Factores principales que afectan el riesgo:
- Corriente de falla: Cuanto mayor sea, mayor el riesgo.
- Resistividad del suelo: Suelos secos o arenosos son más peligrosos que suelos húmedos.
- Tiempo de exposición: Afecta directamente el riesgo de lesiones graves como fibrilación cardíaca.
Métodos de medición:
- Tensión de paso: Se mide entre dos puntos del suelo separados por 1 metro.
- Tensión de contacto: Se mide entre una estructura metálica y un punto en el suelo a 1 metro.
Límites seguros según IEEE Std 80:
- Tensión de paso: Máximo 140 V.
- Tensión de contacto: Máximo 70 V.
Soluciones para reducir riesgos:
- Mejorar la malla de puesta a tierra.
- Tratar el suelo para reducir su resistividad.
- Realizar pruebas periódicas y usar equipo de protección.
Conclusión: Medir y controlar estas tensiones es esencial para prevenir accidentes en subestaciones eléctricas. Sigue los protocolos establecidos y utiliza equipos adecuados para garantizar la seguridad.
Tensiones Tolerables de Paso y Contacto | Cálculos y Seguridad Eléctrica
Requisitos para la Configuración de Mediciones
Para llevar a cabo los protocolos mencionados anteriormente, es necesario cumplir con una configuración específica de medición. Estos requisitos operativos complementan los factores de riesgo previamente descritos, como la corriente de falla y la resistividad del suelo.
Herramientas y Equipos Necesarios
Aquí están los equipos esenciales para realizar las mediciones:
Equipo | Descripción | Especificaciones Típicas |
Sistema de inyección de corriente | Genera corriente controlada | OMICRON CPC 100 o COMPANO 100 (hasta 50A) |
Voltímetro | Medidor de tensión con filtrado de ruido | HGT1 con sensibilidad en μV |
Electrodos de prueba | Placas conductoras para simular contacto humano | 25 kg por placa metálica |
Equipo de protección | EPI certificado (Equipo de Protección Individual) | Guantes dieléctricos, calzado aislante |
Normas de Seguridad y Pasos Previos
La seguridad debe ser la prioridad durante todo el proceso de medición. A continuación, los pasos iniciales imprescindibles:
1. Preparación del Sitio
Asegúrate de despejar y señalizar el área de trabajo. Verifica las condiciones del terreno y revisa el pronóstico meteorológico para evitar imprevistos.
2. Documentación Necesaria
Antes de comenzar, asegúrate de contar con:
- Documentación técnica actualizada, como permisos y planos de puesta a tierra.
- Registros de calibración de los equipos utilizados.
- Procedimientos de emergencia claramente documentados.
Estándares de Medición
Las mediciones deben alinearse con los siguientes estándares:
Estándar | Aplicación Principal | Límites de Seguridad |
IEEE Std 81-2012 | Técnicas de medición | Basado en la resistividad del suelo |
IEC 61936-1 | Instalaciones > 1 kV AC | Valores límite específicos |
Para obtener resultados precisos, es recomendable realizar mediciones en condiciones de suelo tanto seco como húmedo. Además, las pruebas deben realizarse a una frecuencia estándar de 50 Hz, lo que ayuda a reducir interferencias con la red eléctrica .
Cómo Medir la Tensión de Paso y Contacto
Una vez configurado todo correctamente, se procede a realizar las mediciones específicas siguiendo protocolos que aseguran precisión y seguridad.
Pruebas de Suelo y Corriente de Falla
El primer paso es analizar el terreno utilizando el método Wenner de cuatro pines. Este enfoque permite determinar la resistividad del suelo, un factor clave para las tensiones que se medirán.
Tipo de Suelo | Resistividad Típica (Ω·m) | Impacto en Mediciones |
Arcilla húmeda | 10-50 | Baja resistividad, mejor conductividad |
Arena seca | 500-1000 | Alta resistividad, menor conductividad |
Roca | >1000 | Requiere análisis especial |
Método de Medición de Tensión de Paso
- Se coloca la fuente de corriente a una distancia de 5 a 10 veces el tamaño de la subestación .
- Las sondas se distribuyen en una cuadrícula con intervalos de 1 metro.
Método de Medición de Tensión de Contacto
- Puntos de Medición
Es necesario identificar todas las estructuras metálicas que puedan ser tocadas por el personal. Algunos ejemplos incluyen:
- Marcos de equipos
- Cercas perimetrales
- Manijas de interruptores
- Gabinetes de control
- Técnica de Medición
Para evitar interferencias, se utiliza una medición selectiva en frecuencia . El sistema CPC 100 + CP CU1 + HGT1 es capaz de detectar voltajes tan bajos como 10 μV .
"La implementación de técnicas de filtrado digital y el uso de equipos con análisis FFT incorporado pueden reducir el ruido de medición a menos del 1% de la señal medida" .
Los datos obtenidos serán fundamentales para el análisis de límites seguros, que se explicará en la próxima sección.
Análisis de Resultados de Pruebas
El análisis detallado de las mediciones de tensión de paso y contacto es clave para garantizar la seguridad en subestaciones eléctricas. Este proceso utiliza los datos obtenidos en las mediciones previas para evaluar riesgos específicos.
