sistema de puesto a tierrra

Sistema de puesto a tierra

Cuando hablamos de puesta a tierra nos referimos a unos conductores que realizan la conexión eléctrica con el suelo.

Son importantes para evitar que se dañen los equipos en caso de una corriente transitoria peligrosa o también por la falta de aislamiento en uno de los conductores y al quedar en contacto con las placas de los contactos y ser tocados por alguna persona puede ocasionarle lesiones o incluso la muerte

El objetivos de hacer un buen pozo a tierra, es que conduzca y absorba todas las corrientes anormales, evitar que aparezcan tensiones peligrosas para la vida humana, permitir que la protección del circuito eléctrico evite la falla inmediatamente.

Elementos que forman una puesta a tierra

A los elementos que forman el conjunto de una puesta a tierra los podemos clasificar de la siguiente forma:

Tierra: Necesitamos un terreno que será capaz de disipar las energías que pueda recibir.

Toma de tierra: Esta es la instalación de conexión a tierra, consta de las siguientes partes: Electrodos o picas (también llamados jabalinas):

Partes metálicas enterradas. Línea de enlace con tierra: Conductor conectado

a los electrodos. Bornes de puesta a tierra: conexión entre la línea

de enlace y los distintos conductores de protección.

Conductores de protección: unen los distintos puntos de la instalación con la línea de enlace.

El objetivo de sistema de puesto a tierra.

los objetivos de instalar la puesta a tierra en conductores eléctricos, materiales y partes de equipo que no deben transportar corrientes eléctricas indeseables en forma permanente son:

• Conducir a tierra todas las corrientes de fuga, producidas por una falla de aislamiento que haya energizado las carcasas de los equipos eléctricos.• Evitar que en las carcasas metálicas de los equipos eléctricos aparezcan tensiones que resulten peligrosas para la vida humana.• Permitir que la protección del circuito eléctrico (disyuntor magnético térmico), despeje la falla, en un tiempo no superior a 5 segundos.• Limitar sobre tensiones debidas a descargas atmosféricas y fenómenos transistores.• Limitar la diferencia de potencial a tierra en un circuito, durante su operación normal. Elementos que conforman un sistema de puesta a tierra

Tipos de tierras

- Sistema a tierra de corriente alterna :La corriente alterna (ca) se comporta como su nombre lo indica. Los electrones del circuito se desplazan primero en una dirección y luego en sentido opuesto, con un movimiento de vaivén en torno a posiciones relativamente fijas. Esto se consigue alternando la polaridad del voltaje del generador o de otra fuente.La popularidad de que goza la ca proviene del hecho de que la energía eléctrica en forma de ca se puede transmitir a grandes distancias por medio de fáciles elevaciones de voltaje que reducen las pérdidas de calor en los cables.

Sistema a tierra de corriente continua

En la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. También cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido,el flujo se denomina corriente continua y va del polo positivo al negativo.

Sistema a tierra electrostáticas

El sistema de uniones metálicas entre los distintos componentes puede hacerse en conjunto con el diseño del sistema de tierras de potencia, para evitar cables en paralelo, y tener siempre los calibres adecuados.

Cuando esta puesta a tierra no es suficiente para evitar la acumulación de cargas electrostáticas, en la industria se emplean los siguientes mecanismos que igualan o disminuyen la creación de potenciales de naturaleza electrostática.

Puesta a Tierra en Puesta a Tierra en EdificiosEdificios de nueva de nueva

construcciónconstrucción

Esquema de un sistema de puesta a tierra en un edificio destinado principalmente a viviendas

1. Electrodo de tierra.

2. Líneas de enlace con tierra.

3. Puntos de puesta a tierra.

4. Líneas principales de tierra.

5. Derivaciones de líneas

principales con tierra.

6. Conductores de protección.

Esquema de la toma de tierra

Punto de puesta a tierra y línea de enlace con tierra

Calibre del conductor del electrodo de puesta a tierra.

