LA SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE SUBESTACIONES
DISEÑO DE SUBESTACIONES
Autor: Ing. Juan C. Alaniz
jcarlosalaniz@gmail.com
Índice
1
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 3
Ley Nº 24.065 – Régimen de la Energía Eléctrica ........................................... 5
Ley de Higiene y Seguridad Nº 19.587 .............................................................. 5
Resolución N°77/98 de la Secretaría de Energía ............................................. 6
Reglamentación para Estaciones Transformadoras AEA 95402 ................... 6
2
LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS EN LAS SUBESTACIONES ............ 7
La Seguridad de las Personas ............................................................................. 7
Protección contra Riesgos de Contactos Directos: .......................................... 8
2.2.1.
Protección por Aislamiento de las Partes Activas ............................................ 8
2.2.2.
Protección por medio de Barreras....................................................................... 8
2.2.3.
Protección por Puesta Fuera de Alcance........................................................... 8
Distancias Eléctricas de Seguridad Personal .................................................. 10
2.3.1.
Distancias Eléctricas de Seguridad Personal – Criterio AEA 95402 ........... 10
2.3.2.
AEA 95402 – Distancias Eléctricas de Seguridad Personal Adoptadas ..... 12
2.3.3.
Ejemplo de Distancias Eléctricas de Seguridad Personal ............................. 13
Protección contra Riesgos de Contactos Indirectos:...................................... 14
2.4.1.
Los Conceptos de “Masa” y “Tierra” según la Norma IRAM 2281 ............... 15
2.4.2.
Puesta a tierra de Subestaciones ..................................................................... 16
2.4.2.1.
Solicitaciones Críticas ......................................................................................... 17
2.4.2.2.
Diseño de la Red de Puesta a Tierra de una Subestación. .......................... 18
2.4.3.
Protección contra los efectos de los Campos Electromagnéticos ............... 19
3
LA SEGURIDAD DE LAS INSTALACIONES TÉCNICAS ............................. 20
3.1.
Protección contra Descargas Disruptivas ........................................................ 20
3.2.
Niveles de Aislación adoptados en la República Argentina .......................... 21
3.3.
Distancias mínimas en aire (tensiones resistidas impulsivas) ...................... 23
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INTRODUCCIÓN
Dos aspectos tan importantes como la seguridad y el medio ambiente, se definen en la etapa
inicial del diseño de una Subestación.
Cabe destacar a qué se refiere cuando se habla de diseño de una subestación
Hay dos palabras con significados similares: Diseño y Proyecto
Si acudimos a las definiciones, que para el castellano nos da Real Academia de la Lengua
Española – RAE, nos encontramos con las siguientes definiciones:
 Diseño: Traza, delineación de un edificio o de una figura. - Descripción o bosquejo de
alguna cosa, hecho con palabras.
 Proyecto: Conjunto de escritos, cálculos y dibujos que se hacen para dar idea de cómo ha
de ser y lo que ha de costar una obra de arquitectura o de ingeniería.
O sea que dan una idea del grado de definición del objeto en cuestión que implican esos
términos
En el caso de las Subestaciones los dos conceptos se superponen, porque no se puede
“delinear” o “diseñar” correctamente una Subestación, sin previamente haber “proyectado”, o
sea “definido”, una serie de aspectos fundamentales referidos, tanto a las obras civiles como
a las electromecánicas, como ser:
 Elección del terreno de implantación. Forma y dimensiones mínimas
 Elección del Esquema de Barras
 Definición del tipo de equipamiento – AIS o GIS
 Selección de aparatos y materiales
 Distancias eléctricas
 Criterios operativos
 etc.
En el caso de las Subestaciones y en función del grado de definición de los documentos
elaborados, los conceptos diseño y proyecto, se transforman en:
Diseño = Ingeniería Básica o Anteproyecto: Define qué es lo que hay que hacer
Proyecto = Ingeniería Ejecutiva o Proyecto Ejecutivo: Define cómo se hace y con qué se
hace
En líneas generales podemos decir que el concepto proyectar significa:
 Idear, trazar o disponer el plan y los medios para ejecutar una cosa.
 Realizar los documentos que permitan ejecutar un trabajo.
Mientras que el concepto proyecto significa:
 Conjunto de documentos que permiten ejecutar un trabajo.
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El proceso completo de Diseño/Proyecto, sería el siguiente:
Además de los sanos criterios técnicos que puedan tener los profesionales que desarrollen el
diseño, existen requisitos legales y reglamentarios que imponen estas condiciones y que
tienen además como sustento, los temas que vamos a analizar.
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En la República Argentina los principales requisitos legales y reglamentarios relacionados con
el diseño de las Subestaciones son:

La Ley Nº 24.065 – Régimen de la Energía Eléctrica

La Ley de Higiene y Seguridad Nº 19.587 y su Decreto Reglamentario Nº 351 / 79 y
Modificatorios y Decreto Nº 911/96

