Por Jack Smith
Tal como prometí en mi última columna, esta columna sobre "tierra firme" trata sobre los transformadores y las puestas a tierra. Comencemos por citar algunas definiciones. Las opiniones difieren con respecto a la definición "oficial" de transformador de "distribución". Sin embargo, el Registro Federal de EE. UU. (vol. 71, N.º. 81; página 24 995, publicado el 27 de abril de 2006) define a un transformación de distribución como uno que cumple con los siguientes criterios:
- Tiene una tensión de entrada de hasta 34.5 kV
- Tiene una tensión de salida de hasta 600 V
- Está clasificado para funcionar a una frecuencia de 60 Hz
- Tiene una capacidad ya sea de 10 kVA a 2500 kVA para transformadores de inmersión en líquido o de 15 kVA a 2500 kVA para transformadores de tipo seco.
Esta definición excluye específicamente a los autotransformadores, así como también a la impulsión (aislamiento), la puesta a tierra, las herramientas industriales (control) y los transformadores no ventilados (de tipo seco) entre una larga lista de otros.
Aunque vaga, esta definición parece implicar que un transformador de distribución normalmente es una unidad que se usa en con el servicio eléctrico y que se encuentra en una subestación o en el lado del servicio eléctrico público de un servicio. Muchos de nosotros recordamos haberlos etiquetado como transformadores de potencia. Aparentemente, el uso actual ampliamente aceptado es que un transformador de distribución brinda el servicio de electricidad a un cliente y un transformador de potencia hace lo mismo pero para un área.
Entrada al servicio
Según el Código Eléctrico Nacional (NEC), artículo 100, la entrada al servicio es un punto único mediante el cual la corriente eléctrica ingresa en una instalación. El equipo de servicio normalmente incluye disyuntores, interruptores, fusibles y sus accesorios; y se conecta con el extremo de la carga de los conductores del servicio. El equipo de servicio es el principal dispositivo de corte del suministro eléctrico y de control, pero no incluye equipo de medición.
Los conductores de servicio, según el NEC, tienen su origen en el punto del servicio del suministro eléctrico público y terminan del lado de la línea del equipo de servicio. Se consideran conductores de alimentación a los conductores y al equipo del lado de la carga del equipo de servicio, tales como los conductores secundarios de transformadores de propiedad del cliente; los conductores de los generadores, los sistemas UPS o fotovoltaicos (PV), así como los conductores que proveen a estructuras remotas.
Según el NEC, un sistema derivado independiente es "un sistema de cableado de un edificio cuyo suministro eléctrico deriva de una fuente de energía eléctrica o equipo que no es un servicio. Tales sistemas no tienen conexión eléctrica directa, lo que incluye un conductor del circuito con puesta a tierra conectado de forma sólida, para alimentar los conductores que tengan origen en otro sistema". Entre los ejemplos de sistemas derivados independientes se incluyen los transformadores en los cuales el suministro, o primario, se aísla del secundario excepto por el acoplamiento magnético; los generadores (fuentes de energía independientes o alternativas) en que el conductor a tierra (neutro) no está conectado de manera sólida al interruptor de transferencia; los sistemas de batería/inversores en los que la salida no está interconectada, y los sistemas de PV externos a la red.
Puesta a tierra e interconexión
Puesta a tierra significa la conexión de algo con la tierra. Interconexión significa conectar unos objetos con otros. Un sistema derivado independiente debe tener una puesta a tierra en la fuente. Todas las piezas y equipos metálicos que no conducen corriente deben estar conectados a un punto de puesta a tierra del sistema derivado. La interconexión de equipos metálicos proporciona una ruta de la corriente de falla de conexión a tierra eficaz para garantizar que el sistema eléctrico está a resguardo de descargas o incendios eléctricos potenciales. La puesta a tierra adecuada de los sistemas derivados independientes estabiliza la tensión de fase a tierra. El artículo 250 del NEC en general y el 250-26 en particular hacen referencia a los requisitos de puesta a tierra de un sistema derivado independiente.