Calibre del conductor mayor de entrada de acometida o su equivalente para conductores en paralelo.

6

4

2

1/0

3/0

4/0

250

8

6

4

2

1/0

2/0

3/0

1/0 o menor

2/0 o 3/0

4/0 o 250

Mayor de 250

a 500

Mayor de 500

a 900

Mayor de 900

1750

Mayor de 1750

2 o menor

1 o 1/0

2/0 o 3

Mayor de

3/0 a 350

Mayor de

350 a 600

Mayor de

600 a 1000

Mayor de1100

Aluminio o aluminio con recubrimiento de

cobreCobre

Aluminio o aluminio con recibrimiento de

cobreCobre

Tabla 1. Conductor del electrodo de puesta a tierra para sistemas de corriente alterna

Puntos de puesta a tierra

Punto de puesta a tierra en una central de medidores

Puesta a tierra de una caja general de protección tipo BTV

Puesta a tierra de una caja general de protección

+--

-

+

+-

+

Corrientes de aire

1.3.- Las nubes de tormenta. Corrientes de rayo

+

- - -

++

-

+

Corrientes de aire

+++

+

- ---

- -

+

+

+

+

- ---

- -

+

+

Campo Elécrtrico

+

+

+

+

- ---

- -

+

+

Campo Elécrtrico

-

-

Pulso generado por un rayo

Probabilidad

de sobrepasarCresta Carga Pendiente dti2

Duración

total

Número de

descargas

P% I(KA) Q(Coulombios) KA/us s.KA2s n

50

10

1

26

73

180

48

74

97

6

69

330

0,54

1,9

35

0,09

0,56

2,7

1,8

5

12

Tabla 2. Características eléctricas del rayo

Curva de distribución de amplitudes de

corriente de rayo

Aspectos que se deben considerar cuando se proyecta la protección contra descargas de rayos:

• Se deben examinar las estructuras y las partes más expuestas a la caída del rayo deben ser tomadas en cuenta.

•Los conductores deben instalarse de manera que ofrezca la menor impedancia.

• El recorrido más directo es el mejor.

• La construcción mecánica debe ser fuerte.

Mapa mundial con la distribución de la frecuencia tormentosa

Indice de Riesgo:

Ir = A + B + C + D + E + F + G

Este ídice debe ser interpretado de la forma siguiente:

• 0 - 30: Sistema de protección opcional.

• 31- 60: Se recomienda una protección.

• Más de 60: La protección es indispensable.

USO AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURA VALOR DEL ÍNDICE A

Casas y otras construcciones de tamaño similar. 2

Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas exteriores.

4

Industrias, talleres y laboratorios. 6

Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos. 7

Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros, museos, salas de exposición, tiendas por departamentos, oficinas de correos, estaciones, aeropuertos y estadios.

8

Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y ancianatos. 10

Tabla 3.1. Índice de riesgo A

TIPO DE CONSTRUCCIÓN VALOR DEL ÍNDICE B

Estructura de acero con techo no metálico. 1

Concreto forzado con techo no metálico 2

Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico de material incombustible.

4

Estructura de acero o concreto armado con techo metálico. 5

Estructura de madera o con revestimiento de madera con techo no metálico de material incombustible.

7

Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con techo metálico.

8

Cualquier construcción con techo de material combustible. 10

Tabla 3.2. Índice de riesgo B

CONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLE VALOR DEL ÍNDICE C

Inmuebles residenciales oficinas, industrias y talleres con contenido de poco valor, no vulnerable al fuego.

2

Construcciones industriales o agrícolas que contienen material vulnerable al fuego.

5

Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales telefónicas y estaciones de radio y televisión.

6

Plantas inductriales importantes, monumentos y edificios históricos, museos, galerías de arte y construcciones que contengan objetos de especial valor.

