sistemas de puesta a tierra - tunja.pdf

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA SPTEN DIEZ LECCIONES CONFERENCISTA:ING. FAVIO CASAS OSPINA Tunja, 20 de septiembre de 2013 SE DICE QUE Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 1 LA HISTORIA 2 LA DURA REALIDAD 3 EL LXICO 4 LAS CIENCIAS CONEXAS 5 LA NORMALIZACIN6 EL DISEO 7 LA CONSTRUCCIN 8 LAS MEDICIONES 9 EL MANTENIMIENTO Y MEJORAMIENTO 10 APLICACIONES Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 1 LA HISTORIA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com BREVE RESEA HISTRICA DE LAS PUESTAS A TIERRA 1720S.GRAYyG.Wheelerrealizanlosprimerosestudiossobre resistividad de rocas. 1879 Primera muerte con energa generada por el hombre 1892El New York Board of FireUnderwriters (NYBFU) determina quelaprcticadelasconexionesatierraespeligrosay estas deben ser retiradas antes del 01/10/1892. 1904VDEPublicalasprimerasrecomendacionessobresistemas de puesta a tierra en Alemania. Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 1915Schlumberger y Wenner, independientemente idean los arreglos tetraelectrdicos. 1915Invencin de los electrodos marca Copperweld. 1936Charles A. Cadwell y F. H. Neff, realizaron con xito una soldadura, mediante una reaccin de oxido de cobre y aluminio. 1970IBMyHPcomenzaronautilizarelcableaisladode tierras para equipo electrnico. BREVE RESEA HISTRICA DE LAS PUESTAS A TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PASO 1 GC.C.+-PASO 2 G Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PASO 3 PASO 4 GG Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PASO 5 PASO 6 GG Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PASO 7 E Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 2 LA DURA REALIDAD Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com El error fue Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com COSTO ANUAL DE REPOSICIN DETRANSFORMADORES FALLADOSTOTAL: US$6'052.000U$1,489,000U$466,000U$384,000U$486,000U$319,000U$2,908,000CODENSAEEPPMCHECELECARIBEEPSAOTRAS COSTO ANUAL DE REPOSICIN DE TRANSFORMADORES Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Ms de 20 O43% Entre 10 y 20 O25% Menos de 10 O 32% ESTADSTICAS DE RESISTENCIADE PUESTA A TIERRA EN TORRES DE TRANSMISIN Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MAYOR DE 5 OHMIOS76%MENOR DE 5 OHMIOS24%ESTADSTICAS DE RESISTENCIADE PUESTA A TIERRA EN ESTACIONES DE COMUNICACIN MUESTRA DE 100 ESTACIONES EXAMINADAS Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com RESISITENCIA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIN FALLADOS Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CORRIENTES EN MODO COMN 88,7 Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CASO TPICO Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com BARRAJE? Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com EXAGERACIN DEL SOFTWARE Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com HAY DOS VIOLACIONES Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CEMENTERIO DE ELECTRODOS Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MUY PROFUNDO !!! Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com ACABAN DE TRAER LA HELADERA NUEVA OCPESE DE CONECTAR LA TOMA A TIERRA AL RATO YA EST, SE- ORA LA CONECT A LA TIERRA DE ESTA MACETA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Aire Tierra (Earth /Ground) LEY DE PARETO EN SPT 80 % 20 % Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 3 EL LXICO Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Ground (USA) Earth (Mundo) TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com TIERRA (Ground o Earth) Masaconductivadelatierraconpotencial cero.Parasistemaselctricos,esuna expresinquegeneralizatodoloreferentea conexiones con la tierra. Entemaselctricosseasociaasuelo,tierra, masa,chasis,carcasa,armazn,estructurao tubera de agua. Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MASA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Aire Puesta a Tierra (Grounding /Earthing) Tierra (Earth /Ground) SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Puesta a Tierra (Grounding /Earthing) N T Red Equipotencial (Equipotential Network /Grounded) Grounding System Earthing System SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com SISTEMA DE PUESTA A TIERRA - SPT Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com OBJETIVOS DE UN SPT Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com SPTTEMPORAL Es elquepertenecealcircuitodecorriente; sirve tanto para condiciones de funcionamiento normal como de falla. SPTPERMANENTE Dispositivo de puesta en cortocircuito y a tierra, paraproteccindelpersonalqueintervieneen redes desenergizadas. Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PUESTO A TIERRA (GROUNDED) FALLA A TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CIRCUITO EN MODO COMN Y MODO DIFERENCIAL Iext IextZSZLIMDIMC Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CORTOCIRCUITO Y FALLA A TIERRA (CC) (FT) F F CC CC FT FFT FT FT T N Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com TIERRA DE PROTECCIN V=120 I>0 I=0 Tubera V=0 Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com TIERRA DE PROTECCIN Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com V=120 Desnudo Aislado TIERRA AISLADA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com TIERRA AISLADA TENSIN NEUTRO - TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 4 LAS CIENCIAS CONEXAS Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Msculos Cerebro Ondas I I NERVIOSO:Lacorriente(onda)extraaprovocaalteracin en los impulsos SOLUCIN:Corte de corriente QUMICO:Disolucin (electrolisis) en las clulas y lquidos RECETA: 1 2 cucharadas de bicarbonato de sodio en un vaso de agua cada hora. CALORFICO:Cuandoporunconductorcirculacorriente,se desarrolla energa en forma de calor.Se producen quemaduras W = RI2t RECOMENDACIN: Tratamiento mdico a las quemaduras. II ++++++++__ __ _ Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com ELECTROFISIOPATOLOGA UMBRALESDESOPORTABILIDAD 0.1 0.2 0.3 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 1000010205010020050010002000500010000t (ms)I(mA)1Habitualmente ningun efecto fisiopatolgico peligrosoHabitualmente ningun riesgo de fibrilacin Riesgo de fibrilacin (hasta aproximadamente un 5%)Riesgo de fibrilacin (hasta aproximadamente un 50%)Habitualmente ninguna reaccinZONA2ZONA3ZONA4ZONA5ZONA1Paro cardaco, paro respiratorio y quemaduras severasZONA6Riesgo de fibrilacin (por encima de un 50%)DALZIEL (IEEE)IEC Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com COMPONENTES DE LA CORTEZA TERRESTRE Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com ESTADOS DE ASOCIACIN DE ARCILLAS Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com COMPONENTES DE LA CORTEZA TERRESTRE Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 2341NODOCTODOELECTROLITOCONEXINIonesCONDICIONES PARA QUE EXISTA CORROSIN Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CORROSIVIDAD DE SUELOS NATURALES Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 5 LA NORMALIZACIN PRINCIPALES NORMAS BAJA TENSIN: NEC / NTC 2050 / RETIE / IEC 60364 DISTRIBUCIN: ANSI C2 / IEEE 1410 SUBESTACIONES: IEEE 80 / IEEE 837 GENERACIN: IEEE 665 TELECOMUNICACIONES: UIT / EIA / TIA / MOTOROLA PROTECCIN CONTRA RAYOS: IEC 62305 / NTC 4552 EQUIPO ELECTRNICO: IEEE 1100 / IEC 61000-5-2 MEDICIONES: IEEE 81 / IEC 61557 TIERRAS TEMPORALES: IEC 61230 / IEEE 1048 Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com UMBRALES SEGN NORMAS Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CONEXIONES Y TRMINOS PARA SISTEMA TN-C-S Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CONEXIONES PARA TN-C-S INTERCONEXIN DE PUESTAS A TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Sistema de puestas a tierra dedicadas e interconectadas INTERCONEXIN DE PUESTAS A TIERRA Configuraciones prohibidas Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 6 EL DISEOPROCEDIMIENTO DE DISEO Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Medicin de ResistividadModelamiento del sueloRecoleccin de datos del sistema de potencia Asuma un diseo preliminar de la PTCalcule la impedancia de todas las PTRealice anlisis detallado del SPT:Resistencia, tensiones de paso y contacto en porcentaje del GPRCalcule el GPREvaluacin del Nivel de RiesgoCumple los criterios de seguridad?FINModificaciones a las estructuras, si aplica.Modificaciones al diseo de la puesta a tierra -10-505101050-5-1014042105327021351101050-5-10-10-505101404210532702135111170210643958585267468640953504292323321751116 Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com POTENCIALES SOBRE UN ELECTRODO TIPO VARILLA Si r0 =L R = 94% REA DE INFLUENCIA DE UN ELECTRODO r1 r0 LClindro crtico Electrodo Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CONTRAPESO Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CLCULO DE RESISTENCIA DEPUESTA A TIERRA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com VALORES MXIMOS DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA USO