curso operacion segura en puestas a tierra y pararrayos en instalaciones electricas 3julio...

7/24/2019 CURSO OPERACION SEGURA EN PUESTAS A TIERRA Y PARARRAYOS EN INSTALACIONES ELECTRICAS 3JULIO 2015.d

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CURSO:

OPERACIN SEGURA EN PUESTAS A TIERRA YPARARRAYOSEN INSTALACIONES ELCTRICAS

INSTRUCTOR: JULIO/2015

Ing. Luis F !n"n#$ L%u&igus'n (.

CIEEPI 0)*1+*+,) EPN

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OPERACIN SEGURA EN PUESTAS A TIERRA YPARARRAYOS

EN INSTALACIONES ELCTRICAS

INDICE

1. INTRODUCCIN................................................................... 61.1. SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA EN BAJA FRECUENCIA...............7

1.1.1. Tierra fsica:.................................................................................................71.1.2. Tierra del circuito:........................................................................................71.1.3. Tierra del equipo:.........................................................................................8

1.2. TIERRA PARA ALTA FRECUENCIA...............................................81.3. DEFINICIONES GENERALES BSICAS SOBRE TIERRA..................8

1.3.1. Efectivamente aterrizado:............................................................................81.3.2. Sistema aterrizado:......................................................................................91.3.3. terrizado:.................................................................................................1!1.3.". terriza#e con alta resistencia:...................................................................1!1.3.$. terriza#e con %a#a resistencia:..................................................................1!1.3.&. terriza#e reactivo:.....................................................................................1!1.3.7. terriza#e resistivo:....................................................................................1!1.3.8. Sistemas no aterrizados:............................................................................1!1.3.9. So%re'volta#es transitorios:........................................................................1!1.3.1!. (amino efectivo de corriente de falla a tierra:...........................................1!1.3.11. )alla a tierra:..............................................................................................1!1.3.12. (amino de corriente de una falla tierra:.....................................................11

1.4. Difere !i" e #re #ierr" $ e%#r&.............................................112. SISTEMAS DE TIERRA COMO SEGURIDAD.............................15

2.1. C& !e'#&( )*(i!&(+...............................................................1,2.1.1. Efecto de la frecuencia:.............................................................................1$2.1.2. Efecto de la ma*nitud + su duraci,n:.........................................................1$2.1.3. -mportancia de la alta velocidad de despe#e de una falla..........................1&

2.2. L-MITES TOLERABLES DE CORRIENTE DEL CUERPO UMANO+.. .1/2.2.1. ),rmula de tiempo de duraci,n del s oc/.................................................1&2.2.2. Suposiciones alternas................................................................................17

2.3. RESISTENCIA DEL CUERPO UMANO+......................................18

2.4. CAMINOS DE FLUJO DE LA CORRIENTE EN EL CUERPO UMANO+102.,. OLTAJE DE TO UE+...............................................................102./. OLTAJE DE PASO+.................................................................222.7. GROUND POTENTIAL RISE GPR 5 SUBIDA DEL POTENCIAL DETIERRA+........................................................................................232.8. MES OLTAJE 6 OLTAJE DE GRILLA+.....................................242.0. METAL TO METAL TOUC OLTAJE 6 OLTAJE DE TO UE METAL METAL+.........................................................................................24

2.1 . TRANSFER OLTAJE 6 OLTAJE TRANSFERIDO+......................24

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PAGINAS WEB........................................................................157

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1. INTRO(UCCIN

El tema conexin a tierra se ha !elto !n er"a"ero la#erinto$ no %or s! com%le&i"a" en s'$ sino m(s#ien %or la canti"a" "e conce%tos )!e se mane&an * )!e chocan entre ellos. +e los "i,erentestratamientos "e sistemas "e tierra$ existen %ala#ras$ ,rases )!e tratan "e "e,inir n!estro tema$ talescomo- tierra$ masa$ tierra aisla"a$ tierra "e re,erencia$ etc.

Los criterios emiti"os %or in enieros "e %otencia * electrnicos$ no se han !ni,ica"o$ %ese a )!e tratanel mismo tema$ mas sin em#ar o c!an"o nos re,erimos al C"i o El/ctrico Nacional 0NEC12NATIONAL

ELECTRICAL CO+E34 )!e es el normati o )!e tienen los EE.UU.$ se an !ni,ican"o los criteriost/cnicos * enten"emos )!e 2 ro!n"in 3 o lo )!e llamamos aterri5a&e$ a co#ran"o senti"o * m!chomas en estos tiem%os en )!e la electrnica ha co#ra"o !na im%ortancia total * las %rotecciones ore,erencias a tierra o como lo enten"amos$ es "e ital im%ortancia %ara la se !ri"a" "el h!mano%rinci%almente * l!e o la o%erati i"a" "e los sistemas el/ctricos sean "e %otencia o el/ctricos en

eneral.

El o#&eti o "el %resente c!rso es a!nar criterios en lo re,erente a sistemas "e tierra * enerali5ar el !so"el NEC$ los normati os "el INSTITUTE OF ELECTRICAL AN+ ELECTRONIC ENGINEERS 0IEEE4$NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATTION 0NFPA4$ INTERNATIONAL ELECTROTEC6NICALCO77ISSION 0IEC4$ %ara )!e n!estras a%licaciones el/ctricas se con iertan en al o sim%le *norma"o$ )!e %o"amos %ro,!n"i5ar * s!stentar n!estros conocimientos con to"o las normasinternacionales existentes.

1.1. SISTE-AS (E PUESTA A TIERRA EN AJA FRECUENCIA

8(sicamente enten"emos como #a&a ,rec!encia$ lo m(s eneral %ara el !so "e electrici"a"$ )!e a ni elm!n"ial !tili5amos 9: * ;: 65.

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El es)!ema #(sico "e !n sistema "e tierra$ tiene < com%onentes )!e son-

=. Tierra ,'sica>. Tierra "el circ!ito


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Si #ien el tema a#arcar'a corrientes "e alta ,rec!encia contin!as$ en reali"a" se re,iere al hecho"e )!e !na "escar a atmos,/rica$ es tan elo5$ )!e realmente aseme&a a !na on"a "e m!* alta,rec!encia$ "e hecho las %r!e#as )!e se hacen con %ararra*os 0los ti%o 7OD o aristores4$ sere,ieren a "escar as )!e %asan %or estos elementos a eloci"a"es "e on"a "e crecimiento "e ;microse !n"os * "e "ecrecimiento "e >; microse !n"os$ como lo %o"emos er en la ,i !ra A.>.

FIGURA A.>

Si se ha#lara "e !na on"a esta#le * )!e se re%ite estar'amos ha#lan"o "e

, T

1

, 610*30

1


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=.. SISTE7A ATERRIHA+O-

Se "ice "e c!al)!ier sistema el/ctrico$ en "on"e el %!nto central en el caso "etri,(sicos o !n %!nto me"io o ne!tro se conecta a tierra sli"amente o a tra /s "eal !na im%e"ancia "e manera intenciona"a %ara )!e est/ conecta"o a tierra$ ,i !ra

A.


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=.


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Por lo ex%!esto$ la tierra no es lo mismo )!e el ne!tro. Por el ne!tro circ!la corriente$ %or la tierra$ no"e#e circ!lar corriente exce%to en caso "e ,alla$ es !n elemento "e %roteccin.2P$! %$ "n $ n$ # uni!s # s3u4s # % 3"n % 3!in i3"% % n u !$ 6 %" i !!".3

En las normas NEC$ seccin >;:$ ha#la so#re la necesi"a" "e !nir la tierra * el ne!tro en las entra"as"e los e"i,icios o en los %!ntos "e me"icin 0me"i"ores4 "e all' en a"elante$ la tierra * el ne!tro anaisla"os * en ,orma in"e%en"iente. To"o ca#le "e#er( conectarse al ne!tro * a la tierra$ hacia el %anel%rinci%al. 0Fi !ra A.J40REF.>4

FIGURA A.J.=

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FIGURA AJ.>

FIGURA A.J.; 65 %ara el caso"e corriente contin!a hasta ; eces la corriente in"ica"a.

A ,rec!encias "e .=.>. EFECTO +E LA 7AGNITU+ SU +URACI N-

Los e,ectos ,'sicos "el %aso "e la corriente el/ctrica %or el c!er%o h!mano son-

a. L'mite "e %erce%cin "el c!er%o#. Contraccin m!sc!lar c. P/r"i"a "el senti"o". Fi#rilacin "el cora5ne. 8lo)!eo "el sistema res%iratorio 0%aro res%iratorio4,. B!ema"!ras.

La corriente "e = mA$ eneralmente se reconoce como el l'mite "e %erce%cin "el c!er%o h!mano$es el ni el en )!e el h!mano siente !n cos)!illeo o sensacin "e %aso "e la corriente el/ctrica.Las corrientes entre = a 9 mA$ a!n)!e no son na"a a ra"a#les$ eneralmente %ermiten )!e la

%ersona %!e"an controlar s!s m sc!los$ en in l/s se conoce como l'mite 2let o3$ )!e %!e"etra"!cirse como 2"e&a %asar3$ incl!so %ermiti/n"ole a#rir s!s m sc!los * li#erarse "el %aso el/ctrico.El Sr. +al5iel$ ex%eriment con hom#res * m!&eres$ concl!*en"o "el r!%o "e > m!&eres * =


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Por lo arri#a ex%!esto$ n!estro l'mite ser( no lle ar a la corriente "e ,i#rilacin$ lo c!al %!e"e sal ar la i"a "e las %ersonas. Por lo )!e el o#&eti o "e !n #!en aterri5a&e es limitar la corriente a lostolera"os %or el h!mano.

El Sr. +al5iel * otros est!"ios han "emostra"o )!e$ la corriente "e ,i#rilacin I8$ con !na "!racinentre :.:< * < se !n"os$ es !na ener 'a )!e es a#sor#i"a %or el c!er%o h!mano * se "escri#ecomo la si !iente ec!acin-

S8 I8Q.ts 0>.=4

S8 Es !na constante em%'rica )!e se as!me como %rome"io so%orta el h!mano %ara !n shoc el/ctrico.I8 corriente )!e %asa %or el c!er%o h!mano$ alor e,ica5 "e corriente 0en

Am%erios4.ts Tiem%o "e ex%osicin "e la corriente en el c!er%o h!mano 0en se !n"os4

>.=.


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+al5iel encontr )!e !n shoc el/ctrico %!e"e so%ortar sin s!,rir "a@os$ !n .; "e las %ersonas"e !n %eso "e ;: $ res!ltan"o !n alor S8 "e :.:=.>.>. SUPOSICIONES ALTERNAS

La corriente "e ,i#rilacin$ "e%en"e m!cho "e ca"a in"i i"!o$ %rinci%almente "e s!%eso$ en la ,i !ra a"&!nta se tiene al !nas me"iciones %ara h!manos$ terneros *#orre os 0,i !ra A.;4 0REF.


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FIGURA A.;.#

2.). RESISTENCIA (EL CUERPO 8U-ANO:

+e ac!er"o a al !nas ex%eriencias reali5a"as %or +al5iel$ se res!me )!e %ara ,ines %r(cticos$se as!me la resistencia "el c!er%o h!mano

R8 =.:::

Para Corriente contin!a * %ara ;: o 9: 65$ el c!er%o h!mano se %!e"e sim!lar %or !na resistencia Elcamino "e recorri"o se as!me "e !na mano a los > %ies o "e !n %ie al otro %ie. La resistencia interna"el c!er%o h!mano es a%roxima"amente $ %ara el camino mano1%iePor la le* "e Ohm$ se calc!la %ara ca"a caso la resistencia-

R D I - R= >= :$:: >. :$:: =.==


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Se as!mir( !n alor "e resistencia "el c!er%o h!mano "e =.::: $ %ara n!estrosan(lisis.

