Seguridad eléctrica-el aterramiento

5/7/2018 Seguridad eléctrica-el aterramiento - slidepdf.com

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Seguridad eléctrica¿Por Qué Aterramiento?

El tema de aterramiento es un tema muy amplio. Hay normas

alrededor del mundo sobre aterramiento; no son completamente

uniformes. Hay variaciones de país a país en normas y la práctica

de aterramiento. Dentro de los países también hay variaciones.

En los esquemas de entrega de luz, hay tres variacionesgenerales que se encuentra: 1) TT con tierra al enchufe derivado en

cada enchufe; 2) TN con "tierra" o neutro derivado de un punto

común para cada enchufe; 3) IT sin conexión a tierra (o sea con

tierra aislada) para cada enchufe. En general se encuentra sistemas

TT más en Europa, sistemas TN más en Norteamérica y otros

países de las Américas. Generalmente no se encuentran sistemas

IT utilizados para la distribución de luz en escalas grandes sino para

aplicaciones como industria o hospitales. En cada una de estasgeneralizaciones hay excepciones, entonces ¡tenga cuidado!

En las Américas el uso del código (norma) de instalaciones

NFPA-70 ("NEC") es exigido en los EE.UU., México, Perú, Costa

Rica, Panamá, Venezuela, Puerto Rico y reconocido en otros

países. La norma NEC recomienda sistemas de instalación TN.

Hay variaciones de TN, pero en general hay una conexión directa

de cada enchufe del neutro y tierra (PE) derivada de un solo punto

cerca de la acometida. El propósito mayor de traer a tierra el

enchufe es para proteger el abonado / cliente de cortocircuitos

dentro aparatos o dispositivos eléctricas. Con una conexión de tierra

PE (PE = "Protective Earth" ==> conexión de protección a tierra) si

hay un cortocircuito dentro del dispositivo eléctrico, hay una

conexión por medio del PE conectado al chasis metálico. Así la

esperanza es que el térmico o fusible va a abrir para proteger el

cliente. Sin duda esto es la razón principal para aterramiento para

http://www.catalogonfpa.org/publicacion.php?codigo=40

http://www.catalogonfpa.org/publicacion.php?codigo=40



consumidores. La NEC exije una resistencia a la tierra de 25 ohmios

o menos. Es un asunto de vida y muerte....

En el sistema TT hay una conexión a la tierra de cada enchufe,

pero no derivado de un solo punto como en el sistema TN. La formade proteger contra fallas eléctricas (cortocircuitos) es por un

interruptor hasta uno en cada enchufe. En Europa hay variaciones

sobre el uso de tales interruptores. Lo importante es saber que en

sistemas TT hay la necesidad de aterramiento, pero es distinto a los

sistemas TN.

Los sistemas IT no son comunes para acometidas de luz en el

gran parte de América Latina. Sin embargo se encuentra IT al nivel

de la ciudad en varias ciudades de Bolivia. El sistema IT se usa en

la industria para mantener en marcha maquinas grandes y/o en

minería. Los sistemas IT para acometidas de abonados traen

problemas de estabilidad de voltaje. Aunque no es un problema de

mayores proporciones tal inestabilidad puede dañar la maquinaria.

Los países de mayor desarrollo cambiaron del sistema IT hacia TT y

TN después de la Segunda Guerra Mundial. Las normas para

sistemas IT exigen aterramiento también.

Sin embargo hay otras razones para aterramiento. La protección

contra descargas atmosféricas es por medio de a) pararrayos y b)

supresores de picos transitorios de sobretensión. Las normas

(incluyendo la NEC) para protección contra descargas atmosféricas,

rayos o relámpago dependen de una conexión de baja resistencia a

tierra. Aunque nosotros como abonados de luz en nuestras casas

no notamos tales sistemas de protección contra rayos, son parte de

la infraestructura eléctrica. TODOS los edificios mayores (colegios,edificios públicos, condominios, fabricas, etc.) deben tener

protección. Tal protección exije un buen aterramiento en los

sistemas TT, TN y IT.

Además hay otras necesidades para aterramiento que tiene que

ver con el buen funcionamiento de maquinaria electrónica. Las

torres celulares deben tener un aterramiento de 5 ohmios según

varias normas de instalaciones de torres de comunicación. Otras

maquinas como las de radiografía en clínicas u hospitales exijen un



aterramiento de 1-2 ohmios. La falta de buen aterramiento para

tales maquinas resulta en imágenes no claras. Otros instrumentos

sensibles simplemente no pueden funcionar sin una buena conexión

a la tierra. Tales necesidades para buen aterramiento son iguales

para sistemas TT, TN y IT.

Resumen: el buen aterramiento conjunto con instalaciones

eléctricas provee protección contra amenazas de vida,

especialmente cortocircuitos. Son imprescindibles. La protección

contra descargas atmosféricas depende de un buen aterramiento.

Aparte de esto el buen funcionamiento de muchos aparatos

electrónicos depende de una baja resistencia a la tierra.

Cable a Tierra

Dentro de todos los aparatos eléctricos existen electrones que

quieren huir del interior de los conductores. Como el cuerpo

humano es capaz de conducir electricidad, si una persona se

encuentra con esos equipamientos, estará sujeta a sufrir un choque,

que nada más se trata de la sensación desagradable provocada por

el paso de los electrones por el cuerpo.

Es preciso recordar que corrientes eléctricas de apenas 0,05

amperes ya pueden provocar graves daños al organismo. Siendo

así, ¿cómo podemos evitar los choques eléctricos?

Un concepto básico de la protección contra choques es que los

electrones deben ser desviados de la persona. Como un hilo de

cobre es un millón de veces mejor conductor que el cuerpo humano,

si le ofrecemos a los electrones dos caminos por los cuales circular (siendo uno el cuerpo y el otro un cable), la mayoría de ellos

circulará por el hilo, minimizando los efectos de un choque en la

persona. Ese hilo por el cual circularán los electrones que escapan

de los aparatos es llamado cable a tierra.

La función del cable a tierra es recoger electrones "fugitivos",

aunque muchas veces las personas se olvidan de su importancia

para la seguridad. Es como en un automóvil: es posible hacerlo

funcionar y nos transportará al lugar deseado, usando o no el



cinturón de seguridad. Sin embargo, los riesgos relativos a la

seguridad en caso de accidentes aumentan mucho sin él.

La figura indica la manera más simple y correcta de instalar un

cable a tierra en una residencia.

Observe que el tamaño del cable a tierra debe ser el mismo que el

del cable fase. Se puede utilizar un único cable a tierra por

electroducto, interconectando varios aparatos y tomas. Por norma,

el color del cable a tierra es obligatoriamente verde/amarillo o sólo

verde.

Dispositivos DR

Desde hace algunos años es obligatorio el uso del llamado

dispositivo DR (diferencial residual) en los circuitos eléctricos que

atienden los siguientes lugares: baños, cocinas, despensas,

lavanderías, áreas de servicio y áreas externas.

Un dispositivo DR es un interruptor automático que desconecta

corrientes eléctricas de pequeñas intensidades (del orden de

centésimos de amperes), que un disyuntor común no consigue

detectar, pero que pueden ser fatales si recorrieran el cuerpo

humano. De tal forma, un completo y eficaz sistema de

“aterramiento” debe contener un cable a tierra o un dispositivo DR.

La figura muestra la vinculación de estos dispositivos en una

instalación eléctrica.



