La tensión transferida es la que un conductor metálico lleva hacia un punto remoto, o desde él, durante una falla a tierra. Puede igualar o superar la elevación total de potencial de la malla y, como es imposible diseñar la malla para ese contacto, IEEE 80 pide evitarla con aislamiento, separación y rotulado de los elementos que salen de la subestación.
Respuesta corta. Durante una falla a tierra, un conductor metálico que sale de la subestación, como una tubería, la pantalla de un cable, una cerca, un riel o el neutro de un circuito de baja tensión, puede llevar el potencial de la malla hasta un lugar donde el suelo está a otro potencial. Quien toca ese conductor en el punto remoto recibe una diferencia de potencial que puede igualar o superar el GPR de la subestación. A eso se le llama tensión transferida, y IEEE Std 80-2013 la considera un peligro serio.
Qué es y por qué es especial
La norma define la tensión transferida como un caso especial de tensión de contacto en que una tensión se transfiere hacia o desde un punto remoto fuera del predio de la subestación. Ocurre, por ejemplo, cuando una persona dentro toca un conductor puesto a tierra en un lugar lejano, o una persona alejada toca un conductor conectado a la malla. Qué le pasa a una persona que toca un elemento con potencial distinto al del suelo que pisa se explica en choque eléctrico por falla a tierra en una subestación.
En esas condiciones, la diferencia de potencial puede igualar o superar el GPR completo de la malla, en lugar de la fracción que se encuentra en un contacto normal. Con tensiones inducidas en circuitos de comunicaciones sin blindaje, en hilos de guarda o en tuberías, incluso puede superar la suma de las elevaciones de potencial de dos subestaciones. Por eso la cláusula 8.2 concluye que no es práctico, y muchas veces es imposible, diseñar la malla para limitar el contacto causado por esas tensiones externas.
Por dónde sale el potencial
| Vía de transferencia | Cómo ocurre | Qué propone IEEE 80 |
|---|---|---|
| Circuitos de comunicaciones | Cables y equipos terminales que quedan a alta tensión respecto a la tierra local | Aislamiento y separación; fibra óptica y aisladores ópticos para separar el terminal de la subestación del remoto |
| Rieles | Los rieles que entran llevan el GPR a un punto remoto, o traen potencial remoto al interior | Retirar los tramos de riel en el perímetro; usar uniones aislantes como apoyo, no como medida principal |
| Neutros de baja tensión | El neutro de alimentadores que sirven puntos externos está unido a la tierra de la subestación | Aislar el neutro de la malla en la subestación y tratarlo como conductor vivo, o extender la malla al punto de servicio remoto |
| Equipos portátiles | Equipos y herramientas alimentados desde la subestación y usados fuera de la zona de potencial controlado | Transformador de aislamiento, tierra local en el sitio de trabajo o generadores portátiles |
| Tuberías | Tuberías y ductos metálicos conectados a la malla | Tramos aislantes lo bastante largos para que el suelo adyacente no los puentee |
| Edificios auxiliares | Edificios unidos a la subestación por tuberías, pantallas de cable o líneas telefónicas | Tratarlos como parte de la subestación, o separarlos con transformadores de tipo adecuado y neutros a tierra solo en el edificio |
| Cercas | Cercas extendidas a otras áreas del predio y conectadas a la malla | Aislar la cerca de la subestación de la que sale, con tramos aislantes largos para que nadie los puentee |
Los rieles, las tuberías y las cercas
En los rieles, la guía recomienda retirar los tramos del perímetro después de su uso inicial, o instalar tramos removibles. Las uniones aislantes se emplean para dar la mayor protección posible mientras el riel esté en uso, pero no son la medida principal: pueden crear situaciones peligrosas. Si el riel fuera de la unión está en contacto con el suelo, puede aparecer una tensión peligrosa entre ese tramo y un riel o cerca unidos a la malla.
En las tuberías y ductos metálicos, la guía pide conectarlos siempre a la malla para reducir peligros dentro de la subestación. El potencial transferido se reduce o detiene en el límite si se insertan tramos aislantes de longitud suficiente, capaces de soportar la diferencia de potencial entre tierra remota y la subestación.
En las cercas que se extienden más allá de la subestación, la guía recomienda aislar el tramo de la subestación del que sale, con secciones aislantes lo bastante largas para que nadie pueda puentearlas. Un perfil de potencial muestra que, al alejarse del área de influencia de la malla, la tensión de contacto en la cerca ya no es segura.
