Marco de Referencia
Las instalaciones eléctricas dentro de una subestación eléctrica deben disponer de un sistema de puesta a tierra (SPT). Este sistema es crucial para asegurar que cualquier punto del interior o exterior, normalmente accesible a personas que puedan transitar o permanecer allí, no esté sometido a tensiones de paso, de contacto o transferidas que superen los umbrales de soportabilidad cuando se presente una falla.
Marco Histórico
En este capítulo se hablará sobre la importancia de un sistema de puesta a tierra. Para ello, es fundamental conocer el estado de funcionamiento de las subestaciones y de sus principales componentes y accesorios de protección. Esto implica ejecutar un mantenimiento general e integral, así como el mejoramiento del sistema, ya sea de tipo predictivo, preventivo o correctivo. Considerando que sus componentes electromecánicos se degeneran a lo largo de la vida útil de la subestación, un mantenimiento adecuado:
- Disminuye el riesgo de fallas inesperadas.
- Aumenta la vida útil del sistema en general.
- Otorga mejores condiciones para el suministro eléctrico.
- Mejora la confiabilidad en su funcionamiento.
Todo esto con el fin de satisfacer las necesidades del cliente, cumpliendo con los cronogramas de trabajo y los objetivos del servicio, y procurando el cuidado del medio ambiente, de las instalaciones y la integridad física del personal que interviene directa e indirectamente en el desarrollo de los servicios.
Marco Teórico: Sistemas de Puesta a Tierra para una Subestación Eléctrica
Los sistemas de puesta a tierra son elementos de vital importancia en los sistemas eléctricos, especialmente en las subestaciones. Además de permitir de forma segura la conducción hacia el suelo de cargas eléctricas originadas por rayos, anormalidades del sistema o electricidad estática, poseen la capacidad de dispersión y disipación de fallas, evitando la presencia de potenciales peligrosos en la superficie.
Según el Reglamento Técnico de las Instalaciones Eléctricas (RETIE), toda instalación eléctrica debe contar con un sistema de puesta a tierra que asegure que cualquier punto, tanto exterior como interior, por donde puedan transitar o permanecer personas, sea considerado seguro. Esto implica que no se deben superar los umbrales de soportabilidad del ser humano ante tensiones de paso, de contacto o transferidas en caso de una falla.
Marco Conceptual
Sistemas de Puesta a Tierra
Según la IEEE, un sistema de puesta a tierra es: “una conexión conductora, ya sea intencional o accidental, por medio de la cual un circuito eléctrico o equipo se conecta a la tierra o a algún cuerpo conductor de dimensión relativamente grande que cumple la función de la tierra”.
Elementos que Conforman un Sistema de Puesta a Tierra
Los elementos que constituyen un sistema de puesta a tierra son: los conductores, los electrodos de tierra y el elemento conector entre el conductor y los electrodos.
Marco Tecnológico
Un sistema de puesta a tierra (SPT) evita la ocurrencia de descargas, corrientes de falla y arcos eléctricos, garantizando así la integridad física de las personas y la protección de equipos e instalaciones. Dado el rol clave que juegan estos elementos en la industria, resulta fundamental que sean sometidos a programas de mantenimiento, sobre todo considerando que con el paso del tiempo van perdiendo su efectividad por factores como la corrosión, fallas eléctricas o daños mecánicos, entre otros.
Marco Metodológico
Métodos
En esta tesis se describen los sistemas de puesta a tierra empleados en obras de electrificación para subestaciones eléctricas. Se analizan los diferentes problemas encontrados durante y después de su ejecución y, con base en los fundamentos teóricos, normas y nuevas tecnologías, se plantean alternativas de solución y métodos de procedimiento para que las instalaciones de puesta a tierra sean eficientes desde el punto de vista de la construcción, mejoramiento y mantenimiento.
Tipo de Investigación
Nuestro tipo de investigación sería Aplicativa, ya que aplicaremos todos los conocimientos existentes sobre los sistemas de puesta a tierra, centrándonos específicamente en las subestaciones.
Nivel de la Investigación
El nivel de investigación en el que nos encontramos sería el Explicativo, ya que describiremos y explicaremos los fenómenos para medir y evaluar los aspectos necesarios para nuestra investigación.
Diseño de la Investigación
Diseño Experimental
Para comprobar nuestras hipótesis, se aplicarán y desarrollarán las teorías sobre la resistencia de puesta a tierra y la resistividad del suelo. Para ello, se necesitarán instrumentos adecuados y en estado óptimo que permitan una experimentación eficiente. Manipularemos algunas variables, tales como:
- Verificar el estado del suelo para optimizar su resistividad, utilizando el método de Wenner.
- Verificar el estado de las instalaciones, dimensiones y material de la malla, utilizando nuevas tecnologías.
- Realizar mediciones constantes y supervisión del sistema de puesta a tierra para su corrección si se presenta una falla o inconveniente.
- Tener en cuenta la geografía y sus características.
- Calcular la resistencia de puesta a tierra, considerando el método del 62%.
Diseño No Experimental
Se observarán y analizarán los datos obtenidos en un periodo definido, comparándolos con simulaciones específicas.
Análisis de Resultados
Una vez aplicados los instrumentos de recolección de información, se procedió a realizar el tratamiento correspondiente para su análisis. La información resultante indicará las conclusiones a las que llega la investigación.
Nuestra posición es que es posible mejorar un sistema de puesta a tierra siguiendo las normas y aplicando correctamente la teoría, teniendo en cuenta factores como la humedad, la temperatura, etc. El objetivo principal es optimizar la puesta a tierra, para lo cual lo primordial será reducir el valor óhmico y aumentar la eficiencia en los procesos de seguridad y operatividad.