Resolución N°77/98 de la Secretaría de Energía

Reglamentación para Estaciones Transformadoras AEA 95402
Además, dentro de estos requisitos principales se encuentran mencionados una serie de
requerimientos secundarios, como ser: normas y reglamentaciones locales (provinciales,
municipales, etc.), normas técnicas nacionales e internacionales, etc., que conforman el
cuerpo reglamentario, a tener en cuenta en el diseño de las Subestaciones
Ley Nº 24.065 – Régimen de la Energía Eléctrica
La Ley Nº 24065 sobre el Régimen de la Energía Eléctrica, define como “Servicio Público”, a
las actividades de transporte y distribución de la energía Eléctrica.
Por servicio público se entiende toda actividad de la administración pública, o de los
particulares, que tienda a satisfacer necesidades o intereses de carácter general, cuya índole
o gravitación, requiera el control de la autoridad estatal". Marienhoff, Miguel S. "Tratado de
derecho administrativo
O sea que la actividad de transporte y distribución de energía eléctrica debe ser controlada
por el estado nacional.
Para estos fines la Ley crea el Ente Nacional Regulador de la Electricidad, ENRE, que tiene
entre sus funciones y facultades:
“Hacer cumplir la ley, su reglamentación y disposiciones complementarias, controlando la
prestación de los servicios y el cumplimiento de las obligaciones fijadas en los contratos de
concesión”
“Dictar reglamentos a los cuales deberán ajustarse los productores, transportistas,
distribuidores y usuarios de electricidad en materia de seguridad, normas y procedimientos
técnicos, de medición y facturación de los consumos”
Ley de Higiene y Seguridad Nº 19.587
La Ley de Higiene y Seguridad se refiere básicamente a las condiciones de higiene y
seguridad en el trabajo y sus disposiciones se aplican a:
“todos los establecimientos y explotaciones, cualesquiera sean la naturaleza económica de
las actividades, el medio donde ellas se ejecuten, el carácter de los centros y puestos de
trabajo y la índole de las maquinarias, elementos, dispositivos o procedimientos que se
utilicen o adopten.”
“Los términos establecimiento, explotación, centro de trabajo o puesto de trabajo, designan
todo lugar donde se realicen tareas de cualquier índole o naturaleza con la presencia
permanente, circunstancial, transitoria o eventual de personas físicas y a los depósitos y
dependencias anexas de todo tipo en que las mismas deban permanecer o a los que
asistan o concurran por el hecho o en ocasión del trabajo o con el consentimiento expreso
o tácito del empleador.”
Con estas definiciones, una Subestación es, a los efectos legales, un “Establecimiento” o un
“Centro de Trabajo”
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“El término empleador designa a la persona, física o jurídica, privada o pública, que utiliza
la actividad de una o más personas, en virtud de un contrato o relación de trabajo.”
Con esta definición, el propietario de la Subestación, que emplea personal para su
construcción, operación o mantenimiento, es a los efectos legales, el “Empleador”
De lo anterior se desprende que los alcances de la Ley se aplican a todas las personas, que,
por cualquier motivo, ya sean trabajadores permanentes, temporarios o visitantes, se
encuentren dentro de una Subestación.
O sea: Se aplica básicamente dentro de las Subestaciones
Resolución N°77/98 de la Secretaría de Energía
Esta Resolución reglamenta la aplicación de un "Manual de Gestión Ambiental del Sistema de
Transporte Eléctrico", para controlar los “Parámetros Ambientales” y fijar las “Condiciones y
Requerimientos” de las Obras de Líneas y Subestaciones, a realizarse en el sistema eléctrico
argentino.
Respecto de los parámetros ambientales hace referencia a la compatibilidad de las obras con
el medio ambiente, fijando criterios para el impacto visual, el efecto corona, el ruido de los
transformadores y los valores límites del campo eléctrico y del campo magnético en el
perímetro de las subestaciones
Sobre las condiciones y requerimientos para las obras, establece la obligación de elaborar un
plan de Gestión Ambiental para cada obra y evitar la ubicación de las subestaciones en la
proximidad de sitios de interés social o cultural, como ser: escuelas, hospitales, reservas
naturales, espacios públicos, etc.
Solicita además elaborar programas de manejo de residuos (contención de pérdidas de aceite
o combustibles), prevención de emergencias ambientales (inundaciones, tornados, incendios,
etc.), monitoreo, control y registro de datos relacionados con los parámetros ambientales, etc.
O sea, Se aplica básicamente fuera de las subestaciones
Reglamentación para Estaciones Transformadoras AEA 95402
Esta Reglamentación tiene por objeto definir las prescripciones técnicas mínimas a aplicar
en las etapas de diseño, proyecto, ejecución y explotación de ESTACIONES
TRANSFORMADORAS para:

Asegurar la protección de las personas

Asegurar la protección de los bienes involucrados.

Asegurar su funcionamiento satisfactorio conforme al uso previsto.

Respetar el medio ambiente.
Básicamente reglamenta sobre los criterios de diseño de las Subestaciones, las condiciones
técnicas, legales y reglamentarias y las Normas nacionales e internacionales que se utilizarán
para el diseño, construcción y equipamiento de estas instalaciones
Combina conceptos de La Ley de Higiene y Seguridad Nº 19.587, de la Resolución N°77/98
de la Secretaría de Energía y de las principales normas nacionales e internacionales de
aplicación específica a las Subestaciones
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LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS EN LAS SUBESTACIONES
La seguridad en las Subestaciones abarca dos áreas que se abordan con distintos métodos
y criterios:

Seguridad de las personas y de las instalaciones Técnicas respecto de las eventualidades
derivadas de la explotación de los sistemas eléctricos (en inglés “safety”), denominadas
“Seguridad Personal”, para las personas y “Seguridad Estructural”, para las instalaciones.

Seguridad de los todos los bienes respecto de las eventualidades derivadas de la acción,
intencional o no, de personas (en inglés “security”), denominada “Seguridad Patrimonial
A su vez, cada área se divide en distintas disciplinas, que tienen su enfoque particular.
En el diagrama adjunto se representa el árbol correspondiente sobre el que se realizará el
análisis correspondiente
CONTACTOS DIRECTOS
CONTACTOS
INDIRECTOS
PERSONAS
CAMPOS
ELECTROMAGNÉTICOS
PERSONAS E
INSTALACIONES
TÉCNICAS
DESCARGAS
DISRUPTIVAS
INSTALACIONES
TÉCNICAS
TENSIONES
TRANSFERIDAS
DESCARGAS
ATMOSFÉRICAS
SEGURIDAD
INCENDIO
INSTALACIONES TÉCNICAS,
DEPÓSITOS, EDIFICIOS,
ETC.
BIENES (INSTALACIONES,
SISTEMAS,
DOCUMENTACIÓN , ETC.)
PATRIMONIAL
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Y COTROL COMUNICACIONES
DOCUMENTACIÓN
DIAGRAMA DE SEGURIDAD EN SUBESTACIONES
La Seguridad de las Personas
La seguridad de las personas en las Subestaciones se aborda mediante las directivas de la
ley de higiene y Seguridad Nº 19.587 y de la Resolución N°77/98 de la Secretaría de Energía
(fundamentos legales), complementados con criterios basados en las leyes del
electromagnetismo (fundamentos técnicos), adaptados a las características físicas y
operativas de este tipo de instalaciones.
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Los criterios de seguridad de las personas o “Seguridad Personal” a aplicar en el diseño de
Subestaciones, se encuentran establecidos en la Reglamentación para Estaciones
Transformadoras AEA 95402
Los aspectos de seguridad de las personas a tener en cuenta son:
Protección contra Riesgos de Contactos Directos:
Esta protección se refiere al riesgo en el que una persona, en forma accidental no
premeditada, por desconocimiento, descuido o desatención, entre en contacto directo con
algún elemento energizado, es decir que toque un elemento energizado
No cubre el riesgo de un contacto por error durante la operación de las instalaciones, por
ejemplo, una persona que toca un elemento energizado, creyendo que no lo estaba.
En el Punto 3.2 “Condiciones de Seguridad de las Instalaciones Eléctricas” – “Protección
contra Riesgo de Contactos Directos”, del Anexo VI – Capítulo 14, del Decreto 351/79,
reglamentario de la Ley Nº 19.587 de Higiene y Seguridad del Trabajo, se dispone que
“se deben proteger las instalaciones eléctricas contra los riesgos de contactos directos,
mediante la implementación de medidas que eviten que cualquier persona entre en
contacto con partes de la instalación que normalmente tienen tensión (partes activas) y que
se realiza, por medio de”:

Protección por Aislamiento de las partes activas

Protección por medio de barreras

Protección por puesta fuera de alcance
2.2.1. Protección por Aislamiento de las Partes Activas
Este grado de protección se alcanza cuando las partes activas se encuentran aisladas para
el nivel de tensión de servicio, de tal forma que una persona pueda tocar la parte exterior de
la cubierta aislante, sin ningún riesgo de entrar en contacto con la parte activa.
Ejemplos de este tipo de protección son los cables o conductores aislados, las instalaciones
encapsuladas en SF6, etc.
2.2.2. Protección por medio de Barreras
Este grado de protección se alcanza cuando las partes activas se encuentran rodeadas por
una barrera infranqueable, de tal forma que una persona no pueda acercarse y tocar en forma
accidental la parte activa.
Ejemplos de este tipo de protección son las paredes, rejas, alambrados, cercos, vallas, etc.
2.2.3. Protección por Puesta Fuera de Alcance
Este grado de protección se alcanza con la aplicación en los proyectos de las llamadas
Distancias Seguridad, definidas en el citado Anexo VI del Capítulo 14, que especifica que:
“Para prevenir “Descargas Disruptivas” en trabajos efectuados en la proximidad de partes
no aisladas de instalaciones eléctricas en servicio, las separaciones mínimas, medidas
entre cualquier punto con tensión y la parte más próxima del cuerpo del operario o de las
herramientas no aisladas por él utilizadas en la situación más desfavorable, serán las
siguientes”
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NIVEL DE TENSIÓN
Hasta 24 V
DISTANCIA MÍNIMA
Sin Restricciones
Más de 50 V y hasta 1 kV
0,80 m
Más de 1 kV y hasta 33 kV
0,80 m (1)
Más de 33 kV y hasta 66 kV
0,90 m (2)
Más de 66 kV y hasta 132 kV
1,50 m (2)
Más de 132 kV y hasta 150 kV
1,65 m (2)
Más de 150 kV y hasta 220 kV
2,10 m (2)
Más de 220 kV y hasta 330 kV
2,90 m (2)
Más de 220 kV y hasta 500 kV
3,60 m (2)
(1) Estas distancias pueden reducirse a 0,60m, por colocación sobre los objetos con tensión
de pantallas aislantes de adecuado nivel de aislación y cuando no existan rejas metálicas
conectadas a tierra que se interpongan entre el elemento con tensión y los operarios.
(2) Para trabajos a distancia.
Estos últimos dos aspectos, la protección por medio de barreras o por puesta fuera de alcance,
se logran con la aplicación en los proyectos de las llamadas “Distancias Eléctricas de
Seguridad Personal”.
Estas Distancias son adoptadas por las empresas para sus instalaciones y definen las
separaciones mínimas, medidas entre cualquier punto con tensión y la parte más próxima del
cuerpo del operario o de las herramientas no aisladas por él utilizadas en la situación más
desfavorable.
EJEMPLOS DE DISTANCIAS DE SEGURIDAD PERSONAL
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Distancias Eléctricas de Seguridad Personal
Se define como "Distancia Eléctrica de Seguridad Personal" a la mínima distancia que debe
mantenerse en aire, entre cualquier punto con tensión y el suelo por donde pueden transitar
personas u otras zonas o aparatos sobre los que fuera necesario efectuar tareas de montaje,
inspección, reparaciones, mantenimiento, etc.
O sea, se refiere a distancias mínimas en aire que deben existir entre partes con tensión y
cualquier lugar donde las personas puedan transitar sobre el suelo, o trabajar en otros
conductores o equipos
Aclaraciones:
a)
Las personas a que se refiere el texto son aquellas habilitadas por los responsables de la
operación de las instalaciones para el desarrollo de tareas dentro de ellas, o sea que se
supone que es personal instruido y capacitado en la realización de trabajos en
instalaciones energizadas, donde existe el riesgo de contactos directos.
También involucra a las personas que, por cualquier motivo, deban realizar
reconocimientos o inspecciones visuales (visitas de proveedores, educativas, etc.), pero
que previamente han sido informadas sobre dichos riesgos.
b)
Transitar sobre el suelo: Significa caminar sobre los caminos principales o de
mantenimiento o sobre la playa para realizar inspecciones visuales, efectuar la operación
manual de equipos, o realizar trabajos “a distancia”, como ser verificar la presencia de
tensión mediante el uso de detectores adecuados y utilizando, en todos los casos, los
correspondientes “Elementos de Seguridad Personal”
c)
Trabajar en otros conductores o equipos: Significa trabajar a nivel del suelo o sobre
plataformas u otros medios de elevación, en contacto físico sobre esos elementos, para
revisar cajas de mando o borneras de conexiones, limpiar contactos de seccionadores,
ajustar morsetería, etc., elementos que deben estar puestos a tierra y cumpliendo con
todos los “Aspectos de Seguridad” definidos por las áreas de higiene y seguridad laboral
Estas distancias dependen de la tensión de la instalación y la mayoría de los criterios
internacionalmente aceptados, consideran a la "Distancia Eléctrica de Seguridad Personal"
como la suma de una "Distancia Eléctrica de Seguridad Básica”, determinada en forma
objetiva y generalmente relacionada con la “Distancia Eléctrica No Disruptiva”, que depende
del nivel de Aislación del sistema, más unas “Distancias de Protección”, o “Distancias de
Guarda”, definidas por las empresas y determinadas en forma subjetiva, que dependen de
una serie de factores, entre los que podemos citar los siguientes:

Distribución del equipamiento en la subestación.

