Los SPT son una disciplina fundamental en la ingeniería eléctrica. Más que un simple accesorio, su correcto diseño e implementación son críticos para la seguridad de las personas, la integridad de las instalaciones y la continuidad del servicio eléctrico. La conexión intencional de un sistema o equipo eléctrico a una masa conductora principal, como la tierra (el planeta), permite establecer un potencial de referencia cero. Este enlace funcional persigue múltiples objetivos técnicos y normativos.
Un SPT eficaz desvía las corrientes de fuga o falla a tierra, creando un camino de baja impedancia que minimiza la tensión de contacto y de paso, previniendo así choques eléctricos potencialmente fatales.
En caso de cortocircuito a tierra, el SPT debe ser capaz de conducir la alta corriente de falla de manera segura, disipándola eficientemente en el suelo hasta que las protecciones actúen. Una baja resistencia de tierra es vital para que esta disipación sea rápida y efectiva.
El SPT facilita el cierre de los circuitos de falla, asegurando que las protecciones automáticas (fusibles, interruptores termomagnéticos, y especialmente los disyuntores diferenciales) actúen rápidamente para desconectar el suministro eléctrico defectuoso.
Mantiene el potencial de los conductores en un rango seguro y predecible con respecto a la tierra. Esto es crucial para el correcto funcionamiento de equipos sensibles y para la prevención de sobretensiones transitorias, como las causadas por descargas atmosféricas.
La elección de la tecnología y el diseño dependen de parámetros técnicos específicos del suelo.
La resistividad del suelo es el parámetro más importante en el diseño de un SPT. Es una propiedad del material del suelo que mide su capacidad para resistir el flujo de corriente eléctrica. Se mide en ohmios-metro (Ω·m). Factores como la humedad, la temperatura, la compactación y la composición química afectan drásticamente este valor. Un suelo con alta resistividad requiere sistemas de SPT más complejos y extensos para lograr una resistencia de tierra adecuada.
ρ = 2πa (V / I).Estas tensiones son cruciales para la seguridad. Se generan cuando una corriente de falla fluye hacia el suelo a través de un electrodo de tierra.
El diseño de las mallas de tierra en subestaciones y grandes instalaciones busca minimizar estas tensiones para que no superen los límites de seguridad establecidos por normas como IEEE 80 o la AEA.
Ideal para instalaciones simples. Su longitud es un factor clave en la reducción de la resistencia.
RT = (ρ / 2πL) · ln(4L / d), donde L es la longitud y d es el diámetro.Solución robusta para grandes instalaciones que requiere un diseño cuidadoso para controlar los potenciales.
Para terrenos difíciles con alta resistividad. Es una solución vertical de alta eficiencia.
El diseño de los SPT varía drásticamente según el tipo de instalación y la tensión de servicio.
La forma en que se conecta el neutro del transformador a tierra define el tipo de sistema de red y la estrategia de protección.
La instalación es solo el primer paso. Un programa de verificación es crucial para el funcionamiento a largo plazo de los SPT.
Se recomienda medir la resistencia de tierra al menos una vez al año utilizando un telurómetro. Las mediciones en condiciones de humedad variables (lluvia y sequía) son esenciales para entender el comportamiento del sistema. El método más común para grandes sistemas es el de la caída de potencial (Fall-of-Potential Method), que requiere inyectar corriente y medir el potencial en tres puntos distintos para obtener un valor preciso y confiable de la resistencia.
El diseño debe basarse en parámetros específicos del sitio, como la resistividad del suelo y las corrientes de falla esperadas. No se debe usar una solución genérica. Es vital considerar las tensiones de paso y contacto máximas permisibles para asegurar que el sistema sea seguro en el peor de los casos.