8

Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión. 10

Tabla 3.3. Índice de riesgo C

GRADO DE AISLAMIENTO VALOR DEL ÍNDICE D

Inmuebles localizados en un área de inmuebles o árboles de la misma altura, en una gran ciudad o bosque.

2

Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de la misma altura.

5

Inmueble comlpletamente aislado que excede al menos dos veces la altura de las estructuras o árboles vecinos.

10

Tabla 3.4. Índice de riesgo D

TIPO DE TERRENO VALOR DEL ÍNDICE E

Llanura a cualquier altura sobre el nivel del mar. 2

Zona de colinas. 6

Zona montañosa entre 300 y 1000 m. 8

Zona montañosa por encima de 1000 m. 10

Tabla 3.5. Índice de riesgo E

ALTURA DE LA ESTRUCTURA VALOR DEL ÍNDICE F

Hasta 9 m. 2

de 9 m a 15 m. 4

de 15 m a 18 m. 5

de 18 m a 24 m. 8

de 24 m a 30 m. 11

de 30 m a 38 m. 16

de 38 m a 46 m. 22

de 46 m a 53 m. 30

Tabla 3.6. Índice de riesgo F

NÚMERO DE DÍAS DE TORMENTAS POR AÑO

VALOR DEL ÍNDICE G

Hasta 3. 2

de 3 a 6. 5

de 6 a 9. 8

de 9 a 12. 11

de 12 a 15. 14

de 15 a 18. 17

de 18 a 21. 20

más de 21. 21

Tabla 3.7. Índice de riesgo G

Ejemplo práctico para obtener el índice de riesgo:

Un edificio residencial de 10 pisos, de 32m de altura, ubicado en Mérida (1600m sobre el nivel del mar), con estructura de concreto, paredes de bloque y arcilla frisado con mampostería, ubicado en un área donde hay pocos inmuebles de su tamaño.

Según las tablas anteriormente expuestas se obtiene lo siguiente:

A = 7 para edificio residencial.

B = 2 para edificio de concreto, paredes de bloque de arcilla.

C = 2 para edificio residencial.

D = 5 para área con pocos inmuebles de su tamaño.

E = 10 para altura sobre el nivel del mar meyor a 1000m.

F = 16 para altura del edificio entre 30 y 38m.

G = 11 para los días de tormenta en el año, 12 estimados.

Ir = 53. Resultando entre 30 y 60. Por consiguiente es recomendado instalar protección con pararrayos.

Pararrayos de puntas. Descripción e instalación.

Cobertura de protección del pararrayos de puntas

Dispositivos de pararrayos en forma de malla (máxima abertura de 10x20m) y derivados situados a distancia

unos de otros de 20m como máximo

Conductores pararrayos dispuestos en edificios de más de 30m de altura

En edificios con alturas superiores a 43m

Chimeneas de fábricas Depósitos de hidrocarburos

Depósitos de gases líquidos

Iglesias

Redes equipotenciales de cuartos de baños y aseo.

Elementos fundamentales para la protección de las personas en cuartos de baño y aseo.

•Volumen de prohibición •Volumen de protección •Redes equipotenciales

Redes equipotenciales de cuartos de baño y aseo

Puestas a tierra de antenas de TV.

Daños ocasionados por caídas de rayos sobre antenas mal instaladas.

Caída de un rayo sobre una antena de T.V exterior

Instalación de antenas.

Situación de antena de TV dentro del campo de protección del pararrayo

Equipo De Captación U-V-F-M

Detalle de la conexión a la red de puesta a tierra del edificio

Embarrado de protección de la centralización de contadores

Unidades fundamentales de una centralización.

•Unidad funcional de medida•Unidad funcional de entrada y fusibles•Unidad funcional de salida y protección.

Embarrado de protección de una centralización de contadores

Cálculo de la puesta a tierra de edificios de nueva construcción

Parámetros de interésResistencia de puesta a tierra del edificio en conjunto.Valores máximos que nos garantizan la seguridad de las personas en caso

de corrientes de defecto.

