Todos los yacimientos mineros tienen sistemas eléctricos con puesta a tierra, de modo que en caso de rayos, de sobretensión del servicio de electricidad o de falla de conexión a tierra, la corriente podría encontrar una ruta segura a tierra o al neutro del transformador. Para garantizar una conexión confiable a tierra, los códigos eléctricos, los estándares de energía y los estándares eléctricos con frecuencia especifican un mínimo de resistencia para los electrodos de la puesta a tierra. Esta nota de aplicación se orienta a cómo una de las empresas de exploración y minería líderes a nivel mundial usa los comprobadores de puesta a tierra de Fluke para mantener el sitio en funcionamiento y seguro.
Rio Tinto es una de las empresas de exploración y minería líderes a nivel mundial. Descubre, excava minas y procesa los recursos minerales de la tierra, metales y minerales esenciales para fabricar cientos de productos diarios que cumplen con las necesidades de la sociedad y contribuyen a los mejores estándares de vida.
Entre los productos se incluyen el aluminio, el cobre, los diamantes, los productos para energía, el oro, los minerales industriales y el mineral de hierro.
Las actividades de la empresa se extienden por el mundo pero tienen una fuerte presencia en Australia y Norteamérica con negocios en Sudamérica, Asia, Europa y el sur de África.
La región de Pilbara
Rio Tinto ha estado a la vanguardia de la innovación sostenida y del crecimiento en la región de Pilbara durante más de cuarenta años.
Las operaciones de mineral de oro de Rio Tinto en Pilbara se han expandido a una capacidad anual de 220 millones de toneladas con planes de avanzada para seguir expandiéndose. Con una red de 12 minas, tres terminales de envío y la red de transporte por ferrocarril de carga pesada más grande en propiedad de un privado de Australia, las operaciones de la empresa en Pilbara constituyen la mayor parte de las actividades de minerales de oro a nivel global. Sus operaciones comenzaron en 1966 y se han expandido para cumplir con las crecientes necesidades de hierro y acero de la industria mundial.
Rio Tinto es una empresa de administración de activos de primera clase que opera y da mantenimiento a todas las instalaciones mineras, ferroviarias, energéticas y portuarias de Pilbara, a nombre de los dueños de los activos, Hamersley Irong y Robe River.
Sistemas de puesta a tierra
Las pruebas de tierra regulares son una práctica importante para las empresas de minería como Rio Tinto. El propósito de la puesta a tierra, además de la protección de las personas y de los equipos, es el de brindar una ruta segura para la disipación de corrientes de falla, de rayos, de sobretensiones transitorias, de descargas estáticas, de señales de EMI, RFI y de interferencia.
Una puesta a tierra es una conexión conductora, ya sea intencional o accidental, entre un circuito eléctrico o equipo y la tierra o algún cuerpo conductor que sirve en lugar de la tierra. Ayuda estabilizando la tensión a tierra durante la operación normal y limita el aumento de tensión que producen los rayos, las sobretensiones de la línea o los contactos involuntarios con líneas de mayor tensión.
Si se produce una falla eléctrica o el impacto de un rayo en cualquier lugar cerca del área de la minera, un electrodo de conexión a tierra de baja impedancia ayudará a derivar la energía a tierra. Además, al mantenerse un gradiente de potencial bajo, los daños se reducirán al mínimo.
Sin un sistema de puesta a tierra eficaz, los trabajadores podrían verse expuestos a riesgos de descargas eléctricas, además de errores de instrumentación, problemas de distorsión de armónicos, problemas de factores de potencia y un sinnúmero de dilemas intermitentes. Si las corrientes de falla no cuentan con un sistema de puesta a tierra con el diseño adecuado y mantenido de manera acorde, encontrarán caminos no intencionados que podrían incluir a las personas.