Cálculo de Límites de Tensión Seguros
Los límites de seguridad se determinan con fórmulas establecidas en la norma IEEE Std 80-2000:
Tensión de paso máxima permitida:Es = (1000 + 6Cs × ρs) × 0.116/√t
Tensión de contacto máxima permitida:Et = (1000 + 1.5Cs × ρs) × 0.116/√t
Donde:
- Cs: Factor de reducción de la capa superficial
- ρs: Resistividad de la capa superficial (ohm-metros)
- t: Duración de la corriente de falla (segundos)
Tipo de Tensión | Niveles Seguros | Niveles Peligrosos |
Paso | < 140 V | > 350 V |
Contacto | < 70 V | > 180 V |
Estos valores corresponden a una subestación de 230 kV con una corriente de falla de 10 kA y un tiempo de despeje de 0.5 segundos.
Ejemplos de Resultados de Pruebas
Punto | Tipo | Medición (V) | Límite (V) | Estado |
T1 | Contacto | 85 | 70 | No Cumple |
P3 | Paso | 120 | 140 | Cumple |
T4 | Contacto | 45 | 70 | Cumple |
Es importante considerar las variaciones estacionales mediante factores de corrección. Por ejemplo, en suelos secos durante el invierno, los valores pueden ser hasta un 40% más altos que en condiciones húmedas de verano.
Recomendaciones clave:
- Registrar las condiciones ambientales y compararlas con mediciones previas.
- Usar mapas de contorno para identificar visualmente las zonas críticas.
Si las mediciones exceden los límites establecidos, será necesario implementar medidas correctivas, como mejorar la malla de puesta a tierra. Este tema se abordará en la próxima sección.
Reducción de Riesgos de Tensión
Cuando las mediciones exceden los límites seguros (ver sección anterior), es crucial tomar medidas correctivas como las siguientes:
Mejoras en el Sistema de Puesta a Tierra
Dos pasos clave: ampliar la malla y tratar el suelo.
El diseño ampliado de la malla debe extenderse 1-2 metros más allá del perímetro de la cerca del equipo.
En suelos con alta resistividad, los tratamientos químicos pueden reducir la resistividad hasta en un 60%, según pruebas documentadas :
Condición | Resistividad (Ω·m) | Reducción de Tensión |
Suelo Original | 1000 | Referencia |
Con Hidrosolta | 200 | 60% |
Con Tratamiento químico | 400 | 40% |
Programa de Pruebas Periódicas
Los intervalos de prueba deben ajustarse a las condiciones ambientales y operativas:
- Zonas estables: Cada 6 años.
- Costas o áreas húmedas: Cada 6 meses.
- Regiones con alta actividad de rayos: Anualmente.
- Después de modificaciones en el sistema: Inmediatamente.
Colocación de Señalización de Seguridad
Las señales son una barrera física inicial que complementa los cálculos de límites seguros detallados en el 'Análisis de Resultados'.
Las señales deben ser:
- Fáciles de ver: Usar colores llamativos como amarillo y negro.
- Resistentes: Fabricadas con materiales que soporten las condiciones climáticas.
- Claras: Incluir instrucciones específicas de seguridad.
Ubicaciones clave para las señales:
- Entradas principales.
- Áreas de transformadores.
- Límites perimetrales.
- Zonas con mayor riesgo.
Estas medidas deben integrarse en un plan completo de seguridad.
Conclusión: Pasos para la Gestión Segura de Tensiones
Los métodos de medición y análisis explicados muestran la importancia de una gestión adecuada. Aquí están los puntos clave:
Sistema de Puesta a Tierra Mejorado
Con base en los límites de seguridad calculados (ver sección 'Cálculo de Límites de Tensión Seguros'), el sistema debe incluir:
- Mallas conductoras conectadas para distribuir las tensiones de manera uniforme.
- Anillos perimetrales diseñados para controlar las variaciones de voltaje.
Estas medidas complementan las técnicas para reducir la resistividad mencionadas en la sección 'Mejoras en el Sistema de Puesta a Tierra'.
Programa de Medición y Mantenimiento
- Realizar verificaciones después de cualquier modificación en el sistema.
- Mantener una documentación detallada de las acciones correctivas realizadas.
Capacitación y Protocolos de Seguridad
Es fundamental que el personal esté preparado en:
- Uso adecuado de equipos de medición especializados.
- Interpretación de resultados con base en estándares de seguridad.
- Procedimientos de emergencia y manejo de equipo de protección personal.
- Actualizaciones regulares sobre normativas y mejores prácticas.
Estas medidas, junto con los protocolos de medición mencionados anteriormente, aseguran una protección constante frente a los riesgos eléctricos.
FAQs
¿Qué es la tensión de paso y de contacto?
La tensión de paso es la diferencia de voltaje que una persona siente entre sus pies, separados por un metro, al caminar cerca de una estructura conectada a tierra durante una falla. Por otro lado, la tensión de contacto es la diferencia de voltaje entre una estructura metálica conectada a tierra y un punto en el suelo que está a la distancia máxima que puede alcanzar una persona con la mano (aproximadamente un metro). Estos conceptos se evalúan siguiendo los protocolos descritos en .
¿Qué es un ejemplo de tensión de contacto?
Un ejemplo práctico de tensión de contacto se obtiene con la fórmula V = R × I, donde R es la resistencia entre la estructura y el suelo, e I es la corriente de falla. Por ejemplo, si la resistencia de contacto medida en campo es de 0,2 Ω y la corriente de falla es de 1000 A, el cálculo sería: V = 0,2 × 1000 = 200 V. Este resultado debe compararse con los límites seguros descritos en . Más detalles sobre este límite se encuentran en la sección .