montaje de puesta tierra

ACTIVIDAD 3

1. IntroduccinPara tratar los aspectos que tienen que ver con la conexin de los sistemas de puesta a tierra, se ha tomado como referencia fundamental el RETIE, reglamento tcnico de instalaciones elctricas, en el cual se fijan las condiciones de seguridad que se deben cumplir en el proyecto, ejecucin, mantenimiento y operacin de sistemas elctricos. Tomando el sistema de puesta a tierra como un elemento fundamental para la proteccin de las personas, animales, equipos, y bienes materiales como los apartamentos, edificios, centros comerciales y la industria en general. En los ltimos aos a la seguridad se le ha dado la importancia que se merece, por tal motivo se evalan los riesgos propios de los sistemas elctricos y se hacen cumplir las normas de seguridad para minimizar la probabilidad de accidentes. 2. DefinicinPuesta a tierra: Es la unin de un grupo de conductores con el suelo, mediante electrodos enterrados.

2.1. Factores que determinan la resistencia de la puesta a tierra

La resistencia de la puesta a tierra depende de varios factores:

La Resistividad del terreno. Humedad del terreno. Temperatura del terreno. Sales disueltas en el terreno. Composicin y compactacin del terreno. La distribucin y longitud geometra de los electrodos. Superficie de los electrodos enterrados. Nmero de electrodos enterrados. Profundidad a la cual han sido enterrados los electrodos.2.2. Funciones de un sistema de puesta a tierra La funcin fundamental de un sistema de puesta a tierra es la proteccin de las personas, al limitar el voltaje de contacto cuando ocurre una descarga atmosfrica o una falla en el sistema elctrico. Por tal motivo en el diseo de un sistema de puesta a tierra se deben tener presentes los efectos fisiolgicos de la corriente elctrica sobre el cuerpo humano. Efectos que ya fueron estudiados en unidades temticas anteriores. Proteccin de las instalaciones: Los artefactos elctricos deben dotarse de una instalacin a tierra desde sus partes metlicas y que tengan riesgo de contacto accidental con las personas, con el fin de ofrecer un camino de muy baja resistencia a tierra, la corriente buscar este camino, en lugar de atravesar el cuerpo humano desde el dispositivo. La corriente al elevarse hace que las protecciones asociadas a la conexin a tierra operen interrumpiendo el suministro de corriente. Despejar las fallas rpidamente. Limitar las sobretensiones de las estructuras metlicas con respecto a tierra, que se pueden producir en caso de una falla del sistema elctrico. Controlar tensiones de paso y tensiones de contacto.

Una tierra es la referencia de un sistema elctrico, cero voltios ya que la tierra funciona como un conductor de potencial neutro, es decir, sin energa elctrica. Conducir a tierra las corrientes de falla. Control de las descargas atmosfricas, Canalizando la energa de los rayos a tierra protegiendo a las personas, instalaciones y las propiedades. La tierra asegura la actuacin de los dispositivos de proteccin. Evitar la contaminacin por ruido elctrico con seales diferentes a la seal deseada, esto se logra mediante blindajes conectados a la tierra fsica. Control de la electrosttica: En sitios donde existen materiales inflamables es necesario controlar la electrosttica estableciendo conexin a tierra, ya que se puede producir una chispa provocando fcilmente un incendio o una explosin. La conexin a tierra neutraliza la acumulacin de cargas electrostticas producidas en los materiales dielctricos o aislantes, esto se logra conectando a tierra las estructuras metlicas.

2.3. Caractersticas que debe cumplir un sistema de puesta a tierra El valor de la resistencia debe ser el adecuado para cada tipo de instalacin. La resistencia no debe variar con los cambios ambientales.

La vida til de un sistema de puesta a tierra debe ser mayor de 20 aos.

Debe ser resistente a la corrosin. Debe ser de costo moderado. Debe permitir el mantenimiento peridico. Los conductores de puesta a tierra no deben ser interrumpidos por, seccionadores, fusibles, interruptores u otros. Cumplir con las normas y las especificaciones exigidas por el RETIE

3. puesta a tierraLa conexin a tierra proporciona una proteccin fundamental para las personas, animales y a las instalaciones elctricas residenciales, comerciales e industriales.

En el ao de 1897 se dieron las primeras indicaciones de cmo se deba conectar a tierra las carcazas de los motores y generadores elctricos, en el ao de 1941 se introdujo formalmente en el National Electrical Code (NEC), en Estados Unidos de Amrica. Los sistemas elctricos se conectan slidamente a tierra en el punto de distribucin de la energa elctrica (ver figura 1) con el fin de limitar el voltaje a tierra durante la operacin normal y para prevenir voltajes excesivos provocados por fenmenos transitorios tales como descargas atmosfricas, contactos accidentales con lneas de voltaje mayor y condiciones de falla en el sistema.

Figura 1: Conexin a tierra en el poste

Adicionalmente, todos los neutros de las instalaciones elctricas se deben conectar a tierra, adems las partes metlicas de los motores, transformadores, electrodomsticos y aparatos de arranque de los motores. Deben evitarse las tomas de tierra en terrenos corrosivos, en basureros, residuos industriales o en sitios donde no se facilite la penetracin de agua.En las instalaciones elctricas internas, la conexin a tierra comienza en el tablero distribucin o en la caja de breakers llegando hasta la tercera terminal o clavija de los tomacorrientes. Los conductores elctricos de las instalaciones interiores, deben ser aislados, el circuito de tierra se identifica con el color verde o verde con rayas amarillas, mientras que las lneas vivas tienen color rojo, negro azul, y el neutro tiene color blanco.

