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PUESTA A TIERRA EFECTIVA DE UNA ACOMETIDA EN BAJA TENSIÓN. Esta aportación está dirigida con todo afecto a electricistas de México (principalmente principiantes) o de países donde su norma eléctrica esté sustentada (al igual que la de México) en el National Electrical Code (NEC) de USA. En México, la Norma Eléctrica se llama NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones eléctricas (utilización), y cuando fue aprobada, estaba en vigencia el NEC-2008, y en proceso el NEC-2011, por lo que la manera en que los artículos están ordenados en nuestra NOM, es similar a esos NEC. En este documento, se utilizan imágenes del libro Understanding the National Electrical Code de Mike Holt, basado en el NEC 2017, y que, de acuerdo a mi apreciación, cualquier electricista (aprendiz o especializado) o ingeniero de la rama de la electricidad debía tener. Para unificar criterios, es muy importante utilizar el vocabulario de la NOM-001-SEDE-2012 (NOM). Al conductor que llamamos neutro, que debe tener aislamiento en color blanco o gris natural (sección 200-6 de la NOM), la NOM le llama Conductor puesto a tierra (el NEC lo denomina Grounded conductor). El conductor que conecta a todas las partes metálicas de la instalación eléctrica (comúnmente llamado tierra física), que puede ser desnudo o tener aislamiento en color verde, la NOM le llama Conductor de puesta a tierra de equipo (el NEC lo denomina Grounding electrode conductor). El conductor que conecta el conductor puesto a tierra (neutro) de la acometida al electrodo de puesta a tierra (comúnmente llamada varilla de tierra), que puede ser desnudo o tener aislamiento en color verde, la NOM le llama Conductor del electrodo de puesta a tierra (el NEC lo denomina Grounding electrode conductor). Es muy importante se respete el código de colores para identificar los conductores que tienen potencial (que pueden dar “toque”). Por lo tanto, para los conductores de fase (hot, vivo, etc.), no se debe utilizar aislamiento en colores verde, blanco o gris natural. En México, una acometida monofásica en baja tensión, puede provenir de dos tipos de transformadores: a) Para áreas habitacionales, CFE utiliza transformadores monofásicos, en el cual entre el conductor de fase y el conductor puesto a tierra habrá 120 volts, y entre dos conductores de fases habrá 240 volts. NOTA: Ignorar la imagen del lado izquierdo (no se usa este tipo de transformador en México), y el voltaje del lado primario del transformador de 480 V, el cual depende de CFE. b) Para áreas comerciales, CFE utiliza transformadores monofásicos (con los voltajes anteriores), o transformadores trifásicos en los que habrá 127 volts entre el conductor de fase y el conductor puesto a tierra, y 220 volts entre dos conductores de fase. NOTA: Ignorar el voltaje del lado primario del transformador de 480 V, el cual depende de CFE. La sección 230-23 de la NOM, exige que los conductores (fase y puesto a tierra) de acometida (aérea o subterránea) deben tener conductores no menores al 8 AWG (cobre) o 6 AWG (aluminio), y en caso de acometida aérea de acuerdo con 230-54, contar con mufa ubicada encima del punto de sujeción de los conductores (obliga que los conductores formen una curva de goteo para evitar la entrada de agua al equipo de medición). La sección 250-4 de la NOM, señala que los sistemas eléctricos que son puestos a tierra (ground en inglés) se deben conectar a tierra (earth en inglés) para limitar la tensión inducida por descargas atmosféricas, sobretensiones en la línea, contacto accidental con líneas de tensión mayor, y para estabilizar la tensión a tierra durante la operación normal. También dice que todos los materiales y envolventes de equipos eléctricos conductivos que normalmente no transportan corriente deben estar contados a tierra para limitar el voltaje a tierra de ellos. Pero para el objetivo de una buena instalación eléctrica, indica que todos los materiales conductivos y envolventes de equipos que no transportan corriente, se deben conectar entre sí, en un punto denominado puente de unión principal (main bonding jumper en inglés), y a la fuente de alimentación eléctrica (acometida que se conecta al lado secundario de un transformador), con un conductor (dimensionado adecuadamente) llamado conductor de puesta a tierra de equipo, para que en caso de una falla a tierra (unión entre un conductor de fase y un material conductivo o envolvente de equipo) se establezca una trayectoria efectiva, que permita que esa corriente de falla a tierra retorne a la fuente (lado secundario del transformador) y pueda operar el dispositivo de protección contra sobrecorriente (interruptor termomagnético, llamado erróneamente pastilla), y evite que una persona pueda tener una descarga eléctrica por su cuerpo (toque), que ponga en riesgo su vida. En la imagen anterior, un transformador monofásico (Source) alimenta a través de una acometida el medidor (Meter) el cual se pone a tierra a través del conductor puesto a tierra (observe que el conductor puesto a tierra o N llega a un borne que está unido al gabinete del medidor), y ese mismo conductor llega a un borne que está unido al gabinete del interruptor principal (Main), el cual se llama puente de unión principal. A este puente de unión principal, se conecta el electrodo de puesta a tierra (Grounding electrode conductor), el conductor puesto a tierra (neutro) que parte al borne de conductores puestos a tierra (neutros) del tablero eléctrico o centro de cargas (panel), y el conductor de puesta a tierra de equipo que también parte al borne de conductores de puesta a tierra (tierras físicas) del tablero eléctrico o centro de cargas. Como se podrá observar en la imagen, en un equipo eléctrico (Load), el conductor de fase hace contacto con el gabinete del equipo (que puede ser una lavadora, un refrigerador, etc.) provocando una falla a tierra (Ground fault), entonces la corriente regresará a la fuente por medio del conductor de puesta a tierra (indicado en color verde), llegando al puente de unión principal del interruptor principal. A partir de este puente, la corriente tendrá dos trayectorias hacia la fuente, el conductor puesto a tierra de la acometida (que tiene la más baja impedancia y por donde circulará la mayor corriente), y el conductor del electrodo de puesta a tierra que a través de la tierra (earth) y el electrodo de puesta a tierra del transformador, que será de una impedancia que dependerá de las condiciones del suelo. Aquellos que tengan principios teóricos de la ley de ohm, entenderán muy fácilmente la imagen de la figura anterior. En este caso, un equipo se alimenta con dos conductores 3 AWG en 240 volts y protegido con un interruptor termomagnético de 100 amperes que se encuentra a 200 pies del equipo. El conductor 3 AWG tiene una impedancia (oposición al paso de la corriente, y resultante de la suma de la resistencia y la reactancia) de 0.05 ohms. El conductor de puesta a tierra de equipo (seleccionado de la tabla 250-122 de la NOM) es 8 AWG, y tiene una impedancia de 0.156 ohms. Cuando ocurre una falla a tierra de uno de los conductores de fase, se cierra el circuito a través del conductor de puesta a tierra de equipo, por lo que la impedancia total es de 0.05 ohms del conductor de fase con falla, y 0.156 ohms del conductor de puesta a tierra de equipo. Al sumarlos, la impedancia total (Z) es de 0.206 ohms. Al aplicar la ley de ohm, se obtiene una corriente de falla a tierra de 583 amperes, que mandará a abrir el interruptor de 100 amperes en un tiempo preestablecido. Esta imagen, muestra una curva típica de disparo de un interruptor de 20 amperes, en el cual se muestra que al circular por el interruptor una corriente de 100 amperes, éste inicia su apertura en 5 segundos, y se abrirá en un máximo de 20 segundos. Cuando no existe una trayectoria efectiva de retorno de corriente de falla a tierra a la fuente, existe elriesgo de electgrocución, como es muestra en la imagen siguiente. En este caso, el poste de alumbrado se alimentó con dos conductores, fase y puesto a tierra (neutro), y la puesta a tierra (tierra física) se efectuó instalando un electrodo de tierra (Ground Rod). Al existir una falla a tierra entre el conductor de fase y el poste metálico, la corriente de falla circula a través del electrodo de tierra, pero como la tierra planeta (earth) tiene una resistencia alta, solo circula una corriente de falla a través de ella de 4.8 amperes, que no es suficiente para disparar el interruptor. La persona de la imagen hace contacto con el poste energizado con la mano izquierda, y al hincarse con la rodilla derecha establece una impedancia que hará circular una corriente de 0.09 amperes, o 90 miliamperes, que al pasar por el corazón le provocará fibrilación ventricular que lo matará en caso de no ser atendido rápidamente. En este caso el perro también estará sujeto a lo que se conoce como tensión de paso, debido a los gradientes de potencial que se inducen en el suelo. Para este caso, una buena puesta a tierra sería como la mostrada en la imagen siguiente. En la cual, está instalado el conductor de puesta a tierra de equipo (que debe estar conectado al puente de unión principal), y con un electrodo de tierra, que aunque no es necesario, la NOM lo permite. CONCLUSIÓN. Es muy importante para la seguridad de las personas, una buena puesta a tierra de una instalación eléctrica, como se ha señalado anteriormente. Como electricistas o ingenieros, tenemos la responsabilidad de disminuir los riesgos de electrocución, por lo que un entendimiento claro del camino que toma la corriente ante una falla nos permitirá efectuar instalaciones seguras. El electrodo de tierra (varilla) no tiene como objetivo fundamental que la corriente de falla circule hacia tierra planeta (eso no debe ocurrir nunca), por lo que es necesario instalar un conductor de puesta a tierra de equipo conectado al puente de unión principal, que permitirá que la corriente de falla retorne a su fuente (como lo determinó la ley de corriente de Kircchoff) a través del conductor puesto a tierra (neutro) de la acometida. Si esta modesta aportación es del interés de ustedes y están interesados en temas específicos de instalaciones eléctricas, sería un verdadero placer seguir contribuyendo. Apreciaría sus críticas y sugerencias. Sergio Arturo Ramón Molina Ing. Mecánico Electricista Unidad de Verificación de Instalaciones Eléctricas