2. . CA-INOS (E FLUJO (E LA CORRIENTE EN EL CUERPO8U-ANO:

Los caminos )!e ten"r'amos son "e !na mano al %ie$ "e !n %ie al otro %ie. Ex%eriencias en Alemania han "emostra"o )!e %ara %ro"!cir los mismos e,ectos el/ctricos "e %aso "e corriente"e la mano al %ie$ %ara el %aso "e %ie a %ie$ se "e#e incrementar la corriente en !na relacin "e= a >; eces.

Los %eli ros "e la corriente en to"os los casos son "e c!i"a"o$ si #ien a%arentemente !n ,l!&o"e corriente "e %ie a %ie es %oco letal$ existen casos "e m!erte en ,l!&os "e corriente "e %ie a%ie.

El alor "e resistencia "e =::: es !n #!en alor %ara consi"eracin "e los c(lc!los$ sinem#ar o %!e"en %ermitirse alores ma*ores %ara c(lc!los$ %ero "e#e tomarse en c!enta-

Un olta&e )!e %ase "e %ie a %ie$ %!e"e ser "oloroso %ero no ,atal$ %ero al %ro"!cir !na ca'"a$ %!e"e "e&ar %asar la corriente %or el %echo "e la %ersona$ *"e%en"ien"o "e la "!racin %!e"e ser "e consec!encias ,atales.

Una %ersona %o"r'a estar tra#a&an"o hinca"a$ c!an"o !na ,alla oc!rra.

2.5. 9OLTAJE (E TO UE:

C!an"o !na %ersona est( en contacto con !na estr!ct!ra conecta"a a tierra$ la c!al est( a !n%otencial "i,erente al %!nto so#re el s!elo en el c!al se enc!entra !na %ersona. En este caso elin"i i"!o$ estar( ex%!esto a !n olta&e$ "e#i"o a la corriente )!e circ!lar( %or s! c!er%o$ a este

olta&e se llama 2 olta&e "e to)!e3 0,i !ra A.940REF4.

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FIGURA A.9

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Una %ersona )!e camina so#re !na (rea c!al)!iera$ ex%erimenta !n olta&e entre s!s %ies enel momento "e !na ,alla$ a este olta&e se conoce como 2 olta&e "e %aso3$ c!an"o se mi"eesta "i,erencia "e %otencial a = m entre %ie * %ie 0,i !ra A. * A. 40REF ==4.

FIGURA A.

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FIGURA A.

Como in,ormacin eneral ale in"icar )!e los an(lisis %ara "eterminar los olta&es "e %aso * "e to)!e$han si"o lle a"os a ca#o con ex%eriencia * ,inalmente se han conce#i"o ,rm!las em%'ricas$ "e talmo"o "e #!scar "eterminar "e la manera m(s e,ecti a$ las resistencias el/ctricas "e los h!manos * s!se,ectos en caso "e contacto ,'sico$ c!an"o se %ro"!5can "escar as el/ctricas$ en la ,i !ra A.==$ sem!estran al !no ni eles "e olta&e "e to)!e me"i"os ex%erimentalmente.

En la ,i !ra A.=: 0REF =>4$ tenemos al !nos ti%os "e contactos el/ctricos$ c!*as "e,inicionesmencionamos

2.+. GROUN( POTENTIAL RISE SU I(A (ELPOTENCIAL (E TIERRA:Es el m(ximo ni el "e olta&e )!e %!e"e ele arse el malla"o "e !na s!#estacin en relacin ali"eal cero oltios "el sistema "e la tierra terrestre 0: 4$ este olta&e se calc!la as'-

GPR = If . Zg= corriente "e ,alla V Im%e"ancia "el malla"o "e tierraNormalmente el malla"o "e tierra o%era cerca "el ni el "e olta&e i"eal 0cero oltios4$ encaso "e ,alla esta malla se ele a a !n olta&e en relacin a la tierra i"eal 0tierra remota4

2.,. -ES8 9OLTAJE ? 9OLTAJE (E GRILLA:

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Es el olta&e m(s ran"e )!e se %!e"a %ro"!cir en !n c!a"ro "el malla"o.

2.@. -ETAL TO -ETAL TOUC8 9OLTAJE ? 9OLTAJE (E TO UE-ETAL -ETAL:

Es la "i,erencia "e olta&e entre "os s!%er,icies met(licas$ c!an"o sean %!entea"as %or elc!er%o h!mano$ sea %ie1%ie o mano1%ie. Por ex%eriencia en s!#estaciones con encionales$ el

olta&e m(s cr'tico es el "e mano1%ie$ mas siem%re "e#e anali5arse$ las con"iciones %ara "e,inir la sit!acin m(s %eli rosa.

2.10. TRANSFER 9OLTAJE ? 9OLTAJE TRANSFERI(O:

Es realmente !n olta&e "e to)!e "e !na %ersona !#ica"a le&os 0remota4 "e la s!#estacin$ enel caso )!e exista !na ,alla se ele a el olta&e * la %ersona estar'a ex%!esta al alor total "eele acin "e olta&e "e la malla "e tierra en caso "e ,alla

FIGURA A=:En la si !iente ,i !ra A.== 0REF A.=


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). EL SUELO CO-O ELE-ENTO (E TIERRA

N!estra %rinci%al re,erencia el/ctrica a ni el m!n"ial es la tierra$ s!elo o como se )!iera llamar.6emos as!mi"o )!e ese ni el "e olta&e est( a cero oltios$ * "e all' marcamos n!estra re,erencia%ara "is%oner "e los "i,erentes ni eles "e olta&e.

Por s!%!esto )!e existen s!elos o tierra "e "i,erentes caracter'sticas ,'sicas$ como ser- tierrane ra 0chocoto4$ s!elo %e"re oso$ s!elo arcilloso$ s!elo arenoso seco$ etc.$ etc.

Finalmente ca"a s!elo tiene s! con"!cti i"a" el/ctrica$ c!*a !ni"a" "e me"i"a es .cmW %!es al,inal "e c!entas el s!elo se con ierte en !n elemento con"!ctor %ara n!estros ,ines el/ctricos. esa resistencia al %aso "e la corriente el/ctrica es !no "e n!estros o#&eti os "e est!"io$ %arael/ctricamente clasi,icar el s!elo o tierra.

).1. ALGUNOS CONCEPTOS

a. Tierra ,'sica 0ca%.=4

#. Tierra "el circ!ito 0ca%.=4

c. Tierra "el e)!i%o 0ca%.=4

". Ti !!" # 3!$ iBn $n !" !"6$s:es !n sistema "e aterri5a&e )!e es se%ara"o "elos otros sistemas * )!e "e ac!er"o a las normas NEC 0>;:4$ esta "e#e ir interconecta"a al sistema eneral "e c!al)!ier e"i,icacin o %lanta.

e. Ti !!" "is%"#"- se "enomina as' al ca#le "e tierra )!e a "irectamente a la malla%rinci%al "e tierra$ la caracter'stica "e este ca#le es lle ar "irectamente las ,allas atierra en ,orma si se )!iere excl!si a$ la "enominacin en in l/s es 2in"e%en"entearth3$ )!e tra"!ci"o im%lica#a !na tierra totalmente in"e%en"iente$ lo )!e hi5o entrar en errores "e ,a#ricar mallas "e tierra excl!si as e 2in"e%en"ientes3 ,'sicamente "eotras mallas$ lo )!e ori in !na %ro"!ccin "e tierras %ara !n mismo e"i,icio$ en"i,erentes %!ntos$ lo )!e ocasiona#a )!e los e)!i%os s!,ran "a@os %or tener "i,erentes%otenciales "e tierra en el momento "e !na ,alla. Las normas NEC$ re !laron estasten"encias 0>;:4$ en "on"e se in"ica )!e "e#e e)!i%otenciali5ar las tierras$ o sea latierra es !n solo ni el 0cero4. +e all' )!e la %r(ctica es !nir to"as las mallas "e tierra%ara "is%oner "e !na sola re,erencia.

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,. Tierra "e re,erencia o tierra "e se@al- %ara el caso "e e)!i%os electrnicos$ los,a#ricantes im%!sieron "is%oner "e !na tierra %ro%ia o in"e%en"iente$ con la ,inali"a" "e)!e s!s sistemas o%eren "e me&or manera$ %ero lo )!e se consi !i como se in"icanteriormente es )!e "e#i"o a )!e !san ca#les m!* "el a"os$ cali#re => AXG ! otros$s!s im%e"ancias son ran"es * le&os "e lo rar !n me&or aterri5a&e$ se "esme&ora * "e all'las ,allas en los e)!i%os$ lo )!e se "e#e hacer es !nir la tierra crea"a %ara estose)!i%os$ a la tierra eneral$ con ca#les "e cali#re al menos = : AXG$ %ara #a&ar s!im%e"ancia. lo rar i !almente !n sistema e)!i%otencial.

).2. CLASIFICACIN (E SUELOS

Al ser los s!elos malos con"!ctores "e la electrici"a"$ * consi"eran"o )!e la "is%ersin "ela corriente el/ctrica tiene !na ca%aci"a" "e con"!ccin "e nat!rale5a electrol'tica * o

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electro)!'mica * "e%en"en %rinci%almente "e la canti"a" "e h!me"a"$ sales sol!#les$%orosi"a". To"o en con&!nto tiene )!e er con la ran!lometr'a$ com%actacin tem%erat!ra$etc.$ Factores )!e a,ectan a la ca%aci"a" "e con"!ccin el/ctrica "e !n s!elo.

+e all' %resentamos al !nos "atos ta#!la"os 0Ta#la A.=4 "el ti%o "e s!elo * s! resisti i"a"-

TA LA A.1RESISTI9I(A(ES EN (IFERENTES TIPOS (E -ATERIALES

TIPO (E SUELO O -ATERIAL :.::: Y >. ::.:::Concreto 7o&a"o >.=:: Y =:.:::Com%!esto GAP Com%!esto GAP con se"escri#e #re emente como se a#sor#e la corriente %or el s!elo.

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FIGURA A.=>

Alre"e"or "el electro"o$ la resistencia "el s!elo est( "a"a %or to"as las ca%as "e "i,erentealor )!e tiene el s!elo. Las ca%as m(s cercanas a la s!%er,icie "el electro"o tiene la

circ!n,erencia m(s %e)!e@a * %or lo tanto la m(s alta resistencia$ no as' las ca%as m(sle&anas$ )!e tienen ma*or s!%er,icie * %or en"e menor resistencia. As' %!es la resistencia"ecrece in ersamente con la "istancia hacia la s!%er,icie "el electro"o.

En la ta#la A.> se a%recia las ariaciones "e resistencia con,orme nos ale&amos "el electro"o.TA8LA A.> 0REF.94

P!e"e notarse )!e %ara el caso "e !n electro"o "e < metros "e lon it!" * !n "i(metro "e =9mm$ se ha ex%erimenta"o )!e a < cm "e la s!%er,icie "el electro"o$ se tiene !n %orcenta&e "ela resistencia "el >; $ a $ "is%onemos "e !na ta#la "e ,rm!las "ec(lc!lo "e la resistencia "e electro"os en al !nas con,i !raciones. A@a"ir electro"os$ nome&ora m!cho m(s$ si se est( cerca "e los electro"os en !n alor in,erior a la lon it!" "el

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electro"o. Por ello es %r(ctico %oner electro"os es%acia"os entre ellos !na "istancia ma*or ala lon it!" "el electro"o.En los anexos >$ se m!estra !na ta#la "e c(lc!los "e la resistencia "e tierra "e !n electro"o$"e ac!er"o a s! lon it!" * la resisti i"a". As' como en los anexos 9$ !na ta#la "e resistencia$%ara al !nas lon it!"es "el electro"o.