Neutros de baja tensión y circuitos de servicio
Si un alimentador de baja tensión que sirve puntos fuera de la subestación tiene el neutro unido a la tierra de la subestación, todo o gran parte de la elevación de potencial puede aparecer en el punto remoto entre ese neutro y el suelo. Para evitarlo se puede aislar el neutro de la tierra en la subestación, siempre que eso no alargue tanto el despeje de las fallas de baja tensión que el peligro total aumente. Se hace con un transformador de aislamiento. Entonces ese neutro debe tratarse como un conductor vivo: aislado para soportar el GPR y ubicado lejos del alcance de las personas. La alternativa es tratar el punto remoto como una extensión de la malla, con un anillo y varillas o una malla equipotencial que controle las tensiones allí.
Pantallas de cables de control
Las pantallas metálicas de los cables pueden alcanzar tensiones peligrosas respecto a tierra si no están bien puestas a tierra, por fallas de aislamiento, inducción electrostática, corrientes en la pantalla o la elevación de potencial durante fallas. Salvo que se recomiende lo contrario para eliminar corrientes circulantes en circuitos de baja tensión o de control, las pantallas de cables blindados de control se conectan a tierra en ambos extremos, para reducir los potenciales inducidos. Si los puntos de conexión están muy separados, los gradientes grandes en la malla durante una falla pueden hacer circular corrientes excesivas por la pantalla; una solución es tender en paralelo un conductor de cobre desnudo unido a los dos puntos. Los cables sin blindaje sufren tensiones inducidas transitorias de 190 % o más de las de los blindados. Para aspectos de fibra óptica en las comunicaciones, vea fibra monomodo y multimodo en subestaciones.
Tierras separadas
La práctica de tener tierras separadas dentro de una subestación se usa poco por razones que la cláusula 17.8 enumera: las resistencias resultan mayores que con un sistema único, ante una falla de aislamiento podrían circular corrientes altas por la tierra de seguridad, el acople entre electrodos cercanos impide mantener bajo el GPR de la tierra de seguridad, pueden aparecer potenciales peligrosos entre puntos próximos y se producen grandes diferencias transitorias entre componentes durante descargas u otras sobretensiones.
Hacemos su estudio de puesta a tierra
Revisamos qué conductores, tuberías, cercas y circuitos salen de su subestación o planta, calculamos los potenciales que pueden llevar fuera y definimos el aislamiento o la separación necesarios. Vea el servicio de diseño de ingeniería y estudios o escríbanos por contacto.
Guías relacionadas
- IEEE 80: seguridad en la puesta a tierra de subestaciones
- Elevación de potencial de tierra (GPR): qué es y cálculo
- Puesta a tierra de la cerca de una subestación
- Tensiones de paso y contacto altas en la malla de tierra
- Puesta a tierra industrial: diseño, medición y norma
Referencias
- IEEE Std 80-2013, IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding: cláusulas 3 (definición de tensión transferida), 8.2 (situaciones típicas de choque), 17.5 (puesta a tierra de pantallas de cables de control), 17.8 (tierras separadas) y 17.9 (potenciales transferidos, subcláusulas 17.9.1 a 17.9.7).
- IEEE Std 487, citada en IEEE Std 80-2013, cláusula 17.9.1, para el detalle de la protección de los circuitos de comunicaciones.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la tensión transferida puede ser mayor que la de contacto normal?
Porque la persona queda entre un conductor que trae el potencial de la malla y un suelo que está a potencial cercano a cero. En vez de la fracción del GPR que se encuentra en un contacto normal dentro de la subestación, recibe el potencial completo o más, si hay tensiones inducidas.
¿Se puede diseñar la malla para limitar la tensión transferida?
No de forma práctica. IEEE 80 señala que es poco práctico, y a menudo imposible, diseñar la malla según el contacto causado por tensiones transferidas externas. El riesgo se controla con aislamiento, con dispositivos neutralizadores y tratando esos circuitos o tuberías como si fueran líneas energizadas.
¿Es buena idea tener tierras separadas para seguridad y para el sistema?
La guía dice que rara vez se usan por varias razones: resultan resistencias más altas, podrían circular corrientes altas por la tierra de seguridad ante fallas de aislamiento, hay acople entre electrodos cercanos, pueden aparecer potenciales peligrosos entre puntos próximos y se producen diferencias transitorias grandes durante descargas atmosféricas.