Desarrollo de un Entorno de CAD para Cálculo y Diseño de Tomas de Tierra en Instalaciones Eléctricas

Abstract

El diseño óptimo de sistemas de puesta a tierra seguros en grandes instalaciones eléctricas ha sido uno de los retos más importantes que se han planteado desde el uso industrial de la electricidad. El objetivo principal de este tipo de sistemas es transportar y disipar la energía eléctrica en el terreno en caso de que se produzca un fallo en la instalación garantizando así la seguridad de las personas en las inmediaciones de la misma, el suministro de energía y protegiendo los equipos eléctricos. Las condiciones de seguridad para estas instalaciones vienen definidas en normativas legales y consisten esencialmente en satisfacer unos valores máximos admisibles de diferencias de potencial eléctrico entre puntos próximos que puedan ser alcanzados por un individuo (potencial de paso, de malla y de contacto).
Las ecuaciones que gobiernan la disipación de electricidad en el terreno se establecen en la Teoría Electromagnética de Maxwell. Partiendo de estas ecuaciones, los autores han desarrollado en los últimos años una formulación basada en el Método de los Elementos de Contorno (BEM) que permite obtener la distribución de potencial eléctrico en la superficie del terreno de sistemas de puesta a tierra.
En este artículo se presenta un entorno de CAD basado en herramientas de software libre que incorpora la formulación de Elementos de Contorno (BEM) desarrollada por los autores y que permite resolver en tiempo real problemas de diseño de sistemas de puesta a tierra en grandes instalaciones eléctricas. Este entorno permite resolver este tipo de problemas en ordenadores personales convencionales de forma intuitiva y en un entorno de trabajo amigable.
Asimismo, los autores también han desarrollado una versión de prueba de este software de cálculo para libre distribución y uso por parte de los usuarios.