¿Los cortocircuitos en subestaciones unitarias de plantas industriales dan lugar a tensiones de paso y de toque?
Por: PhD. Paulo Edmundo Fonseca Freire
Pregunta de un colega aquí en LinkedIn: ¿Los cortocircuitos en subestaciones unitarias de plantas industriales dan lugar a tensiones de paso y de toque?
La distribución interna de energía en media tensión, en plantas industriales alimentadas con tensiones superiores a 69 kV, por lo general, puede tratarse como generación local. Esto significa que, cuando ocurre una falla a tierra, todo el retorno de esta corriente hacia la subestación general se realiza a través de un camino metálico. Por lo tanto, ninguna parte de la corriente de falla fluirá de la malla de la subestación (SE) hacia el suelo y, en consecuencia, no se producirán gradientes de potencial en el terreno ni tensiones de paso o de toque.
El concepto de Factor de División (Split-factor)
Esta premisa figura en las normas NBR-15751/2013 e IEEE-80/2013, las cuales presentan el concepto de factor de división de la corriente de falla (split-factor). Este factor distingue la fracción de la corriente de falla fase-tierra que es de contribución local (que tiene retorno metálico a la fuente) de la contribución que proviene de fuentes remotas, siendo esta última la que efectivamente se descarga en el suelo a través de la malla de puesta a tierra.
El split-factor tiene en cuenta que, del valor total de la corriente de falla a tierra, se debe descontar:
- La fracción de generación local o que retorna por el neutro de los transformadores.
- La fracción que fluye hacia fuera de la malla por los conductores de tierra de los circuitos de alimentación que contribuyen a la falla (incluyendo cables de guarda de las líneas de transmisión).
Aplicación en Plantas Industriales
Desde este punto de vista, una falla a tierra en un bus de 13,8 kV de una subestación unitaria de una planta industrial constituye una contribución local, ya que tanto la subestación unitaria como la subestación principal (donde se encuentran los transformadores reductores a 13,8 kV) se encuentran dentro de la misma malla general de puesta a tierra.
En este caso, la totalidad de la corriente de falla a tierra regresa a la SE por camino metálico, a través de los conductores que integran el sistema de tierra del complejo industrial. La mayor parte circula por los conductores de tierra que acompañan a la red de distribución en media tensión, ya sea en bancos de ductos, bandejas portacables o pipe-racks. Por este motivo, las fallas a tierra en los buses de 13,8 kV no dan origen a tensiones de paso y de toque, simplemente porque no existe ningún flujo de corriente de la malla al suelo.
Actualización Normativa
La revisión actualmente en curso de la norma NBR-15751/2013 está enfocada en enfatizar la importancia de una visión integrada del sistema de puesta a tierra de todo el complejo, no limitándose únicamente al área de las subestaciones.
Ref. de la imagen: Figura 27 de la IEEE-80/2013.
Artículo realizado por el PhD. Paulo Edmundo Fonseca Freire a quien agradecemos por compartir esta información. Recomendamos seguirlo por Linkedin.