PARAVALOR MXIMO DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA Estructuras de lneas de transmisin.20 Subestaciones de alta y extra alta tensin.1 Subestaciones de media tensin en poste.10 Subestaciones de media tensin de uso interior.10 Proteccin contra rayos.10 Neutro de acometida en baja tensin.25 Descargas electrostticas.25 Equipos electrnicos sensibles.5 Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com TRANSFORMADOR CON PANTALLA ELECTROSTTICA Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 7 LA CONSTRUCCIN DISPOSICIN PTIMA DE CABLEADOS Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MATERIALPOTENCIALES ELECTROQUMICOS TEMPERATURA DE FUSIN CONDUCTIVIDAD RELATIVA CATDICOS Oro Plata Cobre Bronce Latn + 1,69 + 0,80 + 0,52 1063 960 1082 71% 106% 100% 30% 21% Hidrgeno0,00 ANDICOS Estao Nquel Hierro Cromo Zinc Aluminio - 0,14 - 0,23 - 0,44 - 0,74 - 0,76 - 1,66 232 1452 1535 1890 419 660 14% 16% 14% ---- 30% 60% CARBN DE COQUE0.03% TERRENO MUY BUEN CONDUCTOR1X10-8 % Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CONDUCTORES PARA PUESTAS A TIERRA 1. ALTA CONDUCTIVIDAD ELCTRICA. 2. ALTA CONDUCTIVIDAD TRMICA. 3. ALTA RESISTENCIA A LA TRACCIN. 4. MNIMA DILATACIN LINEAL. 5. MNIMA ELONGACIN PERMANENTE. 6. GRAN ESTABILIDAD ESTRUCTURAL. 7. RESISTENCIA AL ATAQUE ELECTROQUMICO Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com REQUISITOS DE LOS ELECTRODOS DE PT REQUISITOS PARA ELECTRODOS DE PT Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com TipodeElectrodoMaterialesDimensiones mnimasDimetro (mm)rea (mm2)Espesor (mm)Recubrimiento(m)Varilla Cobre 12,7Acero inoxidable 10Acero galvanizado en caliente 16 70Acero con recubrimientoelectrodepositado de cobre14 250Acero con recubrimiento totalen cobre15 2000Tubo Cobre 20 2Acero inoxidable 25 2Acero galvanizado en caliente 25 2 55Fleje Cobre 50 2Acero inoxidable 90 3Cobre cincado 50 2 40Cable Cobre 1,8 para cada hilo25Cobre estaado 1,8 para cada hilo25Placa Cobre 20000 1,5Acero inoxidable 20000 6INSTALACIN DE ELECTRODOS TIPO VARILLA Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com CONEXIONES MECNICAS Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PROCESO DE APLICACIN DE SOLDADURA EXOTRMICA Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 12 34 12 354 APLICACIN SOLDADURA 12 34 APLICACIN SOLDADURA USO DEL BARRAJE EQUIPOTENCIAL Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PUENTE EQUIPOTENCIAL Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 8 MEDICIONES MEDICIN DE RESISTIVIDAD APARENTE DEL TERRENO Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MTODO DE LA CURVA DE CADA DE POTENCIAL Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MEDICIN DE RESISTENCIA EN ZONAS URBANAS Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MTODO DE LA PENDIENTE Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MONTAJE DE COMPROBACIN DEL TELURMETRO DE ALTA FRECUENCIA Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MONTAJES PARA MEDICIN DE TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 9 MANTENIMIENTO Y MEJORAMIENTO Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com MXIMO PERIODO ENTRE MANTENIMIENTOS DE UN SPT Nivel de tensin de la instalacin Inspeccin visual (aos) Inspeccin visual y mediciones (aos) Sistemas crticos(1) Inspeccin visual y mediciones (aos) Baja151 Media361 Alta y Extra Alta241 TCNICAS DE MEJORAMIENTO DE PUESTAS A TIERRA INSTALAR CONTRAPESOS HACER ANILLOS ALREDEDOR DE ESTRUCTURAS HACER MALLAS DE TIERRA EXTENSAS UTILIZAR CONCRETOS ESPECIALES UTILIZAR CONCRETOS CONDUCTIVOS INTRODUCIR ELECTRODOS AL CONCRETO UTILIZAR ELECTRODOS QUMICOS HACER RELLENOS UTILIZAR SUELOS ARTIFICIALES Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com ECUACIONES PARA MEJORAMIENTO Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com ( ) | |06 , 0* 5 , 0 1 * 12ln *sadhllR t ((

|.|

\|=( ) | | ( ) | |06 , 0* 5 , 0 1 *8ln *2sadllR t =ContrapesoVarilla l d d l 2 34 1 APLICACIN SUELO ARTIFICIAL Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com 10 APLICACIONES Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com ENTRADA A UN CUARTO DE EQUIPOS MALLA PARA SUBESTACIN Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PUESTA A TIERRA EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIN CONDUCTOR AISLADO Y CONDUCTOR DE PROTECCIN Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas OspinaE-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com Copyright:Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com PREGUNTAS Y COMENTARIOS