Figura 2: Esquema de conexin de un tomacorriente con polo a tierra

Figura 3: Esquema de conexin a tierra

Figura 4: Conexin fsica de una varilla de puesta a tierraLa punta y el alma de la varilla deben ser de acero para facilitar la clavada con una maza o un martillo

Figura 5: Esquema de conexin de una instalacin residencial

En el contador de energa se conecta el neutro a tierra antes de entrar a la casa, en la figura se observa la conexin a tierra de las cajas metlicas del contador y la caja de breakers llamada caja de distribucin. Esto se hace para proteger las personas contra posibles contactos indirectos.4. La conexin a tierra se debe usar en:

Circuitos de corriente alterna menores de 50 voltios. Circuitos de corriente alterna entre 50 y 1000 voltios.

Circuitos de corriente alterna de alta tensin. Estructuras metlicas en sitios con peligro de explosin. Los electrodomsticos deben tener su conexin a tierra. Pararrayos.

Figura 6: Conexin a tierra de electrodomsticos

5. Los circuitos elctricos que no se deben aterrizarCircuitos que operan en hospitales en reas de cuidados intensivos, tales como reas de anestesia.

Las normas tcnicas establecen que la resistencia de puesta a tierra debe ser menor que 25 Ohmios a nivel residencial. Para subestaciones de gran potencia la resistencia de puesta a tierra debe ser inferior a 1 Ohmio y en subestaciones pequeas la resistencia debe ser menor o igual a 5 Ohmios.

APLICACINVALORES MXIMOS DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

Estructura de lneas de transmisin20

Subestacin de alta y extra alta tensin1

Subestacin de media tensin10

Proteccin contra rayos10

Neutro de acometida en baja tensin25

Tabla 1: Valores de la resistencia de puesta a tierra

6. Clasificacin de los sistemas de puesta a tierra Tierra de seguridad: Se usa para conducir las corrientes de falla a tierra, controlando las diferencias de potencial que se puedan producir y que pueden afectar a las personas, los materiales y los equipos. La conexin a tierra tiene una funcin especial en sistemas con atmsferas explosivas o que contienen vapores inflamables ya que en dichos sistemas una concentracin de carga elctrica puede producir chispas elctricas y por supuesto provocar una explosin.

Tierra para funcionamiento: Estas tierras son necesarias para el funcionamiento adecuado de los sistemas elctricos tales como: En los sistemas de distribucin. Neutros de transformadores. Generadores. En la base de los pararrayos. Aparatos de comunicacin con el fin de controlar el ruido elctrico e interferencias en los circuitos electrnicos. Sistema de tierras temporales: Accin de poner a tierra partes activas no energizadas para permitir la ejecucin de trabajos sin peligro de choque elctrico.7. Ubicacin de una puesta a tierraPara ubicar una conexin a tierra, se deben tener en cuenta los planos de instalaciones subterrneas: instalaciones elctricas, instalaciones sanitarias, instalaciones de acueducto e instalaciones de gas, as como la presencia de combustibles lquidos, combustibles gaseosos, y otras estructuras enterradas para no interferir con ellas. Se deben buscar zonas libres destinadas a jardines, patios y pasadizos donde el sitio sea hmedo, buscando ubicarla lo ms cercano posible de los contadores de energa.Se debe evitar ubicar la puesta a tierra donde exista transito vehicular.

8. Construccin y partes fundamentales de una conexin a tierra8.1. Componentes interiores:

La puesta a tierra con electrodo vertical es la ms usada, debido al poco espacio que ocupa. Se emplea una varilla de cobre, hierro cobrizado, hierro galvanizado, coper well, la cual se clava en la tierra preferiblemente hmeda y en el extremo superior se coloca una abrazadera, a la cual se le conecta un conductor que va conectada al neutro del sistema.

Cuando el terreno es rocoso y rido, se utiliza electrodo horizontal. Se emplea un Electrodo Simple de Cobre tipo Pletina o un Conductor desnudo extendido en una zanja. Los principales componentes de una puesta a tierra (Verticales/Horizontales). 8.1.1. Registro con Tapa (Opcional)8.1.2. Electrodo Principal8.1.3. Grapa Desmontable8.1.4. Conductor de Conexin8.1.5. Pozo vertical / Zanja Horizontal8.1.6. Relleno Conducto8.1.7. Lechos de Sal8.1.8. Niveles de Impregnacin

Figura 7: Componentes de un sistema de puesta a tierra

8.2. Componentes perifricos: Corresponden a todos los elementos instalados a la lnea de tierra desde el borne al tablero de distribucin, mediante un conductor aislado o desnudo de 10 mm2 de seccinFigura 8: Componentes perifricos de un sistema de puesta a tierra

Electrodos: Los electrodos son cuerpos metlicos en contacto directo con el terreno, con el fin de dispersar en el suelo las corrientes de falla. Los electrodos pueden ser de varios tipos:

Electrodo tipo varilla de acero recubierta de cobre. Electrodo tipo placa. Electrodo en malla. Conductores: Deben ser cables trenzados de cobre electroltico, cuyo calibre debe estar de acuerdo a las necesidades de la instalacin. Los conductores usados normalmente son cables ya que son ms fciles de manejar que los conductores rgidos. Los conductores usados son cables desnudos, la seccin mnima y la corriente que puede transportar a tierra se describen en la tabla 2:

SECCIN[mm2]MXIMA CORRIENTE ADMISIBLE EN AMPERIOS

CONDUCTORESDE ACEROCONDUCTORES DEALUMINIOCONDUCTORES DE COBRE

35---200250

50100250350

70175------

100200------

200300------

Tabla 2: Conductores y materiales ms empleados en sistemas de puesta a tierra

Conectores: Los conectores se usan para unir los conductores y los electrodos. Los conectores pueden ser de tornillo, conexin por compresin (abrazadera), de soldadura exotrmica y soldadura por fusin autgena. Los conectores tpicos son desmontables y de bronce, con sistema de presin por rosca. Para conectar el electrodo vertical se prefiere borne simple en anillo con dimetro interior variable desde (0.013 0.025) metros.