Tipo de instalación Resistencia (ohm)

Principalmente vivienda 80 máx

Con pararrayo 15 máx

De máxima seguridad 2 a 5

De ordenadores 1 a 2

Cálculo de la longitud en planta de la conducción enterrada

:

Cálculo para la puesta a tierra de un edificio de nueva construcción según la NTE – IEP

Parámetros de interés• Longitud en planta de la conducción enterrada en metros.• Naturaleza del terreno.• Si el edificio lleva o no pararrayos.

Cálculo de la toma de tierra adecuada

Puesta a tierra en instalaciones eléctricas de obraPartes de la puesta a tierra de una obra.

•Acometida.•Armario de protección y salida.•Cuadro general de mando y protección.•Circuitos internos.•Instalación de puesta a tierra

Elemento a conectar en la Instalación de puesta a tierra provisional.

•Grúa torre.•Armario de protección y salida.•Cuadro general de mando y protecció•Circuitos internos.•Instalación de puesta a tierra

Esquema de puesta a tierra de una grúa y una hormigonera

Puesta a tierra en edificios existentes

•Electrodos •Caja General de Protección •Derivaciones Individuales •Red de Tierra •Puesta a Tierra

Posibles soluciones para la Puesta a Tierra de Edificios Existentes

Electrodos Artificiales

•Picas•Placas•Cables enterrados

Elementos de ConstrucciónTomas de Tierra de HechoTomas de Tierra con Cimentaciones de Hormigón ArmadoPuesta a tierra con vigas metálicas

Soldadura entre si de las varillas metalicasde los pilares o las cimentaciones

Métodos de medida y Métodos de medida y control de las control de las

instalaciones de tierrainstalaciones de tierra

Objetivos:Objetivos:

• No existan peligrosas diferencias de potencial.• Se permita el paso a tierra de las corrientes de falla (o de defecto) y/o

de las descargas de origen atmosférico.

Conocimientos previos al Conocimientos previos al cálculo de la resistencia de cálculo de la resistencia de tierratierra

Resistividad (ρ)

• Método de Wenner• Sistema simétrico

El Concepto de Resistencia a El Concepto de Resistencia a TierraTierra

rr1

r2

a

I

Edr

21

a.2R

Método de medida sencillo Método de medida sencillo para “R”para “R”

• Conocido ρa

d

h

hR a 3

log366,0

• Se reduce a:

K.r=ρ

K1.r=R

Tabla Nº 1. Cálculo sencillo de “Tabla Nº 1. Cálculo sencillo de “ ” ” y “R”y “R”

Intervalo “a” Intervalo “a” [m][m]

Profundidad Profundidad “h” [m]“h” [m]

Lectura “r”=V/ILectura “r”=V/I ResistividadResistividad ResistenciaResistencia

Coeficiente Coeficiente “K”=2na“K”=2na

=r.K [Ω.m]=r.K [Ω.m] Coeficiente Coeficiente “K“K11””

R=r.KR=r.K11 [Ω] [Ω]

2 1,5 12,58 7,49

4 3 25,16 8,44

6 4,5 37,75 8,98

8 6 50,20 9,36

10 7,5 62,90 9,65

12 9 75,40 9,89

14 10,5 88,00 10,10

16 12 100,60 10,30

18 13,5 113,50 10,45

20 15 125,66 10,57

22 16,5 138,23 10,70

24 18 150,80 10,80

Métodos de medida de Métodos de medida de resistencia a tierraresistencia a tierra

Método del electrodo auxiliar de Método del electrodo auxiliar de resistencia despreciableresistencia despreciable

Método de los dos electrodos Método de los dos electrodos auxiliaresauxiliares

Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión

Electrodo de

Tierra

Sonda de TensiónSonda de Corriente

Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión

Curvas para calcular la resistencia de tierra de un electrodo

Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión

II

A

VIv = 0

P CE x

y

d

a bb

Vf

d

I

a

IVE .2

.

