UN_PAT: Programa para el cálculo de potenciales transitorios en puestas a tierra

UN_PAT: a software for calculating transient grounding potential

En este trabajo se presentan los resultados de un trabajo de grado y parte de los resultados de una tesis de doctorado desarrollados en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, grupo PAAS-UN de la Universidad Nacional de Colombia. El trabajo consistió en la implementación de un programa de computador para analizar el comportamiento transitorio de cualquier configuración de electrodos de puesta a tierra inmersos en un terreno homogéneo, isotrópico y lineal. Para el análisis se utilizó el Modelo Electromagnético Híbrido (MEH) dada su gran versatilidad y los bajos tiempos de cálculo respecto de otros. El programa, llamado UN_PAT, fue implementado en C++ y utiliza librerías de código abierto con el propósito de que sea de libre distribución y así pueda ser modificado y mejorado por trabajos posteriores. Los resultados fueron validados ampliamente con otros programas similares, con resultados de otros modelos de análisis y con pruebas experimentales; algunos de estos resultados son presentados en este documento.

Introducción

En general, los sistemas de protección de los sistemas eléctricos tienen como parte fundamental la puesta a tierra. Las fallas que se puedan presentar en los sistemas eléctricos y que por medio de algún dispositivo se puedan conducir a la puesta a tierra (descargador de sobretensiones, bajante del sistema de puesta a tierra, etc.), son señales transitorias con diferentes componentes en frecuencia. La forma en la cual se distribuyen dichas señales (corrientes) transitorias en los electrodos de puesta a tierra y los potenciales transitorios que aparecen en el momento de la falla son objeto de estudio con el propósito de evaluar los riesgos a los que se exponen las personas que se encuentren en las inmediaciones del sistema afectado y los niveles de tensión a los que están sujetos los equipos.

La investigación de las puestas a tierra se divide principalmente en tres partes: los estudios en baja frecuencia (señales DC y frecuencia industrial), los estudios transitorios y los estudios del comportamiento no lineal (para un detalle del estado del arte ver Montaña, 2002).