Figura 9 Electrodo vertical y su conector

Las conexiones entre los diferentes componentes deben ser mecnicamente robustas, tener buena resistencia a la corrosin y baja resistencia elctrica. Cuando se unen materiales diferentes por ejemplo cobre y aluminio se deben limpiar las superficies cuidadosamente y protegidas por un inhibidor de xido. Una vez hecha la conexin, el exterior debe recubrirse con pintura bituminosa para proteger el ingreso de humedad. Cuando se une el cobre con el aluminio, el cobre se debe estaar primero, estas conexiones no se pueden enterrar.

Soldadura con estao:

Figura 10: Soldadura de estao

Las conexiones exotrmicas se realizan mediante moldes de grafito diseados para el tipo de unin y el tamao de los conductores. Se enciende una mezcla de polvos de aluminio y oxido de cobre, la reaccin produce una unin de cobre virtualmente puro en torno a los conductores, la reaccin de alta temperatura se produce en el interior del molde de grafito. Este mtodo se usa en uniones de mallas de puesta a tierra, que no pueden recibir mantenimiento, ni ser inspeccionadas. Proceso de soldadura:

Figura 11: Soldadura exotrmica paso1

Figura 12: Soldadura exotrmica paso 2




9. Proteccin de la puesta a tierra contra riesgo de electrocucin

En el artculo 15 del RETIE, se trata en detalle el concepto de la puesta a tierra.

Se debe tener presente que el criterio fundamental para garantizar la seguridad de los seres humanos, es la mxima energa elctrica que pueden soportar, debida a las tensiones de paso, de contacto o transferidas y no el valor de resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente. Sin embargo, un bajo valor de la resistencia de puesta a tierra es siempre deseable para disminuir la mxima elevacin de potencial (GPR por sus siglas en ingls). La mxima tensin de contacto aplicada al ser humano que se acepta, est dada en funcin del tiempo de despeje de la falla a tierra, de la resistividad del suelo y de la corriente de falla. Para efectos del presente Reglamento, la tensin mxima de contacto o de toque no debe superar los valores dados en la Tabla 3, tomados de la figura 44A de la IEC 60364-4-44.

Tabla 3. Valores mximos de tensin de contacto aplicada a un ser humano.

Los valores de la Tabla 3 se refieren a tensin de contacto aplicada a un ser humano en caso de falla a tierra, corresponden a valores mximos de soportabilidad del ser humano a la circulacin de corriente y considera la resistencia promedio neta del cuerpo humano entre mano y pie, es decir, no considera el efecto de las resistencias externas adicionalmente involucradas entre la persona y la estructura puesta a tierra o entre la persona y la superficie del terreno natural. 9.1. Contacto directo: Ocurre cuando una persona toca directamente las partes activas o energizadas y sufre un choque elctrico, las figuras muestran como puede ocurrir un contacto directo o un contacto indirecto.

Figura 16: Contacto directo9.2. Contacto indirecto: El contacto indirecto sucede cuando la persona toca una estructura metlica, la cual en condiciones normales debe estar desenergizada, pero debido a la prdida del aislamiento del sistema elctrico, se producen fugas de corriente hacia la estructura provocando este tipo de falla. Esto lo hemos visto cuando una seora la electriza la estufa, la solucin que ella toma es la de pararse sobre un tapete o una tabla, este es un caso tpico de contacto indirecto.

Otro caso tpico es cuando se toca un motor y se sufre un choque elctrico provocado por la perdida de aislamiento en su interior. Al conectar a tierra el chasis de la estufa, la lavadora, la carcasa del motor, o de cualquier estructura metlica se controlan las electrizadas provocadas por los problemas de aislamiento.

Figura 17: Contacto indirecto

9.3. Tensin de contacto o toque: Es necesario tener en cuenta que, durante el breve intervalo de tiempo que tardan en actuar los dispositivos automticos de proteccin de la instalacin, existir tensin entre el electrodo de tierra y el terreno circundante. Se conoce como tensin de contacto la diferencia de potencial existente entre la mano y el pie de un trabajador que tocara en ese momento el electrodo de tierra (o cualquier conductor unido a l) y estuviera pisando el terreno a cierta distancia del mismo. Para determinar este valor se considera que tiene los pies juntos, a un metro de distancia del electrodo y la resistencia del cuerpo entre la mano y el pie es de 2500 ohmios.

9.4. Tensin de paso: El voltaje existente entre dos puntos del terreno situados a 1 m. de distancia entre s en direccin al electrodo de tierra se conoce como tensin de paso, es la que afectara a un trabajador que se encontrara caminando en las cercanas del electrodo de tierra en el momento de la avera. Esta diferencia de potencial ser tanto mayor cuanto ms cerca se encuentre del electrodo.Las citadas tensiones de paso y de contacto sern tanto menores cuanto menor sea el valor de la resistencia de tierra, de ah el inters de que la toma de tierra sea lo mejor posible.

Cuando sea necesario instalar una toma de tierra en la zona de trabajo, es preciso elegir cuidadosamente el lugar ms adecuado para conseguir que el valor de la resistencia de la toma de tierra sea lo ms baja posible. En general, se elegir el lugar ms hmedo del entorno cercano a la zona de trabajo.

