¿Por qué es importante medirla?

Es sensato suponer que las fallas de conexión a tierra podrían ocurrir cerca del área que se va a medir, o cerca del equipo conectado al sistema de puesta a tierra que se va a probar.

Tensión de paso y de contacto

La metodología está basada en la aplicación de corriente primaria a la frecuencia de servicio (60Hz) entre un punto de la tierra remota y la malla de la subestación. La corriente aplicada eleva el potencial de la malla y permite realizar mediciones de potenciales de paso y contacto en la subestación y en la periferia, sitios donde estarán expuestas las personas en las subestaciones a riesgos de electrocución por estos potenciales.

Los valores de tensión obtenidos se extrapolan con base en el nivel de cortocircuito de la subestación y de esta manera se obtienen los valores reales de tensiones de paso y contacto del sistema de puesta a tierra construido. Estos valores obtenidos se comparan contra las tensiones máximas admitidas por el reglamento y se determina si el sistema de PAT es seguro. El principio de inversión de polaridad se aplica para reducir el error que se presenta por los potenciales asociados a corrientes circulantes por la malla.

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TENSION DE PASO

Es la tensión que puede resultar aplicada entre los pies de una persona, a la distancia de un paso, durante el funcionamiento de una instalación
Se trata de averiguar la tensión a que podría estar sometida una persona que caminase en las proximidades del electrodo de puesta a tierra, en el momento de producirse una corriente de defecto (pies separados 1 metro).

TENSION DE CONTACTO

Es la tensión a la cual puede estar sometido el cuerpo humano estando en contacto con las carcasas y las estructuras metálicas de máquinas y aparellajes que normalmente no están bajo tensión“.
Es la tensión a que puede estar sometida una persona que con la mano toca una parte metálica de la instalación, teniendo por otra parte los pies en contacto con el suelo.

Tensión de paso y de contacto esquema

CONEXION DEL CIRCUITO DE MEDIDA TENSIÓN

Colocar los electrodos de contacto (Pesos de 25 kg) en el lugar adecuado para iniciar las mediciones según la tensión a medir:

  1. TENSION DE PASO: colocar las dos pesas de contacto separados 1 m una de la otra, y cerca de la tierra a medir. Cada electrodo se conecta a los bornes del voltímetro del aparato. Concretamente es trata de averiguar la tensión a que podría estar sometida una persona que caminase en las proximidades del electrodo de puesta a tierra, en el momento de producirse una corriente de defecto (pies separados 1 metro).
  2. TENSION DE CONTACTO: Las pesas se colocarán juntas, unidas eléctricamente mediante un cable puente (simulan los pies de la persona que puede estar sometido a la tensión de contacto). Se conectarán a un solo borne de entrada del medidor de tensión.
    El otro borne de entrada del voltímetro se conectará (mediante un cable y “un cocodrilo”) al PUNTO DE CONTACTO a ensayar (parte metálica, valla, aparellaje, carcasa, etc.). La distancia entre los dos electrodos y dicho punto de contacto objeto de medida será de un metro.
    Esta medida deberá efectuarse en cada una de las partes metálicas que contenga la instalación, aunque estén unidas todas ellas a tierra por una red equipotencial, ya que puede ser la tierra la que se encuentra a diferente potencial frente a cada parte metálica.

REPETICION DE LAS MEDICIONES

Para asegurar que no existen tensiones de paso y contacto peligrosas, es preciso efectuar varias de mediciones a lo largo y ancho del recinto a medir, así como de los terrenos colindantes. Para ello es útil disponer de un plano de la instalación, el cual debidamente cuadriculado a la distancia de un metro, servirá para anotar los valores obtenidos.
En la medición de tensión de contacto, deberá tenerse en cuenta la posible transmisión de tensiones peligrosas a otros puntos alejados del electrodo de tierra, a través de elementos metálicos de gran longitud (vallas metálicas, tuberías, carriles, etc.) En este caso las tensiones más elevadas se encontrarán en puntos lejos del electrodo de puesta a tierra.

Los electrodos de medida para la simulación de los pies deben tener una superficie de 200 cm² cada uno y deben ejercer sobre el suelo una fuerza de 250 N cada uno.

Para ejecutar las mediciones de paso y contacto se emplean fuentes de alimentación de potencia adecuada para simular la falla de forma que la corriente inyectada sea suficientemente alta, a fin de evitar que las medidas sean falseadas como consecuencia de corrientes parasitas circulantes por el terreno.

Consecuentemente y a menos que se emplee un método de ensayo que elimine el efecto de dichas corrientes, por ejemplo, el método de inversión de polaridad se procurara que la corriente inyectada sea del 1% de la corriente para la cual ha sido dimensionada la instalación y preferiblemente no inferior a 50 amperios para subestaciones de media tensión. Los cálculos se hacen suponiendo que existe proporcionalidad para determinar las tensiones máximas posibles.

MÉTODO DE INVERSIÓN DE POLARIDAD PARA LA CORRECCIÓN DE LA LECTURA

La medición de la tensión de toque y paso puede resultar falseada debido a la existencia de corrientes erráticas, vagabundas o parasitas circulantes por el terreno. Este método permite eliminar la influencia de las tensiones erráticas producidas por estas corrientes.
En la práctica se comprueba que las tensiones erráticas medidas son siempre despreciables frente a las provocadas por corrientes inyectadas (siempre que se respete el mínimo reglamentario). Sin embargo, en determinados casos puede ser conveniente efectuar una medición previa de las tensiones existentes sin inyectar corriente alguna.
En los casos en que, las mediciones de las tensiones erráticas alcancen valores superiores al 10% de las mediciones con inyección de corriente, deberá procederse al siguiente cálculo:

(Vp/t)² =( (V 0º)² + (V 180º)²)/2 – (Ve)²

Donde:
Vp/t: Tensión de paso o toque
V0º: Tensión medida por la circulación de la corriente de prueba en un sentido
V 180º: Tensión medida por la circulación de la corriente en sentido inverso
Ve: Tensión errática medida

TENSIONES MÁXIMAS APLICABLES AL CUERPO HUMANO

Toda instalación eléctrica deberá disponer de una protección o instalación de tierra diseñada en forma tal que, en cualquier punto normalmente accesible del interior o exterior de la misma donde las personas puedan circular o permanecer, éstas queden sometidas como máximo a las tensiones de paso y contacto indicadas en los reglamentos.

A continuación, una tabla donde se muestra la tensión máxima de contacto aplicada, en voltios, que se puede aceptar en función del tiempo de duración del efecto.

TIEMPO DE DESPEJE DE LA FALLAMÁXIMA TENSIÓN DE CONTACTO ADMISIBLE (rms c.a.) SEGÚN IEC PARA EL 95% DE LA POBLACIÓN. PÚBLICO EN GENERALMÁXIMA TENSIÓN DE CONTACTO ADMISIBLE (rms c.a.) SEGÚN IEEE PARA 50KG. OCUPACIONAL
Mayor de 2 segundos50 voltios82 voltios
Un segundo55 voltios116 voltios
700 milisegundos70 voltios138 voltios
500 milisegundos80 voltios164 voltios
400 milisegundos130 voltios183 voltios
300 milisegundos200 voltios211 voltios
200 milisegundos270 voltios259 voltios
150 milisegundos300 voltios299 voltios
100 milisegundos320 voltios366 voltios
50 milisegundos345 voltios518 voltios
Tabla de fallas

Mas sobre: Puesta a tierra

referencias:

MEDIDOR DE TENSION DE PASO Y CONTACTO – MEDIDOR DE RESISTENCIA DE TIERRA
INFORME TECNICO ITM – 04- 09 – REP