). . RESISTENCIA Y 9ALORES RECO-EN(A(OS ENSISTE-AS (E TIERRA:

La %arte m(s im%ortante "e !n sistema "e tierra es la ,acili"a" con )!e "es%e&e !na ,alla$%ara lo c!al "e#e tener !na resistencia s!,icientemente #a&a$ %ara tener se !ri"a" "e )!elas %ersonas no s!,ran shoc s el/ctricos ,atales$ )!e limiten los olta&es transitorios$ * )!eacti en las %rotecciones %rontamente.La tierra es "e ital im%ortancia$ %ara )!e en el caso "e alimenta"ores "e las em%resasel/ctricas$ sea la tierra el camino %or el c!al retorna la electrici"a" a la ,!ente$ %or lo )!eesta "e#e ser "e !n alor lo m(s #a&o %osi#le a tra /s "e s!s electro"os o mallas$ "e talmo"o )!e sin )!e inter en a la intencionali"a"$ se a#re el ne!tro "e la ,!ente )!e s!%leelectrici"a" los e)!i%os %!e"an o%erar con se !ri"a" * no se %ro"!5can "estr!ccin "ee)!i%os el/ctricos0Fi !ra A.=: $ como se "esea$ lo c!al ocasionar'a "a@os el/ctricos en los e)!i%os.Finalmente !nien"o al !nos electro"os$ hacien"o mallas "e tierra$ %!e"en conse !irse

alor "e resistencia total menores a = $ )!e se consi !e en s!#estaciones$ %lantas "eeneracin$ l'neas "e transmisin etc.$ "on"e es m!* im%ortante )!e estos alores sean lo

m(s #a&o %osi#les. As' mismo %ara e"i,icios comerciales$ ,(#ricas$ etc.$ es !s!al solicitar ran os "e resistencia en el or"en "e = a ; .En las normas NEC 0>;:.;$ se m!estra al !nas ,rm!las "e c(lc!lo "e la resistencia "e !n

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electro"o$ c(lc!los "e resistencia %ara > electro"os$ !san"o a%roximaciones$ * %ara al !nascon,i !raciones "e con"!ctores * arillas "e tierra$ i !almente se "is%onen "e c(lc!losreali5a"os %ara !na arilla$ > arillas$ etc.

Los E,ectos "e la tem%erat!ra * "el conteni"o "e sales minerales$ a,ectan ran"emente alos s!elos * %or s!%!esto a s! resisti i"a"$ tenien"o la si !ientes ta#las A.< 0REF.M4

TA8LA A. ti%os "e "istri#!ciones$ !na a manera e)!i"istante * otros es%acia"os "emanera in"istinta.

Para el caso =$ en )!e est(n e)!i"istantes$ se conoce como 7/to"o "e nn ! $teni/n"ose el alor "e resisti i"a"-

37


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2222 4

21

2

ba

a

ba

aaR

p

+

=

0


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T'%ica c!r a "e resisti i"a" en ,!ncin "el es%acia"o "e electro"osU#icacin "e los electro"os %ara "istancias 2a3$ similares

U#icacin "e electro"os a "istancias "i,erentes.FIGURA A=

Un e&em%lo "e c(lc!lo toma"o "e 0htt%- . ratis e#.com in electricista in"e==.htm4$ se m!estra enel anexo


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c. +e ac!er"o a la ,i !ra A.= $ c!an"o se realicen las me"iciones$ tratar "e esta#lecer !ne&e com n 2x3$ el tel!rmetro "e#e estar en el centro "e n!estras me"iciones.

". En casos en )!e !n electro"o cai a en !n (rea "e concreto o "i,'cil "e cla ar$ lame"icin %!e"e ser hecha me"iante !n %lato o %laca met(licos "e =: o =; cm "e la"o$%!estas en el sitio "on"e i#a a ir la %ica$ con !n tra%o #ien h me"o con a !a sal 0enl! ar "e la %ica4- Si se %one !n %eso so#re la %laca$ a*!"ar( a re"!cir la resistencia "econtacto con el s!elo. +e#e tenerse %reca!cin "e )!e no existan metales o arillasenterra"as$ %!es ello "istorsionar( m!cho n!estra me"i"a.

e. A %esar "e )!e las %icas no "e#er'an ir m(s %ro,!n"o )!e lo )!e in"ica la ta#la A. $ aeces %ara hacer !na me"i"a m(s real es necesario h!n"ir al o m(s la %ica$ o %oner

a !a sala"a en el sitio "e la %ica %ara me&orar el contacto * o# iamente las me"iciones.

En el anexo 9$ se tiene !na carta "e me"i"as "e Xenner$ en "on"e "e ac!er"o a la me"i"a %or "ichom/to"o$ se tiene la resisti i"a" "el terreno en me"icin.

En el anexo M$ se m!estra !n c!a"ro a ser llena"o %ara al !nas me"iciones )!e se realicen %or elm/to"o "e Xenner.

Para el caso >- 7/to"o "e los J %!ntos es%acia"os no e)!i"istantemente o conoci"o como m/to"o "eSchl!m#er er Y Palmer$ este se m!estra en la ,i !ra A= $ con los electro"os se%ara"os c$ ".

La ec!acin )!e nos calc!la la resisti i"a" iene "a"a %or-

c (c +d ) R/d


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. ATERRIKAJES (E E UIPOS EL CTRICOS:

Aterri5ar a !n sistema el/ctrico$ es !na "e las "ecisiones )!e en,rentan los in enieros$ c!an"o%lani,ican o mo"i,ican sistemas el/ctricos. Existen sistemas el/ctricos 0anti !os4 en )!e no sonaterri5a"os$ eneralmente lo recomen"a#le es aterri5ar !n sistema el/ctrico$ exce%to en al !noscasos )!e no se recomien"a aterri5ar. 8(sicamente se %on"r(n al !nos criterios %ara o%tar %or aterri5ar o no hacerlo. En este ca%'t!lo$ %rinci%almente orientaremos %ara (reas in"!striales *comerciales en #a&a tensin. Entre los sistemas "e aterri5a&es tenemos-

.1. SISTE-A NO ATERRIKA(O:En la ,i !ra A.>:$ tenemos el es)!ema m(s sim%le "e lo )!e si ni,ica$ no conectar a tierraintencionalmente nin n con"!ctor "e %otencia. +e tal mo"o "e )!e n!estra ,!ente no tieneretorno a!n)!e c!al)!ier ,ase se conecte a tierra o al s!elo. La im%e"ancia )!e se tiene haciatierra es alt'sima$ en reali"a" a!n)!e se "i a )!e no se tiene conecta"o a tierra$ existe e,ectosca%aciti os$ )!e hacen )!e si exista !n retorno a tierra$ %ero "e tan alta im%e"ancia$ )!e se%!e"e consi"erar !n sistema a#ierto hacia tierra.

FIGURA A.>:

Las caracter'sticas %rinci%ales %ara !sar !n sistema no aterri5a"o$ son-

a. Nos %ro"!ce !na ,alla a tierra$ %r(cticamente im%erce%ti#le$ la corriente "e ,l!&o hacia tierra$es m!* %e)!e@a$ as' %!es %ese a existir !na ,alla a tierra$ el sistema se !ir( o%erati o$ lo c!al"ar( contin!i"a" al sistema el/ctrico.

#. Por otro la"o$ nos a#arata los costos$ al no tener )!e in ertir en sistemas "e tierra$ ca#les "eco#re ! otros elementos )!e normalmente tiene !n sistema "e tierra.

Los %ro#lemas )!e se en,rentan con los sistemas no aterri5a"os son$ entre otros-

So#re olta&es )!e %!e"en oc!rrir "e#i"o a !na ,alla a tierra o chis%orroteos )!e se%!e"an tener.

+i,'cil locali5acin "e ,allas$ %!es no se sa#e "n"e est( teni/n"ose el %!nto "e ,alla.

P!e"en a%arecer e,ectos "e resonancia$ o sea c!an"o %or al !na ra5n se i !alan lasim%e"ancias ca%aciti as e in"!cti as. .. l "eteccin "e ,allas

En la ,i !ra A.>= se %!e"e a%reciar )!e c!an"o existe la ,alla ,ase1 tierra$ esta circ!lar( * cerrar(%or las ca%acitancias existentes * la corriente )!e circ!la %or e,ecto "e la ,alla$ es "e !n alor m!*#a&o. Para ni eles "e olta&e en el or"en "e miles "e oltios$ esta ,alla a tierra a !n h!mano$%o"r'a ser "e ,atales consec!encias$ si #ien los e)!i%os no s!,rir(n "a@os$ %ero el h!mano %ara,i#rilar s! cora5n re)!iere en el or"en "e 9M mA.

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Sistema no aterri5a"o$ con ,alla ,ase1tierraFIGURA A.>=

Para casos "e ,allas entre ,ases$ existir( !na corriente )!e cerrar( %or tierra %ero a la e5 a tra /s"e las ca%acitancias cierra el circ!ito. C!an"o la ,alla es intermitente$ "a l! ar a )!e existanSo#re olta&es "e hasta =: eces el olta&e nominal$ )!e %!e"en "a@ar seriamente losaislamientos "e los "is%ositi os el/ctricos. 0Fi !ra A.>>4

FIGURA A.>> A"icionalmente !na ,alla "e > ,ases *a res!lta "i,'cil coor"inar )!e "is%aren las %rotecciones$ lo)!e %!e"e ocasionar "a@os se eros en #o#ina"os. El mantenimiento "e estos sistemas %!e"eser m!* costoso.

.2. SISTE-A ATERRIKA(O RESISTI9O:

En este caso$ se conecta el ne!tro a tra /s "e !na o m(s resistencias. Exce%to %aramomentos transitorios$ las corrientes "e ,alla ,ase Y tierras no similares al caso "el sistema noaterri5a"o. Un sistema "e#i"amente aterri5a"o a tra /s "e resistencia$ no est( s!&eto a"estr!ccin "e#i"o a So#re olta&es "e transitorios. Para sistemas "e olta&e in,eriores a =; D$los So#re olta&es no ser(n "e nat!rale5a "estr!cti a. 0Fi !ra A.>


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FIGURA A.> sistemas "e resistencia a tierra reconoci"os-

a. Alta resistencia a tierra#. 8a&a resistencia "e tierra.

Princi%almente se caracteri5an %or la ma nit!" "e la corriente "e ,alla tierra )!e an a%ermitir. A!n)!e no existe !n l'mite "etermina"o "e corriente %ara clasi,icar los ni eles "ecorriente "e ,alla atierra$ sin em#ar o %or ex%eriencia$ se clasi,ican en-

a. Los sistemas "e alta resistencia mane&an corrientes "e =: A o in,eriores$ a!n)!e a ni el "e =;D$ se %!e"en mane&ar corrientes ma*ores.

#. Los sistemas "e #a&a resistencia !tili5an corriente "e ,allas "e al menos =:: A$ !s!almentemane&an corrientes en !n ran o "e =:: Y >:: A.Los "os sistemas$ #!scan re"!cir los So#re olta&es a ni eles se !ros$ "e !n alor hasta "el>;: "el nominal.El sistema "e alta resistencia$ al mane&ar corrientes "e ,alla %e)!e@as$ normalmente nore)!iere "es%e&ar la ,alla en ,orma inme"iata lo )!e se %ractica hacer$ es %or e,ecto "e lacorriente "e ,alla )!e "is%arara !n relee$ )!e "e !na se@al a!"i#le$ %ara sa#er )!e existe !na,alla. C!an"o la ,alla ,ase Y tierra "a !na alor "e corriente s!%erior a =: A$ se "e#e e itar "e#i"o a los arcos * m(s a n c!an"o est/ la ,alla con,ina"a a es%acios %e)[email protected] sistema "e #a&a resistencia$ tiene la enta&a "e %o"er mane&ar * "es%e&ar las ,allas "e !namanera e,iciente$ %ero re)!iere )!e la "!racin "e la ,alla sea lo s!,icientemente lar a %araacti ar las %rotecciones * "es%e&ar la ,alla. Para el caso "e enera"ores$ !na corriente "ecortocirc!ito m!* alta$ %!e"e "estr!ir los "e ana"os$ %or lo )!e se s!ele %oner estasresistencias limitantes$ incl!so en %aralelo$ %ara )!e %!e"a o%erar el enera"or "!rante la,alla * %!e"a a%a arse %a!sa"amente.