Para determinar la tensin de contacto, se debe comprobar mediante el empleo de algn procedimiento de clculo, tal como el anlisis de circuitos siguiendo los lineamientos de IEC, o el mtodo consignado en la norma IEEE 80, considerando las restricciones para cada caso.

Figura 18: Tensiones de contacto, paso y transferencia

9.5. Tensin de transferencia: Es la mxima tensin que puede aparecer entre dos sistemas de tierra independientes al circular la mxima corriente de falla a tierra en uno de ellos, siendo ambos sistemas accesibles simultneamente, pudiendo ser puenteados (Establecer una conexin directa entre ellos) por un individuo. Esta tensin puede provocar un choque elctrico.

Figura 1910. Factores que determina la resistividad del terrenoLa resistividad del terreno se define como la resistencia de un metro cbico de tierra. Figura 20: Resistividad del terreno

La tierra en trminos generales se considera como un mal conductor, ya que esta compuesta principalmente de oxido de silicio y oxido de aluminio que son altamente resistivos. La conductividad es un fenmeno electroqumico, electroltico, por tal motivo depende del agua depositada o el nivel de humedad y de la presencia de sales disueltas el suelo.En la resistividad del terreno influyen los siguientes factores:

La humedad del terreno. Temperatura. Concentracin de sales disueltas. Naturaleza de los suelos. La compactacin del terreno. La estratificacin del terreno. La humedad del terreno: La resistividad del terreno esta determinada por la humedad del terreno, los componentes del terreno normalmente no son buenos conductores, la conductividad del terreno es mejorada notoriamente cuando este es humedecido, pues la resistividad del terreno la humedad. El siguiente grfico muestra la variacin de la resistividad en una muestra de arcilla con porcentaje de humedad contenida, obsrvese que a medida que aumenta el porcentaje de humedad de la muestra, disminuye la resistividad medida en []

Figura 21: Variacin de la resistividad en funcin de la humedad relativa

La temperatura: La resistividad de los suelos, tambin depende de la temperatura. Temperaturas superiores a 0 C tienen poca incidencia en la resistividad. Sin embargo la resistividad del terreno crece para temperaturas inferiores a 3 C bajo cero como muestra en las la figura 22.

Figura 22: Variacin de la resistividad en funcin de la temperatura

Concentracin de sales: Al presentar ms concentracin de sales en el terreno, mejora notablemente su conductividad. La resistividad del suelo esta determinada por las sales disueltas y la cantidad de sales disueltas depende a su vez de la humedad del terreno. (Figura 23)

Figura 23: Variacin de la resistividad del terreno en funcin del porcentaje de sal

Cuando existe demasiada humedad existe la posibilidad de que se lave el terreno y se arrastre la sal que rodea los electrodos aumentando la resistividad.

No se debe ubicar el electrodo cerca de un ro porque son terrenos muy lavados y por tanto ms resistivos que lo normal. La composicin del terreno: El terreno esta compuesto normalmente de oxido de silicio y de oxido de aluminio. Compactacin del terreno: La compactacin del terreno disminuye la distancia entre las partculas, mejorando la conduccin a travs de la humedad contenida en este, al retener la humedad por ms tiempo, los suelos presentan una resistividad casi uniforme, independiente de si hay verano o invierno.

Figura 23: Variacin de la resistividad del terreno en funcin de su compactacin

A medida que aumenta el tamao de las partculas aumenta el valor de la resistividad, por eso la grava tiene mayor resistividad que la arena, la arena a su vez tiene mayor resistividad que la arcilla.

NATURALEZA DEL TERRENORESISTIVIDAD( OHMIOS METRO)

Terrenos cultivables y frtiles, terraplenes compactos y hmedos50

Terraplenes cultivables poco frtiles500

Suelos pedregosos, arenas secas permeables3000

Terrenos pantanososDe algunas unidades - 30

Limos20 100

Turba hmeda5 100

Margas y arcillas compactas100 200

Arena arcillosa50 500

Arena silcea200 3000

Suelo pedregoso cubierto de csped300 500

Suelo pedregoso desnudo1500 3000

Calizas compactas1000 5000

Calizas agrietadas500 1000

Pizarras50 300

Granitos y gres muy alterados100 600

Hormign2000 3000

Grava3000 5000

Tabla 4: Resistividad de algunos materialesEn la siguiente tabla se muestran los valores de resistividad, evidencindose la diferencia entre el agua de mar y el hielo. Y se puede concluir que el agua de mar es un buen conductor de electricidad.

TIPO DE SUELO O AGUA DE MARVALOR TPICO DE RESISTIVIDAD( OHMIO METRO)

Agua de mar2

Arcilla40

Aguas subterrneas50

Arena2000

Granito25000

Hielo100000

Tabla 5: Resistividad del agua de mar y hieloEl agua de ro, de pozos o del mar (con sales disueltas) es buena conductora con respecto a los buenos terrenos. Los suelos de grano muy fino son buenos conductores si se comparan con los suelos de granos medios y mejores que los suelos de grano grueso

11. Medicin de la resistividadMtodo de Wenner: En el mtodo de Wenner o mtodo de los cuatro terminales se disponen los electrodos en lnea recta uniformemente espaciados como muestra la figura, y se aplica cuando el terreno es homogneo. Se inyecta un voltaje conocido entre los electrodos P1 y P2 y se mide la corriente entre los electrodos C1 y C2 (Figura 24), posteriormente se aplica la ley de Ohm, o se emplea un Telurmetro, que es un instrumento que puede medir la resistividad del terreno directamente.