Podemos resumir las funciones de un sistema de “aterramiento” en

los siguientes tópicos:

Seguridad personal: la conexión de los equipos eléctricos al

sistema de “aterramiento” debe permitir que, en caso de que hayauna falla de aislación de los equipos, la corriente pase a través del

conductor de aterramiento en vez de recorrer el cuerpo de una

persona que eventualmente esté tocando ese aparato.

Desconexión automática: un sistema de aterramiento debe

ofrecer un paso de baja resistencia de retorno a tierra para la

corriente que sobra, permitiendo así que haya una operación

automática, rápida y segura del sistema de protección.



Control de tensiones: el aterramiento permite un control de las

tensiones desarrolladas (paso, toque y transferida) no sólo cuando

un corto circuito hace tierra y retorna a la tierra en una fuente

próxima sino también cuando ocurre una descarga atmosférica en

el lugar.

Transitorios: un sistema de aterramiento estabiliza la tensión

durante lapsos del sistema eléctrico provocados por fallas a tierra,

cierres, etc., de tal forma que no aparezcan sobretensiones

peligrosas durante esos períodos, que podrían provocar la ruptura

del aislamiento de los equipos eléctricos.

Cargas estáticas: el aterramiento debe evacuar cargas estáticasacumuladas en estructuras, soportes y carcasas de los

equipamientos en general.

Equipamientos electrónicos: específicamente para los sistemas

electrónicos, el aterramiento debe abastecer un plano de referencia

quieto, sin perturbaciones, de tal modo que ellos puedan operar

satisfactoriamente, tanto en altas como en bajas frecuencias.



Circuitos

Las normas sobre instalaciones eléctricas de baja tensión

prescriben la separación de los circuitos de iluminación y tomas en

todos los tipos de edificaciones y aplicaciones, independientemente

del lugar (habitaciones, sala, etc.).

Hay dos motivos básicos para esa exigencia. El primero es que un

circuito no debe ser afectado por la falla de otro, eso evita que por un defecto en el circuito, toda un área quede desprovista de

alimentación eléctrica. El segundo es que la separación de los

circuitos de iluminación y tomas ayuda de modo decisivo a la

implementación de las medidas de protección adecuadas contra

choques eléctricos.

En esos casos, casi siempre es obligatoria la presencia de un

dispositivo DR en los circuitos de toma, lo que no acontece con los

circuitos de iluminación. Al contrario de lo que podría parecer, el

aumento de costo de una instalación es casi insignificante cuando

se separan los circuitos de iluminación y tomas.

Además de eso, la creciente presencia de aparatos electrónicos

(computadores, videos, DVDs, reactores electrónicos, etc.) en las

instalaciones provoca un aumento en la presencia de armónica en

los circuitos, lo que perturba el funcionamiento general de la

instalación. Una de las recomendaciones básicas cuando se trata

de reducir la interferencia provocada por las armónicas es separar



las cargas perturbadoras en circuitos independientes de los demás.

La norma exige incluso que la sección mínima de los circuitos de

iluminación sea de 1,5 mm² y la de los circuitos de fuerza, que

incluyen las tomas, de 2,5 mm². Por lo tanto, la exigencia de la

norma de separar los circuitos de iluminación y fuerza tiene una

fuerte justificación técnica, sea en lo referente al funcionamiento

adecuado de la instalación, la seguridad de las personas y a la

calidad de la energía en el local.

RECOMENDACIONES PARA TENER UNA INSTALACIÓNELÉCTRICA SEGURA

Una instalación eléctrica, segura y confiable es aquella que reduce

al mínimo la probabilidad de ocurrencia de accidentes que pongan

en riesgo la vida y la salud de los usuarios, reduciendo la posibilidad

de fallas en los equipos eléctricos y evitando la consiguiente

inversión de dinero necesaria para su reparación o reposición.

La confiabilidad de una instalación eléctrica está dada por tres

parámetros:

• Un buen diseño.

• El uso de mando de obra calificada y certificada al momento de

realizar la instalación.

• El uso de materiales adecuados y de calidad garantizada en la

instalación.

Con el paso de tiempo, los problemas típicos que se pueden

presentar en una instalación eléctrica son:

• El deterioro de los elementos que la conforman

• El envejecimiento natural de los elementos que la conforman, y

• El incremento de la carga eléctrica de nuestra instalación.

Ello se puede traducir, entre otros, en inseguridad y más grave aun,

en accidentes eléctricos. A continuación mencionaremos lasprincipales etapas de una instalación eléctrica, describiendo el



funcionamiento de cada una de ellas y recomendando acciones a

seguir para tener una instalación eléctrica segura.

Acometida, Medidor, TableroEl suministro eléctrico que recibimos en nuestro predio puede llegar

en forma aérea o subterránea. De cualquiera de estas dos maneras,

la Acometida es el medio por el cual se suministra la energía

eléctrica a la instalación del usuario pasando por su Medidor

(contador de energía eléctrica).

El Medidor sirve para contabilizar la energía eléctrica que se está

consumiendo dentro de la instalación. Siguiendo su camino, laenergía eléctrica llega al Tablero General Interior de la instalación.

El Tablero General sirve para administrar adecuadamente la

energía al interior del predio, y además es el lugar en donde deben

concentrarse los sistemas de protección que brindan seguridad al

usuario.

Sistemas de Protección contra Sobrecorriente y el paso deCorriente a través de las Personas

Los Interruptores de Protección permiten que, en caso de que se

presente un riesgo eléctrico para la instalación, se suprima

automáticamente el suministro de energía eléctrica.

Los Interruptores de Protección pueden presentarse de diversas

maneras, dependiendo de su aplicación y de su forma de trabajo.En instalaciones antiguas se usaba una Llave de Cuchilla, con

conductores de plomo como fusibles de protección que “abrían” el

circuito cuando circulaba mucha corriente por el mismo. Pero

debido a que estos no brindan la seguridad necesaria, actualmente

se recomiendan los Interruptores Termomagnéticos, mientras que

para la protección de las personas contra los riesgos de

electrocución se hace imprescindible el uso adicional de los

Interruptores Diferenciales.



Los Interruptores Termomagnéticos actúan en el caso de una

sobrecorriente, que puede ocurrir por sobrecarga o por cortocircuito.

Las sobrecargas son incrementos de corriente sobre la corriente

nominal del circuito, mucho menores que los producidos por los

cortocircuitos, en los que puede llegar a ser más de seis veces la

corriente nominal. En estos casos, la sobrecorriente se traduce en

el incremento de la temperatura de los conductores, momento en el

cual los Interruptores “abren” el circuito evitando daños mayores

como son los incendios.

Los Interruptores Diferenciales, por su parte, actúan “abriendo” el

circuito al presentarse una “corriente de fuga a tierra” en alguna

parte del circuito interior. Esta fuga de corriente eléctrica hacia tierrapuede deberse a un aislamiento deteriorado y puede producirse a

través de alguna persona generándole un riesgo de muerte por

electrocución.

Circuitos de la Instalación EléctricaEs recomendable que del Tablero General de toda instalación

eléctrica salgan 3 circuitos:

• Circuito de luminarias.

• Circuito de tomacorrientes.

• Circuito de cargas fuertes.

El circuito de luminarias está dirigido a todas las luminarias de la

instalación (focos, tubos fluorescentes, focos ahorradores, etc.)

El circuito de tomacorrientes va a todos los enchufes de la

instalación.

El circuito de cargas fuertes va a todas las cargas que consumen

altos valores de corriente eléctrica (cocina eléctrica, terma eléctrica,

etc.). Esta división de circuitos se realiza con el fin de balancear lacarga total de la instalación eléctrica.



