Para mostrar adecuadamente las funciones de las puestas a tierra se analiza la instalación mostrada en la Ilustración 68.
Ilustración 68: Instalación típica de Red de MT, BT, alumbrado público y domiciliario
La necesidad de un adecuado sistema de puesta a tierra nunca puede ser enfatizada por demás. Un sistema de puesta a tierra debe cumplir las siguientes funciones (separada o simultáneamente según los casos):
Proveer una baja resistencia de dispersión a tierra para:
o La descarga a tierra de los descargadores, explosores, etc., que protegen a los sistemas contra sobretensiones atmosféricas o internas. (Ilustración 69)
Línea de Media Tensión 13,2kV
Poste de hormigón
PAT del poste
Transformador 13,2/0,38kV PAT del poste PAT del neutro PAT del descargador PAT del poste Tablero Iluminación PAT del Tab. Ilum. Cable subte rráne o Artefacto de iluminación PAT del Columna PAT del Medidor PAT de la vivienda Pararrayos Bajada de Pararrayos PAT del pararrayos PAT de Eq. Electrónicos Motor Poste de BT Cable de tierra verdiamarillo Pilar de Medición Conductor preensamblado
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Ilustración 69: Explosor de un transformador de potencia y descargador de sobretensión o el camino a tierra para corrientes de falla en las redes; (Ilustración 70)
Ilustración 70: Puestas a tierra para que ante una fuga de aislación la corriente derive a tierra
Instalaciones Eléctricas y Luminotecnia Capítulo III Página 40 de 77 Ilustración 71: Conexión del neutro del transformador a tierra a fin de evitar el desequilibrio de tensiones
o asegurar que las partes metálicas de los equipos que normalmente no conducen corriente estén a potencial de tierra para protección de las personas. (Ilustración 72)
Ilustración 72: Puesta a tierra de todas las partes metálicas de la instalación
Instalaciones Eléctricas y Luminotecnia Capítulo III Página 41 de 77 Ilustración 73: Aumento intempestivo de la corriente por una falla de aislación produce la apertura del interruptor automático
Disipar y resistir repetidamente las corrientes de falla y de choque por descargas atmosféricas. (Ilustración 74)
Ilustración 74: Puesta a tierra para descargas atmosféricas
Poseer resistencia a la corrosión en suelos de variada composición química para asegurar un buen comportamiento y continuo durante la vida útil del equipo a proteger.
Poseer buenas propiedades de resistencia mecánica para su instalación con el mínimo daño.
Ser económico en la medida de lo posible.
Para cumplimentar estos cinco puntos principales en un sistema de puesta a tierra, es necesario seleccionar los materiales y aplicar un criterio racional de diseño. Esto es:
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Para conseguir una baja resistencia de dispersión a tierra, el sistema no sólo debe ser proyectado con una alta conductancia, sino que debe tener permanencia en el tiempo y confiabilidad.
La continuidad eléctrica es un requerimiento indispensable; no debe haber puntos débiles ni desarrollarse conexiones de alta resistencia durante la vida del sistema.
Cuando circulan altas corrientes de falla por el electrodo se producen altas temperaturas y arcos. Esta exigencia aumenta paulatinamente, debido al constante incremento de la capacidad de los sistemas interconectados, lo que conlleva el aumento paralelo de las Intensidades de falla.
La selección del material usado para las puestas a tierra determina la duración de un sistema de puesta a tierra. Si bien en nuestro país los electrodos y conductores utilizados son de cobre, por razones de economía se puede usan acero cincado obteniéndose resultados satisfactorios. Es verdad que el acero cincado se corroe más rápidamente de lo admisible en algunos casos. Por ejemplo, es dudosa la selección del acero cincado para la malla de tierra de una subestación si no se tienen pruebas concretas del buen comportamiento del mismo en ese terreno, por la magra economía relativa que se obtiene en la inversión total, arriesgando la confiabilidad de la puesta a tierra en el futuro.
La robustez mecánica es una característica necesaria de los materiales a utilizar en las puestas a tierra porque reduce los costos de instalación. Por ejemplo, una jabalina redonda, fabricada del acero adecuado, es más robusta y de más fácil Instalación que una jabalina de hierro ángulo, además de ser más económica para la misma resistencia de dispersión a tierra. Sobre esto volveremos en detalle más adelante, ya que éste es uno de los principales puntos sobre el cuál este trabajo pretende llamar la atención. Además, las Jabalinas redondas son fácilmente empalmables, lo que no puede hacerse con Jabalinas de hierro ángulo y significa una ventaja técnica sobre estas últimas. El empalme de las barras puede ser una práctica solución a costo razonable en terrenos penetrables, donde en la mayoría de los casos, la resistividad disminuye con la profundidad.
La economía, en la medida de lo posible, debe ser un Ingrediente obligado en ingeniería y por tanto su Inclusión parece superflua. Sin embargo este punto es recordado porque el uso generalizado en nuestro país de las jabalinas de hierro ángulo en lugar de hierro redondo, de muestra que no siempre es tenido en cuenta. Otro ejemplo es el uso de conductores de acero cincado en lugar de aleación de alumnillo o cobre que es mucho más económico y que puede reemplazar a aquéllos con ventajas técnicas en las bajadas de puesta a tierra.