ARTÍCULO 15º. PUESTAS A TIERRA
La exigencia de puestas a tierra para instalaciones eléctricas cubre el sistema eléctrico como tal y los apoyos o estructuras que ante una sobretensión temporal, puedan desencadenar una falla permanente a frecuencia industrial, entre la estructura puesta a tierra y la red.
Los objetivos de un sistema de puesta a tierra (SPT) son:
· La seguridad de las personas
· la protección de las instalaciones
· la compatibilidad electromagnética.
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RESOLUCION No.18 -1294 DE AGOSTO 06 DE 2008 Página 59 de 164
Continuación Anexo General Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE
Las funciones de un sistema de puesta a tierra son:
ü Garantizar condiciones de seguridad a los seres vivos.
ü Permitir a los equipos de protección despejar rápidamente las fallas.
ü Servir de referencia común al sistema eléctrico.
ü Conducir y disipar con suficiente capacidad las corriente de falla, electrostática y de rayo.
ü Transmitir señales de RF en onda media y larga.
ü Realizar una conexión de baja resistencia con la tierra y con puntos de referencia de los equipos.
Se debe tener presente que el criterio fundamental para garantizar la seguridad de los seres humanos, es la máxima energía eléctrica que pueden soportar, debida a las tensiones de paso, de contacto o transferidas y no el valor de resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente.
La máxima tensión de contacto aplicada al ser humano (o a una resistencia equivalente de 1000 Ω), está dada en función del tiempo de despeje de la falla a tierra, de la resistividad del suelo y de la corriente de falla. Para efectos del presente Reglamento, la tensión máxima de contacto no debe superar los valores dados en la Tabla 22.
La columna dos aplica a sitios con acceso al público en general y fue obtenida a partir de la norma IEC
60479 y tomando la curva C1 de la Figura 1 de este reglamento (probabilidad de fibrilación del 5%). La columna tres aplica para instalaciones de media, alta y extra alta tensión, donde se tenga la presencia de personal que conoce el riesgo y está dotado de elementos de protección personal. Para el cálculo se tuvieron en cuenta los criterios establecidos en la IEEE 80, tomando como base la siguiente ecuación, para un ser humano de 50 kilos.
Máxima tensión de contacto 
Los valores de la Tabla 22 se refieren a la tensión de contacto aplicada directamente a un ser humano en caso de falla a tierra, corresponden a valores máximos de soportabilidad del ser humano a la circulación de corriente y considera la resistencia o impedancia promedio netas del cuerpo humano entre mano y pie, sin que se presenten perforaciones en la piel y sin el efecto de las resistencias externas adicionalmente involucradas entre la persona y la estructura puesta a tierra o entre la persona y la superficie del terreno natural.
15.1 Diseño del sistema de puesta a tierra.
El diseñador de sistemas de puesta a tierra para centrales de generación, líneas de transmisión de alta y extra alta tensión y subestaciones, deberá comprobar mediante el empleo de un procedimiento de cálculo, reconocido por la práctica de la ingeniería actual, que los valores máximos de las tensiones de paso y de contacto a que puedan estar sometidos los seres humanos, no superen los umbrales de soportabilidad.
Para efectos del diseño de una puesta a tierra de subestaciones se deben calcular las tensiones máximas admisibles de paso, de contacto y transferidas, las cuales deben tomar como base una resistencia del cuerpo de 1000 _Ω y cada pie como una placa de 200 cm2 aplicando una fuerza de 250N.