Los conductores de los circuitos de luminarias, de tomacorrientes y

del circuito de cargas fuertes deben de ser dimensionados de modo

de asegurar su correcto funcionamiento, inclusive en los momentos

de demanda máxima de la instalación, y se menciona que deben de

ser como mínimo de 2,5 mm².

La Puesta a Tierra de la Instalación Eléctrica

Junto con las protecciones instaladas al Tablero General de

Electricidad llega la Conexión a Tierra de la Instalación y de allí se

debe distribuir al 100% de los Circuitos de Tomacorrientes y de

Cargas Fuertes. El cable de Conexión a Tierra puede ser desnudo o

usualmente con aislante de plástico de color verde o amarillo.

En términos generales, la normativa obliga a que todos los

tomacorrientes de la instalación eléctrica estén conectados al Pozo

de Tierra. Este Pozo de Tierra debe ser construido poniendo una

varilla de Cobre macizo, de 2.4 m., usualmente en una parte

externa de la instalación eléctrica, en donde exista tierra sujeta

constantemente a la acción de la humedad (típicamente el jardín del

inmueble). Desde esta varilla va el cable hasta el Borne de

Conexión a Tierra que se encuentra en el Tablero, y desde ahí sedistribuye a todos los tomacorrientes y las cargas fuertes de la

instalación.

Los Conductores

Los cables eléctricos que salen del tablero y se dirigen a los

tomacorrientes, luminarias y a las cargas fuertes deben de ser

correctamente dimensionados con el fin de resistir, no solo la carga

eléctrica actual sino también la carga eléctrica que en un futuro, a lolargo de la vida útil de la instalación, se vaya a poner.

En muchas instalaciones eléctricas, con el fin de “ahorrar dinero”, se

instalan cables eléctricos de menor diámetro o calibre que el que

debería usarse de acuerdo a la cantidad de equipos que van a

conectarse a este cable, o peor aún, añadido a lo anterior, de mala

calidad. Esto ocasiona un sobrecalentamiento del cable, que se

traduce en pérdida de energía que se paga en el consumo mensual

y un deterioro prematuro del aislamiento del mismo, lo que



finalmente permite poner en contacto los conductores de cobre

desnudos y ocasiona cortos circuitos.

Considerando que la vida útil del conductor de buena calidad y

correctamente dimensionado usado en nuestra instalación esde 10 a 25 años debido al envejecimiento natural del plásticoaislante, es recomendable que se revise el diseño de cualquier

instalación que tiene mayor o igual antigüedad a la antes

mencionada desde su puesta en funcionamiento, volviendo a hacer

el análisis correspondiente y cambiando los elementos que la

conforman.

Es importante que tomemos conciencia de que todo alambre o

cable eléctrico tiene un diámetro determinado debido a lo cual la

cantidad de corriente eléctrica que puede transportar tiene un límite.

El correcto dimensionamiento de los conductores eléctricos de la

instalación eléctrica interior (la correcta selección del diámetro del

cable a usar) justamente nos asegurará que en un futuro estos

conductores no sufran sobrecalentamiento debido a la cada vez

mayor carga que ellos resistan, evitando de esta manera la

presencia de cortos circuitos.

Vida útil: un sistema bien hecho dura una media de 20 años,

aunque diez años es un buen período para hacer una revisión

completa: verificar el tendido de cables, los breakers y/o fusibles,

los socates, los interruptores. Un socate con problemas roba

energía de los bombillos y un interruptor con algún cable suelto o

mal contacto puede causar un corto circuito.

El Cómo y Por qué del

Aterramiento Aislado

Por: Thomas M. Gruzs, Liebert de Corporación, Colón, Ohio

Traducción: Jaime Vázquez parada



Cuando el receptáculo de aterramiento se instala en una caja

metálica, este deberá aislarse del montaje restante, aislando el

circuito de tierra del sistema de tuberías aterradas.

El aterramiento de equipo electrónico sensible se cree sea cosa demagia negra. Una técnica de aterramiento frecuentemente utilizada

en equipo electrónico sensible; que ha contribuido a esta aura de

misterio, es la tierra aislada. Existe mucha confusión acerca de lo

que es la " tierra aislada" (IG) , como se implementa, y por qué se

usa.

Ruido como Interferencia

El ruido de modo común es una perturbación de la potenciaparticularmente difícil de controlar. El ruido de modo común, como

su nombre lo indica, es cualquier señal indeseable que es común a

todos los conductores de circuito simultáneamente. La otra forma de

ruido es el de modo normal (también conocido como transverso o

ruido de modo diferencial) que es cualquier señal indeseable que

existe entre los conductores del circuito. En sistemas de potencia

alterna AC, la diferencia de potencial entre neutro y tierra es una

forma de ruido de modo común, cualquier cambio en el potencial deneutro con respecto a tierra también afecta la diferencia de

potencial de los otros conductores del circuito con respecto a tierra.

Otra forma más problemática de ruido de modo común son las

diferencias de potencial de la tierra a lo largo de un sistema

eléctrico. Cuando los múltiples dispositivos electrónicos son

interconectados para manejar controladores, datos o comunicación

cablegráfica, cualquier diferencia de potencial a tierra entre los

componentes del equipo se convierte en ruido para los

controladores, datos o circuitos de comunicación. Es virtualmente

imposible mantener todos los chasis a potencial de tierra o a los

dispositivos electrónicos al mismo potencial bajo todas las

circunstancias posibles.

Por lo tanto, debe diseñarse algún nivel de inmunidad al ruido de

modo común, en los dispositivos electrónicos que se piensen

conectar. Adicionalmente, supresores de pico, el cableado, elblindaje, y el aterramiento del sistema eléctrico del edificio



(incluyendo los controladores, datos y la comunicación cablegráfica)

puede tener un efecto pronunciado sobre los niveles de señales de

modo común a la cual los equipos electrónicos están expuestos.

Debido a que diferencias de potencial en el aterramiento deequipos (o cambios en el potencial) afectan la operación segura de

dispositivos electrónicos. Los diseñadores, instaladores y personal

de servicio han sido muy específicos en algunos requerimientos

especiales para el aterramiento. La mayoría de estas técnicas

especiales de aterramiento han evolucionado basadas en pruebas

empíricas (ensayo y error) más que sobre el análisis detallado.

Algunos de los más creativo arreglos para el aterramiento se idean

en función de la reducción del ruido, pero frecuentemente ignoranlos principios básicos de electricidad, tales como que la electricidad

sigue las trayectorias de impedancia menor, la electricidad fluye en

trayectorias cerradas y también que la electricidad fluye debido a

que existe diferencia de potencial. Adicionalmente, cuando se trata

de reducir los efectos de "ruido," los fundamentos del acoplamiento

de ruido se ignoran . Para mayor información sobre los

fundamentos en el control de ruido, ver Referencia 1.

Una técnica de aterramiento especial aplicada en bajo voltaje (en

sistemas AC ), para reducir interferencia se conoce como

aterramiento aislado (IG). IG está permitido en los U.S. por el

Código Eléctrico Nacional (NEC)2 y en el Canadá por el Código

Eléctrico Canadiense (CEC)3. En ambos casos, IG es una

excepción a la norma estándar de aterramiento. NEC 250-74 y 250-

75 que permite aplicar IG donde se requiera reducción de ruido

eléctrico sobre el circuito de tierra..

