Mallas de Puesta a Tierra en Subestaciones

Un sistema de puesta a tierra es una de las infraestructuras de seguridad más fundamentales en cualquier subestación eléctrica. Su objetivo principal no es solo la continuidad de la operación, sino la protección de la vida humana y de los equipos frente a los peligrosos efectos de las corrientes de falla a tierra. Cuando ocurre un cortocircuito, una corriente masiva se desvía hacia el suelo, creando un aumento de potencial eléctrico en el terreno que, si no se controla, puede ser letal.

Para comprender por qué diseñamos mallas de tierra, debemos entender los riesgos que intentamos mitigar. Estos riesgos se manifiestan como voltajes peligrosos que pueden causar un flujo de corriente a través del cuerpo humano.

• Tensión de Paso (Step Voltage): Es la diferencia de potencial entre los pies de una persona, separados por un metro.
• Tensión de Contacto (Touch Voltage): Es la diferencia de potencial entre una parte del cuerpo que toca un objeto metálico conectado a la falla y los pies de la persona en el suelo. Es el más peligroso, ya que la corriente fluye a través de una trayectoria que incluye el corazón.

La IEEE 80 no es un reglamento rígido, sino una guía de ingeniería que proporciona las fórmulas y los principios para calcular las tensiones máximas que una persona puede tolerar de forma segura sin riesgo de fibrilación ventricular.

El diseño de una malla de tierra es un proceso estructurado en varias etapas.

1. Medición de la Resistividad del Suelo: Usando el método de Wenner.
2. Determinación de la Corriente de Falla: Cálculo de la máxima corriente que puede ser inyectada.
3. Diseño Preliminar de la Malla: Creación de una configuración inicial con un bucle perimetral y una red de conductores.
4. Elección del Material Conductor: Selección de materiales como cobre o acero.
5. Cálculo y Verificación: Simulación y comparación de los potenciales de paso y contacto con los límites tolerables.

La elección del material es un punto de debate constante en la industria. Ambos tienen ventajas y desventajas que deben sopesarse cuidadosamente.

La decisión de usar cobre o acero para una malla de tierra no es una simple elección, sino un balance de ingeniería entre la conductividad, la durabilidad y el costo. En proyectos de gran envergadura o con presupuestos ajustados, el acero bien protegido ofrece una solución robusta y económicamente viable. En entornos donde se busca la máxima longevidad sin considerar el costo, el cobre sigue siendo el material de referencia.