrotécnico Internacional. Versión argentina. Capítulo 195. Puesta a tierra y protección contra los choques eléctricos. Versión en castellano, portugués, inglés, francés, alemán e italiano. ---------------------------------------------- B) Procedimientos para Puesta a tierra: IRAM 2281-1 Generalidades IRAM 2281-2 Mediciones IRAM 2281-3 Instalaciones de baja tensión IRAM 2281-4 Centrales, suestacio. y redes IRAM 2281-7 Hospitalarias IRAM 2281-8 Alumbrado exterior IRAM 2379 Esquemas de conexión IRAM 2281-1 Generalidades Da una guía sobre los métodos por adoptar para poner a tierra un sistema eléctrico con el fin de proteger la vida humana y animal, los bienes y los sistemas eléctricos, en ese orden. Se aplica a puesta a tierra de conductores, equipos y aparatos eléctricos conectados a la red eléctrica y a otras instalaciones eléctricas. No se aplica a barcos ni aviones. IRAM 2281-2 Guía de mediciones de magnitudes de puesta a tierra Describe técnicas de medición de la resistencia de dispersión a tierra, la resistividad del suelo y los gradientes de potencial resultantes de las corrientes dispersadas al suelo. Asiste al ingeniero y al técnico para obtener información precisa de los valores medidos en el campo. IRAM 2281-3 Instalaciones industriales y redes de baja tensión Especifica las características esenciales que deben reunir las P.A.T. de protección de las personas, animales y bienes de las instalaciones eléctricas de baja tensión, para prevenir los efectos patológicos en el cuerpo humano, en los animales y los daños contra la propiedad que puedan provocar la corriente eléctrica. IRAM 2281-4 Centrales, subestaciones y redes Da un código de práctica para la construcción y aplicación de la P.A.T. en instalaciones con tensiones alternas nominales mayores que 1 kv con frecuencias de servicio menores que 100 Hz. No se aplica a: - Instalaciones en explotaciones mineras. - Instalaciones de Rx. - Estructuras de instalaciones de tubos fluorescentes que funcionen con tensiones mayores 1000 V. - Instalaciones de efluvios electrostáticos. - Instalaciones eléctricas de pesquería. - Instalaciones de electrofiltros. IRAM 2281-7 Instalaciones de puesta a tierra y seguridad eléctrica en hospitales En estudio y con un posible estudio conjunto con la AEA IRAM 2281-8 Puesta a tierra de columnas, de torres y otros sistemas de alumbrado exterior Especifica características esenciales de las puestas a tierra de protección de las personas, animales y bienes de las instalaciones de alumbrado exterior de baja tensión para prevenir efectos dañinos causados por la corriente eléctrica. Se aplica a instalaciones de alumbrado exterior sobre colum- 102 Ingeniería Eléctrica Mayo 2012

nas de acero u hormigón o columnas de material aislante y también a luminarias suspendidas por cables tensores u otros dispositivos de sujeción a paredes. IRAM 2379 Sistemas (redes) de distribución y de alimentación eléctrica en corriente alterna. Clasificación de los esquemas de conexiones (puestas) a tierra de las redes de distribución y de alimentación de las masas de las instalaciones eléctricas en baja tensión. (Tensiones nominales hasta 1000 V.) Clasifica los esquemas de conexiones (o puestas) a tierra de los sistemas (redes) de distribución de energía eléctrica en corriente alterna de baja tensión. C) Materiales para puesta a tierra: IRAM 2309 Jabalinas de acerocobre IRAM 2310 Jabalinas de acero cincado IRAM 2314 Jabalina electroquímica IRAM 2315 Soldadura cuproaluminotérmica IRAM 2466 Alambres de acero-cobre IRAM 2467 Cables de acerocobre IRAM 2443 Morsetería para puesta a tierra IRAM 2449 Conectores a compresión IRAM 2309 Jabalina cilíndrica de Ac/Cu Da los requisitos que deben cumplir las jabalinas como los accesorios de puesta a tierra constituidas por varillas acoplables o cilíndricas de acero metalúrgicamente unido a una capa de cobre para mejorar la resistencia de contacto a tierra y su protección contra la corrosión. Se aplican a cualquier terreno, especialmente para los corrosivos y para los de alta resistividad en los que puede ser necesario el uso de varias jabalinas en paralelo o bien acopladas para alcanzar la profundidad de hincado que permita obtener la resistencia de tierra de la instalación. Constituyen o son parte de una instalación eléctrica tales como sistemas, redes, mallas o electrodos de PAT de protección o de servicio, elementos conductores en instalaciones fijas de alta, media y baja tensión, de tracción ferroviaria, de telecomunicaciones, de descargas atmosféricas, de protección catódica, etc. No se aplica al aluminio ni a sus aleaciones. IRAM 2466 Alambres de acerocobre IRAM 2467 Cables de acerocobre cableados en capas concéntricas IRAM 2343 Morsetería abulonada para puesta a tierra Da los requisitos que