Los sistemas "e tierra$ normalmente re)!iere "el !so "e s!%resores "e transientes$ )!e %arael caso ienen a ser los llama"os 2%ararra*os3 0s!r e %rotector4 )!e son en reali"a"

aristores )!e limiten los So#re olta&es$ en caso "e so#re%asar el l'mite nominal "e olta&e$estos con"!cen la ener 'a el/ctrica normalmente hacia tierra$ ca!san"o la "estr!ccin "e losmismos en la ma*or'a "e los casos )!e estos act an. +e#e aclararse )!e estos "is%ositi ostienen la ca%aci"a" "e con"!cir a ,rec!encias "i,erentes )!e la "e 9: 65$ normalmenteact an a altas ,rec!encias$ )!e son en las )!e tenemos "ichos transitorios.

.). ATERRIKAJE REACTI9O:En este caso se tiene !n elemento c!*a im%e"ancia es %rinci%almente in"!cti a$ %or lo )!e seconoce como reacti o$ a en serie con el ne!tro "el sistema * la tierra. Similar al criterio "eaterri5a&e resisti o$ lo )!e #!scamos es re"!cir la corriente "e ,alla$ la misma %ara el %resente caso"e#e estar en !n ran o entre el >; al 9: "e la corriente nominal "e cortocirc!ito tri,(sico ,ranco0o sea sin resistencia ni reactancia4$ esto a*!"a a %re enir So#re olta&es transitorios %eli rosos.P!e"e notarse )!e el %orcenta&e "e corriente "e ,alla es #astante m(s alta )!e %ara el casoresisti o$ %or lo )!e entre aterri5ar con reactancia * resistencia$ es %re,eri#le esco er el m/to"oresisti o. 0Fi !ra A.>J4

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FIGURA A.24

En la ma*or'a "e enera"ores aterri5a"os sli"amente a tierra 0sin resistencia ni reactanciaen serie ne!tro tierra4$ se %ermiten corrientes "e ,alla "e hasta el m(ximo "a"o %or ,allatri,(sica a tierra$ %or lo )!e se e necesario limitar "icha corriente me"iante !na reactancia.Para casos en )!e se tiene !n sistema tri,(sico "e J hilos$ !tili5ar reactancia limita"ora enserie$ no inter,iere en la o%eracin "el sistema a J hilos.Como !na in,ormacin extra$ existen casos en )!e se %one !na reactancia en serie alne!tro$ "e tal mo"o )!e entre en resonancia con la reactancia ca%aciti a$ "e tal mo"o )!een el momento "e la ,alla$ se an!lan las > reactancias * )!e"a solo el elemento resisti o$)!e es el )!e limita la corriente "e ,alla * normalmente es "e #a&a ma nit!"$ este sistematiene a%licacin en ni eles "e olta&e s!%eriores a =; D.

. . SLI(A-ENTE ATERRIKA(O:

Se re,iere a )!e el ne!tro "el enera"or$ ne!tro "el trans,orma"or o tierra "el 2trans,orma"or %ara aterri5a&e3$ est( "irectamente conecta"o al sistema "e aterri5a&e o tierra$ sin %asar %or nin n elemento resisti o ni reacti o.

+e#i"o a )!e la im%e"ancia "e sec!encia cero "el enera"or o trans,orma"or no es cero$ %or m(s )!e se "i a )!e tenemos !n sistema sli"amente conecta"o a tierra$ siem%re ten"r( !n

alor "e im%e"ancia. C!an"o la reactancia "el sec!encia cero "el sistema es m!cho m(sran"e )!e la reactancia "e sec!encia %ositi a$ %ro#a#lemente los So#re olta&es transitorios$

no %!e"en ser e ita"os. Para los sistemas in"!striales$ rara e5 se tiene ese incon eniente$%!es la im%e"ancia "e sec!encia cero es "e !n alor m(s %e)!e@a )!e la im%e"ancia "esec!encia %ositi a. Se consi"era )!e !n sistema est( sli"amente aterri5a"o a tierra$ c!an"o

la corriente "e ,alla est( en el or"en "el 9: "e la corriente "e ,alla tri,(sica nominal$ se ha#la"e )!e !n sistema est( sli"amente aterri5a"o$ c!an"o se c!m%le la relacin matem(tica-

x 0 x1

3 3 (valor positivo)

y

R0 X 1


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La me&or manera "e o#tener el ne!tro "e !n sistema$ es me"iante !n sistema tri,(sico$ c!*aeneracin o conexin "e trans,orma"ores es en 2 3$ as' %!es tenemos el ne!tro "irectamente

"is%oni#le. Es%ecialmente en sistemas anti !os$ no se tiene acceso "irecto al ne!tro$ %or ser sistemas en conexin "elta. El %ro#lema se ero "e estos sistemas es )!e si #ien las ,allas atierra$ %r(cticamente se limitan a la im%e"ancia ca%aciti a "e las l'neas * s! ma nit!" es m!*#a&a$ como %ara accionar las %rotecciones$ el %ro#lema ma*or$ es )!e la ,alla )!e"a to"o eltiem%o$ sin )!e se "es%e&e la misma * "e hecho res!lta m!* "i,'cil hallarla * corre irla. Pero el%ro#lema ma*or es )!e estas ,allas a,ecten "irectamente al h!mano$ al tener la %osi#ili"a" "e)!e cierre el circ!ito a tra /s "el c!er%o h!mano * %ro"!5ca res!lta"os ,atales. Frente a estose entos$ se ha #!sca"o "is%oner !n ne!tro$ al )!e %o"amos mani%!larlo * accionar %rotecciones$ %ara aislar * "es%e&ar la ,alla. Para esto se instalan trans,orma"ores "e aterri5a&e$los c!ales son- trans,orma"ores conexin 5i 15a $ conexin$ 2*1"elta3$ conexin ti%o 2T.En la ,i !ra A.>; 0REF =M4 se "is%one "e !na conexin 5i 15a $ en "on"e la corrientema neti5ante %ara tra#a&o contin!o es m'nima$ %ero %ara ,alla a tierra "e#i"o a s! #a&aim%e"ancia * a )!e la im%e"ancia "e sec!encia cero es m!* #a&a$ en el momento "e !na ,alla atierra$ la corriente )!e circ!lar( es "e ma nit!" consi"era#le$ %or los #o#ina"os "eltrans,orma"or$ c!*a corriente se %!e"e mane&ar %ara o%erar %rotecciones * a#rir ,allas.

FIGURA A.>;Otro conexiona"o %ara crear !n ne!tro ser'a con !n trans,orma"or "e aterri5a&e 2*1"elta3$ )!e%!e"e ser !n trans,orma"or tri,(sico o !n #anco "e tres trans,orma"ores mono,(sicos.El o#&eti o es crear !n ne!tro "e !n sistema )!e no lo tiene. La conexin en "elta est( cerra"a$como se in"ica en la ,i !ra A.>9. 0Re,. A= 4

P!e"e a%reciarse$ )!e c!an"o existe !na ,alla ,ase Y tierra$ entonces circ!lar( !na corriente "e,alla %or los #o#ina"os en 2*3$ )!e est(n cerran"o el circ!ito con el %!nto "e ,alla$ existe !nacirc!lacin "e corriente hacia tierra$ esto hace )!e en el #o#ina"o en "elta$ tam#i/n circ!le !nacorriente$ interna.

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Dectores re%resentan"o el ,l!&o "e corriente %ara !n trans,orma"or "e tierra en conexin 2* Y "elta3

FIGURA A.>9

La %otencia "el trans,orma"or tri,(sico "e aterri5a&e$ se calc!la como-

S= Vfn . Ifalla DA4

+on"e- Vfn = volatje fase n eutro nom inal (KV) Ifalla = corri ente d e f alla (A)

Estos trans,orma"ores ,!ncionan %er'o"os m!* %e)!e@os "!rante la ,alla- en ran os "e =:se !n"os a 9: se !n"os$ %or lo )!e s! tama@o es m!* in,erior a los trans,orma"ores %ara%otencias "e !so contin!o. Los trans,orma"ores "e aterri5a&e$ %re,eri#lemente "e#en ser conecta"os "irectamente a las #arras "el sistema$ sin %rotecciones %ro%ias$ %ara e itar )!esal an "e o%eracin ina" erti"amente$ %!es ser(n %arte "el #arra&e * ser(n %rote i"os con los

rel/s "e las #arras. En la ,i !ra A.>M$ se m!estran !n res!men "e conexiona"os "etrans,orma"ores "e aterri5a&e.

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El alor "e ,alla a tierra$ ,(cilmente se "etecta * se accionan las %rotecciones.

En la ta#la A 0REF = 4$ se m!estra las secciones m'nimas "e con"!ctores %araaterri5a&es.

TA8LA ACALI8RE +E CON+UCTORES +E TIERRA PARA CORRIENTE ALTERNA

El conexiona"o t'%ico "e %rotecciones se m!estra en la ,i !ra A.>9.

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Protecciones %ara !n sistema +elta$ con !na ,ase aterri5a"aFIGURA A.>9

Las "es enta&as "e este sistema son-

No es %osi#le "ar ser icio "!al a circ!itos "e il!minacin * "e %otencia Es im%erati o marcar c!al es la ,ase )!e esta aterri5a"a %ara no conectar e)!i%os "e me"i"a$ ,!si#les ! otros elementos a "icha tierra

El olta&e nominal ,ase tierra es ma*or )!e en los sistemas "e J hilos$ "e mismosni eles "e olta&e

Existe la %osi#ili"a" "e ma*ores corrientes "e cortocirc!ito$ )!e %ara sistemastri,(sicos a J hilos.

J.9.=. SISTE7A EN +ELTA$ ATERRIHA+O EN UN PUNTO 7E+IO

C!an"o se "is%one "e !n sistema tri,(sico conecta"o en "elta$ al no existir la %osi#ili"a" "irecta "e"is%oner "e !na tierra$ se %roce"e a !nir a tierra !no "e los ta%s centrales "e los #o#ina"os.Teni/n"ose la ,i !ra A.>M.

FIGURA A.>MLas enta&as "e este sistema-

Los costos son a%roxima"amente los mismos )!e !n sistema sli"amente aterri5a"o Las ,allas ,ase1tierra$ son clarea"as ,(cilmente %or las %rotecciones El %!nto me"io a tierra$ si controla ni eles "e So#re olta&es$ a alores mane&a#les.

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S! !so se s! iere %ara alores "e olta&e "e >J: o menores.

+es enta&as-

El olta&e "e !na ,ase a tierra es :. 9 Dolta&e ,ase1,ase$ lo )!e %!e"e ocasionar "a@os ena%aratos el/ctricos si se esco e la ,ase e)!i oca"a %ara re,erirse a tierra.

Por lo anterior "e#e o#li atoriamente i"enti,icarse$ la ,ase )!e est( a !n ni el "e olta&e m(salto.

Las a%licaciones ,ase1ne!tro$ !el en al sistema m!* "es#alancea"o. El mantenimiento es li eramente m(s caro )!e !n sistema normal aterri5a"o.