Una conexión a tierra deficiente no solo contribuye al aumento de los tiempos de inactividad innecesarios, sino que la falta de una buena conexión a tierra es muy peligrosa y aumenta el riesgo de fallas en el equipo. Un buen sistema de puesta a tierra mejorará la fiabilidad del equipo y reducirá la probabilidad de sufrir daños debidos a rayos o corrientes de fallas.
La necesidad de probar la puesta a tierra
Con el correr del tiempo, los terrenos corrosivos con un alto contenido de humedad, un alto contenido de sal y altas temperaturas pueden degradas las varillas de puesta a tierra y sus conexiones. Es probable que las fallas anteriores hayan fundido las conexiones y que no sean fácilmente visibles. De modo que aunque el sistema de puesta a tierra, cuando fue instalado inicialmente, tenía valores bajos de resistencia de puesta a tierra, la resistencia del sistema de puesta a tierra puede aumentar si se erosionan las varillas de puesta a tierra debido a la corrosión de esas varillas de puesta a tierra, cortes en los cables de interconexión y cambios en las capas freáticas.
La resistencia a tierra es la resistencia de la tierra al pasaje de corriente eléctrica y los resultados de la prueba muestran la resistencia que ofrecen las varillas de puesta a tierra con los cables de conexión, los cuales deberían ser menores a 1 ohmio en el caso de las instalaciones de Rio Tinto. La resistividad define la capacidad del material de conducir la corriente, la cual es una propiedad compleja de medir dentro de la tierra porque está afectada por diferentes factores entre los que se incluyen la composición del suelo, el contenido mineral, la temperatura y la profundidad.
Los problemas de intermitencia eléctrica en el sitio de la mina se podrían atribuir a una puesta a tierra deficiente o a la baja calidad eléctrica.
Por esta razón se recomienda con firmeza verificar todas las puestas a tierra y sus conexiones durante la instalación y al menos una vez al año. Durante estas verificaciones periódicas, si se detecta un aumento en la resistencia de más del 20 por ciento, el técnico deberá investigar el origen del problema y efectuar la corrección para disminuir la resistencia, reemplazando o agregando varillas de puesta a tierra al sistema de puesta a tierra.
Rio Tinto lleva a cabo pruebas de puesta a tierra de forma regular para garantizar la seguridad de funcionamiento de la mina. Esta es la primera línea de defensa. La capacidad de detectar y monitorear conexiones de puesta a tierra puede brindar información importante para llevar a cabo las evaluaciones de riesgo adecuadas para las operaciones de minería.
Las bases de puesta a tierra proporcionan puestas a tierra seguras de los equipos eléctricos en las minas. La meta en la resistencia de puesta a tierra es lograr el mínimo valor de resistencia de puesta a tierra posible que tenga sentido tanto económica como físicamente. Idealmente, una puesta a tierra debe tener una resistencia de cero ohmios.
David Oxley, supervisor eléctrico del departamento de aseguramiento de la fiabilidad en el sitio Cape Lambert de Rio Tinto en la región de Pilbara, supervisa estas inspecciones.
David dijo, "Necesitamos garantizar que las puestas a tierra de todas las subestaciones estén en su rendimiento pico y que cumplamos todas las normas legales del sitio".
David y su equipo llevan a cabo las verificaciones en las subestaciones con regularidad.
El proceso
Los instrumentos especiales facilitan la medición y solución de problemas por los equipos de mantenimiento y seguridad.
En Rio Tinto, el Fluke 1625 se usa para medir la capacidad del sistema de puesta a tierra en las subestaciones.
Medición de resistencia a tierra: la medición de la caída de potencial
El método de comprobación de la caída de potencial clásica en las instalaciones de Cape Lambert de Rio Tinto se usa para medir la capacidad de un sistema de puesta a tierra o un electrodo individual para disipar la energía de un sitio.