IG de Receptáculos

El IG de receptáculos difiere de los receptáculos estándares en dos

manera importante,. (Figura)1. Primero: con un receptáculo IG, el

receptáculo de tierra se encuentra aislado eléctricamente del

receptáculo del cajetín, lo cual aisla al receptáculo del circuito de

tierra de la tubería metálica aterrada cuando se conecta el

receptáculo en un cajetín metálico. De aquí el término tierra aislada.

Segundo: para diferenciar el receptáculo IG de los receptáculos



estándares, la cara del receptáculo se colorea de naranja o se

marca con un triángulo anaranjado. El aislamiento del terminal de

tierra en el receptáculo del cajetín es la diferencia eléctrica

importante, que existe. Un receptáculo IG se usa a veces a causa

de su marca distintiva. De esta manera, el receptáculo anaranjado

nítido indica que el receptáculo será usado exclusivamente para

equipo electrónico sensible y que las otras cargas "sucias" no

deberán ser enchufadas en el receptáculo IG.

Figura 1. Comparación de un Receptáculo Estándar Con un IG de

Receptáculo.

El propósito primario del aterramiento en sistemas de potencia

alterna (AC) es la seguridad del personal y el equipo. El propósito

secundario de aterrar el sistema de potencia AC para equiposelectrónicos sensibles es el propio desempeño del equipo,

específicamente la reducción de perturbaciones de modo común.

Muchas veces estos dos propósitos se inspeccionan

probabilísticamente de forma separada como si fueran mutuamente

excluyentes. ¿ Sin embargo, qué bueno puede ser un sistema que

funcione pero que no sea seguro o viceversa? La meta del

aterramiento en sistemas electrónicos sensibles debe ser proveer

sistemas seguros y que funcionen correctamente. El propósito delaterramiento siempre debe ser el de la seguridad y nunca deberá



ser precedido por el del funcionamiento. Por lo tanto, los

requerimientos del CEN (código eléctrico nacional NEC) en cuanto

al aterramiento y la seguridad nunca deberán ser comprometidos en

aras del funcionamiento.

Las razones básicas para el aterramiento en sistema de potencia

alterna AC son: limitar el voltajes de los circuitos, estabilizar el

voltaje de los circuitos a tierra, y facilitar la operación del dispositivo

de protección para sobrecorriente (OPD) en caso de una falla a

tierra. Para aterrar sólidamente los sistemas de potencia AC de bajo

voltaje, el CEN (NEC) requiere que todas las partes metálicas del

sistema eléctrico sean efectivamente aterradas para minimizar las

descargas eléctricas por diferencia de potencial y para facilitar laoperación del OPD para despejar fallas a tierra. El NEC define

efectivamente aterrado como tener un camino a tierra que: (1) es

permanente y continuo, (2) tiene amplia capacidad para transportar

corriente de fallas a tierra, y (3) tiene impedancia lo suficientemente

baja como para permitir la operación del OPD y así despejar una

falla rápidamente [NEC 250-51].

Estos requerimientos exigen un conductor permanentemente

aterrado y conectado a todas las partes metálicas del sistema

eléctrico y a cualquier otra parte conductora que pueda llegar a ser

energizada. A fin de facilitar la operación del OPD en despejar fallas

a tierra, los conductores de tierra deben conectarse en el punto de

tierra del sistema de potencia (barra de tierra a la salida del

transformador que los alimenta). En la Figura 2. se puede observar

un ejemplo típico del sistema de potencia en baja tensión, cuando

se utilizan receptáculos standard.

Si una falla a tierra ocurriera en el lado de la carga, como se

observa en la Figura 3, el sistema aterrado proveería una

trayectoria efectiva a tierra porque: (1) los conductores de

aterramiento son apropiados para ser usados como conductor a

tierra según NEC (Código Eléctrico Nacional), están

permanentemente conectados y son continuos, (2) los conductores

a tierra son del tamaño adecuado según el NEC y tienen suficiente

capacidad como para manejar corrientes de falla a tierra., y (3) losconductores cumplen con el NEC al tener impedancia



suficientemente baja como para permitir la operación del OPD y

despejar una falla rápidamente.

Figura 2. Sistema de potencia típico con aterramiento convencional

y Receptáculos Estándares.

Figura 3. Ejemplo de una Falla a tierra con Receptáculos

Estándares.

El experimento de Kaufmann

El experimento de Kaufmann demostró la importancia de enrutar

los conductores de potencia y tierra en el mismo camino. La

estructuración básica del experimento se observa en la Figura 4.



Una fuente de corriente se conectó al conductor de fase y a pares

de posibles trayectorias de retorno a tierra. En una comparación de

las impedancias relativas a una tubería de acero (conduit) de 100

pies de longitud vs un conductor #4/0 aislado de tierra (externo a la

tubería), el 90% de la corriente de falla a tierra fluyó a lo largo de la

tubería y únicamente el 10% fluyó a través del conductor de tierra

conectado fuera de la tubería . La impedancia de la tubería (conduit)

fue nueve veces menor que la impedancia de los conductores a

tierra externos a la tubería. Pero, cuando el conductor #4/0 de tierra

fue enrutado con los conductores de fase, dentro de la tubería, el

80% de la corriente de falla fluía sobre el conductor de aterramiento

y únicamente un 20% fluyó sobre la tubería.

Figura 4. Experimento de Kaufmann quien determinó la eficacia

relativa de diversas trayectorias de falla a tierra [5]

La impedancia del conductor de aterramiento era cuatro veces

menor que la tubería. De aquí en adelante, la práctica recomendada

para el equipo electrónico sensible fue la de usar un conductor de

aterramiento aislado y enrutado en el mismo conducto que losconductores de potencia y no confiar en la tubería que siempre está

sujeta a la corrosión, conexiones flojas, etc. Para completar la

comparación, cuando el acero del edificio se comparó con la tubería

rígida, el 95% de la corriente de falla fluyó sobre la tubería y sólo el

5% fluyó sobre el acero de edificio.

El experimento de Kaufmann tuvo un efecto pronunciado sobre el

NEC. Con anterioridad al mismo, se permitía enrutar los

conductores de aterramiento externos a la bandejas por donde



pasan los otros conductores. Después, el código se cambió para

exigir que los conductores de aterramiento se enrutarán con los

otros conductores del circuito en el mismo camino.

Es importante que el cableado IG provea una efectiva trayectoriade falla a tierra desde el equipo conectado a la fuente de potencia.

La figura 5 es un ejemplo de un típico sistema de potencia en baja

tensión que usa IG de receptáculos, como lo indica el NEC.

Observe que el terminal de tierra del receptáculo no esta conectado

al receptáculo de la tubería aterrada. Un conductor de aterramiento

aislado (IG) se conecta al terminal de tierra del receptáculo y se

encamina con los conductores de potencia, pasando a través de

uno o más tableros, permaneciendo aislaron de la tubería de metaly conectado al sistema de aterramiento hasta el punto aterrado,

donde finaliza el sistema de potencia (a la entrada del servicio, en

este ejemplo).

Si una falla a tierra ocurriera en el lado de la carga, el conductor de

aterramiento aislado deberá proveer una trayectoria efectiva a tierra

como se observa en la Figura 6. El conductor IG:

1. Es permanente y continuo

2. Tiene amplia capacidad de corriente, al ser diseñada de

acuerdo al NEC

3. Tiene una trayectoria de muy baja impedancia que permite al

OPD despejar falla a tierra.



