Cuando se tiene un sistema eléctrico que alimenta cargas eléctricas críticas, como es en el caso de un hospital, data center o una planta de operaciones de manufactura, es importante y necesario diseñar un sistema eléctrico que cuente con energía de respaldo de manera independiente a la red eléctrica de la empresa suministradora y/u otra acometida; es importante que provenga desde otra red de distribución para garantizar un servicio continuo que nos permita seguir alimentando dichas cargas críticas.

Un punto importante para asegurar la continuidad en el suministro de energía eléctrica es que este sistema de respaldo cuente con generadores de emergencia, normalmente, se considera un solo generador para respaldar el sistema eléctrico. 

Todos reconocemos la importancia de contar con instalaciones eléctricas que nos suministren la energía necesaria en el hogar, en los comercios, en los centros de diversión o entretenimiento, hospitales y plantas productivas de cualquier tamaño.

No podemos pensar en un mundo sin electricidad, ya que prácticamente todo se mueve por medio de la fuerza eléctrica. El confort que nos proporcionan los diferentes aparatos y dispositivos, la seguridad de nuestra propiedad, la seguridad de las transacciones bancarias, las actividades en quirófanos y salas de recuperación, actividades productivas en las fábricas, en el comercio y los medios de comunicación, entre otros procesos, no podrían realizarse sin electricidad.

Al tener contacto directo o indirecto con la electricidad se puede ocasionar que la corriente fluya a través del cuerpo, lo cual resulta en una descarga eléctrica o quemadura. También se pueden provocar riesgos graves e incluso la muerte, así como, el deterioro de aparatos eléctricos, electrónicos, daños en mobiliario y estructuras. La electricidad se ha vuelto parte fundamental de nuestras vidas, pero sorprendentemente, en la mayoría de los casos no tomamos las precauciones debidas al hacer uso de ella.

Una forma de evitar riesgos en torno al sistema eléctrico es contar con un sistema de puesta a tierra.

El sistema de puesta a tierra es el conjunto de elementos como cables, varillas, barras, conectores soldables o mecánicos hechos de materiales conductores de electricidad (metales) que sirven como medio de salida para drenar a tierra las corrientes de falla que puedan originarse por una deficiencia, descuido o defecto en el sistema eléctrico. Las fallas más comunes son: cortos circuitos o descargas eléctricas.

Contar con un sistema de este tipo beneficia directamente a la seguridad de las personas y propiedades, ya que sus funciones principales son:

• Proteger a las personas contra descargas eléctricas.
• Preservar la vida útil de los equipos y dispositivos eléctricos/electrónicos.
• Limitar la tensión a tierra cuando ocurra un corto circuito de las partes metálicas expuestas que no transportan energía eléctrica.
• Conducir en forma segura las corrientes de falla a tierra para la rápida operación de los dispositivos de protección.

Brindarle seguridad y confianza al cliente a través de la implementación de un sistema eficiente que rebasa sus necesidades y que además cumple con sus expectativas, con esto los usuarios y bienes inmuebles se encontrarán a salvo de daños ocasionados por corrientes indeseables y peligrosas que pudieran presentarse.

Existen dos tipos de sistemas que se pueden implementar: simples y complejos.

Los primeros consisten en un electrodo (varilla) aislado enterrado. Este sistema es el más utilizado y se puede encontrar en sitios residenciales. La varilla está hecha de acero y se puede recubrir con una capa de cobre; se consigue de modo comercial con una longitud de 3.05 metros y un diámetro de 16 milímetros. Por norma, esta varilla se debe enterrar en forma vertical a una profundidad de por lo menos 2.4 metros. También, por norma se acepta que la varilla vaya enterrada en forma horizontal, siempre y cuando sea en una zanja de mínimo 80 centímetros de profundidad.

Mientras que los sistemas complejos consisten en un conjunto de electrodos (varillas) interconectados, mallas, lazos o anillos conformados por materiales conductores de electricidad. Estos son instalados usualmente en subestaciones, oficinas, hospitales, hoteles y plantas de producción. Los sistemas complejos constan de una red de conductores enterrados a una profundidad que usualmente varía de 0.30 a 1 metro, colocados de manera paralela o perpendicular con un espaciamiento adecuado a la resistividad del terreno y preferentemente formando retículas cuadradas. Los lazos que forman la malla deben colocarse preferentemente a lo largo de las estructuras o equipos para facilitar la conexión de los mismos y el anillo que conforme el perímetro exterior debe ser continuo de manera que encierre toda el área que rodea la edificación.