CA8LES +E CONE I N A TIERRA +E ACUER+O A TA8LA A.FIGURA A.2,

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5. SISTE-AS (E PUESTA A TIERRA PARA UNINTERRUPTI LE PO ER SYSTE-S 0REF >:4

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En este caso$ tenemos )!e se !sa !n trans,orma"or "e aislamiento %ara la %arte "e 8 PASS$ el UPS* el 8 PASS$ se con ierten &!ntos !n sistema "eri a"o se%ara"o$ %!esto )!e no existe conexiona"o"irecto entre los con"!ctores "e entra"a * los "e sali"a.

Al ser !n sistema "e ,!ente "eri a"a se%ara"a$ el ne!tro "el UPS$ "e#er'a !nirse al sistema "e tierra"el e)!i%o * !na arilla o electro"o "e tierra "e#e instalarse cerca al e)!i%o. I !almente se "e#e !nir latierra * ne!tro "el 8 PASS * UPS$ sea en el trans,orma"or o en el UPS$ se s! iere %ara estacon,i !racin$ !nir en el UPS$ )!e es el )!e est( m(s cercano a la car a$ er ,i !ra A.


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FIGURA A.

;.J.J. CONFIGURACI N J 0REF. >J4- UPS Y 8 PASS +E < 6ILOS Y CENTRO +E+ISTRI8UCION AISLA+O Y SERDICIO ELECTRICO +E J 6ILOS ATERRIHA+O

En esta con,i !racin$ el ne!tro "e la ,!ente "e alimentacin "e %o"er$ no se lle a hacia el UPS. Por ello el UPS$ se consi"era !na ,!ente "eri a"a se%ara"a$ %or ello el ne!tro * tierra "el UPS "e#en!nirse$ as' como o#li atoriamente en la ,!ente se !ne tierra * ne!tro. En ca"a sitio "e#e instalarse !nelectro"o a tierra.En el centro "e car a tam#i/n se tiene !n trans,orma"or "e aislamiento$ tam#i/n iene a ser !na ,!ente"eri a"a se%ara"a$ %!es los ca#les "e ener 'a no tienen !na !nin ,'sica el/ctrica$ %or ello tam#i/n"e#e !nirse ne!tro a tierra en el trans,orma"or$ con !na arilla tam#i/n a tierra. Der ,i !ra A.


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;.J.;. CONFIGURACI N ; 0REF. >;4- UPS Y 8 PASS AISLA+O Y FUENTE ENCONE I N +ELTA

Este sistema es similar a la con,i !racin >$ exce%to )!e la ,!ente "e alimentacin tiene !na conexin"elta. La ma*or'a "e UPS$ re)!ieren )!e el 8 PASS en a "e !na ,!ente en conexin 2 3$ %or lo )!ees ine ita#le )!e el 8 PASS$ ten a !n trans,orma"or "e aislamiento "elta1 .El UPS * el 8 PASS$ se consi"eran ,!ente "eri a"as aisla"as$ as' %!es se !nen ne!tro * tierra en elUPS. Ntese EN LA FIGURA A.m 0;: %ies4 "e le&an'a. El r!i"oi !almente se re"!cir( ran"emente.

FIGURA A.


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La tierra aisla"a o "e"ica"a$ es (li"a$ c!an"o existen m!chas %artes con"!cti as 0carcasas$ canaletas$t!#er'as$ etc.4. So no h!#ieran "ichos elementos$ no amerita el conce%to "e tierra "e"ica"a o aisla"a.I !almente el sistema ,!nciona m!* #ien si no conectan a la tierra "e"ica"a$ otras tierrasW %or lo )!e lase@ali5acin es m!* im%ortante.

FIGURA A.


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FIGURA A.


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+ISPOSICION +E TRANSFOR7A+OR +E AISLA7IENTO PARA 7EKORAR EL SERDICIOELECTRICO

FIGURA A.: _m :: _m >;: _m

O# iamente s! costo "e%en"e "e las micras "e la ca%a "e co#re.

El rec!#rimiento se lo reali5a "e !na manera electrol'tica.

c. Al!minio- el al!minio es m!* %oco !sa"o %ara reali5ar los malla"os "e tierra$ a %esar )!e %arece lo me&or el !so "el al!minio %ara los aterri5a&es$ se nos %resenta lossi !ientes incon enientes-

El al!minio se corroe solo en ciertos s!elos. La ca%a %ro"!ci"a en la s!%er,icie"el al!minio$ "e#i"o a la corrosin es !n elemento %oco con"!cti o$ no sien"o#!eno %ara ,ines "e aterri5a&e.

Existe !na corrosin ra"!al$ "e#i"o a la %resencia "e corrientes alternas$ lo c!alse con ierte en !n %ro#lema "e "!ra#ili"a".

Por lo ex%!esto$ el al!minio "e#e ser !tili5a"o m!* es%ec',icamente si l!e o "eest!"ios$ se %!e"e concl!ir )!e si se %!e"a !tili5ar sin )!e se "estr!*a el

al!minio.El al!minio es an"ico en com%aracin a m!chos otros metales$ entre los )!ec!entas el acero$ as' %!es si se interconecta a esos metales$ * si tenemos elelectrolito a"ec!a"o el al!minio act!ar( como (no"o "e sacri,icio * se "estr!ir(%a!latinamente$ %rote ien"o al otro metal.

". Acero- el acero %!e"e !tili5arse m!* #ien %ara reali5ar los malla"os "e tierra$ %or s!%!esto )!e "e#e %onerse m!cha atencin a la corrosin )!e %!e"a s!,rir elmaterial #a&o tierra. Por lo )!e el !so "e acero a"ec!a"amente al ani5a"o oacero resistente a la corrosin$ en com#inacin con %roteccin cat"ica$ es !na#!ena %r(ctica "e !so.

+. PROTECCIONES CONTRA (ESCARGAS AT-OSFERICAS:

+.1. (ESCARGAS AT-OSFRICAS

La teor'a "e cmo se %ro"!ce !n ra*o$ es #astante am%lia sin ha#erse lle a"o a la"eterminacin exacta "e los mismos$ sin em#ar o "e entre las "i,erentes teor'as$ se ha#la"e )!e !n : "e los ra*os "etecta"os$ son "e !na n!#e ne ati a hacia la tierra$ los ra*osinicia"os en n!#es ne ati as )!e !s!almente mi"en "e < a m(s "e ;: m. "e lar o * sonconsec!encia "e !n rom%imiento "iel/ctrico atmos,/rico$ este rom%imiento !na e5 inicia"o$a an5a en 5i 5a a ra5n "e !nos ;: metros %or microse !n"o con "escansos "e ;:microse !n"os.

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Una e5 )!e el rom%imiento cre !na col!mna "e %lasma en el aire$ la "escar a el/ctricas!r ir( inme"iatamente "entro "e !n hemis,erio "e !nos ;: m "e ra"io "el %!nto "e%otencial m(s alto. $ c!al)!ier o#&eto %!e"e ser el ,oco "e esta "escar a hacia arri#a "e%art'c!las %ositi as$ a n "es"e !na %arte met(lica "e#a&o "e !na torre.

Foto "e !n ra*o %ro"!ci"o %or !na n!#e car a"a ne ati amente contra tierra.FIGURA A.;=

Los ra*os consisten !s!almente "e "escar as m lti%les$ con inter alos entre "escar as"e "ecenas a centenas "e milise !n"os. La %rimera "escar a es la )!e tiene ma*or am%lit!"$ mientras )!e las s!#sec!entes tienen tiem%os "e ata)!e m(s r(%i"os$ a!n)!ela eloci"a" "e las "escar as se ha encontra"o )!e "e%en"e "el l! ar eo r(,ico. La%rimera "escar a est( entre 9 * =;x=:

7

m s * la se !n"a entre === * =


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%artic!larmente !lnera#les. A"em(s$ las %!ntas a !"as incrementan tam#i/n la%ro#a#ili"a" "e !na "escar a.

+.2. SISTE-AS (E PARARRAYOS

Si consi"eramos )!e los e"i,icios$ en s! estr!ct!ra es ca%a5 "e so%ortar hasta =::.::: oltios$ * loscom%onentes electrnicos a >J $ se "a@an con olta&es sosteni"os "e J $ %or lo )!e "e#emosencontrar !n sistema contra s! e,ecto$ esto "e#er( ser "ise@a"o toman"o en c!enta los ra*os%rome"io o ma*ores "el (rea en c!estin. Las "escar as no %!e"en ser "eteni"as$ %ero la ener 'a%!e"e ser "es ia"a en !na ,orma controla"a. El intentar %rote er contra "escar as "irectas %!e"e

ser excesi amente caro.Un sistema "e %roteccin contra "escar as$ llama"o "e %ararra*os$ "e#e c!m%lir al !nos %!ntos-

1. Ca%t!rar el ra*o en el %!nto "ise@a"o %ara tal %ro%sito llama"o terminal a/rea.

2. Con"!cir la ener 'a "e la "escar a a tierra$ me"iante !n sistema "e ca#les con"!ctores)!e trans,iere la ener 'a "e la "escar a me"iante tra*ectorias "e #a&a im%e"ancia$ *W

). +isi%ar la ener 'a en !n sistema "e terminales 0electro"os4 en tierra

. Eliminar los la5os en los sistemas "e tierra$ e)!i%otencial i5an"o o !nien"o to"os los

elementos in ol!cra"os en los aterri5a&es.5. Prote er los e)!i%os el/ctricos contra los So#re olta&es o transitorios crea"o en esos

la%sos$ en s! alimentacin el/ctrica normal 0"e %o"er4.

;. Prote er los e)!i%os electrnicos$ i !almente contra la ariacin "e olta&es$ "e#i"o aesos transitorios. 0e)!i%os "e ra"io$ com%!ta"ores$ centrales tele,nicas$ etc.4.

En la ,i !ra A.;>.a$ * A.;>.#$ se a%recian estos %asos )!e "e#en c!i"arse %ara "ecir )!e !n sistemaha si"o %rote i"o$ est(n encerra"os en c'rc!los ca"a !no "e los %asos arri#a "escritos.

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FIGURA A.;>.0a4

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PROTECCION CONTRA UN

RA O FIGURA A.;> 0#4

C!an"o la ener 'a "e !n ra*o ia&a a tra /s "e !na tra*ectoria "e ran im%e"ancia$ el "a@o ca!sa"o%!e"e ser ra e %or el calor * las ,!er5as mec(nicas )!e se crean.

Es conoci"o )!e !n cam%o ma n/tico se crea ca"a e5 )!e existe !n ra*o$ no im%ortan"o si es atierra o entre n!#es. Este cam%o in"!ce !na corriente en c!al)!ier con"!ctor en la ecin"a" "elra*o. Si existen electro"os al ,inal "e ese con"!ctor$ ,l!ir( %or tierra la corriente cerran"o el circ!ito.Por e&em%lo$ !n oleo"!cto %!e"e transmitir la corriente "e !na "escar a a !na ran "istancia "el%!nto "on"e la "escar a t! o l! ar.

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Los ra*os son se@ales el/ctricas "e alta ,rec!encia$ ran %otencial * alta corriente$ %or ello sonca!sa "e inter,erencia en sistemas electrnicos. Son "e alta ,rec!encia %or la ele a"a ra5n "ecam#io "e la se@al$ "e a%roxima"amente = _s. Por ello$ %ara "iri ir a tierra las "escar asatmos,/ricas se !tili5an las t/cnicas %ara se@ales en altas ,rec!encias.

La in"!ctancia "e los con"!ctores "e co#re !sa"os %ara tierras es "e a%roxima"amente "e =.9J!6 m. Para el caso "e !n ca#le recto. P!es no ol i"emos )!e la in"!ctancia "e%en"e "e la ,orma"el ca#le 0E&.- #o#inas$ toroi"es$ l'neas %aralela$ etc.4

L .L

+on"e- L- in"!ctancia caracter'stica "el elemento

- ,rec!encia an !lar.