EL PROCEDIMIENTO BÁSICO SUGERIDO ES EL SIGUIENTE:
a. Investigar las características del suelo, especialmente la resistividad.
b. Determinar la corriente máxima de falla a tierra, que debe ser entregada por el operador de Red en media y alta tensión para cada caso particular.
c. Determinar el tiempo máximo de despeje de la falla para efectos de simulación.
d. Investigar del tipo de carga.
e. Calcular preliminar de la resistencia de puesta a tierra.
f. Calcular de las tensiones de paso, contacto y transferidas en la instalación.
g. Evaluar el valor de las tensiones de paso, contacto y transferidas calculadas con respecto a la soportabilidad del ser humano.
h. Investigar las posibles tensiones transferidas al exterior, debidas a tuberías, mallas, conductores de neutro, blindaje de cables, circuitos de señalización, además del estudio de las formas de mitigación.
i. Ajustar y corregir el diseño inicial hasta que se cumpla los requerimientos de seguridad.
j. Presentar un diseño definitivo.
15.2 REQUISITOS
Las puestas a tierra deben cumplir los siguientes requisitos:
a. Los elementos metálicos que no forman parte de las instalaciones eléctricas, no podrán ser incluidos como parte de los conductores de puesta a tierra. Este requisito no excluye el hecho de que se deben conectar a tierra, en algunos casos.
b. Los elementos metálicos principales que actúan como refuerzo estructural de una edificación deben tener una conexión eléctrica permanente con el sistema de puesta a tierra general.
c. Las conexiones que van bajo el nivel del suelo en puestas a tierra, deben ser realizadas mediante soldadura exotérmica o conector certificado para enterramiento directo y demás condiciones de uso conforme a la guía norma IEEE 837 o la norma NTC 2206.
d. Para verificar que las características del electrodo de puesta a tierra y su unión con la red equipotencial cumplan con el presente Reglamento, se deben dejar puntos de conexión y medición accesibles e inspeccionarles al momento de la medición. Cuando para este efecto se construyan cajas de inspección, sus dimensiones deben ser mínimo de 30 cm x 30 cm, o de 30 cm de diámetro si es circular y su tapa debe ser removible.
e. No se permite el uso de aluminio en los electrodos de las puestas a tierra.
Igualmente, para un mismo edificio quedan expresamente prohibidos los sistemas de puesta a tierra que aparecen en las Figuras 11 y 12, según criterio adoptado de la IEC 61000-5-2.
15.3 Materiales de los sistemas de puesta a tierra.
15.3.1 Electrodos de puesta a tierra.
Para efectos del presente Reglamento serán de obligatorio cumplimiento que los electrodos de puesta a tierra, cumplan los siguientes requisitos, adoptados de las normas IEC 60364-5-54, BS 7430, AS 1768, UL 467, UNESA 6501F y NTC
v La puesta a tierra debe estar constituida por uno o varios de los siguientes tipos de electrodos: Varillas, tubos, placas, flejes o cables.
v Se podrán utilizar electrodos de cable de acero galvanizado, siempre que se garanticen las condiciones de seguridad establecidas en este Reglamento.
v El electrodo tipo varilla o tubo debe tener mínimo 2,4 m de longitud; además, debe estar identificado con la razón social o marca registrada del fabricante y sus dimensiones; esto debe hacerse dentro los primeros 30 cm desde la parte superior.
v El espesor efectivo de los recubrimientos exigidos en la Tabla 23, en ningún punto debe ser inferior a los valores indicados.
v Para la instalación de los electrodos se deben considerar los siguientes requisitos:
1. El fabricante debe informar al usuario si existe algún procedimiento específico para su instalación y adecuada conservación.
2. La unión entre el electrodo y el conductor de puesta a tierra, debe hacerse con soldadura exotérmica o con un conector certificado para enterramiento directo.
3. Cada electrodo debe quedar enterrado en su totalidad.
4. El punto de unión entre el conductor del electrodo de puesta a tierra y la puesta a tierra debe ser accesible y la parte superior del electrodo enterrado debe quedar a mínimo 15 cm de la superficie. Este ítem no aplica a electrodos enterrados en las bases de estructuras de líneas de transmisión ni a electrodos instalados horizontalmente.