Figura 24: Mtodo de Wenner para determinar la resistividad del terreno

Las ecuaciones que se emplean son las siguientes:

Donde:

: Resistividad del terreno (Ohmio metro)

R: Resistencia en (Ohmios)

a: Distancia entre electrodos (metros)

b: Profundidad de penetracin de los electrodos (metros)

n: Factor aproximado que tiene un valor entre 1 y 2 (depende e la relacin b/a)

La segunda ecuacin puede aproximarse a:

Se puede aproximar a las siguientes expresiones:

Ejemplos de las mediciones y clculos se dan en la siguiente tabla

VALORES MEDIDOS

a [metros]a [metros]R [Omhios]Resistividad []

40.215377

80.41.680

120.40.9370

160.40.7880

Tabla 6: Ejemplote una medicin de puesta a tierraLa medida de la resistividad del suelo se hace inyectando corriente a travs de dos electrodos dispuestos en lnea recta y midiendo la tensin que aparece entre los electrodos intermedios. La relacin entre la tensin y la corriente nos da el resultado de la resistencia. La profundidad del enterramiento de los electrodos, debe ser menor al 5 % de la separacin entre electrodos es decir 1/20 parte de la separacin entre electrodos.

Para medir la resistividad del terreno se debe usar un telurmetro digital de 4 terminales, que inyecte una corriente del orden de los mili amperios en forma de onda cuadrada con una frecuencia mayor o igual a 128 hertz.

Esta frecuencia no debe ser mltiplo de 60 hertz.

12. Medida de la resistencia de puesta a tierraLa resistencia de puesta a tierra esta determinada por resistividad del terreno, a ms baja resistividad del terreno ms baja ser la resistencia de puesta a tierra.

Para leer la resistencia de puesta a tierra se usa instrumento llamado TELURMETRO. El telurmetro inyecta corriente a la malla de tierra, cerrando circuito por medio del electrodo C y midiendo el voltaje entre la malla y el electrodo de potencial. Existen telurmetros analgicos y digitales.Mtodo de la cada de tensin - Procedimiento

Figura 25: Medicin de la puesta a tierra Se coloca el electrodo de potencial a 25 metros del punto de puesta a tierra y el electrodo a 40 metros del punto de puesta a tierra. Se efecta la medicin y se anotara el valor. Luego se acerca el electrodo de potencial 1 metro al electrodo de prueba, y se vuelve a medir. Se repite la operacin pero esta vez se alejara 1 metro respecto a la medida inicial Si los dos nuevos valores son idnticos al inicial o la diferencia esta entre 0% y el 3% respectivamente, la medida ser la correcta.

Si las variaciones son mayores de las expresadas, se alejaran los electrodos y se vuelve a medir. Colocaremos el electrodo de potencial a 50 metros del electrodo de prueba y el electrodo de corriente lo colocamos a 80 metros del electrodo de prueba, es decir se duplica las distancias iniciales y se aplica el procedimiento anterior. 13. Caractersticas que debe cumplir un equipo de medida de resistividad y de resistencia de la tierra14.1. Equipo necesario para la medida de resistencia de puesta a tierra Telurmetro. Dos piquetas de acero de 30 centmetros de longitud y 14 milmetros de dimetro. Cables flexibles y aislados que van desde el telurmetro hasta el electrodo de potencial y el electrodo de corriente de 100 metros y 150 metros de longitud respectivamente. Grapas de conexin, con pinzas tipo cocodrilo. Maza o martillo para clavar las piquetas. Flexmetro. Herramienta de uso general.Por otro lado el telurmetro debe cumplir las siguientes caractersticas:

El equipo debe tener indicacin de ruido elctrico. Verificacin de conexiones. El equipo debe ser compacto. Fcil manejo. Permitir almacenamiento de informacin. Debe tener interface para un PC. Debe ser mltiplo 3, 4 terminales. La lectura debe ser confiable.14.2. Herramientas Pico. Barreta. Pala de mango corto. Pala de mango largo. Baldes de 4 litro y 12 litros respectivamente. Soga de 10 metros cernidor para tierra fina. Manguera de 13 mm x 15 metros de largo. Tabln de madera 25 milmetros de espesor x 30 centmetros de ancho x 2 metros de largo.

Figura 26: Equipo de excavacinEl personal que efecte la medicin debe ser altamente capacitado, debe conocer las normas bsicas de seguridad y conocer el manejo del telurmetro

14. Tierra de un sistema de distribucinFigura 27: Transformador trifsico en delta en el primario y en estrella en el secundario

Como se puede observar aunque en el primario no existe neutro, ni conexin a tierra, en el secundario se produce el neutro el cual se conectado al chasis y a la tierra. En el caso anterior el neutro del sistema y la tierra estn conectados entre si.