Figura 5. El Sistema de potencia típico con IG Cableado

Figura 6. Ejemplo Falla a tierra con IG Cableado

Aterramiento IG tipo “Hardwired”

Esta es otra forma de IG permitido por el NEC en NEC 250-75

(también por excepción). La carga “hardwired” es directamente

conectada sin el enchufe ni el receptáculo, también puede aterrarse

usando conductor de aterramiento aislado. Con el equipo

“hardwired” no hay receptáculo IG para aislar el conductor de

aterramiento de equipo a la tubería metálica, un bushing noconductor o una barra ajustable puede meterse en el terminal hacia



la tubería o bandeja de conductores (Figura 7). De esta manera, el

equipo aterrado se aisla de la tubería metálica y del sistema de

cables (raceway) pero todavía se encuentra efectivamente aterrado

(por seguridad), al igual que anteriormente se discutió para los

receptáculos IG .

Figura 7. Cableado IG para equipo “hardwired” (Directamente

conectado)

La excepción IG a el NEC 250-75 para equipamiento “hardwired”

ha sido recientemente agregada al NEC. Queda todavía alguna

controversia con respecto a si el cableado IG para equipo

”hardwired” es efectivo para la reducción al ruido de modo común y

si siempre es seguro. Un punto de interés, es que para lograr el

aislamiento del equipo aterrado, la carcaza de metal del equipo

también debe aislarse de tierra. Este aislamiento podría permitir

choques por diferencia de potencial o descargas entre losalrededores aterrados y las partes del IG, durante ciertas

condiciones cuando fluyan grandes corrientes a tierra.

Inseguro e Incorrecto el Cableado IG

A veces, los requerimientos del IG se malinterpretan y se piensa

que los circuitos IG deben estar verdaderamente aislados. La figura

8 es un ejemplo de la interpretación incorrecta del IG. Los

terminales de aterramiento de los receptáculos de IG se agrupan auna barra IG y se conectan entonces a un electrodo de



aterramiento separado. A veces por querer asegurar una

extraordinaria conexión a tierra del electrodo y con la esperanza de

proveer una "tierra sólida" para equipos electrónicos sensibles.

Figura 8. Ejemplo de una Interpretación Incorrecta e Insegura de

IG

Figura 9. Aterramientos aislados y dedicados no proporcionan un

efectivo camino para fallas a tierra.



A pesar de las buenas intenciones del IG aislado mostrado en la

Figura 8, este fracasa al no seguir los requerimientos básicos de

seguridad del sistema aterrado. El IG aislado allí enfocado no

provee la trayectoria efectiva a tierra requerida por que el NEC que

resultan en condiciones inseguras y peligrosas. Considere la

posibilidad de una falla a tierra de algún equipo, como se observa

en la Figura 9. Observe que no existe una trayectoria efectiva entre

el aterramiento aislado dedicado (Isolated Dedicated Ground) y el

aterramiento de la fuente de potencia (entrada del servicio). Se

desconoce si la trayectoria a tierra entre estos dos electrodos de

aterramiento es permanente y continua o de suficiente capacidad.

Adicionalmente, la trayectoria del terreno seguramente no tiene una

impedancia lo suficientemente baja como para permitir al OPD

despejar fallas a tierra rápidamente y sin riesgo. La impedancia de

las conexiones de los electrodos a tierra se mide en ohms, mientras

que la impedancia del camino para fallas a tierra debe estar en

milliohms.

Adicionalmente, cualquier diferencia de potencial que ocurra entre

el electrodo aislado, dedicado de aterramiento y el electrodo de

aterramiento del sistema de potencia (que debe existir porque unose refiere a aterramiento "sólido" mientras el otro se refiere a

aterramiento "sucio") aparecerá como un voltaje de modo común

(N-G) en los equipos conectados. El intento original de esta IG

aislado fue el de reducir el ruido eléctrico, el resultado es realmente

un aumento en los potenciales del ruido de modo común en las

cargas sensibles. Significativas diferencias de potencial a tierra

pueden aparecer cuando existan grandes corrientes circulando,

durante fallas a tierra, relámpagos o cuando nubes cargadas deelectricidad se muevan sobre el área. Un resultado común del

incorrecto IG aislado, es el daño al equipo conectado en el lado de

la carga.

Una observación interesante de las incorrectas e inseguras

prácticas del aterramiento es que el equipo puede continuar

operando aunque se aterre inadecuadamente y que el daño puede

ocurrir bajo ciertas condiciones, tales como durante una falla a tierra

o durante una tormenta eléctrica.



Quizás el nombre de aterramiento aislado contribuyó a una mal

interpretación de las técnicas de cableado IG. Un nombre mejor

sería aislamiento del terreno, ya que el intento del IG no es la de

aislar la tierra de las cargas sensibles del sistema de potencia, sino

aislar y controlar donde se debe hacer la conexión a tierra del

sistema de potencia.

Los beneficios del cableado IG

Frecuentemente, los ingenieros de electrónica impedirán la

implementación apropiada del cableado IG, según se muestra en la

Figura 5, porque ellos no ven aislamiento a tierra para los equipos

electrónicos sensibles. Un comentario común es, ¿"Cuan bueno es,

cuando el IG se conecta a la tierra de potencia AC "sucia", según lo

requiere la seguridad?"

La respuesta obvia es que el sistema y las tuberías de metal

proveen de una protección EMI/RFI y de aterramiento a los

conductores de potencia contenidos dentro de ellas. Pero esto es

solo una parte de los beneficios del cableado IG. Un beneficio más

práctico es que el cableado IG controla las conexiones de

aterramiento de los equipos electrónicos sensibles para minimizar los problemas asociadas con corrientes descarriadas de tierra.

(stray ground current)

Considere el ejemplo mostrado en la Figura 10 para una

configuración estándar de aterramiento (no-IG). Las corrientes

descarriadas de tierra que fluyen sobre el sistema de aterramiento

origina cambios en los potenciales de tierra a lo largo del sistema

aterrado. Las corrientes descarriadas de tierra son una realidad en

todos los sistemas de potencia y existen bajo una variedad de

condiciones, la mayoría muy dinámicas. Las corrientes

descarriadas de tierra pueden ser el resultado de una descarga

electrostática en las proximidades, corrientes de falla a tierra o la

capacidad de acoplamiento a tierra cuando una carga se energiza.



Figura 10. Con configuraciones estándares de aterramiento, las

corrientes descarriadas de tierra afectan la sensible referencia de

las cargas a tierra

La figura 10 muestra que cualquier corriente descarriada de tierra

ocasionará que el potencial a tierra del tablero supere la referencia

de tierra en la acometida. Con la configuración estandard de

aterramiento, la referencia a tierra de los equipos del sistema de

computación con respecto a la tierra del sistema de potencia subirá

también porque el terminal de aterramiento del tablero se conectan

anexos y cambiará según lo haga el sistema de potencia.

La alternativa en configuración IG se muestra en la Figura 11. La

referencia a tierra de equipos, para cargas sensibles se encuentra

aislada de la tubería de metal y anexa al sistema de aterramiento.

Las corrientes descarriadas de tierra que fluyen sobre la tubería y el

sistema anexo causa cambios en el potencial a tierra que sonencerrados en la tubería y el sistema de aterramiento. Desde que

las corrientes descarriadas de tierra no fluyen sobre el cableado IG,

ellas no afectan (trastornan) las referencias a tierra de los sensibles

equipos electrónicos.



Figura 11. Con la configuración de cableado IG, las corrientesdescarriadas de tierra no afectan las referencias a tierra de cargas

sensibles.

