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CONSIDERACIONES SOBRE LOS CRITERIOS DE DISEÑO
DE ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA DE
INSTALACIONES RESIDENCIALES, INDUSTRIALES Y COMERCIALES
Presentado por:
Joffre Carmona Sánchez
Paulo M. De Oliveira D.
Joffre Carmona & Asociados
Caracas, Julio 1998
INTRODUCCION
Es de conocimiento general que los sistemas de puesta a tierra empleados en redes
eléctricas residenciales, industriales y comerciales de menos de 600V, se deben ajustar a las
disposiciones prescritas en la sección 250 del Código Eléctrico Nacional de los Estados Unidos
de América y su equivalente en Venezuela (NEC/CEN). Dichas disposiciones obligan a que toda
red eléctrica de una propiedad, debe tener un sistema de puesta a tierra, cuya función sea la de
limitar elevaciones de potencial producidas por perturbaciones eléctricas y/o fallas a tierra, cuyos
efectos podrían implicar riesgos de producir shocks electricos a personas o chispas que
eventualmente originen incendios. Sin embargo, las prescripciones del NEC/CEN no garantizan
en su totalidad el logro de dichos objetivos, ya que existen situaciones particulares, en las que a
pesar de que se cumpla con el código, se podrían producir las condiciones de riesgo antes
mencionadas.
El objeto de este estudio, es analizar y presentar en forma cualitativa algunas situaciones
no cubiertas por el NEC/CEN y sugerir las modificaciones que permitan subsanar estas
debilidades.
1. RESUMEN
Se plantean y analizan condiciones de falla a tierra, para los cuales cumplir con los
requerimientos actuales del NEC/CEN no son suficientes para garantizar las condiciones
deseadas de seguridad a personas y bienes materiales, por lo que se plantea la necesidad
de revisar los criterios de selección y diseño de los electrodos de puesta a tierra y en especial
lo concerniente al valor admisible de la resistencia a tierra de dichos electrodos, de forma tal que
el proyectista no esté restringido a simplemente cumplir con un valor de resistencia dado, sino a
realizar el diseño y cálculo detallado, a fin de limitar el máximo alza de potencial del mismo, a
valores admisibles que deberá definir el NEC/CEN.
2. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

El NEC/CEN, no presenta prescripción alguna que considere o evite el hecho que durante el
evento de una falla, en cualquiera de los componentes asociados al lado de alta tensión de
transformadores de distribución, se produce un alza de potencial en el sistema de puesta a
tierra de la instalación eléctrica de la propiedad, que puede llegar a ser del mismo orden de
la tensión fase a tierra de la red de distribución y que por ende podría originar shocks
eléctricos fatales en personas y/o chispas que constituyan la fuente de incendios en dicha
propiedad.
El análisis expuesto evidencia que el mayor riesgo de accidente se presenta en aquellos
casos en que la red de distribución que alimenta la instalación, se encuentra desprovista de
“Neutro corrido”.

Uno de los factores que contribuye mayormente a originar la condición de riesgo antes
mencionada, radica en el hecho de que el NEC/CEN, deja entrever que para lograr una
instalación segura, basta con interconectar los electrodos permitidos en los artículos Nos.
250-81 y 250-83, y que la resistencia del conjunto de dichos electrodos no sobrepase los 25
ohmios requeridos en el artículo No. 250-84; cifra que en la mayoría de las redes de
distribución con alto o moderado nivel de cortocircuito, originan desplazamientos de tensión
en el sistema de tierra, que se encuentran en el orden de la tensión fase a tierra de dicha red,
la cual alcanza varios miles de voltios y por ende compromete la seguridad de la instalación.

