¿Cómo Prevenir Accidentes Eléctricos en Piscinas y Jacuzzis?
2024-10-17La Red Eléctrica Inteligente: Un Enfoque para la Eficiencia Energética en México
2024-10-23Las resistencias de puesta a tierra (RPT), también conocidas como Neutral Grounding Resistors (NGR) o Neutral Earthing Resistors (NER), son dispositivos fundamentales en sistemas de distribución industrial que utilizan una puesta a tierra de baja resistencia. Estas resistencias limitan las corrientes de falla que fluyen a través del punto neutro de transformadores o generadores, protegiendo los equipos eléctricos de posibles daños. En este artículo, exploraremos la importancia de las resistencias de puesta a tierra, su funcionamiento, los beneficios que ofrecen y las mejores prácticas para su instalación.
¿Qué es una Resistencia de Puesta a Tierra?
Una resistencia de puesta a tierra es un dispositivo que se inserta entre el neutro de un sistema eléctrico (generalmente un transformador o generador) y la tierra para controlar la magnitud de las corrientes de falla a tierra.
Este control es esencial para proteger los equipos contra daños graves, como los que pueden afectar el núcleo del generador o motor, que requieren reparaciones complejas fuera del sitio y pueden resultar en la pérdida de producción prolongada.
Protección de Máquinas Rotativas
En sistemas que incluyen máquinas rotativas como generadores y motores, las fallas a tierra pueden generar corrientes de alta magnitud. Estas corrientes elevadas pueden dañar el núcleo del equipo, un tipo de daño que no se puede reparar fácilmente en sitio y que, en muchos casos, requiere el envío de la máquina al fabricante. Para mitigar este riesgo, los fabricantes limitan la corriente de falla a tierra mediante el uso de curvas de daño al núcleo, que indican los valores seguros de corriente de falla permitidos.
El daño en los devanados de las máquinas rotativas, aunque costoso, puede repararse localmente mediante servicios de rebobinado, pero los daños al núcleo son más graves y requieren reparaciones especializadas. Es por esta razón que se utilizan resistencias de puesta a tierra en ciertos sistemas para limitar las corrientes de falla.
Sistemas de Puesta a Tierra Sólida y Resistiva
En sistemas de alto voltaje (por encima de 22 kV), es común usar una puesta a tierra sólida debido a que los costos de aislamiento son elevados y los sistemas de protección primaria eliminan la falla rápidamente. Sin embargo, en niveles de voltaje más bajos, como 3.3 kV, 6.6 kV y 11 kV, cuando están presentes máquinas rotativas, se utilizan resistencias o reactores para limitar la corriente de falla.
En sistemas de bajo voltaje (415V), donde las máquinas rotativas también están presentes, la normativa obliga a utilizar puesta a tierra sólida por razones de seguridad, ya que este tipo de sistema es manipulado por el público en general. Aun así, debido a la alta cantidad de máquinas rotativas presentes en estos sistemas, se ha propuesto el uso de puesta a tierra resistiva para limitar la corriente de falla y proteger los equipos de daños severos.
¿Cómo Funcionan las Resistencias de Puesta a Tierra?
Las resistencias de puesta a tierra limitan la corriente de falla a un valor seguro y manejable. Durante un evento de falla, estas resistencias permiten que la corriente de falla fluya, lo que activa los dispositivos de protección para aislar y despejar la falla de manera rápida. Al controlar el nivel de corriente de falla, se reduce la tensión mecánica y térmica en los equipos, prolongando su vida útil.
Beneficios de las Resistencias de Puesta a Tierra
- Protección de Equipos: Reducen el estrés en los equipos eléctricos y minimizan el daño a transformadores, generadores y motores.
- Desconexión Rápida: Permiten una detección rápida de fallas y desconexión selectiva para evitar cortes de red prolongados.
- Seguridad en la Red Eléctrica: Mejoran la seguridad general de la red al evitar que las corrientes de falla dañen equipos críticos.
- Mayor Vida Útil: Prolongan la vida útil de transformadores y otros equipos conectados al sistema de distribución.
- Adecuación para Pruebas de Generadores: Son ideales para pruebas de generadores, actuando como bancos de carga resistivos para simular condiciones de carga real.
Diseño y Construcción de las NGR
Las NGR están compuestas generalmente de resistencias de alta potencia hechas de acero inoxidable con bajo coeficiente de temperatura, lo que garantiza un rendimiento estable bajo condiciones térmicas extremas.
Las NGR pueden instalarse en gabinetes para aplicaciones interiores o exteriores, construidos con materiales resistentes a la corrosión, como acero inoxidable o acero galvanizado en caliente. Estos gabinetes están diseñados para proporcionar ventilación adecuada, permitiendo que el calor generado por las resistencias se disipe rápidamente, y están equipados con herrajes de acero inoxidable para mayor durabilidad.
Selección y Dimensionamiento de las Resistencias de Puesta a Tierra
La selección de una resistencia de puesta a tierra adecuada requiere considerar varios factores clave, tales como:
-
- Voltaje del sistema: Ya sea voltaje de línea a línea o de línea a neutro.
- Duración del evento de falla: Las resistencias deben poder soportar la corriente máxima durante un tiempo determinado, típicamente 10 segundos.
- Corriente de falla máxima permitida: Determinada por las especificaciones de diseño de equipos como generadores o transformadores.
- Condiciones ambientales: Como temperatura máxima y altitud, que pueden afectar el rendimiento de las resistencias.
- LGR ó HGR: La baja resistencia o LGR proporciona una rápida desconexión y la alta resistencia ó HGR mantiene la continuidad del servicio en operaciones críticas.
Las resistencias deben cumplir con los estándares establecidos en la norma IEEE 32 y la norma IEEE C57.32.
Aplicaciones Comunes
Las resistencias de puesta a tierra son utilizadas en una variedad de aplicaciones, incluyendo:
- Sistemas de Generadores y Motores: Para limitar las corrientes de falla a tierra y evitar daños catastróficos en los núcleos de los estatores.
- Pruebas de Carga de Generadores: Las NGR pueden actuar como bancos de carga para simulaciones de prueba en generadores de media tensión.
- Sistemas de Distribución Industrial: Protegen equipos como transformadores y cables en redes industriales de alta potencia.
Monitoreo y Vigilancia de Fallas
El uso de resistencias de puesta a tierra es esencial para garantizar la seguridad y continuidad en las redes eléctricas industriales. Además de proteger los equipos contra daños graves, estos dispositivos facilitan la identificación y resolución rápida de fallas, lo que reduce los tiempos de inactividad no planificados y optimiza el rendimiento de la red.
Grupo ORS ofrece una solución avanzada para la resistencia de puesta a tierra y el monitoreo mediante el uso de tecnología predictiva de detección de fallas. Estas soluciones permiten la vigilancia continua del sistema y la identificación de cualquier anomalía que pueda comprometer su operación segura.