La puesta a tierra adecuada de un transformador es crítica. Hacer una conexión a tierra, normalmente a la estructura metálica del edificio, que debe estar conectada a todas las tuberías de agua fría, establece una referencia de tierra. Haga conexiones adecuadas mediante soldadura exotérmica, no con abrazaderas que se puedan aflojar con el tiempo. Asegúrese de que la impedancia de alta frecuencia del conductor del electrodo de puesta a tierra sea lo más baja posible. Los conductores anchos y planos tienen menos reactancia inductiva a mayores frecuencias y es por este motivo que se prefieren antes que los conductores redondos. La distancia entre la interconexión neutro y tierra (N-G) en el transformador y el electrodo la puesta a tierra debería ser lo más corta posible.
El neutro y la tierra deben estar conectados con la barra colectora del neutro del transformador. No se recomienda hacer la interconexión del neutro y la tierra en el panel principal a fin de segregar las corrientes de retorno normales que provienen de las corrientes de tierra. La barra colectora del neutro del transformador es el único punto del sistema en el que se deberían interconectar el neutro y la tierra.
Búsqueda de problemas
Los lazos de tierra y las corrientes de tierra excesivos pueden hacer que el equipo no funcione correctamente, que las lecturas del instrumento sean imprecisas y que existan problemas de seguridad. Dos fuentes de corriente de tierra excesiva son las interconexiones ilegales del neutro y la tierra, que aparecen en subpaneles, receptáculos o equipos, así como en varillas de puesta a tierra "aisladas". Las interconexiones del neutro y la tierra del subpanel crean una ruta de corriente paralela que permite que la corriente de retorno normal regrese a través del conductor de puesta a tierra. Esto crea una situación en la que la puesta a tierra de seguridad del equipo se convertiría en la única ruta de retorno en caso que el neutro se interrumpa en algún momento. Si la ruta de retorno es de alta impedancia, se podrían desarrollar tensiones peligrosas.
Las varillas de puesta a tierra "aisladas" independientes son notorias por crear dos referencias de tierra a diferentes potenciales. Esta situación hace circular la corriente del lazo de tierra para intentar equiparar esta diferencia de potencial. Esta situación puede provocar problemas intermitentes en el equipo y el sistema, así como un peligro potencial para la seguridad y el equipo.
La inspección de la puesta a tierra del transformador debe ser parte de la rutina de mantenimiento. A continuación se encuentran algunas sugerencias sobre qué buscar durante la inspección de las puestas a tierra del transformador:
- Controle la integridad de la interconexión de neutro y tierra con un comprobador de impedancia de puesta a tierra de alta calidad. Una interconexión de neutro y tierra con alta impedancia puede provocar fluctuaciones en la tensión.
- Verifique la integridad del conductor de puesta a tierra y su conexión con la estructura metálica del edificio con un comprobador de impedancia de puesta a tierra de alta calidad, dado que las corrientes de falla retornan a la fuente a través de estas conexiones; su impedancia debería ser lo más baja posible
- Mida la corriente de tierra en el conductor de puesta a tierra con una pinza amperimétrica de alta calidad. Cualquier cosa que se encuentre por encima de 1 A podría ser sospechosa.
La puesta a tierra es fundamental para el funcionamiento seguro y confiable de las instalaciones. Sin embargo, entender los conceptos de la puesta a tierra adecuada y los requisitos del NEC puede ser difícil. Si tiene dudas no adivine. Contacte a la autoridad local que tenga jurisdicción para brindarle asistencia.
Retroalimentación
Como siempre, no dude en contactarse escribiendo a jacksmith.writes@gmail.com con comentarios y sugerencias. Si desconozco la respuesta, la buscaré.
Hasta la próxima, manténgase en "Tierra firme".