Las desventajas del cableado IG

Una desventaja potencial del cableado IG lo constituye las

corrientes inducidas de los conductores de potencia. Considere la

posición relativa del conductor de aterramiento (o IG) con respecto

a los conductores de potencia en la bandeja o tubería de servicio(raceway). La figura 12 muestra la sección transversal de dos

configuraciones posibles. En la mayoría de los manojos de cables

que vienen ya construidos, la posición del conductor de tierra es la

mejor, aún cuando lo mas utilizado son los conductores de potencia

individuales (en vez de un cable fabricado donde la posición relativa

de los conductores se controla).

Figura 12. Posición relativa de un conductor de aterramiento con

respecto a los conductores de potencia dentro de una tubería.



Cuando el conductor de aterramiento no es igualmente espaciado

entre los conductores de potencia, los campos magnéticos

asociados con las corrientes que fluyen en los conductores de

potencia no se equilibrarán en el conductor de aterramiento. Este

campo magnético neto, siendo un campo de corriente alterna (AC),

inducirá corriente en el conductor de aterramiento, si este forma una

trayectoria completa para que la corriente pueda fluir (lazo a tierra).

Los circuitos IG podrían considerarse como una solución a los

problemas de corriente inducida en el sistema de aterramiento

haciendo que el conductor de aterramiento llegue a tierra en un solo

punto y que no forme lazo cerrado que permita a la corriente fluir.

Esto será cierto mientras el equipo conectado en el receptáculo IGde no tenga otras conexiones a tierra con el sistema de potencia.

Para los sistemas interconectados; estos tienen más de un punto de

sus equipo interconectados simultáneamente para el envío de

datos, la comunicación o cables de control, en este caso el uso del

cableado IG puede hacer que el problema de la corriente inducida

empeore.

Figura 13. Las Corrientes Inducidas en Sistemas Interconectados

usando técnicas de cableado IG



Considere el sistema interconectado mostrado en la Figura 13. Un

camino cerrado para la corriente inducida en el conductor IG se

completa por la interconexión para datos, comunicación o cables

de control. Las corrientes inducidas por los conductores de potencia

son forzadas a fluir por los cables de interconexión, donde hay una

oportunidad mayor de trastornar o dañar la carga sensible. Las

corrientes inducidas sobre el cableado del sistema interconectado

han conducido a la práctica generalizada de aterrar la malla del

cable de interconexión únicamente al final. Mientras que esta

práctica permite romper el lazo de tierra, también permite la

posibilidad de voltajes dañinos o inseguros que se puedan

desarrollar en el sistema, particularmente durante una falla a tierra,

relámpago u otra oscilación.

Las corrientes inducidas en los cables de interconexión pueden ser

algo problemático para los sistemas electrónicos sensibles al tener

señales sobre los cables de interconexión las que pueden ser

trastornadas o modificadas por las frecuencias de sistema de

potencia (60 Hz y los armónicos de 60 Hz). Los ejemplos de los

sistemas observados son sensibles a las frecuencias de sistema de

potencia lo que incluye equipos de audio, equipos de video, yprocesadores analógicos de señal.

Las técnicas de aterramiento estándar, usan un conductor de

aterramiento aislado conectado a todas las partes metálicas, lo que

los hace menos propensos a problemas con corrientes inducidas

por los conductores de potencia en el conductor de aterramiento.

(Figura 14). Cuando un conductor de aterramiento aislado se enruta

con los conductores individuales de potencia, los campos

magnéticos netos resultantes desde los conductores de potencia

inducirán corrientes en cualquier bucle donde se encuentre el

conductor de aterramiento aislado. Con las técnicas de aterramiento

aislado, la tubería de metal o bandeja (raceway) se encuentra

eléctricamente en paralelo con el conductor aislado de tierra. La

resultante corriente de aterramiento inducida fluirá sin las

consecuencias prácticas en el conductor de tierra y el sistema de

tuberías. La corriente inducida se desvía y normalmente no fluye en



los típicos lazos de alta impedancia involucrados en la interconexión

de datos, comunicaciones o cables de control.

Figura 14. Flujo de corriente inducida a tierra con técnicas de

cableado no estándar (No-IG).

A veces las técnicas de cableado IG se implementan

inadvertidamente. tal es el caso cuando se utilizan tuberías y

accesorios no metálicos, no porque ellos interrumpen el sistema de

conducción, pero por razones ambientales, tales como en

ambientes corrosivos o a causa del entierro directo en la tierra o

concreto. Desde la bandeja (raceway) no se provee una trayectoria

efectiva a tierra, y se utiliza un conductor aislado para aterramiento.

Este sistema no metálico comparte algunas de las características

del cableado IG, desde los conductores de aterramiento aislados

quienes típicamente tienen una única conexión a tierra en el

sistema de potencia. Este sistema de bandeja (raceway) no

metálico también tiene los mismos intereses con las corrientes

inducidas a tierra y el sistema interconectado como en el cableado

IG. Una diferencia importante del sistema de bandeja (raceway) no

metálica de las técnicas de cableado IG discutidas previamente es

que el sistema de bandejas (raceway) no metálicas los sistemas no

proveen el blindaje EMI/RFI que brinda el sistema metálico.



¿Qué es una sobretensión?Una sobretensión es una onda o impulso de tensión que sesuperpone a la tensión nominal de la red (ver Figura J2).

TensiónImpulso de origen atmosférico (duración = 100 μs)“Impulso de maniobra” (f = 100 kHz a 1 MHz)I rms

Este tipo de sobretensión se caracteriza por lo siguiente (ver FiguraJ4):

• El tiempo de subida (t f) se mide en μs.• El gradiente S se mide en kA/μs.

Estos dos parámetros afectan al equipo y producen radiacioneselectromagnéticas.Además, la duración de la sobretensión (T ) produce un aumento deenergía en los circuitos eléctricos que puede destruir el equipo.Tensión (V o W)

U máx50 %t Tiempo desubida (t f)Duración de sobretensión (T )



Fig. J4: Principales características de la sobretensión.

Los cuatro tipos de sobretensionesExisten cuatro tipos de sobretensiones que pueden afectar a lascargas y a las

instalaciones eléctricas:• Sobretensiones de origen atmosférico.

• Sobretensiones de funcionamiento o maniobra.

• Sobretensiones de transitorios de frecuencia industrial.

• Sobretensiones producidas por descargas electrostáticas.

Sobretensiones de origen atmosféricoEl riesgo de las caídas de rayos: algunas cifrasAlrededor de la tierra se forman constantemente entre 2.000 y 5.000

tormentas.Estas tormentas van acompañadas de rayos, lo que constituye unriesgo grave tanto para las personas como para los equipos. Lascaídas de rayos se producen a una velocidad de 30 a 100 caídaspor segundo. Cada año, en la tierra caen alrededorde 3.000millones de rayos.

• Todos los años, en todo el mundo, miles de personas sufrencaídas de rayos e infinidad de animales mueren por estemotivo.



• Los rayos también producen un gran número de incendios, lamayoría de los cuales se producen en granjas, de modo quedestruyen edificios y los dejan inutilizables.

• Los rayos afectan también a los transformadores, a los

dispositivos de medida, a los electrodomésticos y a todas lasinstalaciones eléctricas y electrónicas en el sector residenciale industrial.

• Los edificios altos son los que sufren más a menudo caídasde rayos.

• El coste de las reparaciones de los daños producidos por losrayos es muy alto.