Figura 28: Conexin de neutro a tierra en un poste

Figura 29: Diferentes sistemas de distribucin

15. Mejoramiento de una tierraLas tierras se pueden mejorar de diferentes formas:

Usando varillas de mayor dimetro. Usando varillas ms largas. Tratando qumicamente el terreno: Usando qumicos tales como:

Bentonita: Arcilla mineral de silicato de aluminio que absorbe hasta 13 veces su peso de agua y aumenta hasta 13 veces su volumen con respecto a cuando esta seco el terreno, y la primera carga puede durar de 2 a 3 aos. Gel: con base de silicato de aluminio y magnesio, complementados con sales qumicas, este consigue la reduccin de la resistencia de puesta a tierra de los electrodos hasta un valor entre el 25% al 80% el valor original. Yeso: El sulfato e calcio se usa como material de relleno ya sea solo o mezclado con bentonita o con el suelo natural del rea, tiene baja resistividad aproximadamente 5 10 ohmios. Hidrosolta: Bsicamente la hidrosolta es una mezcla de xidos de metales con las siguientes especificaciones tcnicas: Resistividad: 30 ohmios por metro ( x m). PH hidrosolta 35% de agua. No es cido.Procedimiento:

Se hace un pozo de 80 cm de profundidad y 80 cm de dimetro. Se mezcla tierra extrada del pozo, con el qumico. Se rellena el pozo hasta unas tres cuartas partes con la mezcla. Se agregan 40 litros de agua en el pozo. Se agita la mezcla del pozo sin golpear el electrodo. Se repone el resto de terreno y se compacta.Cuando la resistividad del terreno es menor de 60 ohmios por metro ( x m) solo se requiere una varilla de 2.4 metros para una instalacin residencial. Para terrenos con resistividades mayores de 60 x m se deben colocar dos varillas en paralelo, a una distancia adecuada entre las ellas.

Para resistividades superiores a 110 x m se deben colocar mallas de puesta a tierra con dos ms varillas.

En la Tabla se muestra el valor de resistencia elctrica al variar la cantidad de barras utilizadas y la distancia entre ellas.NUMERO DEBARRASDistancia entre barras (m)RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA ()

1159.66

21.152334.77

31.305325.95

41.413921.08

51.498217.87

61.567015. 58

71.625213.85

81.675612.49

91.720111.40

101.759910.49

Analizando la tabla podemos observar que cuando se colocan mas barras en paralelo a una distancia adecuada disminuye la resistencia de puesta a tierra, aunque esta disminucin no es lineal, es decir, si se tiene una resistencia R, al colocar dos resistencias en paralelo la resistencia resultante no da la mitad de la resistencia.En la siguiente figura se muestran las diferentes configuraciones en caso de ser necesario utilizar ms de una varilla en el sistema de puesta a tierra.

Ahora se describir paso a paso el procedimiento de instalacin segn lo visto hasta el momento: Se hace un pozo de 80 centmetros de dimetro y 80 centmetros de profundidad

Despus de hacer el pozo se debe escoger el material extrado, eliminando guijarros y piedras.

Al material seleccionado se le agrega el gel o la sustancia qumica que se usa para mejorar la resistencia de puesta a tierra. Despus se debe Colocar la mezcla de la tierra revuelta con el gel o la bentonita en el pozo, sobre el electrodo recubriendo tres cuartas partes del pozo.A continuacin se le deben vaciar unos 40 litros de agua a la mezcla

A continuacin se procede a revolver la mezcla con el agua hasta que se forme una pasta, teniendo cuidado de no golpear el electrodo.

Por ultimo se repone el resto del suelo retirado, se compacta y se hace la caja de inspeccin

No se debe usar arena, polvo de coque, ceniza, materiales cidos, materiales corrosivos, para mejorar la resistencia de puesta a tierra.

El material debe ayudar a retener la humedad.

Si el material excavado es apropiado como relleno se debe cernir. El suelo debe tener un PH entre 6.0 (cido) y 10.0 alcalino.

La arcilla dura no debe ser material de relleno ya que se puede volver impermeable al agua cuando se compacte y podra permanecer seca.

16. Proteccin por fallas de aislamiento: Las corrientes de fuga a tierra en una instalacin son producidas por fallas de: aislamiento de los conductores de la misma o de las uniones hechas en cajas de conexin a tomas corrientes e interruptores o en empalmes dentro de ellas o directamente en fallas de aparatos, dispositivos o maquinas conectados a la misma.

En el RETIE se establecen los requisitos que han de cumplir los equipos, clasificndolos de acuerdo con su nivel de aislamiento, la tensin de alimentacin y el sistema de proteccin contra contactos elctricos. As, en relacin con la proteccin que deben ofrecer los receptores contra contactos elctricos se establece la siguiente clasificacin:

Elementos para la conexin de puesta a tierra

Conexin a tierra temporal

16.1. Secuencia de operaciones para colocar una puesta a tierra y en cortocircuito cuando se hace un mantenimiento16.1.1 En alta tensin:

Comprobacin visual del buen estado del equipo de puesta a tierra y cortocircuito.

Comprobar que el verificador de ausencia de tensin es el apropiado.

Comprobacin visualmente el buen estado del equipo de proteccin individual, especialmente de los guantes aislantes para alta tensin.

Comprobar el buen funcionamiento del verificador de ausencia de tensin, prestando especial atencin a la tensin o gama de tensiones nominales y al estado de las bateras.

Conectar la pinza o grapa de puesta a tierra al electrodo de tierra (pica, punto fijo, estructura metlica, etc.) y, en su caso, desenrollar totalmente el conductor de puesta a tierra.

Ponerse los guantes aislantes, las gafas inactnicas, la pantalla facial, el casco de seguridad y, si procede, el arns o cinturn de seguridad. (Si la pantalla facial es inactnicas, no sern necesarias las gafas).

Situarse, si es factible, sobre alfombra aislante.

Verificar la ausencia de tensin en cada una de las fases.

Comprobar de nuevo el correcto funcionamiento del verificador de ausencia de tensin.

Conectar las pinzas del equipo de puesta a tierra y cortocircuito a cada una de las fases mediante la prtiga aislante.

Figura 18. Prtiga.16.2. Secuencia tpica de operaciones para retirar una puesta a tierra

En alta tensin:

Comprobacin visual del buen estado del equipo de proteccin individual, especialmente los guantes aislantes para alta tensin, y ponrselos.

