Sistemas de puesta a tierra, interferencias electromagnéticas y el sector del sistema eléctrico
La mayoría de los ingenieros en energía eléctrica deben enfrentarse regularmente con problemas de diseño y operacionales en los cuales porciones de las corrientes de fase que siguen a lo largo de trayectorias indeseadas dan como resultado varios efectos que van desde molestias menores hasta fallas espectaculares. Un número significativo de dichos problemas se relaciona con sistemas de puesta a tierra e interferencia electromagnética. Una buena compresión de estos temas y herramientas apropiadas de software de ingeniería son críticas para cada una de las empresas de servicios públicos preocupada por la seguridad y la confiabilidad de sus sistemas y sus responsabilidades frente al público y sus empleados. La siguiente discusión subraya la importancia de los sistemas de puesta a tierra y de la interferencia electromagnética.
1. Idealmente, las redes del sistema de transmisión deben generar corrientes de distribución de tres fases en la red que sean balanceadas. Normalmente entonces, tales corrientes se restringen a fluir a lo largo de trayectorias metálicas predeterminadas o por la tierra. En la práctica, sin embargo, existe siempre un desbalance debido a los componentes asimétricos del sistema o las cargas. Ello da como resultado flujos de corriente en las así llamadas 'trayectorias no energizadas' y en la tierra. La consecuencia de ello varía entre efectos imperceptibles y molestias menores hasta daños significativos del equipo y riesgos de seguridad. Además de tales condiciones de desbalance de 'estado estable', se debe regularmente tratar con condiciones anormales que van desde condiciones de falla activadas naturalmente (tales como las descargas atmosféricas) hasta averías del equipo o fallas y vandalismo.
2. Las técnicas de análisis del flujo eléctrico normal y anormal balanceado de tres fases son bien entendidas y perfectamente predecibles. Sin embargo, la corriente que fluye por fuera de la red de tres fases (es decir, por la tierra, los hilos de guarda, los hilos de neutro, las pantallas metálicas y varias estructuras metálicas) son extremadamente difíciles de estimar utilizando la teoría de circuitos convencional o métodos aproximativos, principalmente porque las corrientes neutras ya no se encuentran limitadas a fluir a lo largo de las trayectorias dedicadas (tales como los hilos de guarda), sino que pueden fluir libremente por el suelo a lo largo de complicadas trayectorias tridimensionales.
3. Los efectos de tales flujos de corriente son numerosos y abarcan muchas especialidades de los sistemas de transmisión eléctrica tales como:
- Sistemas de puesta a tierra y todas sus ramificaciones que van desde:
- Problemas de interferencia electromagnética tales como:
- Los campos magnéticos y eléctricos y los aspectos públicos relacionados, los cuales tiene que ver con:
4. Efectuar cálculos precisos de tales efectos era virtualmente imposible (excepto para casos genéricos muy simples) antes de la llegada de la era de la 'computadora' y del 'software'. Hoy en día, el software especializado junto con poderosas plataformas computacionales permiten predicciones precisas de tales efectos. La complejidad de los fenómenos, sin embargo, requiere no solo especialización y compromiso con la parte de ingeniería, sino también una conciencia genuina de administración y de apoyo a fin de que los beneficios de esta nueva adquisición de conocimiento resulten en significativos beneficios económicos de la inversión. Los beneficios directos e indirectos, sin embargo, pueden ser fenomenales: normalmente de 10 a 100 veces la inversión dentro de cinco años y de más de 1 000 veces dentro de los siguientes 10 a 20 años. Dichos beneficios se resumen a continuación.
5. Los beneficios que resultan de la inversión en soluciones de análisis de ingeniería y de vanguardia con respecto a problemas relacionados con sistemas de puesta a tierra e interferencia electromagnética se pueden categorizar como se muestra a continuación:
- Beneficios para la empresa de servicios públicos propietaria del sistema de transmisión:
- Beneficios para el público:
- Beneficios para el ingeniero de la empresa de servicios públicos quien: