Mitos de la Puesta a Tierra 1ra. parte

1. La puesta a tierra (tierra) proporciona la trayectoria necesaria para liberar una falla a tierra.

FALSO,

La norma NOM-001-SEDE-2012, articulo 250-4 "Requisitos generales para puesta a tierra y unión", a) "sistemas puestos a tierra", 5) "Trayectoria efectiva de la corriente de falla a tierra", dicta lo siguiente:

"Los equipos y el alambrado eléctrico y otros materiales eléctricamente conductivos que tienen la probabilidad de energizarse, se deben instalar de forma que establezcan un circuito de baja impedancia, que facilite la operación del dispositivo de protección contra sobrecorriente o del detector de falla a tierra para sistemas puestos a tierra a través de una alta impedancia. Deben tener la capacidad de transportar con seguridad la corriente máxima de falla a tierra que probablemente sea impuesta sobre él desde cualquier punto del sistema de alambrado en donde pueda ocurrir una falla a tierra hasta la fuente de alimentación eléctrica. La tierra no se debe considerar como una trayectoria efectiva para la corriente de falla a tierra."

La siguiente Figura, muestra un poste metálico típico de alumbrado alimentado por el secundario de un transformador a 127 V, el transformador está aterrizado en su secundario a una varilla de tierra, el poste a su vez tiene una conexión a tierra a través de una varilla. En caso de una falla a tierra y suponiendo una resistencia a tierra máxima de 25 ohms (de acuerdo a norma), la corriente que circula en la falla no es suficiente para operar el dispositivo de protección contra sobrecorriente, aún cuando este sea bien dimensionado de acuerdo a la carga y tamaño de calibre a proteger.

Sin embargo la corriente de 5.08 A es peligrosa para una persona que esté en contacto con el poste, ya que la falla se mantendrá a menos que se abra el circuito de alimentación.

Debido a que la tierra no es adecuada para servir como trayectoria efectiva de la corriente de falla a tierra, es requerido instalar un conductor de puesta a tierra de equipo en todos los circuitos, ver la siguiente Figura:

2. La corriente toma la trayectoria de menor resistencia a tierra.

FALSO,

Durante una falla a tierra, como se indica en la siguiente Figura, la cual consiste en un poste metálico con instalación típica de la compañía utilitaria (no usa el conductor de puesta a tierra de equipo) se crean 2 trayectorias a tierra, una a través del electrodo o varilla de tierra, y otra en la persona debido al potencial de toque, la corriente circulará por las diversas trayectorias formadas tratando de retornar a la fuente, aún con una varilla de puesta a tierra esta persona está en peligro.

3. La tierra lleva todo a potencial cero, esto reduce el potencial de toque y de paso a un valor seguro.

FALSO,

De la siguiente figura, un poste metálico aterrizado con una varilla, sin conductor de puesta a tierra de equipo, si la falla no es liberada, se crearán gradientes en el suelo alrededor de la superficie, si estamos a 0.9m, el gradiente será 75% de la tensión aplicada, en este caso 120V.

¿Como trabaja lo anterior?, de acuerdo con ANSI/IEEE Std. 142 "Recommended Practice for Grounding of industrial and commercial Power Systems" (Green Book), [4.1.1] La resistencia del suelo hacia el exterior a partir de una varilla de tierra es igual a la suma de las resistencias en serie de las capas de la tierra. La capa más cercana a la varilla tiene la resistencia más alta, y cada capa sucesiva tiene progresivamente áreas más grandes y resistencias progresivamente inferiores.

Otra manera de ver lo anterior, debido a que la tensión es directamente proporcional a la resistencia, el gradiente de potencial de la tierra alrededor de una varilla de tierra energizada con 120V de falla a tierra:

Distancia del electrodo	% de Resistencia de contacto del suelo	Gradiente de potencial
0.3 m (1 ft)	68%	120 x 0.68 = 82 V
0.9 m (3 ft)	75%	120 x 0.75 = 90 V
1.5 m (5 ft)	86%	120 x 0.86 = 103 V

Entonces la tierra no proporciona un potencial cero, lo que hace es crear porciones de gradientes.

4. El aterrizamiento de un poste de luz es necesario y requerido por la NOM-001-SEDE-2012.

FALSO,

De la norma NOM-001-SEDE-2012, articulo 410-30 "Soportes" b) "postes metálicos o no metálicos como soporte de luminarias" (3) Un poste metálico se debe equipar con un terminal de puesta a tierra de equipos de la siguiente manera:
a. Un poste con un orificio de inspección debe tener una terminal de puesta a tierra de equipos accesible desde el orificio de inspección.
b. Un poste con una base con bisagra debe tener la terminal de puesta a tierra de equipos accesible dentro de la base.
Excepción para (3): No se exigirá ninguna terminal de puesta a tierra en un poste de 2.50 metros de
altura o menos sobre el nivel del piso, cuando el método de alambrado de alimentación no tiene empalmes o punto para alambrar y cuando el interior del poste y cualquier empalme son accesibles al retirar la luminaria.
(1) Un poste metálico de base con bisagra debe tener dicha base con bisagra unida con el poste.
(2) Las canalizaciones metálicas u otros conductores de puesta a tierra de equipos se deben unir al poste metálico con un conductor de puesta a tierra de equipos reconocido por 250-118 y dimensionado de acuerdo con 250-122.

410-44. Métodos de puesta a tierra. Las luminarias y el equipo se deben conectar mecánicamente a un conductor de puesta a tierra de equipos, tal como se especifica en 250-118 y dimensionado de acuerdo con lo establecido en 250-122.
Excepción 1: Las luminarias hechas de material aislante que están directamente alambradas o fijadas a las salidas alimentadas por un método de alambrado que no proporciona un medio para la puesta a tierra de equipos, se debe hacer de material aislante y no debe tener partes conductoras expuestas.
Excepción 2: Se permitirá que las luminarias de reemplazo se conecten a un conductor de puesta a tierra de equipos desde la salida, de conformidad con 250-130(c). La luminaria entonces debe cumplir lo especificado en 410-42.
Excepción 3: Cuando no existe conductor de puesta a tierra de equipos en la salida, no se exigirá que las luminarias de reemplazo protegidas con Interruptor con protección de falla a tierra se conecten a un conductor de puesta a tierra de equipos.

¿Realmente se piensa que una varilla de tierra en la parte inferior de un poste protegerá la luminaria en el poste de una descarga atmosférica?

NOTA: La mayoría de imágenes tienen Copyright del autor intelectual Mike Holt (www.mikeholt.com), las cuales han sido traducidas para mejor entendimiento e interpretación del tema.

Referencias:

https://www.mikeholt.com/