Situarse, si es posible, sobre la alfombra aislante.

Desconectar mediante la prtiga aislante las pinzas del equipo de cada una de las fases y, despus, desconectar la pinza o grapa del electrodo de tierra (pica, punto fijo o estructura metlica del apoyo).

En baja tensin:

Comprobar el buen estado del equipo de proteccin individual, especialmente de los guantes aislantes para baja tensin, y ponrselos.

Situarse sobre la banqueta, tarima o alfombra aislante, cuando proceda.

Desconectar las pinzas del equipo de cada una de las fases (o los cartuchos insertados en el porta fusibles) y del neutro.

Desconectar la pinza de puesta a tierra del conductor de proteccin o de la toma de tierra del cuadro de baja tensin.

El equipo de proteccin individual requerido para la retirada de la puesta a tierra en baja tensin es el mismo citado anteriormente para su colocacin.

Estas disposiciones se aplican tanto a las instalaciones de baja como de alta tensin. Con respecto a su aplicacin, hay que tener en cuenta que:

La desconexin, as como la prevencin de cualquier posible reconexin, se cumplen si se satisfacen los requisitos indicados, es decir, cuando los dispositivos de desconexin a ambos lados del fusible estn a la vista del trabajador, el corte sea visible o el dispositivo de desconexin proporcione garantas equivalentes. En el caso de tener que acceder a un fusible despus de la desconexin de los dispositivos situados a ambos lados del mismo, debera comprobarse la ausencia de tensin mediante el equipo correspondiente.En el caso de la reposicin de fusibles conectados directamente al primario de un transformador, el procedimiento para llevar a cabo la nica puesta a tierra y en cortocircuito requerida es el mismo que ya se ha indicado para la supresin de la tensin en cualquier instalacin.Cuando se va a proceder a desconectar, dicha desconexin se debe efectuar en la instalacin de alta tensin y, si la instalacin lo permite, en el lado de baja tensin (para evitar posibles retornos a travs del secundario). En tal caso, la desconexin debe empezar por la baja tensin.

Verificar la ausencia de tensin.

Poner a tierra y en cortocircuito el tramo de la instalacin de alta tensin comprendido entre los fusibles y el transformador, mediante el procedimiento general ya descrito. Esta puesta a tierra y en cortocircuito tambin tiene por objeto proteger de eventuales retornos a travs de la instalacin conectada al secundario del transformador.

Figura 37: Colocacin de la puesta a tierra y cortocircuito para reposicin de fusibles

EN INSTALACIONES QUE FORMEN PARTE DE UN LAZO ES NECESARIO DESCONECTAR EN LOS DISTINTOS LADOS.

Figura 38: Aislamiento de la zona de trabajo

No se consideran como fuentes de alimentacin, susceptibles de la maniobra de desconexin propiamente dicha, las fuentes de tensin que puedan actuar de manera fortuita sobre la instalacin considerada, como es el caso de las tensiones inducidas.

Figura 39: Puntos en los que deben colocarse las puestas a tierra y en cortocircuito

No debe olvidarse que todos los elementos metlicos o conductores propios de la instalacin existentes dentro de la zona de trabajo deben estar conectados tambin a tierra y unidos elctricamente entre s. Esta conexin equipotencial evitar la aparicin de diferencias de potencial peligrosas entre ellos en caso de una puesta en tensin imprevista de la instalacin.Con el fin de incrementar las garantas de seguridad se establece que al menos una de las puestas a tierra y en cortocircuito, situadas en los extremos de la zona de trabajo, sea visible desde cualquier punto de la misma, es decir, el trabajador que se mueva dentro de la zona de trabajo debe tener siempre a la vista al menos una de las puestas a tierra. Esto garantiza tambin una eliminacin eficaz de posibles tensiones inducidas cuando se trabaja en tramos muy largos de una lnea, por ejemplo, durante los trabajos de tendido de una nueva lnea.

Figura 40: Puntos en los que deben colocarse las puestas a tierra y en cortocircuito

El equipo de puesta a tierra debe estar dimensionado para soportar la corriente de cortocircuito, en caso de falla, durante el tiempo que tarden en actuar los dispositivos automticos de proteccin.La toma de tierra debe tener una resistencia baja para garantizar que no se produzcan tensiones de paso o de contacto peligrosas durante el tiempo que tarden en actuar los correspondientes dispositivos de proteccin.

Figura 41: Disposicin de las puestas a tierra cuando el trabajo se realice en un solo conductor

17. Glosario.

Contacto directo: es aqul que se establece entre un individuo y un elemento que habitualmente est tensionado. Lneas, barras, seccionadores, etc. Cabe aqu aclarar que si la persona est aislada de otros potenciales, por ejemplo de tierra, el hecho de estar a potencial no implica un accidente; para que esto ocurra, tendr que tener aplicada una diferencia de potencial.

Contacto indirecto: es aqul que se establece entre un individuo y un elemento que no est habitualmente tensionado (carcaza de un motor, cuba de un transformador, palanca de mando de un seccionador, lnea desenergizada y puesta a tierra, heladera, lavarropa, etc.). Tambin constituye un contacto indirecto, la diferencia de tensin que puede aparecer entre dos puntos del terreno, denominada tensin de paso, y que definir ms abajo.

Electrodos de puesta a tierra: es el elemento de la instalacin dedicado a alguna de las siguientes funciones, o a todas simultneamente:

Tierra de servicio: destinada a dar un potencial de referencia a las partes activas. Se conectan a esta los neutros de generadores y transformadores, neutros artificiales, etc.