• Es difícil evaluar las consecuencias de las interrupcionesproducidas en las redes informáticas y de telecomunicaciones,

los defectos en los ciclos de los autómatas y los defectos enlos sistemas de regulación.Además, las pérdidas que se producen por las paradas demaquinarias pueden tener consecuencias financieras que superenel coste del equipamiento destruido por la caída de rayos.

Características de las descargas producidas por rayosLa Figura J5 muestra los valores facilitados por el comité deprotección contra rayos (comité técnico 81 de IEC). Como se puedeobservar, la mitad de las caídas de rayos presentan una fuerzasuperior a 33 kA y el 5% son superiores a 85 kA.Por consiguiente, las fuerzas de energía son muy altas.Es importante definir la probabilidad de la protección adecuada a lahora de proteger un lugar.Además, la corriente de un rayo es una corriente de impulso de altafrecuencia (HF) que alcanza aproximadamente un megahercio.

Fig. J5: Valores de caídas de rayos facilitados por el comité de protección contra rayos.

Los rayos proceden de la descarga de cargas eléctricasacumuladas en las nubes de tipo cúmulo nimbus, formando uncondensador con la tierra. Las tormentas producen daños graves.Los rayos son un fenómeno eléctrico de alta frecuencia que

produce sobretensiones en todos los elementos conductivos y especialmente en los cables y en las cargas eléctricas.



Los efectos de los rayosLa corriente de un rayo es por lo tanto una corriente eléctrica de altafrecuencia.Además de una inducción importante y efectos de sobretensión,produce los mismos efectos que cualquier otra corriente de baja

frecuencia en un conductor:• Efectos térmicos: fusión en los puntos de impacto del rayo y

efecto Joule, debido a la circulación de la corriente, lo queproduce incendios.

• Efectos electrodinámicos: cuando las corrientes de los rayoscirculan en conductores paralelos, provocan fuerzas deatracción o repulsión entre los cables, lo que produce roturaso deformaciones mecánicas (cables aplastados).

• Efectos de combustión: los rayos pueden producir que el aire

se expanda y se cree una sobrepresión que se dispersa enuna distancia de varias decenas de metros. Un efecto deexplosión rompe ventanas o divisiones que puedenproyectarse en animales o personas a varios metros de suposición original. Esta onda de choque al mismo tiempo seconvierte en una onda de sonido: el trueno.

• Sobretensiones conducidas tras un impacto en las líneastelefónicas o en las líneas aéreas eléctricas.

• Sobretensiones inducidas por el efecto de radiación

electromagnética del canal del rayo que actúa como antenaen varios kilómetros y lo cruza una corriente de impulsoconsiderable.

• El aumento del potencial de tierra por la circulación de lacorriente del rayo por la tierra. Esto explica las caídas derayos indirectas por tensión de paso y los defectos de losequipos.



Sobretensiones de funcionamiento o maniobraUn cambio brusco en las condiciones de funcionamientoestablecidas de una red eléctrica provoca los fenómenostransitorios. Se trata por lo general de ondas de sobretensión de

oscilación amortiguadas o de alta frecuencia (ver Figura J2 ).Se dice que presentan un frente lento: su frecuencia varía de variasdecenas a varios cientos de kilohercios.Las sobretensiones de funcionamiento o maniobra pueden estar producidas por lo siguiente:

• Sobretensiones de dispositivos de desconexión debido a laapertura de los dispositivos de protección (fusibles, interruptor automático), y la apertura o el cierre de los dispositivos decontrol (relés, contactores, etc.).

•

Las sobretensiones de los circuitos inductivos debidas aarranques o paradas de motores, o la apertura detransformadores, como los centros de transformación deMT/BT.

• Las sobretensiones de circuitos capacitivos debidas a laconexión de baterías de condensadores a la red.

• Todos los dispositivos que contienen una bobina, uncondensador o un transformador en la entrada dealimentación: relés, contactores, televisores, impresoras,ordenadores, hornos eléctricos, filtros, etc.

Sobretensiones transitorias de frecuencia industrial (ver FiguraJ6)Estas sobretensiones presentan las mismas frecuencias que la red(50, 60 o 400 Hz):

• Sobretensiones producidas por defectos de aislamiento defase/masa o fase/tierra en una red con un neutro aislado, opor el defecto del conductor neutro. Cuando ocurre esto, losdispositivos de fase única recibirán una alimentación de 240 V

en lugar de 110 V, o en una tensión media: U s × e = U s × 1,7.• Sobretensiones debidas a un defecto en el cable. Por ejemplo,

un cable de media tensión que cae en una línea de bajatensión.

• El arco de un spark-gap de protección de media o alta tensiónproduce un aumento del potencial de tierra durante la acciónde los dispositivos de protección.

Estos dispositivos de protección siguen ciclos de conmutaciónautomática, lo que recreará un defecto si persiste.



Sobretensiones producidas por descargas electrostáticasEn un entorno seco, se acumulan cargas eléctricas y crean uncampo electrostático muy fuerte. Por ejemplo, una persona quecamine sobre moqueta con suelas aislantes se cargaráeléctricamente con una tensión de varios kilovoltios. Si la personacamina cerca de una estructura conductora, desprenderá unadescarga eléctrica de varios amperios en un periodo de tiempo depocos nanosegundos.

Si la estructura contiene elementos electrónicos sensibles, como unordenador, se pueden destruir sus componentes o placas decircuitos.

Recomendaciones para minimizar niveles de campo magnético en

sistemas de distribución⇒ Las prácticas de aterramiento para sistemas de bajo voltaje es

una de las opciones para reducir el campo magnético alrededor de líneas de distribución y edificaciones. Entre menor sea el flujode corriente de desequilibrio residencial, menor será el campomagnético generado.

⇒ Balanceo de circuitos: revisar las redes y ubicar puntos en losque estén resultando flujos remanentes producidos por corrientes



desbalanceadas con retorno por tierra; además, en lo posibletratar de que los circuitos trabajen balanceados.

⇒ Disminución de carga: trasladar cargas a otros alimentadores ocircuitos puede disminuir la corriente de carga total con lo cualseguramente se disminuye también el flujo resultante.

⇒ Utilizar tuberías de acero: equivaldría a un blindaje magnético;reduciría el flujo resultante si se introducen en ellas losconductores de fase y neutro.

⇒ Alejamiento físico de cables: el flujo resultante en el exterior será menor entre mayor sea la distancia a los conductores y entremenor sea la distancia entre ellos.

Las dos últimas opciones tienen implicaciones económicasconsiderables y limitaciones técnicas y físicas.

Opciones para reducir la exposición a campos magnéticos enambientes laborales

⇒ Cambiar las prácticas laborales en las áreas donde se encuentrenequipos que generen altos niveles de campo magnéticos. Limitar los tiempos para trabajadores con tareas en tales áreas, podríaayudar a reducir la exposición a los campos (exposiciónprudente).

⇒ Implementar equipos robóticos, donde las densidades de camposean lo suficientemente altas, que permitan a los trabajadoresdesde una distancia prudente realizar sus labores sin tener unaexposición directa.

⇒ Utilizar equipos de control y sensores que monitoreen lascondiciones del proceso, reduciría significativamente la necesidaddel trabajador de inspeccionar o leer personalmente los datos dealgunos componentes del sistema.



Reducción del campo magnético generado por electrodomésticos

Para ambientes ocupacionales influenciados por electrodomésticos,

las recomendaciones que normalmente se encuentran en la

literatura para minimizar la exposición a campos se basan

principalmente, en el manejo de las distancias a los equipos

. A

continuación se enumeran algunas de las sugerencias que se

podrían considerar si se desea controlar el ambiente magnético

generado por los equipos de uso doméstico.