La im%e"ancia "e !n con"!ctor es- H R ` & L 0R resistencia interna "el con"!ctor "e#i"o alelemento con"!cti o4

As' %!es a la ,rec!encia e)!i alente "e los ra*os$ la im%e"ancia "e#i"a a la in"!ctancia es m!chaseces ma*or )!e la resistencia "el con"!ctor. Por lo )!e$ %ara los ra*os$ los con"!ctores m(s lar os

"e =: m tienen !na im%e"ancia en t/rminos %r(cticos in,inita$ lo )!e im%i"e )!e con"!5can lacorriente A"em(s$ estas se@ales "e alta ,rec!encia no se !ir(n n!nca !na !elta m!* cerra"a "elcon"!ctor$ %or)!e ca"a "o#le5 incrementa la reactancia in"!cti a. +e ah'$ )!e to"os los ca#les "e

conexin a tierra "e %ararra*os "e#en tener c!r as enerosas en l! ar "e es)!inas cerra"as. Por ello$ se recomien"an c!r as con ra"io "e !nos >: cm$ * con"!ctores m lti%les conecta"os en%aralelo a tierra 0NFPA . , >. .J=.999$99 >9=.999$99 ra"

L =.9JV=:ex% 019406 m4V=:m =9.JV=: ex% 0194 6

Por lo )!e L .L >9=.999$99 V =9.J =: 0ex% 01944 J.>

Como los ra*os se re,le&an como c!al)!ier on"a "e alta ,rec!encia$ es #(sico )!e la im%e"ancia atierra sea #a&a %ara la "escar a$ *a )!e to"as las %artes "el sistema conecta"as a tierra$ ele ar(n *#a&ar(n s! %otencial con res%ecto "e tierra al tiem%o "e la "escar a. Como e&em%lo !na malla "e


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U8ICACI N +EL SURGE ARRESTER 2PARARA O3

FIGURA A.; Dolta&es "e %!lsoa.< +is%aro "e l'"er controla"o 0CLT4

#. S!%resores "e ra*os-#.=. +issi%ation arra* s*stems 0+AS4

#.>.Char e trans,er s*stems 0CTS4

La NFC =M1=:>$ "e Francia$ ha ace%ta"o en s!s normati os el !so "e los %ararra*os 2ESE3$ en losanexos =:$ se %!e"e a%reciar al !nas notas a ,a or * en contra "e estos %ararra*os.Dale mencionar )!e !na corte "el esta"o "e Ari5ona "e USA$ el ::


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+.). KONA (E PROTECCIN:

+e ac!er"o al NFPA M :$ se "is%onen "e > ti%os "e clasi,icaciones en las%rotecciones "e las estr!ct!ras "e e"i,icios-

=. Las estr!ct!ras in,eriores a >< m "e alto$ se %rote er(n con materiales claseI$ 0anexo =>4. En Norteam/rica$ los e)!i%os * estr!ct!ras son clasi,ica"asse n s! necesi"a" "e %roteccin contra "escar as atmos,/ricas.

>. Las estr!ct!ras s!%eriores a >< m$ se %rote er(n con materiales clase II.En el anexo =>$ se m!estra los materiales %ara clase I * clase II$mostr(n"ose en la si !iente ta#la A.==$ al !nas caracter'sticas )!e se "e#ec!m%lir. TA LA A.11

C%"s I C%"s II

Terminales A/reas$ "i( 0mm4 $; Co#re$ =>$M Al!minio =>$M Co#re$ =;$ Al!minioCon"!ctor %rinci%al$ %eso >M m C!$ =J= m Al ;; m C!$ > < m AlCali#re > mm> C!$ ;: mm> Al ; mm> C!$ M mm> Altama@o m'nimo "e alam#re =M AXG C!$ =J AXG Al =; AXG C!$ =< AXG Al

La t/cnica !sa"a %ara anali5ar la accin "e las "escar as en o#&etos a tierra es el mo"eloelectroma n/tico "esarrolla"o ori inalmente %or Gol"e R.6. "eri a"o "e ese mo"elo$ "es"e= M: se em%lea el m/to"o "e la es,era iratoria. As' %!es c!al)!ier electro"o "e %roteccin0P!nta Fran lin4$ )!e este "e#i"amente aterri5a"o$ c!m%le con la %roteccin )!e )!e"a #a&o laes,era$ se "ice ro"ante$ %!es to"a el (rea )!e )!e"e #a&o la es,era$ estar( %rote i"a contra"escar as "irectas. Si solo existe !na %!nta Fran lin$ la %roteccin ser( como "e !na car%a "ecirco$ similar a lo )!e m!estra la ,i !ra A.9: 0REF 4.

HONA +E PROTECCION$ 7O+ELO +E LA ESFERA GIRATORIAFIGURA A. ;;

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Para calc!lar la 5ona o "istancia "e %roteccin "e los %ararra*os$ ti%o Fran lin. El e)!i%o "entro "ela 5ona "e %roteccin "e#e ser conecta"o a la misma re" "e tierras %ara )!e no exista !na

"i,erencia "e %otencial entre %!ntos en el sistema. En la ,i !ra A.;9 ;M$ se %resenta "e !namanera m(s es)!em(tica$ como ,!nciona el "ise@o "e la es,era ro"ante. 8(sicamente se as!me

)!e la es,era "e %roteccin tiene !n ra"io "e =;: %ies$ to"o lo )!e )!e"e #a&o "icha es,era$ estar(en el (rea "e %roteccin.

HONA +E PROTECCION$ ESFERA +E RA+IO =;: PIES

FIGURA A.;9

CALCULO +E LA PROTECCION A E+IFICIOS A+KUNTOS

FIGURA A.;M

La ,rm!la "escrita me %ermite calc!lar$ C!al es el (rea "e %roteccin en el caso "e > ni eles "e !ne"i,icio. El c(lc!lo sir e %ara !n %rominente ra*o a J;.J; m "e "istancia.

E&.-

Se "esea sa#er si est( "entro "e la 5ona "e %roteccin !n e"i,icio "e =;: %ies "e alto * otroa"*acente "e ;: %ies "e alto c!*o ancho es "e >: %ies.

" 100 (300 100 ) 50 (300 50 )

" > .9= %ies$ %or lo )!e si esta el e"i,icio conti !o "entro "e la 5ona %rote i"a

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Este m/to"o es (li"o %ara e"i,icios.

En la ,i !ra A.; 0REF.


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El sistema m(s sencillo * m(s anti !o "e %ararra*os$ es el )!e consiste en terminales a/reas "eco#re$ #ronce o al!minio ano"i5a"o termina"as en %!nta$ llama"as %!ntas Fran lin$ coloca"asso#re las estr!ct!ras a %rote er "e los ra*os. Este sistema se a%lica en i lesias$ casas "e cam%o$

raneros * otras estr!ct!ras or"inarias. En la ,i !ra A.; 0REF


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FIGURA A.9:

En la ,i !ra$ se a%recia )!e se ,orma !na es%ecia "e car%a "e circo$ #a&o la c!al ten"remos la 5ona%rote i"a$ %ara !n m(stil sim%le$ c!an"o se tienen m(s m(stiles$ el (rea )!e )!e"a %rote i"a$ essimilar al e,ecto "e al !nas car%as "e circo$ con ra"io


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ESFERA +E PROTECCION ALTURA s. +ISTANCIA 6ORIHONTAL PARA 7]STILES

FIGURA A.9=

Ntese )!e el (rea "e %roteccin es in,erior a la "e e"i,icios.

+e ac!er"o con la norma NFPA1M :$ el sistema "e electro"os %ara la %roteccin contra "escar asatmos,/ricas "e%en"e tam#i/n "e las con"iciones "el s!elo.

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Para estr!ct!ras or"inarias menores a >< m "e alt!ra$ se s! iere lo si !iente-

Arcilla Pro,!n"a * 6 me"a.1 Una sim%le arilla "e < m %!e"e ser s!,iciente$ "e%en"ien"o "ela im%e"ancia )!e "eseemos conse !ir.

S!elo arenoso.1 Se re)!ieren "os o m(s arillas es%acia"as !na "istancia ma*or a lalon it!" "e las arillas !tili5a"as.

S!elo con tierra %oco %ro,!n"a.1 Se em%lean trincheras ra"iales al e"i,icio "e ; m "e lar o *9: cm "e ancho en arcilla. Si la roca est( m(s s!%er,icial$ el con"!ctor %o"r'a colocarseso#re la roca.

Rocas.1 En !n s!elo m!* %oco %ro,!n"o$ !n ca#le en anillo se instala en !na trincheraalre"e"or "e la estr!ct!ra. Para me&orar a n el contacto$ es %osi#le colocar %lacas "e almenos > %iesR.

+. . NI9ELES (E PROTECCIN (E ACUER(O AL ;2)05*)*IECLos sistemas "e %roteccin "e ac!er"o a la norma IEC 9>.

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FIGURA A.9>

M.J.


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FIGURA A.94.

FIGURA A.M>

En cam#io$ los s!%resores )!e se !tili5an &!nto a las car as sensi#les a los So#re olta&es$ son "e%e)!e@a ca%aci"a". Normalmente son aristores$ )!e "es%e&an la ener 'a$ c!an"o so#re%asan !nni el nominal "e olta&e$ c!an"o la "isi%acin es m!* alta$ ex%lotan$ %rote ien"o al circ!ito.0Der ,i !ra A.M


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$ "ichos s!%resores "e#en o,recer !na %roteccin coor"ina"a %ara ser e,ecti a.

M.9.M. PRUE8AS +E SUSCEPTI8ILI+A+ A +ESCARGAS AT7OSFRICAS.

Existen m()!inas como los a iones )!e no %!e"en ,allar a consec!encia "e !na "escar aatmos,/rica. Por esa ra5n$ se "e#e %ro#ar s! s!sce%ti#ili"a" a ,alla en la#oratorios es%eciales #a&onormati a es%ecial. E&em%lo "e !n la#oratorio- .retli,.com

Act!almente la in"!stria aeroes%acial no tiene !n est(n"ar nico %ara %r!e#as$ %or lo )!e al !nos"e los est(n"ares com nmente a%lica"os son-

8oein +91=9:;:1;

EUROCEA E+1=JE

FAA AC->:1= ;J= la re" NL+N ,!e "esincor%ora"a "el o#ierno "e los Esta"os Uni"os *$ %as a ser o%era"a%or !na "i isin "el*rupo +aisala htt%s- th!n"erstorm. aisala.com

Este n!e o sistema ha intro"!ci"o la "ensi"a" "e ra*os a tierra 0GF+ %or s!s si las en in l/s4 conNZ. "e ra*os a tierra m a@o como !ni"a" "e me"i"a.0Der Fi !ra A.M94.

FIGURA A.M9apa d isod nsidad d ra*os n la R p+blica ,icana laborado n - -

por CF'.