Se deben tener de manera precisa los siguientes datos:

• Tiempo de duración de la falla (ts).
• Corriente de corto circuito.
• Resistividad del terreno (p).
• Resistividad superficial del sistema de tierras (ps).
• Espesor de la capa superficial (hs).
• Profundidad de la malla de tierra (h).
• Área para ubicar el sistema de tierras.

Estos datos nos permiten obtener los valores máximos que pueden presenciarse en los potenciales de paso, contacto directo e indirecto tolerables en el cuerpo humano. Además, contar con dicha información permite el cumplimiento de normativas tales como la NOM-001-SEDE 2012 requiriendo una resistencia a tierra de 25 hasta 5 ohms y la IEEE Std 80-2000 requiriendo un valor de 5 a 1 ohm.

Existen diversos métodos realizados por medio de instrumentos denominados telurómetros o también llamados terrometros en su presentación digital, análoga o de gancho (pinza), especializados en medir y validar que se cuenta con un sistema de tierra seguro con el objetivo de verificar que la resistencia se encuentre dentro de los parámetros requeridos por las normas aplicables.

Dentro de la experiencia de KINENERGY con sistemas de puesta a tierra, compartimos el ejemplo un proyecto llevado a cabo en el noroeste de la república mexicana, situado en Nuevo León.

En este proyecto el cliente buscaba establecer la administración y control de sus planos y documentos contemplando un sistema de cuatro etapas: diseño, calidad, validación y ejecución. Nuestra actividad principal era controlar la calidad de las instalaciones del proyecto.

Se llevó a cabo la revisión del desarrollo para el sistema de tierras tomando en cuenta estándares y manuales que describían los requerimientos y necesidades del cliente, así como las buenas prácticas y normativas locales aplicables.

Dentro de las revisiones, encontramos incidencias que afectaban al sistema, además de materiales que no estaban permitidos o aprobados para su implementación. Se debe de tener en cuenta que las etapas de diseño y ejecución se estaban llevando a cabo al mismo tiempo por lo que debíamos permanecer en recorridos constantes en sitio para supervisar y verificar que los materiales instalados fueran los validados.

En uno de estos recorridos se pudo observar que la colocación y asentamiento de las varillas pertenecientes al sistema de tierras estaban presentando daños, predisponiendo corrosión al ejercer una presión mayor para lograr la profundidad de tres metros que se había considerado en cálculos. Al observar esto, se solicitó llevar a cabo el análisis para generar un nuevo ajuste en la profundidad y permanecer en los valores de resistencia requeridos.

El análisis se llevó a cabo y se pudo evaluar que las propiedades físicas del terreno, así como su dureza, no permitían que las varillas llegaran a la profundidad de tres metros, por lo que se requirió realizar un nuevo arreglo de las varillas en forma perpendicular o generar una delta.

Mientras se realizaba la nueva propuesta actualizando variables y constantes para llegar a la resistividad requerida, se identificaron en obra diversos puntos en donde se estaban recortando las varillas dejando una longitud menor a un metro y tapando las excavaciones. Por lo tanto, el equipo de KINENERGY se encargó por medio del telurómetro de gancho de realizar las pruebas pertinentes al sistema y obtuvimos como resultado valores mayores a los permitidos.

Se realizó una junta para definir las posibles soluciones que permanecieran dentro de los lineamientos aplicables, obteniendo como resultado la ejecución de un sistema confiable y eficiente por medio de:

• Anillo perimetral interconectado a la red central del sistema de tierras del parque industrial.
• Anillo de cimentación para aterrizar las columnas que componen el exterior de la edificación.
• Columnas centrales aterrizadas a la parrilla de cimentación que conforma la edificación.
• Parrillas de cimentación unidas mediante conductores para formar una red equipotencial.
• Barras de tierras para aterrizar todos los equipos compuestos de materiales conductores que se utilizarán en la edificación.

Brindarle seguridad y confianza al cliente a través de la implementación de un sistema eficiente que rebasa sus necesidades y que además cumple con sus expectativas, con esto los usuarios y bienes inmuebles se encontrarán a salvo de daños ocasionados por corrientes indeseables y peligrosas que pudieran presentarse.