Normalmente el electrodo de puesta a tierra de interés primero debe desconectarse de su conexión al sitio. En segundo lugar, se conecta el comprobador al electrodo de puesta a tierra. Luego, para realizar la comprobación de caída de potencial de 3 polos, se colocan dos picas de puesta a tierra en el terreno, en línea recta, alejadas del electrodo de puesta a tierra, normalmente con una separación de aproximadamente 20 metros. Al usar el Fluke 1625 para generar una corriente entre dos picas externas (la pica auxiliar de conexión a tierra y el electrodo de tierra) la caída de potencial de tensión se mide entre las dos picas internas de la puesta a tierra. Con la ley de Ohm (V=IR), el comprobador Fluke calcula automáticamente la resistencia de tierra.
Las mediciones de resistencia de tierra con frecuencia son perturbadas por la existencia de corrientes de tierra y sus armónicas. Para evitar que ocurra esta situación, el Fluke 1625 usa un sistema de control automático de frecuencia (AFC). El mismo selecciona automáticamente la frecuencia de comprobación con la menor cantidad de ruido, permitiéndole obtener un valor de puesta a tierra preciso.
Ahorrar tiempo con la prueba selectiva
El Fluke 1625 es un comprobador de puesta a tierra distintivo. No solo mide la resistencia a tierra con la clásica prueba de la caída de potencial sino que también permite hacer pruebas con las que se ahorra tiempo con el método selectivo. Para la comprobación "selectiva" no es necesario desconectar el electrodo sometido a prueba durante la medición, lo que aumenta la seguridad.
El método selectivo permite que los comprobadores midan la resistencia a tierra de un electrodo de tierra específico sin desconectarlo de un conjunto o de un sistema de distribución de la estructura. Esto significa que los peligros de seguridad se minimizan ya que no hay riesgo de que se desconecte el electrodo de un sistema vivo.
Con la medición selectiva, se colocan dos picas de puesta a tierra en el terreno, en línea recta, alejadas del electrodo de puesta a tierra aproximadamente 20 metros. El Fluke 1625 luego se conecta al electrodo de puesta a tierra de interés, con la ventaja de que no es necesario desconectar la conexión al sitio.
En cambio, se coloca una pinza especial alrededor del electrodo de puesta a tierra, la cual elimina los efectos de las resistencias en paralelo del sistema puesto a tierra, de modo que solo se mide el electrodo de puesta a tierra que es de interés. El Fluke 1625 genera una corriente conocida entre la estaca externa y el electrodo de tierra, mientras que se mide el potencial de caída de tensión entre la estaca interna de tierra y el electrodo de tierra. Solamente la corriente que fluye a través del electrodo de puesta a tierra se mide con la pinza. La corriente que se generó también fluirá a través de otras resistencias en paralelo, pero para calcular la resistencia solamente se usa la corriente que pasa a través de la pinza.
"El Fluke 1625 también nos permite llevar a cabo las pruebas sin necesitad de apagar ninguna de las 20 subestaciones. Esta capacidad del tiempo de inactividad minimizado nos dio la libertad de conducir pruebas para todas las estaciones de una sola vez".
Steve Hood, director de gestión de Fluke Australia dijo, "El Fluke 1625 está pensado para servicios públicos de energía eléctrica o para otros entornos de alta energía, ya que tiene una versatilidad extra para aplicaciones más exigentes.
"Bajo estas circunstancias, el método selectivo es mucho más seguro y fácil para realizar las pruebas de puesta a tierra de Rio Tinto, ya que no hay necesidad de desconectar ni apagar ninguna de las subestaciones para llevar a cabo las pruebas. La prueba de tierra llevada a cabo garantiza un entorno seguro para todos los trabajadores y al mismo tiempo aumenta al máximo las ganancias de los inversores al funcionar con responsabilidad y sin tiempo de inactividad".
David dijo, "El equipo aprendió a usar la herramienta Fluke 1625 casi de inmediato. Hubo muchos entrenamientos y soporte por parte de Fluke para garantizar que se cumplieran los requisitos y necesidades. Ahora es una herramienta indispensable para usar en las minas".