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https://thunderstorm.vaisala.com/https://thunderstorm.vaisala.com/


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,. ANE OS

,.1. ANE O 1: NEC 250.20

NEC 250.1

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NEC 250.20

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NEC 250.)2

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PRO6I8ICION +E NO UNIR LAS TIERRAS

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,.2. ANE O 2: C LCULO (E RESISTENCIA (E ELECTRO(OSSEG N SU CONFIGURACIN

REFERENCIA- IEEE ST+ =J>1= =$ TA8LA =


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.>.=. ANE O 2*1- CALCULO +E LA RESISTENCIA +E UN ELECTRO+O$ +E ACUER+O A LAS FOR7ULAS 8ASICAS

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.>.>. ANE O 2*2- CALCULO +E LA RESISTENCIA +E UN ELECTRO+O$ >ELECTRO+OS A +ISTANCIA 7A OR BUE LA LONGITU+ +EL ELECTRO+O ALONGITU+ 7ENOR BUE EL ELECTRO+O$ +E ACUER+O A LAS FOR7ULAS8ASICAS

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,.). ANE O ):CALCULO (E LA RESISTENCIA A TIERRA (E UNELECTRO(O Y EL EFECTO (E A A(IR ALGUNOSELECTRO(OS A (ISTANCIA -AYORES (E LONGITU( (ELELECTRO(O

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,. . ANE O : CALCULO (E LA RESISITI9I(A( (E UN SUELO>-E(IANTE EL -ETO(O (E ENNER < PUNTOS= Y CON UNAAPRO I-ACION (E UN SUELO (E 2 CAPAS

REFERENCIAS- 0htt%- . ratis e#.com in electricista in"e==.htm4IEEE ST+ =1


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+ISEdO +E 7ALLA +E TIERRA

C(lc!lo "e la Resisti i"a" "e +ise@o

7E+ICION +E RESISTIDI+A+ +E TERRENO+eterminacin "e la resisti i"a" %or el m/to"o "e los c!atro electro"osEn la %r(ctica "e la in enier'a * "e la corrosin se re)!iere me"ir la resisti i"a" "e ran"esextensiones * a men!"o$ a !na cierta %ro,!n"i"a". Para ello se !tili5a el m/to"o "e Xenner$ m(sconoci"o como m/to"o "e los J electro"os. El circ!ito #(sico se %resenta en la ,i !ra =.

Fi !ra =. 7e"icin "e la resisti i"a" "el s!elo %or el m/to"o "e Xenner o "e los c!atro electro"os.La "istancia 0#4 o sea la %ro,!n"i"a" a la )!e est( enterra"a el electro"o 0#arra "e co#re4 "e#e ser%e)!e@a com%ara"a con la "istancia 0a4 entre los electro"os.La resisti i"a" se "etermina a %artir "e-

La me"i"a )!e se o#tiene es !n alor %rome"io a !na %ro,!n"i"a" a%roxima"amente i !al )!e eles%acia"o entre los electro"os. Es cost!m#re e,ect!ar las me"iciones "e resisti i"a" con !n

es%acia"o entre electro"os %re iamente esta#leci"o. As'$ con es%acia"os "e =m$ >m$ Jm$ m$ =9m.Los "etalles "e la o%eracin ar'an "e ac!er"o con el instr!mento %artic!lar em%lea"o$ %ero el

%rinci%io es com n a to"os. Se entierran c!atro arillas "e co#re e)!ies%acia"as$ * se conectan las"os externas 0C= * C> en la ,i !ra =4 a las terminales "e la ,!ente "e corriente$ * las "os internas

0P= * P> "e la misma ,i !ra4 a !n me"i"or %otencial 0 olt'metro4. Ntese )!e se mi"e la resistenciaentre las "os arillas internas o electro"os "e %otencialW las "os arillas externas sir en %ara

intro"!cir corriente en el s!elo.

Fi !ra >.

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Fi !ra J.

+eterminacin "e la resisti i"a"Primero %ro*ectamos en el r(,ico las lect!ras me"i"as en cam%o$ hasta el e&e . O#tenemos lossi !ientes alores %ara- = = $M Ohm 1 m > J M$; Ohm 1 m Calc!lamos el alor "e -

:$ >

7 0h a4 =$J>Entonces- 0a h4 = x 7 0h a4 0a h4 > $= Ohm1m Con este alor nos "iri imos al r(,ico "e lect!ras me"i"as * a > $= Ohm1m * se o#tiene a !na%ro,!n"i"a" "e =$J;m.

RESULTA+OSEl terreno "e esta 5ona tiene !n com%ortamiento el/ctrico "e esta ,orma-

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Fi !ra ;.

Consi"eracin %ara el "ise@o$ la ca%a )!e m!estra menor resisti i"a" es la s!%er,icial %or esto se%lantea )!e la 5an&a "e sistema "e tierra %ara contra%eso este a !na %ro,!n"i"a" "e :$M:m. Comoa"em(s "e#i"o a )!e a %artir "e =m en el terreno se o#ser tra5as "e hi"rocar#!ros.Se "e#er(n !tili5ar no solo materiales )!e #a&en la resisti i"a" "el terreno$ sino )!e ten an !n P6alto "e tal ,orma "e hacer "!ra"ero el material con"!ctor "e la %!esta a tierra.Los sistemas "e %!esta a tierra est(n es%ecialmente "ise@a"os como %roteccin contra el ries oel/ctrico$ e itan"o "i,erencias "e tensin ,ort!itas %eli rosas entre %ersonas$ e)!i%os * masas.La %roteccin contra "icho ries o$ a")!iere !na "o#le "imensin *a )!e "e#e e itarse a"em(s laa%aricin "e chis%as %or tratarse "e !na in"!stria "e %ro"!ctos in,lama#les. Para ello$ la re" "e%!esta a tierra se com%leta con la !nin "e to"as las masas met(licas entre s'$ %ara "e,inir !n anilloo re" e)!i%otencial$ %!esta a la e5$ a tierra. La !nin e)!i%otencial se hace extensi a a to"os loselementos estr!ct!rales$ cimentaciones$ t!#er'as$ c!a"ros el/ctricos.

CALCULO (E LA RESISTENCIA (EL SISTE-A (E PUESTA ATIERRA

CALCULO (E LA CORRIENTE (E CORTOCIRCUITO ALI-ENTA(OR )1+ / 2 009

Pcc es la %otencia "e cortocirc!ito 0 DA4 =:::.:D es la tensin nominal "e o%eracin 0Doltio4 >J::.:

I,c es la corriente "e cortocirc!ito 0A4 >J:.

CALCULO (E LA CORRIENTE (E CORTOCIRCUITO ALI-ENTA(OR )0) / 2 009

Pcc es la %otencia "e cortocirc!ito 0 DA4 =9::.:D es la tensin nominal "e o%eracin 0Doltio4 >J::.:I,c es la corriente "e cortocirc!ito 0A4 < ;.J

CALCULO (E LA CORRIENTE (E CORTOCIRCUITO ALI-ENTA(OR )0) / ,09

Pcc es la Potencia "e cortocirc!ito la"o %rimario 0 DA4 =9::.:D es la tensin nominal "e o%eracin 0Dolt4 J :.:

cc es la Reactancia "e cortocirc!ito la"o %rimario 0mOhm4 =JJ.::S es la %otencia "e trans,orma"or 0


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CALCULO (E LA SECCIN (E CON(UCTORI,c es la corriente "e ,alla "e cortocirc!ito m(xima a tierra 0A4 = =:.T> es la tem%erat!ra am#iente 0ZC4. =;.:Tm es la tem%erat!ra m(xima "e a"misi#le "el co#re. >::.:t es el tiem%o "e a%ert!ra "el "is%ositi o "e %roteccin 0se !n"os4 :.9

t es el tiem%o "e a%ert!ra "el "is%ositi o "e %roteccin 0se !n"os4 ;.:

Seccin "el con"!ctor con t :.9 se . 0mm>4 .4 >J.:

CALCULO (E RESISTENCIA -ALLA (E TIERRA .5 22.5&2 s es resisti i"a" "e ca%a s!%er,icial 0Ohm 1 m4 > .=Factor %or cam#io "e terreno * tratamiento :.9 es la resisti i"a" e)!i alente corre i"a 0Ohm 1 m4 =9. A es ancho "e la malla 0m4 J.;L es lar o "e la malla 0m4 >>.;N# es el n mero "e ,ilas en la malla. . es Resistencia "e 7alla "e tierra :.;Resistencia total 0Ohm4 :.>;

CALCULO (E NN# es el n mero "e ,ilas en la malla.


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N es n mero "e con"!ctores en %aralelo ;.;i =.9

C LCULO (E iiN es n mero "e con"!ctores en %aralelo ;.;

ii :.J

C LCULO (E Qh es la %ro,!n"i"a" "e enterramiento "e con"!ctor "e malla 0m4 :.M:ho es la %ro,!n"i"a" =m "e enterramiento "e con"!ctor "e malla 0m4 =.::

h =..>;" es el "i(metro "e con"!ctor "e malla 0m4 :.::9

ii :.Jh =.:cm 0Ohm 1 m4


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,.;. ANE O ;: CARTA (E RESISTENCIA Y RESISTI9I(A( PARAUN SOLO ELECTRO(O> POR EL -ETO(O (E LOS ) PUNTOS

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,.12. ANE O 12: CORROSION (E -ETALES

.-ONOGRAFIAS.CO-

CORROSIN

Inte rantes-Oscar Gon5(le5Elena Lon"onKos/ ColinaNa"ia Cer i

(EFINICIONES

Se entien"e %or corrosin la interaccin "e !n metal con el me"io )!e lo ro"ea$

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%ro"!cien"o el consi !iente "eterioro en s!s %ro%ie"a"es tanto ,'sicas como )!'micas. Lascaracter'sticas ,!n"amentales "e este ,enmeno$ es )!e slo oc!rre en %resencia "e !nelectrlito$ ocasionan"o re iones %lenamente i"enti,ica"as$ llama"as estas an"icas *cat"icas- !na reaccin "e oxi"acin es !na reaccin an"ica$ en la c!al los electronesson li#era"os "iri i/n"ose a otras re iones cat"icas. En la re in an"ica se %ro"!cir( la"isol!cin "el metal 0corrosin4 *$ consec!entemente en la re in cat"ica la inm!ni"a""el metal.

Los enlaces met(licos tien"en a con ertirse en enlaces inicos$ los ,a orece )!e el

material %!e"a en cierto momento trans,erir * reci#ir electrones$ crean"o 5onas cat"icas *

5onas an"icas en s! estr!ct!ra. La eloci"a" a )!e !n material se corroe es lenta *

contin!a to"o "e%en"ien"o "el am#iente "on"e se enc!entre$ a me"i"a )!e %asa el

tiem%o se a crean"o !na ca%a ,ina "e material en la s!%er,icie$ )!e an ,orm(n"ose

inicialmente como manchas hasta )!e lle an a a%arecer im%er,ecciones en la s!%er,icie

"el metal.

Este mecanismo )!e es anali5a"o "es"e !n %!nto "e ista termo"in(micoelectro)!'mico$ in"ica )!e el metal tien"e a retornar al esta"o %rimiti o o "e m'nimaener 'a$ sien"o la corrosin %or lo tanto la ca!sante "e ran"es %er&!icios econmicos eninstalaciones enterra"as. Por esta ra5n$ es necesaria la o%ort!na !tili5acin "e la t/cnica"e %roteccin cat"ica.

Se "esi na )!'micamente corrosin %or s!elos$ a los %rocesos "e "e ra"acin )!eson o#ser a"os en estr!ct!ras enterra"as. La intensi"a" "e%en"er( "e arios ,actorestales como el conteni"o "e h!me"a"$ com%osicin )!'mica$ %6 "el s!elo$ etc. En la%r(ctica s!ele !tili5arse com nmente el alor "e la resisti i"a" el/ctrica "el s!elo como'n"ice "e s! a resi i"a"W %or e&em%lo !n terreno m!* a resi o$ caracteri5a"o %or %resencia"e iones tales como clor!ros$ ten"r( resisti i"a"es #a&as$ %or la alta ,acili"a" "etrans%ortacin inica.

La %roteccin cat"ica es !n m/to"o electro)!'mico ca"a e5 m(s !tili5a"o ho* en"'a$ el c!al a%ro echa el mismo %rinci%io electro)!'mico "e la corrosin$ trans%ortan"o !n

ran c(to"o a !na estr!ct!ra met(lica$ *a sea )!e se enc!entre enterra"a o s!mer i"a.Para este ,in ser( necesaria la !tili5acin "e ,!entes "e ener 'a externa me"iante elem%leo "e (no"os al (nicos$ )!e "i,!n"en la corriente s!ministra"a %or !ntrans,orma"or1recti,ica"or "e corriente.