5. El electrodo puede ser instalado en forma vertical, horizontal o con una inclinación adecuada, siempre que garantice el cumplimiento de su objetivo, conforme al numeral 3 del literal c del de la sección 250-83 de la NTC 2050,
15.3.2 Conductor del electrodo de puesta a tierra o conductor a tierra.
Este conductor une la puesta a tierra con el barraje principal de puesta a tierra y para baja tensión, se debe seleccionar con base en la Tabla 250-94 de la NTC 2050 o con la ecuación de la IEC 60364-5-54
Como material para el conductor del electrodo de puesta a tierra, además del cobre, se pueden utilizar otros materiales conductores o combinación de ellos, siempre que se garantice su protección contra la corrosión durante la vida útil de la puesta a tierra y la resistencia del conductor no comprometa la efectividad de la puesta a tierra.
El conductor a tierra para media tensión, alta tensión y extra alta tensión, debe ser seleccionado con la siguiente fórmula, la cual fue adoptada de la norma ANSI/IEEE 80.
En donde:
A mm
2 es la sección del conductor en mm2.
I es la corriente de falla a tierra, suministrada por el OR (rms en kA).
Kf es la constante de la Tabla 25, para diferentes materiales y varios valores de Tm.
Tm es la temperatura de fusión o el límite de temperatura del conductor y una temperatura ambiente de 40 °C.
tc es el tiempo de despeje de la falla a tierra.
15.3.3 Conductor de protección o de puesta a tierra de equipos.
El conductor de protección, también llamado conductor de puesta a tierra de equipos, debe cumplir los siguientes requisitos:
a. El conductor para baja tensión, debe seleccionarse con la Tabla 250-95 de la NTC 2050.
b. El conductor para media tensión, alta tensión y extra alta tensión, debe seleccionarse de forma tal que la temperatura del conductor no supere la temperatura del aislamiento de los conductores activos alojados en misma canalización, tal como se establece en el capítulo 9 de la IEEE 242.
c. Los conductores del sistema de puesta a tierra deben ser continuos, sin interruptores o medios de desconexión y cuando se empalmen, deben quedar mecánica y eléctricamente seguros mediante soldadura o conectores certificados para tal uso.
d. El conductor de puesta a tierra de equipos, debe acompañar los conductores activos durante todo su recorrido y por la misma canalización
15.4 Valores de resistencia de puesta a tierra..
El cumplimiento de estos valores de resistencia de puesta a tierra no libera al diseñador y constructor de garantizar que las tensiones de paso, contacto y transferidas aplicadas al ser humano en caso de una falla a tierra no superen las máximas permitidas.
Cuando existan altos valores de resistividad del terreno, elevadas corrientes de falla a tierra o prolongados tiempos de despeje de las mismas, se deberán tomar las siguientes medidas para no exponer a las personas a tensiones por encima de los umbrales de so portabilidad del ser humano:
a. Hacer inaccesibles zonas donde se prevea la superación de los umbrales de so portabilidad para seres humanos y disponer de señalización en las zonas críticas.
b. Instalar pisos o pavimentos de gran aislamiento.
c. Aislar todos los dispositivos que puedan ser sujetados por una persona.
d. Establecer conexiones equipotenciales en las zonas críticas.
e. Aislar el conductor del electrodo de puesta a tierra a su entrada en el terreno.
15.5 Mediciones.
15.5.1 Medición de resistividad aparente.
Existen diversas técnicas para medir la resistividad aparente del terreno. Para efectos del presente
Reglamento, se puede aplicar el método tetraelectródico de Wenner, que es el más utilizado para aplicaciones eléctricas. En la Figura 13, se expone la disposición del montaje para su medición.
Igualmente, se podrán utilizar otros métodos debidamente reconocidos y documentados en las normas y prácticas de la ingeniería.
15.5.2 Medición de resistencia de puesta a tierra.
La resistencia de puesta a tierra debe ser medida antes de la puesta en funcionamiento de un sistema eléctrico, como parte de la rutina de mantenimiento o excepcionalmente como parte de la verificación de un sistema de puesta a tierra. Para su medición se puede aplicar la técnica de Caída de Potencial, cuya disposición de montaje se muestra en la Figura 14.