Tierra de proteccin: destinada a conectar a tierra las partes metlicas no activas de la instalacin. Carcazas, bastidores, gabinetes, cubas, etc.

Tierra de pararrayos: destinada a dispersar las corrientes originadas por sobretensiones de origen atmosfrico o internas. A esta se conectan los descargadores de sobretensin, los pararrayos e hilos de guardia.

Curvas equipotencial: al dispersar un electrodo una corriente en el terreno, lo har encontrando una resistencia a su paso, cada vez menor a medida que nos alejamos del electrodo, ya que va aumentando la superficie que tiene que atravesar la corriente al ir abarcando volmenes de terreno cada vez mayores. As ir cayendo gradualmente la tensin en el terreno, donde uniendo los puntos de igual tensin se forman curvas equipotenciales.

Gradiente de tensin: Si tomamos un corte del terreno que pase por el electrodo en cuestin, y representamos verticalmente en cada punto el valor de tensin que le corresponde, formaremos una curva de la distribucin de potencial en el terreno. Se denomina gradiente de tensin a la recta de mxima pendiente en dicha curva. Tambin se denomina con ese nombre a la diferencia de potencial que aparece en el terreno, al dar el primer paso de salida de una malla de puesta a tierra.

Tensin de paso: es la mxima tensin que puede aparecer entre los pies de una persona, separados un metro, al circular la mxima corriente de falla a tierra desde un electrodo.

18. Bibliografa Compaa Nacional de Fuerza y Luz CNFL www.cnfl.go.cr/800-energia/descargas/REQUISITOS.pdf (Consultada el 12 de noviembre de 2005)

Grupo Schneider La seguridad elctrica en las instalaciones industriales Presentacin, por Ing. Hctor Eduardo Graffe. Reglamento tcnico de instalaciones elctricas RETIE

Medicin de la resistividad del terreno Norma tcnica IEEE 80 Grficos y documentos sobre seguridad. http://siri.uvm.edu/graphics/ (Consultada el 26 de enero de 2006) Curso de seguridad - http://endrino.cnice.mecd.es/~jhem0027 (consultada el 26 de enero de 2006) Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, Espaa. Gua tcnica para la evaluacin y prevencin del riesgo elctrico. http://www.mtas.es/insht/index.htm

TOMACORRIENTE CON CONEXIN A TIERRA

LINEA VIVA

LINEA DE TIERRA

Varilla de 1.8 m. a 2.4 m.

110 V

220 V

110 V

Por seguridad se debe considerar los conductores de puesta a tierra como si estuvieran sometidos a tensin

Al iniciar la soldadura por medio del encendido del ignitor, este provoca el encendido de la mezcla de xido de cobre y aluminio. La mezcla se convierte rpidamente fundicin de cobre y aluminio a ms de

2000 C.

Por efecto de mayor peso especfico del cobre lquido, este tiende a bajar hacia el fondo del molde

Una vez derretido el material se dirige hacia la cavidad del molde donde se encuentran los elementos a soldar

Se rellena la totalidad de la cavidad del molde con cobre lquido una parte aportado por la soldadura y parte por los elementos a soldar. Se aumenta la seccin transversal del conductor aumentando la capacidad de corriente.

La escoria que se forma puede ser removida con un pincel de cedas suaves una vez se abre el molde.

La fusin es muy rpida, provocando una unin molecular.

El aluminio se oxida a expensas del xido de cobre, se convierte en xido de aluminio

La corriente a travs del cuerpo humano, mostrado en la figura se evitara con la conexin a tierra del chasis de la lavadora o de cualquier electrodomstico

La corriente tiene alta resistencia con respecto a la tierra y encuentra un camino a travs del hombre

1m

= La resistividad del terreno esta dada en

- metro

1 m

1 m

1 m

EMBED Equation.DSMT4


R = Resistencia en Ohmios

EMBED Equation.DSMT4 = Resistividad del terreno

L = Longitud

S = Seccin transversal

EMBED PowerPoint.Slide.8


Telurmetro es el equipo necesario para medir la resistencia de puesta a tierra

b

EMBED PowerPoint.Slide.8

d

Electrodo de corriente

Electrodo de potencial

C

P

E

15 m

0.618 d

25 m

Puesta a tierra a medir

Electrodo

Conductores

L


D > L

D

L

L

80 cm

80 cm

EMBED PBrush

La tierra debe estar asociada a dispositivos de proteccin tales como interruptores automticos, Interruptores diferenciales, toma corrientes GFCI

La revisin del sistema de puesta a tierra debe ser al menos anual, en la poca en la que el terreno est ms seco, y debe ser realizada por personal tcnicamente calificado. Se deben reparar rpidamente los defectos encontrados.

NEUTRO

FUSIBLE

FUSIBLE

TIERRA. POTENCIAL CERO

TIERRA. FSICA

FUSIBLE

FUSIBLE

NEUTRO

220 V

110 V

110 V

LINEA NEUTRA

Acabado exterior

Electrodo principal

Grapa

Conductor de conexin

Auxiliar del electrodo

Empalme mltiple soldado

Pozo vertical

Relleno conductor

Lechos de sal

10. Niveles e impregnacin

Norma tcnica de puesta a tierra RA-010 DE Empresas pblicas de Medelln

Tomado de: Compaa Nacional de fuerza y Luz - CNFL

Grupo Schneider

Procobre Curso de tierras










RETIE

RETIE

RETIE

Grupo Schneider

Grupo Schneider. SPT significa Sistema de Puesta a Tierra

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La temperatura

Temp. ( C )

Rho (Ohm -m)

0 C

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montaje de puesta tierra

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