Existencia de elementos de seguridad (rejas, barandas, etc.).

Movimientos del personal encargado de las tareas de montaje, inspección o
mantenimiento y naturaleza de los trabajos a realizar.

Medios utilizados para esas tareas (escaleras, hidroelevadores, grúas, etc.).

Valor del campo eléctrico en las zonas de trabajo o tránsito.
2.3.1. Distancias Eléctricas de Seguridad Personal – Criterio AEA 95402
La Reglamentación AEA 95402 para Estaciones Transformadoras, estipula las distancias
eléctricas mínimas para garantizar la seguridad del personal involucrado en tareas de
operación, mantenimiento y obra en las Subestaciones.
Son distancias mínimas para seguridad del personal y no representan distancias de diseño,
como alturas mínimas, distancias a caminos, distancias a cercos, etc., que son definidas por
las empresas propietarias de las instalaciones, en función de sus criterios de operación y
mantenimiento.
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La Distancia Mínima de Seguridad Vertical, en lo que respecta a la circulación o actuación de
personal, se fija en: dsv = 2,25 m.
Esta distancia, o altura, si se toma desde el nivel del piso terminado (NPT) de una
Subestación, es internacionalmente aceptada y surge de considerar la altura promedio de un
operador de Subestaciones. Ver Figura A
Figura A – Tallas Normalizadas aceptadas internacionalmente
La distancia entre la parte inferior de un aislador que soporta un elemento con tensión (polo
de interruptor, seccionador, barras, etc.) y el piso, no deberá ser inferior a 2,25 m, ya que el
aislador se considera como una pieza sujeta a un gradiente de tensión, cuya parte metálica
inferior está al potencial de tierra.
Deberán adoptarse también las medidas necesarias para que ninguna persona pueda
alcanzar, por cualquier medio, sea elevándose por encima del piso, o empuñando elementos
no aislados, una altura mayor a 2,25 m debajo de elementos con tensión, según se indica en
la Figura B
La altura mínima (dv – Distancia Vertical) de las partes con tensión sobre el nivel del suelo,
en ningún caso debe ser inferior a 3,05 m, si no se encuentran aisladas por barreras de
protección
Este valor surge de sumar la Distancia de Seguridad Vertical de 2,25 m, más 0,80 m, que es
la Distancias Mínima de Seguridad para tensiones hasta 1 kV, según el Decreto Nº 351/79.
Figura B – Zonas de Circulación a Nivel – Acercamiento Vertical
De la misma manera, deberá impedirse el acceso en el sentido horizontal, a una Distancia
Mínima de Seguridad Horizontal dsh = 0,90 m a partir de barandas o cercos, empuñando
elementos y en dirección a zonas con tensión.
Para fijar esta distancia se tomó la distancia a la que puede llegar el brazo de una persona,
extendido en sentido horizontal.
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En las Figura C, se representan las diferentes situaciones, ya sea para tareas de
mantenimiento, obras, circulación, etc., realizadas a nivel
Figura C – Barandas y Cubiertas – Acercamiento Horizontal
2.3.2. AEA 95402 – Distancias Eléctricas de Seguridad Personal Adoptadas
La cláusula 10 de la Reglamentación AEA 95402 establece que las Distancias Eléctricas de
Seguridad se expresan como la suma de los siguientes valores:
La “Distancia de Seguridad”, definida por la ley Nº 19.587 de Higiene y Seguridad del Trabajo.
Esta zona se define en las Figuras B y C como “Distancia de Base” y sus valores
correspondientes se indican en la TABLA de Distancias Mínimas indicada en el Anexo VI –
Capítulo 14, de la Ley Nº 19.587 de Higiene y Seguridad del Trabajo.
La Distancia de Base garantiza la prevención de cualquier riesgo de descarga en las
condiciones menos favorables.
La “Distancia Operativa”, que depende del movimiento del personal de operación o
mantenimiento, de la naturaleza de los trabajos a efectuar, y de los requerimientos de
circulación y acceso.
Esta distancia determina una “Zona Operativa”, que en las Figuras B y C se han definido con
unas distancias mínimas de dsv = 2.25 m y dsh = 0,90 m respectivamente.
Para todas las situaciones y niveles de tensión, se determinan a las Distancias Eléctricas
Mínimas de Seguridad con las siguientes expresiones:
dh = df-t + 0,9
dv = df-t + 2,25
Donde:
dh = distancia horizontal, en metros, que debe respetarse en todas las zonas de
circulación y/o trabajo
dv = distancia vertical, en metros, que debe respetarse en toda la zona de circulación
y nunca debe ser menor de 3,05 m.
df-t = Distancia Base Mínima fase-tierra, en metros, correspondiente al valor fijado en
el Anexo VI – Capítulo 14, de la Ley Nº 19.587 de Higiene y Seguridad del Trabajo y a
los considerados en el Decreto Nº 911/96 de la Ley Nº 24.557 de Riesgos de Trabajo
y cuyos valores se indican en la TABLA citada
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Deberán adoptarse las medidas necesarias para que ninguna persona pueda alcanzar, por
cualquier medio, sea elevándose por encima del piso, o empuñando elementos no aislados,
una altura mayor a 2,25 m debajo de elementos con tensión.
Para aquellos casos en que por razones de montaje por falta de espacio las partes bajo
tensión se encuentran a alturas inferiores a las especificadas, se instalarán barandas
protectoras o bien cubiertas como se indica en la Figura C.
De la misma manera, deberá impedirse el acceso en el sentido horizontal, a una distancia
menor a 0,90 m a partir de barandas o cercos, en dirección a zonas con tensión.
Las barandas deben tener 1,20 m de altura y quedar a una distancia de las partes vivas igual
