Caso de éxito: tensiones de paso y de contacto seguras en un transformador de poste con pozo capacitivo
En un transformador de distribución instalado en poste, en una zona rural de Boyacá (Colombia), una puesta a tierra con pozo capacitivo HIDROSOLTA logró 7,27 Ω y tensiones de contacto y de paso de 9,35 V y 62,12 V, muy por debajo del máximo tolerable de 164 V que fija IEEE 80 para una falla de 0,5 s. La configuración típica de una sola varilla, en cambio, no controla esas tensiones en ninguno de los casos simulados. El trabajo fue financiado por HIDROCOL y desarrollado con investigadores de la Universidad de Antioquia.
El problema: la práctica de "10 Ω y una varilla"
En muchas redes de distribución el transformador de poste se aterriza con una sola varilla, a veces a menos de un metro del poste, y solo se exige un valor máximo de 10 Ω.
Cumplir un valor de resistencia no garantiza que las tensiones de paso y de contacto sean seguras para las personas, que es lo que exige IEEE 80.
Una medición de impulso a 1 m de un poste aterrizado con una varilla dio 348 V de tensión de contacto con apenas 74 A inyectados, por encima de lo tolerable.
Qué mostraron las simulaciones
Se simuló en CYMGrd una red de 13,2 kV sin neutro en media tensión, con 2.280 A de corriente de falla monofásica, capa superficial de 2.500 Ωm y tiempos de falla de 0,3 y 0,5 s. Resultado en un terreno de 100 Ωm, falla de 0,5 s (límite de tensión de contacto: 670,8 V):
Configuración | Resistencia (Ω) | Tensión de contacto (V) | ¿Cumple? |
Una varilla de 2,4 m sin tratamiento | 39,7 | 5.129,2 | No |
Una varilla con tratamiento del terreno | 17,6 | 2.271,2 | No |
Dos varillas sin tratamiento | 18,9 | 2.724,6 | No |
Dos varillas con tratamiento | 11,0 | 954,1 | No |
Pozo capacitivo HIDROSOLTA de 90 kg + dos anillos | 8,0 | 554,5 | Sí |
En terreno de 2.300 Ωm la configuración con pozo capacitivo dio 708,2 V de tensión de contacto frente a un límite de 770,2 V, también dentro de lo seguro. Las configuraciones convencionales no controlaron la tensión de contacto en ningún caso con falla de 0,5 s.
La solución instalada
Un pozo capacitivo con 90 kg de suelo artificial HIDROSOLTA y una lámina de cobre de 6 m.
Dos anillos de conductor de cobre de al menos 1/0 AWG alrededor del poste, a 0,85 m y 1,15 m de la base, embebidos en suelo artificial (7,5 kg por metro de conductor).
Profundidad de instalación: 0,40 m bajo el nivel del terreno.
Resultados medidos en campo
Parámetro | Valor medido o calculado | Límite IEEE 80 (0,5 s) |
Resistencia de puesta a tierra | 7,27 Ω | — |
Corriente a tierra para esa resistencia | 200,39 A | — |
Tensión de contacto | 9,35 V | 164 V |
Tensión de paso | 62,12 V | 164 V |
Las tensiones se midieron con un generador de impulsos de corriente en circuito cerrado (1.000 Ω simulando el cuerpo humano) y se escalaron a la corriente de falla real con el criterio de proporcionalidad de IEEE 81.
Por qué funciona
El pozo capacitivo rodea la lámina de cobre con un material de muy baja resistividad (0,4 Ωm), lo que equivale a un electrodo de mucho mayor diámetro. Los anillos embebidos en el mismo material reparten el potencial alrededor del poste, que es donde una persona puede tocar la estructura. El pozo capacitivo está protegido por la patente de invención colombiana con certificado 29808 de la Superintendencia de Industria y Comercio (2012).
Preguntas frecuentes
¿Basta con 10 Ω en la puesta a tierra de un transformador de poste?
No necesariamente. Un valor de resistencia no garantiza que las tensiones de paso y de contacto sean seguras. En las simulaciones de este estudio, configuraciones de una y dos varillas con valores cercanos a 10 Ω superaron el límite tolerable de IEEE 80.
¿Qué tensión de contacto se midió con el pozo capacitivo HIDROSOLTA?
9,35 V de tensión de contacto y 62,12 V de tensión de paso, con 7,27 Ω de resistencia, frente a un límite de 164 V para una falla de 0,5 s según IEEE 80.
¿Cómo es la configuración recomendada para un transformador de poste?
Un pozo capacitivo de 90 kg de HIDROSOLTA con lámina de cobre de 6 m, más dos anillos de cobre de al menos 1/0 AWG a 0,85 m y 1,15 m del poste, embebidos en suelo artificial e instalados a 0,40 m de profundidad. Con corrientes de falla mayores se añaden más pozos.
¿Quién hizo el estudio?
El estudio fue financiado por HIDROCOL Y CIA SAS y desarrollado por su división técnica con profesores de la Universidad de Antioquia, con simulaciones en CYMGrd y mediciones en campo.
Siguiente paso
Si su empresa opera transformadores de poste en zonas públicas o rurales, le ayudamos a diseñar una configuración tipo que controle las tensiones de paso y de contacto. Vea también cómo bajar la resistencia de puesta a tierra y los demás casos de éxito.
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