En líneas de transmisión con cable de guarda, la medida debe hacerse desacoplando el cable de guarda o usando un Telurómetro de alta frecuencia (25 kHz).
15.5.3 Medición de tensiones de paso y contacto.
Las tensiones de paso y contacto calculadas deben comprobarse antes de la puesta en servicio de subestaciones de alta tensión y extra alta tensión, así como en las estructuras de transmisión localizadas en zonas urbanas o que estén a menos de 20 m de escuelas o viviendas, para verificar que se encuentren dentro de los límites admitidos. Para subestaciones deben comprobarse hasta un metro por fuera del encerramiento y en el caso de torres o postes a un metro de la estructura.
En la medición deben seguirse los siguientes criterios adoptados de la IEEE-81.2 o los de una norma técnica que le aplique, tal como la IEC 61936-1.
15.6 Puestas a tierra temporales.
El objeto de un equipo de puesta a tierra temporal es limitar la corriente que puede pasar por el cuerpo humano. El montaje básico de las puestas a tierra temporales debe hacerse de tal manera que los pies del liniero queden al potencial de tierra, y que los conductores que se conectan a las líneas tengan la menor longitud e impedancia posible, tal como se muestra en la Figura 15, adoptada de la guía IEEE
1048.
La secuencia de montaje debe ser desde la tierra hasta la última fase y para desmontarlo debe hacerse desde las fases hasta la tierra.
En el evento que la línea esté o sea susceptible de interrumpirse en la estructura, se deberá conectar a tierra en ambos lados de la estructura
· Electrodo: Barreno de longitud mínima de 1,5 m.
· El fabricante debe entregar una guía de instalación, inspección y mantenimiento.
· Grapas o pinzas: El tipo de grapa debe ser el adecuado según la geometría del elemento a conectar (puede ser plana o con dientes).
· Cable en cobre extra flexible, cilíndrico y con cubierta transparente o translucida que permita su inspección visual y cuyo calibre soporte una corriente de falla mínima de: En A.T. 40 kA; en M.T. 8 kA
· y en B.T. 3 kA eficaces en un segundo con temperatura final de 700 °C. A criterio del OR o del transmisor, se podrán utilizar cables de puestas a tierra de menor calibre, siempre que la corriente de falla calculada sea menor a los valores antes citados y el tiempo de despeje sea tal que la temperatura en el conductor no supere los 700 ºC. Si la corriente de falla es superior a los valores indicados, se deberá usar un cable de capacidad suficiente para soportar dicha corriente.
RECONOCIMIENTO
Al Ingeniero Eléctrico Martínez. Sandro, docente del programa de Tecnología en Electricidad industrial, del servicio nacional de aprendizaje “SENA”. Por su perseverancia y paciencia para con los estudiantes específicamente el grupo 299236_1 quien durante el primer trimestre inculco valores indispensables para enfrentarnos de ahora en adelante en nuestro proceso de formación como futuros aprendices del Sena.
En el caso por el trabajo previo en la elaboración de una guía para el manejo del formato IEEE y los conocimientos requeridos para la elaboración de la misma.
CONCLUSION
Para garantizar que la instalación eléctrica sea segura y apta para el uso previsto, se deberá realizar la inspección visual, así como ejecutar las pruebas y medidas pertinentes conforme los formatos establecidos en el presente anexo y acorde con la norma ISO 17020.
De las medidas que se tomen, se dejarán los registros respectivos.
los formatos de dictamen y declaración el tipo de instalación, la identidad del propietario, la localización de la instalación, los nombres y matrículas profesionales de las personas calificadas que actuaran en las diferentes etapas de la instalación (diseñador si se requiere).
Igualmente Los formatos de verificación deben reflejar y cumplir estrictamente los procedimientos, métodos y equipos de medición presentados y aprobados por la SIC en el trámite de acreditación y deben estar debidamente firmados, para garantizar su debido procedimiento.