.2

.

y

I

x

IVP .2

.

.2

.

yxda

IVVV PE

1111

2

.

Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión

La resistencia medida será:

yxda

Rm111

2.2

el valor verdadero de la resistencia en E: a

Rv .2

evm RRR

Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión

Regla del 61,8 %

0111

2 yxdRe

0... xdydyx

Si los electrodos P y C están alineados se cumple que:d x+ y

0Dx.Dx 22

Despejando “y” y sustituyendo se obtiene:

Ecuación que tiene como solución x = 0,618.d y x = -1,618.d

Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión

Perfil de voltaje en la medición

Vf

D0

(a)

Vf

(b)

V

D30 D2D1

x x

V V

zona de mínima pendiente zona de influencia del SCT

TelurómetroTelurómetro

Equipos de medición de resistencia a tierraEquipos de medición de resistencia a tierra

Medición con picas auxiliares Medición con picas auxiliares envueltos en bayetas húmedasenvueltos en bayetas húmedas

Comprobador de tierras Comprobador de tierras MeggerMegger

Comprobador de tierras Comprobador de tierras MeggerMegger

Comprobador de tierras Megger Comprobador de tierras Megger en el laboratorio de máquinasen el laboratorio de máquinas

Equipos para mediciones eléctricas Equipos para mediciones eléctricas comercialescomerciales

•Otros equipos de medición…

•Controladores de tierra…

•Verificador de atadura a tierra…

Consejos prácticos para la Consejos prácticos para la instalación y instalación y

mantenimiento de una mantenimiento de una buena toma de tierra en buena toma de tierra en

edificios de nueva edificios de nueva construcción o edificios construcción o edificios

existentesexistentes

Consejos para el emplazamiento de los Consejos para el emplazamiento de los electrodoselectrodos

• Conductividad máxima• Difusión de las posibles corrientes de fuga• Evitar que circulen gradientes de potencial elevados• No dejar al aire los electrodos• Muros, rocas, etc. mayor de 3m

Consejos para el emplazamiento de los Consejos para el emplazamiento de los electrodoselectrodos

• Evitar corrientes parásitas• Debajo de la cimentación del edificio• Soldadura aluminotérmica• Aislar los conductores de protección con igual

sección que los de fase.

Consejos para el emplazamiento de los Consejos para el emplazamiento de los electrodoselectrodos

•Un sistema con una pobre puesta a tierra es lo mismo que no tener protección alguna…

Consejos prácticos para el mantenimiento Consejos prácticos para el mantenimiento de la resistencia de puesta a tierra de una de la resistencia de puesta a tierra de una toma de tierratoma de tierra

• Métodos más utilizados:

• Tratamientos con sales (2 años máx)• Tratamientos con geles (6 a 8 años)• Tratamientos por abonado electrolítico del

terreno (10 a 15 años)

Esquemas de Puesta a Esquemas de Puesta a TierraTierra

Esquema global de p.a.t en edificiosEsquema global de p.a.t en edificios

Partes que comprenden un sistema de p.a.tPartes que comprenden un sistema de p.a.t

Elementos de una puesta a tierra

Esquema global de p.a.tEsquema global de p.a.t

Ejemplo de un sistema de p.a.t (vista Ejemplo de un sistema de p.a.t (vista en planta)en planta)

Esquema de un sistema de p.a.t (vista en Esquema de un sistema de p.a.t (vista en alzado)alzado)

Detalle de un punto de p.a.tDetalle de un punto de p.a.t

Ejemplos de sistemas de p.a.tEjemplos de sistemas de p.a.t

Ejemplos de sistemas de p.a.tEjemplos de sistemas de p.a.t

Ejemplos de sistemas de p.a.tEjemplos de sistemas de p.a.t