El mecanismo$ consec!entemente im%licar( !na mi racin "e electrones hacia elmetal a %rote er$ los mismos )!e ia&ar(n "es"e (no"os externos )!e estar(n !#ica"os ensitios %lenamente i"enti,ica"os$ c!m%lien"o as' s! ,!ncin

A est( %roteccin se "e#e a re ar la o,reci"a %or los re estimientos$ como %or e&em%lo las %int!ras$ casi la totali"a" "e los re estimientos !tili5a"os en instalacionesenterra"as$ a/reas o s!mer i"as$ son %int!ras in"!striales "e ori en or (nico$ %!es el

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En la %r(ctica se %!e"e a%licar %roteccin cat"ica en metales como acero$ co#re$%lomo$ latn$ * al!minio$ contra la corrosin en to"os los s!elos *$ en casi to"os los me"iosac!osos. +e i !al manera$ se %!e"e eliminar el a rietamiento %or corrosin #a&o tensiones%or corrosin$ corrosin inter ran!lar$ %ica"!ras o tan)!es enerali5a"os.

Como con"icin ,!n"amental las estr!ct!ras com%onentes "el o#&eto a %rote er *"el elemento "e sacri,icio o a*!"a$ "e#en mantenerse en contacto el/ctrico e inmerso en!n electrolito.

A%roxima"amente la %roteccin cat"ica %resenta s!s %rimeros a ances$ en el a@o= >J$ en )!e Sir. 6!m%hre* +a *$ recomien"a la %roteccin "el co#re "e lasem#arcaciones$ !ni/n"olo con hierro o 5incW ha#i/n"ose o#teni"o !na a%recia#le re"!ccin"el ata)!e al co#re$ a %esar "e )!e se %resent el %ro#lema "e ens!ciamiento %or la%roli,eracin "e or anismos marinos$ ha#i/n"ose recha5a"o el sistema %or %ro#lemas "ena e acin.

En = ;: * "es%!/s "e !n lar o %er'o"o "e estancamiento la marina Cana"ienseme"iante !n em%leo a"ec!a"o "e %int!ras con anti or anismos * anticorrosi os "emostr

)!e era ,acti#le la %roteccin cat"ica "e em#arcaciones con m!cha econom'a en loscostos * en el mantenimiento.

FUN(A-ENTO (E LA PROTECCIN CAT(ICAL!e o "e anali5a"as al !nas con"iciones es%ecialmente "es"e el %!nto "e ista

electro)!'mico "an"o como res!lta"o la reali"a" ,'sica "e la corrosin$ "es%!/s "e est!"iar la existencia * com%ortamiento "e (reas es%ec',icas como Ano"o1C(to"o1Electrlito * elmecanismo mismo "e mo imiento "e electrones * iones$ lle a a ser o# io )!e si ca"a

,raccin "el metal ex%!esto "e !na t!#er'a o !na estr!ct!ra constr!i"a "e tal ,orma "ecoleccionar corriente$ "icha estr!ct!ra no se corroer( %or)!e ser'a !n c(to"o.

La %roteccin cat"ica reali5a exactamente lo ex%!esto ,or5an"o la corriente "e !na,!ente externa$ so#re to"a la s!%er,icie "e la estr!ct!ra.

7ientras )!e la canti"a" "e corriente )!e ,l!*e$ sea a&!sta"a a%ro%ia"amenteencien"o la corriente "e corrosin *$ "escar (n"ose "es"e to"as las (reas an"icas$

existir( !n ,l!&o neto "e corriente so#re la s!%er,icie$ lle an"o a ser to"a la s!%er,icie !nc(to"o.

Para )!e la corriente sea ,or5a"a so#re la estr!ct!ra$ es necesario )!e la "i,erencia"e %otencial "el sistema a%lica"o sea ma*or )!e la "i,erencia "e %otencial "e lasmicrocel"as "e corrosin ori inales.

La %roteccin cat"ica ,!nciona racias a la "escar a "e corriente "es"e !na cama"e (no"os hacia tierra * "ichos materiales est(n s!&etos a corrosin$ %or lo )!e es"esea#le )!e "ichos materiales se "es asten 0se corroan4 a menores eloci"a"es )!e losmateriales )!e %rote emos.

Tericamente$ se esta#lece )!e el mecanismo consiste en %olari5ar el c(to"o$

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lle (n"olo me"iante el em%leo "e !na corriente externa$ m(s all( "el %otencial "ecorrosin$ hasta alcan5ar %or lo menos el %otencial "el (no"o en circ!ito a#ierto$a")!irien"o am#os el mismo %otencial elimin(n"ose la corrosin "el sitio$ %or lo )!e seconsi"era )!e la %roteccin cat"ica es !na t/cnica "ePOLARIKACIN CAT(ICA.

La %roteccin cat"ica no elimina la corrosin$ /ste rem!e e la corrosin "e laestr!ct!ra a ser %rote i"a * la concentra en !n %!nto "on"e se "escar a la corriente.

Para s! ,!ncionamiento %r(ctico re)!iere "e !n electro"o a!xiliar 0(no"o4$ !na,!ente "e corriente contin!a c!*o terminal %ositi o se conecta al electro"o a!xiliar * elterminal ne ati o a la estr!ct!ra a %rote er$ ,l!*en"o la corriente "es"e el electro"o atra /s "el electrlito lle an"o a la estr!ct!ra.

In,l!*en en los "etalles "e "ise@o * constr!ccin %ar(metro "e eometr'a * tama@o"e la estr!ct!ra * "e los (no"os$ la resisti i"a" "el me"io electrlito$ la ,!ente "e corriente$etc.

CONSI(ERACIONES (E (ISE O PARA LA PROTECCIN CAT(ICA EN TU ER7ASENTERRA(ASLa %ro*eccin "e !n sistema "e %roteccin cat"ica re)!iere "e la in esti acin "e

caracter'sticas res%ecto a la estr!ct!ra a %rote er$ * al me"io.RESPECTO A LA ESTRUCTURA A PROTEGER=. 7aterial "e la estr!ct!raW>. Es%eci,icaciones * %ro%ie"a"es "el re estimiento %rotector 0si existe4W


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=4 7e"iciones "e la resisti i"a" el/ctrica a ,in "e e al!ar las con"iciones "e corrosin a)!e estar( someti"a la estr!ct!ra. +e,inir so#re el ti%o "e sistema a !tili5arW al (nico ocorriente im%resa *$ esco er los me&ores l! ares %ara la instalacin "e (no"osW

>4 7e"iciones "el %otencial Estr!ct!ra1Electrlito$ %ara e al!ar las con"iciones "e

corrosi i"a" en la estr!ct!ra$ as' mismo$ "etectar los %ro#lemas "e corrosinelectrol'ticaW


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SISTE-AS (E PROTECCIN CAT(ICAANO(O GAL9 NICO

Se ,!n"amenta en el mismo %rinci%io "e la corrosin al (nica$ en la )!e !n metalm(s acti o es an"ico con res%ecto a otro m(s no#le 0 er escalas "e %otenciales4$corro*/n"ose el metal an"ico.

En la %roteccin cat"ica con (no"os al (nicos$ se !tili5an metales ,!ertementean"icos conecta"os a la t!#er'a a %rote er$ "an"o ori en al sacri,icio "e "ichos metales%or corrosin$ "escar an"o s!,iciente corriente$ %ara la %roteccin "e la t!#er'a.

La "i,erencia "e %otencial existente entre el metal an"ico * la t!#er'a a %rote er$

es "e #a&o alor %or)!e este sistema se !sa %ara %e)!e@os re)!erimientos "e corriente$%e)!e@as estr!ct!ras * en me"io "e #a&a resisti i"a".CARACTER7STICAS (E UN NO(O (E SACRIFICIO

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=.+e#e

tener !n %otencial "e "isol!cin lo s!,icientemente ne ati o$ %ara %olari5ar la estr!ct!ra"e acero 0metal )!e normalmente se %rote e4 a 1:. D. Sin em#ar o el %otencial no"e#e "e ser excesi amente ne ati o$ *a )!e eso moti ar'a !n asto s!%erior$ con !ninnecesario %aso "e corriente. El %otencial %r(ctico "e "isol!cin %!e"e estar com%ren"i"o entre 1:. ; a 1=.M DW

>. Corriente s!,icientemente ele a"a$ %or !ni"a" "e %eso "e material cons!mi"oW


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Los (no"os al (nicos )!e con ma*or ,rec!encia se !tili5an en la %roteccincat"ica son- 7a nesio$ Hinc$ Al!minio.

-"gn si$ - Los (no"os "e 7a nesio tienen !n alto %otencial con res%ecto al hierro *est(n li#res "e %asi acin. Est(n "ise@a"os %ara o#tener el m(ximoren"imiento %osi#le$ en s! ,!ncin "e %roteccin cat"ica. Los (no"os "e

7a nesio son a%ro%ia"os %ara oleo"!ctos$ %o5os$ tan)!es "ealmacenamiento "e a !a$ incl!so %ara c!al)!ier estr!ct!ra )!e re)!iera%roteccin cat"ica tem%oral. Se !tili5an en estr!ct!ras met(licas enterra"asen s!elo "e #a&a resisti i"a" hasta


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CARACTER7STICAS (E LOS NO(OS GAL9 NICOS

CORRIENTE I-PRESAEn este sistema se mantiene el mismo %rinci%io ,!n"amental$ %ero toman"o en

c!enta las limitaciones "el material$ costo * "i,erencia "e %otencial con los (no"os "esacri,icio$ se ha i"ea"o este sistema me"iante el c!al el ,l!&o "e corriente re)!eri"o$ seori ina en !na ,!ente "e corriente enera"ora contin!a re !la#le o$ sim%lemente se hace!so "e los recti,ica"ores$ )!e alimenta"os %or corriente alterna o,recen !na corriente

el/ctrica contin!a a%ta %ara la %roteccin "e la estr!ct!ra.La corriente externa "is%oni#le es im%resa en el circ!ito constit!i"o %or la estr!ct!ra

a %rote er * la cama an"ica. La "is%ersin "e la corriente el/ctrica en el electrlito see,ect a me"iante la a*!"a "e (no"os inertes c!*as caracter'sticas * a%licacin "e%en"en"el electrlito.

El terminal %ositi o "e la ,!ente "e#e siem%re estar conecta"o a la cama "e (no"o$a ,in "e ,or5ar la "escar a "e corriente "e %roteccin %ara la estr!ct!ra.

Este ti%o "e sistema trae consi o el #ene,icio "e )!e los materiales a !sar en la

cama "e (no"os se cons!men a eloci"a"es menores$ %!"ien"o "escar ar ma*orescanti"a"es "e corriente * mantener !na i"a m(s am%lia.

En irt!" "e )!e to"o elemento met(lico conecta"o o en contacto con el terminal%ositi o "e la ,!ente e inmerso en el electrlito es !n %!nto "e "rena&e "e corriente ,or5a"a* %or lo tanto "e corrosin$ es necesario el ma*or c!i"a"o en las instalaciones * laexi encia "e la me&or cali"a" en los aislamientos "e ca#les "e interconexin

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con&!nta con otras "isci%linas m(s all( "e la metal!r ia$ como la )!'mica * laelectrnica.


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IEEE ST+ =J>1= =$ P.;JCONFIGURACION J ATERRIHAKE +E UPS

REF.25 IEEE ST+ ==::1= $ P.1

curso operacion segura en puestas a tierra y pararrayos en instalaciones electricas 3julio...

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