Los planteamientos presentados evidencian la necesidad de que el NEC/CEN revise los
criterios de selección y diseño de los electrodos de puesta a tierra y en especial lo
concerniente al valor admisible de la resistencia a tierra de dichos electrodos, de forma tal
que el proyectista no esté restringido a simplemente cumplir con un valor de resistencia dado,
sino a realizar el diseño y cálculo detallado, a fin de limitar el máximo alza de potencial del
mismo, parámetro que varia en cada caso dependiendo de la topología y nivel de cortocircuito
de la red de distribución asociado, a valores admisibles que deberá definir el NEC/CEN.
3. ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
DE INSTALACIONES ELECTRICAS DE LA PROPIEDAD, PARA FALLAS A TIERRA EN EL
LADO DE ALTA TENSION DEL TRANSFORMADOR DE ALIMENTACION.
En la figura No. 1 se muestra, a título de ejemplo, un sistema de acometida bifásico con
un transformador de alimentación ubicado fuera de la propiedad, provisto de un electrodo de
puesta a tierra, y de dispositivos de protección contra sobrecorriente y sobretensiones. Dicho
transformador alimenta una instalación eléctrica, provista de los electrodos de puesta a tierra
prescritos por el NEC/CEN.
En dicha figura se observa que toda falla a tierra en cualquiera de los componentes de
alta tensión asociados al transformador de alimentación, utiliza como camino de dispersión a
tierra todos los elementos que conforman el electrodo integral de puesta a tierra de la instalación,
el cual consiste en la interconexión del electrodo asociado al transformador con los permitidos
en los artículos Nos. 250-81 y 250-83, para la instalación eléctrica. Cabe destacar que el
electrodo integral de puesta a tierra, sirve como vía de dispersión de corrientes de cortocircuito,
tanto para fallas en baja tensión como para fallas en alta, lo cual evidencia la necesidad de
realizar los análisis de cortocircuito en ambos niveles de tensión, siendo el caso más crítico, en
cuanto a la magnitud de corriente de dispersión a tierra, el correspondiente al de falla en alta
tensión.
En el caso señalado, se observa que el máximo voltaje al que puede estar sometida una
persona, en contacto con un equipo accidentalmente energizado, es función del producto de la
corriente de dispersión a tierra (Icc) y la resistencia equivalente de los caminos de dispersión
(Req), parámetro éste que en lo sucesivo denominaremos Máximo Alza de Potencial (MAP).
Por otra parte, la figura No. 2 muestra el esquema de conexión de las redes de secuencia
positiva, negativa y cero de una red de distribución típica, para una falla monofásica en el lado
de alta del transformador de alimentación, incluyendo la resistencia equivalente del sistema de
puesta a tierra, esto con el fin de realizar un análisis del comportamiento del máximo alza de
potencial (MAP) en función de la resistencia equivalente. En el gráfico mostrado en la misma
figura se puede observar que para resistencias equivalentes en el orden de los varios ohmios,
se obtienen desplazamientos de potencial del orden de los miles de voltios. Por ejemplo, para
una resistencia equivalente de 25 ohmios se obtiene un alza de potencial (MAP) de 5500 Voltios.
Este gráfico ha sido construido con impedancias de secuencia correspondientes a una red de
distribución real, en media tensión, con un nivel de cortocircuito moderado (Icc = 339 Amperios
para Req=0).
El resultado anterior, evidencia que una falla a tierra en el lado de alta del transformador
de alimentación, cuyo nivel de cortocircuito puede considerarse moderado, produce un alza de
potencial de considerable magnitud que compromete seriamente los requerimientos de
seguridad a personas y bienes, a pesar de disponer de electrodos de puesta a tierra que cumplan
con los requerimientos de resistencia permitida por el artículo 250-84. Casos como el
considerado, sirven de ejemplo para ilustrar que existen situaciones en las cuales satisfacer los
25 ohmios prescritos por el NEC/CEN, no es suficiente para garantizar las condiciones de
seguridad planteadas, por lo que en casos como estos, se requiere realizar un diseño más
detallado del sistema de puesta a tierra de la instalación, a fin de minimizar los valores de máximo
alza de potencial (MAP) y satisfacer voltajes tolerables para evitar accidentes a personas y/o
chispas que originen incendios, valores estos que no se encuentran definidos por el NEC/CEN
en la actualidad y que deben ser objeto de estudio y definición.
Por otra parte, pese a que los sistemas de alimentación provistos del denominado “neutro
corrido”, tal como se muestra en la figura No. 3, ofrecen un camino de dispersión adicional, que
hace que este caso sea menos crítico que el anteriormente planteado; la existencia de dicho
neutro corrido, no es condición suficiente para garantizar las condiciones de seguridad
planteadas, por lo que aún en estos casos, también se debe realizar un análisis y diseño detallado
del sistema de puesta a tierra.
4. REFERENCIAS
[1]
NFPA, “National Electrical Code 1996”
[2]
CODELECTRA, “Código Eléctrico Nacional 1990, COVENIN 200”
CONTENIDO
INTRODUCCION
1.
3.
RESUMEN
2.
CONCLUSIONES.
ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE
INSTALACIONES ELECTRICAS DE LA PROPIEDAD, PARA FALLAS A TIERRA EN
EL LADO DE ALTA TENSION DEL TRANSFORMADOR DE ALIMENTACION.
4.
REFERENCIAS
5.
APENDICES
ANEXOS
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