⇒ Televisores: ya que estos aparatos crean campos magnéticos asu alrededor, no únicamente frente a las pantallas, esconveniente sentarse a por lo menos 1 m de distancia y nocolocar camas muy próximas al otro lado del muro contra el cualestá ubicado el aparato.

⇒ Hornos microondas: mantenerse por lo menos a un metro de

distancia mientras el aparato está funcionando; también esrecomendado verificar periódicamente el hermetismo de laspuertas, para evitar fugas.

⇒ Relojes electrónicos y teléfonos contestadores: ubicarlos, si estánsituados en las mesas de noche, a una distancia de mínimo 1.5m de la cama o cambiar el reloj por uno de pilas o mecánico.

⇒ Secadores de cabello: aunque la exposición a ellos sea corta, seaconseja utilizarlos lo menos posible.

⇒ Neveras, lavadoras y secadoras: producen campos magnéticoscuando están en funcionamiento, que en el caso de las neverases, normalmente, la mayor parte del día. Tampoco debencolocarse camas al otro lado de muros contra los cuales estánubicados estos aparatos.



4. NIVELES DE CAMPO MAGNÉTICO EN MEDELLÍN

A continuación se ilustran algunos resultados de las medicionesrealizadas en la vecindad de líneas de transmisión, subestaciones yartefactos eléctricos que hacen parte de ambientes laborales yresidenciales de interés. Las mediciones se realizaron a frecuenciaindustrial (60 Hz).Se presentan a continuación varias de las mediciones realizadas enel sistema Metro de Medellín, en donde se consideróparticularmente importante realizarlas, por la congregación de

población que se presenta y por lo singular del sistema; las tablas 9a 12 y la figura 1 presentan algunos resultados interesantes; en estafigura se observa el perfil transversal del campo magnético, a 1 msobre el piso, de una línea de transmisión de 220kV, en la cual elpunto cero es exactamente debajo de la línea y las distanciasnegativas son acercándose hacia la estación Industriales del Metro.Actualmente se realiza otra tanda de mediciones, involucrandoahora la componente de corriente continua, lo que no se pudo hacer antes por no disponer del equipo para ello; esos resultados serán

presentados en un artículo posterior.

Fig 1. Perfil transversal del campo en el accesonororientalde usuarios en la estación Industriales

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

- 20 00 - 14 00 -1 000 - 600 -200 0 200 60 0 1000 1400 2000

(cm)

µ

Tabla 9. Densidad de flujo magnético en vecindad detransformadores

Subestación#

fasesCapacidad kVA

Bmax

(µ T)

D a

Bmax

Acevedo 3φ 50 15,6 45



Acevedo 3φ 50 14,5 75

Universidad 3φ 160 17,1 30

Universidad 3φ 50 1,28 120

San Antonio 3φ 160 33,0 50

San Antonio 3φ 315 21,0 60

Poblado 3φ 50 28,0 45

Ayurá 3φ 160 11,5 45

Ayurá 3φ 50 5,21 75

Itagüi 3φ 200 28,0 45

Notas :

D : distancia en cm, tomada a partir del borne más externo del

transformador (y sobre la malla de seguridad). Corresponde al

punto más próximo a que es posible el acceso por personal no

específicamente autorizado.

- Mediciones en las subestaciones del Metro de Medellín,

durante período pico. Transformadores secos

Tabla 10. Resultados obtenidos en la

subestación San Antonio - hora pico

Bmax (µ T) Condiciones

9.0

( 5.0 a 10.0)

Sin tren en la plataforma

de San Antonio.

12.0

(10.0 a 15.0)

Tren en plataforma abre y

cierra puertas.

53.0

(40.0 a 69.0)

Tren se aproxima a

plataforma, disminuyendo

la velocidad.

80.0

(70.0 a 95.0)

Tren empieza a acelerar,

saliendo de plataforma.

113.0

(102.0 a 124.0)

Tren se aproxima a su

máxima velocidad.

- El transformador es de 3,5 MVA;.

Valores entre paréntesis son el menor y el

mayor medidos; el valor arriba del paréntesis



es el promedio de los obtenidos.

Las condiciones anotadas son de duración

inferior a 1 min.

Tabla 11. Resultados de mediciones en el compartimento de

usuarios y en la cabina de conducción del tren

Bmax( µ T) Condiciones

0.34

(0.06 a 1.32)

Sector derecho de la pared que divide la

cabina de conducción y el compartimento

de usuarios.( d= 10 cm de la pared).

0.06

( 0.04 a 0.15)

Promedio en el corredor del compartimiento

de usuarios ( sin ventilación ni iluminación)

0.46 En compartimento de usuarios cuando

pasa otro tren.

0.33

( 0.23 a 0.51)

En el armario donde se encuentran los

relés termomagneticos (d= 10 cm ).

1.8

( 0.06 a 3.8)

En el armario donde se encuentran losrelés “guardamotores” (d= 10 cm ).

0.12

( 0.03 a 0.23)

Armario donde se encuentran las

computadoras del tren.

0.31

( 0.2 a 0.43)

En el tablero del conductor, cuando el tren

se acelera lentamente.

0.26

( 0.16 a 0.35)

En el tablero del conductor, cuando el tren

está frenando.

0.92 En el tablero del conductor, cuando el tren

está acelerando a fondo.

Tabla12. Máxima densidad de flujo

magnético en los accesos de las estaciones del Metro de Medellín



Estación Acceso Perfil Bmax

(µ T)

Niquia Oriental Longitudinal 0,24

Industriales Occidental Transversal 1,05

Poblado Occidental Ninguno 1,50

Poblado Oriental Transversal 1,34

Ayurá Oriental Ninguno 0,16

Envigado Nororiental Transversal 2,81

Envigado Suroriental Ninguno 2,26

Se presentan sólo unas pocas mediciones en electrodomésticos yaque otras similares han sido publicadas [12, por ejemplo]. Lasfiguras 2 y 3 muestran el comportamiento del campo magnético envarias computadoras y su promedio, observándose que los valorestanto con pantalla filtro como sin esta son similares.

Fig 2. Densidad de flujo magnético en computador con filtro de pantallas.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

10 20 30

(cm)

µ

A

B

C

Prom



F ig 3 . Den s idad de f lu j o magn é t i co en com pu tado raspanta l las

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1 0 2 0 30

(c m )

µ

A

B

C

prom

En la figura 4 se aprecian los niveles de densidad de campoproducidos por dos secadores de cabello y su promedio; se puedeobservar su alto valor, comparado con los niveles de lascomputadoras y de la línea de transmisión.

Fig 4. Densidad de flujo magnético en secadores

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

3.0 7.5 15.0 22.0 30.0 60.0 90.0 100.0

(cm)

µ

A

B

Prom

En general, se observa que los niveles de campo disminuyen amedida que el aparato de medición se aleja de la fuente del campomagnético.

CONCLUSIONES

La exposición ocupacional a campos magnéticos, de acuerdo a lasmediciones, muestra una relación espacial; depende



extremadamente y en forma inversa, de la distancia de la fuente alpunto de trabajo.

Los máximos valores de campo magnético establecidos paraprotección de la salud humana no son excedidos en muchos de loslugares en que se realizaron las mediciones.

Se deben tener en cuenta características de los camposmagnéticos como armónicos, transitorios, cambios espaciales ytemporales; estas características, hasta el momento, no hanrecibido suficiente atención.

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