a la Distancia Base (df-t) aumentada en 0,90 m como mínimo.
Las cubiertas deben ser de 2,25 m de altura y estar alejadas de las partes vivas a una distancia
igual a la Distancia Base (df-t).
La Tabla 10.II de la Reglamentación AEA 95402 fija los valores de las “Distancias Eléctricas
Mínimas de Seguridad” que se deben aplicar a los proyectos de Subestaciones.
TENSION
NOMINAL
dbase
dh
dv
[m]
[m]
[m]
13,2 y 33
0,80
1,70
3,05
132
1,50
2,40
3,75
220
2,10
3,00
4,35
330
2,90
3,80
5,15
500
3,60
4,50
5,85
[kV]
2.3.3. Ejemplo de Distancias Eléctricas de Seguridad Personal
Para el Proyecto de las Subestaciones, las empresas han fijado en base a su experiencia una
serie de “Distancias Eléctricas de Proyecto” que, respetando las Distancias Eléctricas Mínimas
de Seguridad Personal indicadas en la Reglamentación AEA 95402, le permite al proyectista
solucionar los problemas prácticos concretos de la distribución de las Barras, Aparatos,
Conexiones, Caminos de Acceso y Mantenimiento, etc., cumpliendo además con las
premisas indicadas en los puntos anteriores.
Como ejemplo se reproduce una Tabla de Distancias Eléctricas de Seguridad Personal
proporcionada por gentileza de Edenor SA
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Protección contra Riesgos de Contactos Indirectos:
Esta protección consiste en evitar la existencia de potenciales peligrosos en las partes
metálicas o conductoras accesibles, que normalmente no tienen tensión, denominadas
“masas”, o sea las partes no activas o pasivas de la instalación y que adquieren
accidentalmente potencial, a consecuencia de una falla de aislamiento de la instalación.
En el Punto 3.3.1 “Condiciones de Seguridad de las Instalaciones Eléctricas” – “Protección
contra Riesgo de Contactos Indirectos”, del Anexo VI – Capítulo 14, del Decreto 351/79,
reglamentario de la Ley Nº 19.587 de Higiene y Seguridad del Trabajo, se dispone que:
“Para proteger a las personas contra riesgos de contacto con masas puestas
accidentalmente bajo tensión, estas deberán estar puestas a tierra y se adoptarán uno de
los dispositivos de seguridad enumerados el punto 3.3.2”
Los dispositivos de seguridad enumerados en el punto 3.3.2, son los conocidos como
“Dispositivos de Protección Activa” y se refieren a elementos tales como interruptores, relés,
etc., que sacan de servicio la instalación en forma automática ante cualquier defecto de la
aislación.
Este tipo de “Protecciones Activas” se analizan y definen en la etapa de “Proyecto Ejecutivo”
de las Subestaciones.
Se las llama “protecciones activas”, porque se trata de dispositivos o mecanismos que
generalmente requieren de una fuente auxiliar de energía para su operación, mientras que las
“protecciones pasivas”, no requieren ninguna fuente de energía auxiliar, ya que “actúan por
su sola presencia”.
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Respecto de la puesta a tierra de las “masas” indica en el punto 3.3.1 que:
“Las masas deberán estar unidas eléctricamente a una toma a tierra o a un conjunto de
tomas a tierra interconectadas.”
“El circuito de puesta a tierra deberá ser: continuo, permanente, tener la capacidad de carga
para conducir la corriente de falla y una resistencia apropiada.”
“Los valores de las resistencias de las puestas a tierra de las masas deberán estar de
acuerdo con el umbral de tensión de seguridad y los dispositivos de corte elegidos, de
modo de evitar llevar o mantener las masas o un potencial peligroso en relación a la tierra
o a otra masa vecina”
Estas características de la instalación de puesta a tierra se logran mediante la adopción de
criterios de proyecto que impiden que una persona entre en contacto con dos masas que,
como consecuencia de una falla en la aislación de un circuito, tengan diferencias de potencial
peligrosas.
2.4.1. Los Conceptos de “Masa” y “Tierra” según la Norma IRAM 2281
En la Norma IRAM 2281-3 Punto 3.1., se definen como “Masas” a:
“las partes metálicas accesibles de los elementos de la instalación y de los aparatos
eléctricos, que están separadas de las partes bajo tensión solamente por una aislación
básica y que son susceptibles de ser puestas bajo tensión a consecuencia de una falla.
Esta falla puede resultar de un defecto de la aislación básica, o de las disposiciones de
fijación y protección”.
“Son masas las piezas metálicas que forman parte de las canalizaciones eléctricas, los
soportes de los aparatos eléctricos con aislación básica y las piezas colocadas en contacto
con la envoltura exterior de estos aparatos”
“Por extensión; también puede ser necesario considerar como masa todo objeto metálico
situado en la proximidad de partes bajo tensión no aisladas y que presente un riesgo de
encontrarse unido eléctricamente con esas partes bajo tensión, a consecuencia de una
falla de los elementos de fijación (por ejemplo, aflojamiento de una conexión, rotura de un
conductor, etc.)”.
A su vez, en el Punto 3.1, se define como “Tierra” a:
“la denominación, tanto para la tierra como lugar físico en el sentido eléctrico, como para
la tierra como material, por ejemplo, los suelos tales como humus, arcilla, arena, grava,
piedras, etc.”
“El sentido eléctrico de la palabra tierra tiene los significados siguientes:”
a) un conductor de puesta a tierra o algún conductor en conexión eléctrica directa con el
conductor de puesta a tierra;
b) una conexión, accidental o intencional, entre un conductor y tierra;
c) una conexión o puesta a tierra, de un conductor al sistema de puesta a tierra.