debe cumplir la morsetería abulonada, los conectores, las abrazaderas, las placas y sus métodos de ensayo. Son para uso no enterrado. Se utilizan en instalaciones de baja, media y alta tensión. Deben ser capaces de soportar corrientes de falla a tierra de corta duración que puedan producir calentamientos tales que la temperatura final de la pieza no exceda de 250 ºC. IRAM 2349 Conexiones de cobre por compresión molecular con deformación plástica en frío Estas conexiones son para uso enterrado y no enterrado. Se utilizan normalmente en PAT de baja, media y alta tensión, comunicaciones, pararrayos, etc. Están constituidas por los conectores, la grasa inhibidora, las matrices de compresión y las herramientas de instalación. Ingeniería Eléctrica Mayo 2012 103

Bibliografía Clasificada A) Normas internacionales [1a] AENOR - Asociación Española de Normalización y Certificación UNE 207003:2000 Instalaciones eléctricas de tensión nominal superior a 1 kv en corriente alterna. Esta norma UNE es equivalente al Documento de Armonización de CENE- LEC HD 637 SI de mayo de 1999. [2a] IEC - International Electrotechnical Commission. International Standard IEC 61936-1:2002 Power installations exceeding 1 kv a. c. Part 1: Common rules. B) Normas argentinas b) Normas IRAM de procedimientos de puesta a tierra y del vocabulario electrotécnico [1b] IRAM 2281-1:1996 - Puesta a tierra de sistemas eléctricos. Consideraciones generales. Código de práctica. ed. 1 (79 pág.) [2b] IRAM 2281-2:2002 - Puesta a tierra de sistemas eléctricos. Guía de mediciones de magnitudes de puesta a tierra (resistencias, resistividades y gradientes). ed. 3 (30 pág.) [3b] IRAM 2281-3:1996 - Puesta a tierra de sistemas eléctricos. Instalaciones con tensiones nominales menores o iguales que 1 kv. Código de práctica. ed. 1 (49 pág.) [4b] IRAM 2281-4:1989 - Puesta a tierra. Sistemas eléctricos, centrales, subestaciones y redes. Código de práctica. ed. 1 (66 pág.) [5b] IRAM 2281-8:2008 - Puesta a tierra de sistemas eléctricos. Parte 8 - Puesta a tierra de columnas, de torres y de otros sistemas de alumbrado exterior. Código de práctica. ed. 1 (21 pág.) [6b] IRAM 2379:2008 - Sistemas (redes) de distribución y de alimentación eléctrica en corriente alterna. Clasificación de los esquemas de conexiones (puestas) a tierra de las redes de distribución y de alimentación y de las masas de las instalaciones eléctricas de baja tensión. ed. 2 (22 pág.) [7b] IRAM 2455-195:2008 - Vocabulario Electrotécnico Internacional. Versión Argentina. Capítulo 195 - Puesta a tierra y protección contra los choques eléctricos. Es Adopción Modificada de IEC 60050-195:1998. ed. 1 (65 pág.) C) Normas IRAM de materiales para puesta a tierra [8c] IRAM 2309:2001 - Materiales para puesta a tierra. Jabalina cilíndrica de acero-cobre y sus accesorios. Adjunta Fe de Erratas Nº 1: 2006. ed. 3 (18 pág.) [9c] IRAM 2310:1990 - Materiales para puesta a tierra. Jabalina cilíndrica de acero cincado y sus accesorios. ed. 1 (21 pág.) [10c] IRAM 2314:2002 - Materiales para puesta a tierra. Jabalina electroquímica (electrodo dinámico electrolítico) y sus accesorios. ed. 1 (18 pág.) [11c] IRAM 2315:1999 - Materiales para puesta a tierra. Soldadura cuproaluminiotérmica. ed. 2 (18 pág.) [12c] IRAM 2316:1984 - Materiales para puesta a tierra. Jabalina perfil L de acero cincado y sus accesorios. ed. 1 (13 pág.) [13c] IRAM 2317:1985 - Materiales para puesta a tierra. Jabalina perfil cruz de acero cincado y sus accesorios. ed. 1 (12 pág.) [14c] 2343:2009 - Materiales para puesta a tierra. Morsetería abulonada. Condiciones generales de fabricación, ensayos y especificaciones. ed. 1 (28 pág.) [15c] IRAM 2349 - Materiales para puesta a tierra. Conexiones de cobre por compresión molecular con deformación plástica en frío. Condiciones generales de fabricación, ensayos y especificaciones (conectores, matrices y accesorios). (en estudio) D) Bibliografía técnica, empresarial y autoral [1d] TRANSENER S.A., Gerencia Técnica, C.A.B.A.: SISTEMA de transporte de energía eléctrica en alta tensión. Guía de diseño y normas para puesta a tierra de estaciones transformadoras. Versión 1 Definitiva (30 páginas) (sin fecha registrada) [2d] Juan Carlos ARCIONI, Jorge Francisco GIMÉNEZ: Mediciones de resistencias de puestas a tierra y de continuidad galvánica eléctrica en clases prácticas experimentales en el campo. Revista INGENIERÍA ELÉCTRICA, Bs. As., marzo 2007 (p.p. 114-123). [3d] AEA (Asociación Electrotécnica Argentina) AEA 95402: Reglamentación para estaciones transformadoras (Documento en discusión pública, año 2006) C.A.B.A. [4d] Juan José MARTÍNEZ REQUENA, José Carlos TOLEDANO GASCA Puesta a tierra en edificios y en instalaciones eléctricas. PARANINFO, Madrid, 1997. 104 Ingeniería Eléctrica Mayo 2012