También esta Norma define, en el Punto 3.6., a la Instalación de “Puesta a Tierra” como:
“Conjunto de elementos, conectados eléctricamente a la masa de la tierra, con la finalidad
de proteger personas, animales y bienes de los efectos dañinos de la corriente eléctrica, o
de fijar un potencial de referencia o de conducir a tierra las corrientes de rayos u otras
descargas eléctricas atmosféricas. Se compone de la totalidad de los electrodos
dispersores, conductores de protección, conductores colectores, puentes (o placas)
colectores, y de los electrodos de tierra naturales.”
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2.4.2. Puesta a tierra de Subestaciones
La forma de puesta a tierra de un sistema eléctrico, define una serie de características
fundamentales sobre su funcionamiento, en particular, su comportamiento durante cierto tipo
de fallas.
Así desde el punto de vista de la conexión del neutro de un sistema eléctrico, éstos se definen
como sistema con neutro aislado o puesto a tierra; a su vez los últimos se subdividen en
puestos a tierra en forma rígida o a través de impedancias.
La mayoría de los sistemas públicos de distribución de energía adoptan el sistema de
conexión del neutro rígidamente o efectivamente puesto a tierra
Cuando se habla de “Rígidamente o Efectivamente Puesto a Tierra”, significa poner a tierra el
neutro de un sistema, o sea que uno o varios puntos de ese conductor (el neutro), se conectan
físicamente a la tierra, a la que se supone eléctricamente neutra.
De esa forma, el potencial de los demás conductores del sistema, queda perfectamente
definido respecto de tierra, a la que se le asigna el potencial cero.
En los sistemas puestos a tierra, en determinadas condiciones de servicio o de falla de uno o
varios conductores a tierra, circularán corrientes por la tierra, por lo que ésta se comportará
como un conductor más del sistema, al permitir que la corriente de falla retorne al neutro de
la fuente de generación.
Por otra parte, durante la circulación de corriente de la malla por tierra, se producirán sobre la
superficie del terreno, caídas de potencial que es necesario evaluar, ya que se pueden llegar
a ser importantes, poniendo en peligro a personas e instalaciones.
Para estimar la magnitud de las caídas de potencial producidas sobre la superficie del suelo
cuando circula una corriente de falla, se han efectuado una serie de análisis teóricos y
realizados ensayos sobre modelos, para conocer la distribución de potenciales sobre la
superficie del terreno.
El análisis pormenorizado de los modelos de Red de Puesta a Tierra y las ecuaciones para
resolver la distribución de potenciales sobre la superficie del suelo se encuentran ampliamente
desarrollados en la Guía IEEE 80-2000 Guide for Safety in AC Substation Grounding
La utilización de los métodos, cálculos y verificaciones del sistema de puesta a tierra de las
subestaciones, recomendados por esta Guía, está indicado en la Reglamentación AEA 95402
Es importante destacar que esta Guía está orientada al cálculo de las tensiones que aparecen
sobre la superficie del terreno de una Subestación durante una falla a tierra, o sea que se trata
de fenómenos del tipo transitorio que duran, a lo sumo, unos pocos segundos
Estas tensiones pueden provocar la circulación de corrientes a través del cuerpo de las
personas que se encuentren en la zona, por lo que resulta importante su cálculo, para verificar
que esas corrientes no comprometan su seguridad durante las fallas a tierra.
No obstante, lo anterior y a pesar que las fórmulas que propone la IEEE 80-2000 son
aproximadas y provienen de análisis sobre modelos, su uso es ampliamente aceptado y
recomendado, dado que los resultados concretos de su aplicación, fueron luego corroborados
por mediciones de campo.
La teoría y las verificaciones prácticas demuestran que el paso de una corriente de falla a
tierra crea sobre la superficie del terreno, una distribución de potenciales respecto de un punto
suficientemente alejado, llamado “Tierra de Referencia”, con un gradiente de potencial que es
máximo en el punto de pasaje de la corriente a tierra y tiende a cero al alejarse hacia la Tierra
de Referencia.
Lo que se trata de diseñar es un sistema de puesta a tierra para una Subestación, donde el
valor de ese gradiente de potencial sea compatible con la seguridad de las personas y bienes
involucrados.
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Lo ideal sería que toda la Subestación estuviese montada sobre una placa metálica única, ya
que en este caso todos los elementos que estuviesen sobre su superficie estarían al mismo
potencial, no existiendo entonces, ninguna diferencia de potencial entre distintos puntos de la
instalación.
Como esta solución es impracticable desde el punto de vista físico y económico, la solución
práctica adoptada es construir una red mallada de conductores, llamada “Malla de Puesta a
Tierra”, que se entierra generalmente entre 60 cm y 1 m por debajo de la superficie (NPT) de
la Playa de AT.
A esta Malla de Puesta a Tierra se le conectan todos los neutros del sistema y las partes
metálicas (armazones, de aparatos, estructuras soporte, hilos de guardia, etc.) que
normalmente no se encuentran con tensión, o sea las “masas”, tal como se definen en la Ley
de Higiene y Seguridad y en la Normas IRAM, de todos los elementos constitutivos de una
Subestación.
Cuando se produce una falla a tierra en una Subestación, la corriente retornará a los neutros
lejanos de las fuentes de generación básicamente por tres caminos:

Retorno superficial por tierra a través de la Malla de Puesta a Tierra

Retorno profundo por tierra a través de las Jabalinas o dispersores profundos

Retorno por caminos galvánicos a través de Hilos de guardia de líneas o pantallas de
cables
Ante la dispersión de corriente a través de la malla enterrada (Corriente Neta de Malla), se
produce sobre la superficie del terreno, una distribución de potenciales con valores máximos
en correspondencia con los conductores enterrados y que presentan diferencias de potencial,
también máximas, respecto del centro de las cuadrículas de la malla.
La distribución de los potenciales dentro y fuera de la superficie ocupada por la Malla de
Puesta a Tierra de una Subestación y cuando circula la Corriente Neta Máxima de Malla,
plantea cuestiones de seguridad para las personas y para los equipos, ya sea que se
encuentren dentro del perímetro de la Subestación, como fuera de él.
2.4.2.1. Solicitaciones Críticas
Las solicitaciones críticas que se presentan son:
Tensión de Contacto
Tensión de Contacto “Uc” (Utouch según IEEE 80): Es la diferencia de potencial a la que
puede quedar sometida una persona, cuando circula la Corriente Neta Máxima de Malla, entre
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dos puntos extremos de su anatomía (mano y mano o mano y pie), uno de los cuales tiene
contacto con un elemento al potencial de la Malla de Puesta a Tierra de la Subestación y el
otro al potencial del suelo.
Tensión de Paso
Tensión de Paso “UP” (Ustep según IEEE 80): Es la diferencia de potencial a la que puede
quedar sometida una persona entre dos puntos separados a la distancia de un paso normal
(1 m), cuando circula la Corriente Neta Máxima de Malla.
Tensión de Transferencia
Tensión de Transferencia “UT” (Utrrd según IEEE 80): Es la diferencia de potencial cuando
circula la Corriente Neta Máxima de Malla, a la que queda sometida una persona que toca
dentro de una Subestación, un elemento metálico puesto a tierra en un extremo alejado o en
la zona de la Tierra de Referencia.
También, pero en sentido inverso, una persona que estando en una ubicación lejana o en la
zona de la Tierra de Referencia, toca un elemento metálico puesto a tierra dentro de una
Subestación.
Un ejemplo común de estas situaciones lo constituyen las pantallas de los cables aislados de
AT, MT, BT o de comunicaciones, que, puestos a tierra en una Subestación, se vinculan
aislados de tierra con sitios lejanos como ser: otras Subestaciones, Cámaras o Plataformas
MT/BT, edificios corporativos, etc.
También se aplica esta situación crítica a una persona que se encuentra próxima al perímetro
de la Subestación o que toca el alambrado perimetral, estando en la vereda exterior,
generalmente vía pública o vecinos linderos.
Como referencia de estas solicitaciones críticas ver la figura adjunta tomada de la Guía IEEE
80-2000 (Fig. 12 en Pag 24 de la IEEE Std 80-2000 - Guide for Safety in AC Substation
Grounding).
2.4.2.2. Diseño de la Red de Puesta a Tierra de una Subestación.
El diseño de la Malla de Puesta a Tierra de una Subestación, se realiza luego de haber
dimensionado la distribución física de las instalaciones, o sea definido el Lay Out General de
la Subestación:
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
Playas de AT

Ingreso de Líneas de AT

Ubicación de edificios

Ubicación de Cercos y Caminos
Este diseño es un proceso iterativo, que tiene un primer paso que es un “Prediseño”, sigue
con su verificación y finaliza con el ajuste de ese prediseño, para llegar al dimensionamiento
final de la Malla.
Además del Lay Out General de la Subestación, los datos necesarios para este diseño son:

Valor de la corriente máxima de falla

Fracción de la corriente máxima de falla que retorna por la Malla de Puesta a Tierra a los
neutros lejanos

Tiempo máximo de duración de la corriente de falla y eventuales recierres

Material a utilizar para la construcción de la Malla de Puesta a Tierra.

Resistividad del suelo donde se instalará la Malla de Puesta a Tierra.
Los datos que se obtienen de este dimensionamiento son:

La cantidad y sección del conductor a utilizar

De ser necesario, la cantidad y tipo de jabalinas a instalar.

Resistencia de la Malla de Puesta a Tierra.

Corriente efectivamente drenada por la Malla.

Las máximas Tensiones de Contacto y Paso, presentes dentro de la Subestación y en su
periferia

Con los valores calculados, se debe Verificar el cumplimiento de los valores admisibles
de las Tensiones de Contacto y de Paso
2.4.3. Protección contra los efectos de los Campos Electromagnéticos
Además del análisis de las “Distancias Eléctricas Mínimas de Seguridad”, intervienen en la
determinación de la distancia al nivel del suelo, los efectos biológicos de los campos
electromagnéticos de baja frecuencia, en especial para los sistemas con Um > 300 kV.
Bajo el nombre genérico de efectos biológicos, se agrupan en realidad los puramente
biológicos, en cuanto existe la posibilidad de modificaciones hormonales o genéticas (no
comprobadas hasta el presente).
También incluye a los funcionales, que agrupan las sensaciones molestas, (ruidos, zumbidos,
hormigueos) y los de seguridad, en tanto y en cuanto pueden producirse descargas a través
del cuerpo, por contactos con tensiones inducidas sobre instalaciones accesibles.
Al respecto vale lo indicado en la Resolución N°77/98 de la Secretaría de Energía – Anexo I
– Campos de Baja Frecuencia, que establece que:
“El nivel máximo de campo eléctrico, en cualquier posición, deberá ser tal que las corrientes
de contacto para un caso testigo: “niño sobre tierra húmeda tocando un objeto metálico y
vehículo grande sobre asfalto seco”, no deberán superar el límite de seguridad de 5 m A”.
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Este punto debería verificarse especialmente en los cercos y alambrados existentes dentro
de una Subestación y en las zonas de acometida de las Líneas de AT, ya que, si estos no
están efectivamente puestos a tierra, podrían comportarse como si estuvieran aislados y, en
consecuencia, presentar una cierta capacidad respecto del suelo.
PERSONAS PUESTAS A TIERRA TOCAN ALAMBRADOS AISLADOS
Estos efectos se manifiestan tanto en los alambrados interiores como en los exteriores, que
limitan el predio de la Subestación, con la vía pública o con vecinos linderos, o sea que aplica
tanto dentro como fuera de la Subestación
3
LA SEGURIDAD DE LAS INSTALACIONES TÉCNICAS
3.1. Protección contra Descargas Disruptivas
Además de las Distancias Eléctricas de Seguridad Personal, existen otras distancias que
tienen por objeto impedir que se produzca una descarga disruptiva entre partes que se
encuentran a diferente potencial, por ejemplo: Fase-Fase, Fase-Tierra, Fases de distintos
sistemas, etc.
A estas Distancias Eléctricas se las denomina “Distancias Eléctricas de Seguridad
Estructural”, ya que tienen por objeto proteger las instalaciones contra descargas entre partes
del sistema
Para la determinación de estas distancias, se aplica el concepto de las llamadas "Distancias
Eléctricas no Disruptivas”.
Se define como "Distancia Eléctrica no Disruptiva" a la separación mínima necesaria que debe
mantenerse en aire, entre partes que están a diferente potencial, para que no se produzca
una descarga entre ellas cuando se presente una sobretensión en el sistema
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El análisis respecto de las descargas disruptivas, se aplica solo a las aislaciones llamadas
"Autorregenerativas" o sea aquellas que recuperan íntegramente sus propiedades aislantes
después de una descarga disruptiva, por ejemplo, el aire.
Las Distancias Eléctricas No Disruptivas se determinan en función de las máximas
sobretensiones que pueden aparecer en los sistemas eléctricos y que se resumen en un
conjunto de valores, denominados “Niveles de Aislación”, que definen las características
dieléctricas de las instalaciones y los aparatos que forman parte de ellas.
Estas distancias se determinan mediante ensayos realizados en laboratorios, en condiciones
ambientales y sobre configuraciones físicas (formas de electrodos, combinación de
electrodos, etc.) normalizadas y arrojan una serie de valores mínimos, internacionalmente
aceptados.
Tanto los Niveles de Aislación, como las Distancias No Disruptivas asociadas, se encuentran
definidas en normas internacionales como:

Norma IEC 60071 Insulation Coordination – Part 1 & Part 2

IEEE Std 1313 Standard for Power Systems – Insulatios Coordination
Estos aspectos también se encuentran tratados en el Punto 9 de la Reglamentación AEA
95402 para Estaciones Transformadoras
3.2. Niveles de Aislación adoptados en la República Argentina
Esta distancia depende en forma directa del Nivel de Aislación del Sistema Eléctrico al que
está vinculada la Subestación y que define la Coordinación de los Niveles de Aislación de la
instalación.
La coordinación de la aislación comprende la selección de las tensiones resistidas por los
equipos y partes de una Subestación, en función de las tensiones que pueden aparecer en la
red a la cual se vinculan y teniendo en cuenta las características de los dispositivos de
protección disponibles.
Para la selección de las tensiones resistidas nominales para la aislación del equipamiento y
las instalaciones de estos sistemas de potencia entre fase y tierra, entre fases y longitudinal
se recurre a las Norma IEC 60071 e IRAM 2211.
Las formas de onda de las Tensiones Nominales Resistidas son, según la Norma IEC 60071,
las siguientes:
Tensiones de corta duración a frecuencia industrial nominal: una tensión sinusoidal con
frecuencia entre 48 Hz y 52 Hz, y duración de 60 s.
Impulso de origen atmosférico nominal: una tensión impulsiva que tiene una duración de frente
de onda de 1,2 s y una duración al valor medio de 50 s.
Impulso de maniobra nominal: una tensión impulsiva que tiene un pico de duración de 250 s
y una duración al valor medio de 2500 s.
Impulso de maniobra combinado nominal: tensión de impulso combinada que tiene dos
componentes del mismo valor pico y polaridad opuesta. La componente positiva es un impulso
de maniobra nominal y la negativa es un impulso de maniobra cuyos tiempos de pico y valor
medio no serían menor que aquellos del impulso positivo.
Ambos impulsos alcanzarían sus valores picos en el mismo instante. El valor pico de la tensión
combinada es, por lo tanto, la suma de los valores picos de las componentes.
El valor de los ensayos de tensión debe ser determinado bajo condiciones específicas en
ensayos de resistencia, durante el cual se tolera un número especificado de descargas
disruptivas.
La Tensión Resistida es designada como:
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Tensión Resistida Asumida Convencional, cuando el número de descargas disruptivas
tolerado es cero. Esto es considerando que corresponde una probabilidad de resistir Pw = 100
% - Válido para sistemas con Um < 300 kV)
Tensión Resistida Estadística, cuando el número de descargas disruptivas tolerado está
relacionado con una probabilidad de resistencia específica. Esto es considerando que
corresponde una probabilidad de resistir Pw = 90 % - válido para sistemas con Um > 300 kV
Las condiciones atmosféricas de referencia nominales son:
Temperatura: to = 20 °C
Presión: bo = 101,3 kPa (1013 mbar)
Humedad absoluta: hao = 11 g/m3
El análisis respecto de las descargas disruptivas, se aplica solo a las aislaciones llamadas
"autorregenerativas" o sea aquellas que recuperan íntegramente sus propiedades aislantes
después de una descarga disruptiva, por ejemplo, el aire.
Las normas lEC 60071 e lRAM 2211, fijan esos valores en función de la experiencia y los
estudios realizados en distintos países.
Como ejemplo incluimos en la tabla Nº 1, los valores recomendados en la lEC Nº 60071 para
estos Sistemas con Um < 300 kV.
Para estos niveles, la Coordinación de los Niveles de Aislación se basa en el supuesto que
las sobretensiones atmosféricas son las determinantes para la selección del nivel de aislación.
TABLA N°1
Tensión máxima para Tensión resistida de corta
Tensión resistida de impulso
Equipamiento
duración a frecuencia
Atmosférico nominal [kV]
Um [kV]
industrial nominal [kV]
(Valor de Cresta)
(Valor eficaz)
(Valor eficaz)
20
40
40
60
75
95
145
170
3,6
10
7,2
20
14,5 (13,2 kV)
38
36 (33 kV)
70
72,5
140
325
(185)
(450)
230
550
275
650
(275)
(650)
(325)
(750)
360
850
395
950
460
1.050
145 (132 kV)
245 (220 kV)
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Notas: Los valores indicados en amarillo, son los adoptados por las empresas
distribuidoras en el área del AMBA para el diseño de sus instalaciones y los requeridos
para sus equipamientos.
3.3. Distancias mínimas en aire (tensiones resistidas impulsivas)
En instalaciones complejas, como lo son las Subestaciones, que no pudieron ser ensayadas
en su conjunto, es necesario asegurarse que la capacidad dieléctrica para resistir tensiones
impulsivas sea la adecuada.
La correlación entre las tensiones resistidas de impulso atmosférico y las distancias mínimas
en aire para que no se produzca la descarga disruptiva, están definidas en la Norma lEC
60071
Estas distancias mínimas están dirigidas solamente a los requerimientos de la coordinación
de la aislación y las distancias de seguridad estructural de las instalaciones técnicas. Los
requerimientos de distancias de seguridad ya fueron definidos en el punto 2.1
Como ejemplo incluimos en la tabla Nº 2, los valores recomendados en la lEC Nº 60071 para
estos Sistemas con Um < 300 kV, que se consideran convenientes para aplicaciones
generales (distancias entre barras, conexiones, etc.), ya que proveen la distancia segura
mínima para los niveles de aislación especificados.
Estas distancias pueden ser menores en los aparatos y equipos (interruptores, seccionadores,
transformadores, etc.), si se ha comprobado, por ensayos individuales realizados antes de su
incorporación a una subestación, que estos soportan las sobretensiones impulsivas citadas,
sin producirse descargas disruptivas
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