UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

SEDE GUAYAQUIL

CARRERA INGENIERIA ELECTRICA

SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE LABORATORIOS DE CMPUTO BLOQUE C Y D

NUEVO CAMPUS

PROYECTO FINAL DE GRADUACION PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE INGENIERO

ELECTRICO EN POTENCIA Y DISEO DE MAQUINAS

RONALD ULISES PARADA ORTIZ DEVIS FERNANDO ORRALA ARIAS

DIRECTOR: ING CESAR CACERES

GUAYAQUIL ECUADOR

2010

TRIBUNAL DEL CONSEJO DE CARRERA

_____________________________ ____________________________ Presidente del Tribunal Director de Tesis

___________________________ Vocal del Tribunal

DECLARACION

Nosotros, DEVIS FERNANDO ORRALA ARIAS, RONALD ULISES PARADA ORTIZ, declaramos bajo juramento que el trabajo aqu descrito es de nuestra autora; que no ha sido previamente presentada para ningn grado o calificacin profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliogrficas que se incluyen en este documento. A travs de la presente declaracin cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Universidad Politcnica Salesiana segn lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente Guayaquil, marzo del 2010 Devis Fernando Orrala Arias Ronald Ulises Parada Ortiz

CERTIFICACION

Por medio del presente Proyecto certifico que el trabajo fue desarrollado por Devis Fernando Orrala, Ronald Ulises Parada Ortiz bajo mi supervisin.

Ingeniero Cesar Cceres DIRECTOR DE PROYECTO

AGRADECIMIENTO Agradezco primero a Dios que nos dio la vida y la salud para poder concluir esta

etapa de nuestras vidas, para as convertirnos en unos profesionales dotados de

principios y tica.

A mis padres Carmen Arias Veliz y Gustavo Orrala Prez que con sus enseanzas y ejemplos de superacin han sido el eje fundamental de todos mis xitos y triunfos. A nuestros maestros que han compartido sus conocimientos y experiencias a lo largo

de todo este periodo estudiantil para as poder sobreponernos a los diferentes

cambios de nuestra profesin.

Devis Fernando Orrala Arias

AGRADECIMIENTO

Con amor y cario Agradezco primero a Dios que me dio la vida y la salud para poder concluir esta

etapa de mi vida, a mi madre Mercedes Ortiz a mi padre Pedro Pablo Parada y a mis

hermanos: Paola Parada Ortiz, Erick Parada Ortiz, Romina Parada Ortiz que con

profundo cario y amor han sido el eje fundamental para desarrollarme como

persona y como profesional, de igual manera a mis amigos especialmente a Eduardo

Vera y Cinthya Gomes que con su apoyo moral, me brindaron toda la seguridad y

confianza para conseguir con xito lo que ahora soy

Ronald Ulises Parada Ortiz

DEDICATORIA

Este proyecto est dedicado a nuestro Padre Celestial, mi familia: A mi madre Carmen Arias Veliz y a mi padre Gustavo Orrala Prez quien ha sido mi inspiracin, por su amor, a mis amigos por su aliento, positivismo y su apoyo moral. Devis Fernando Orrala Arias Este proyecto est a dedicado DIOS nuestro Padre Celestial, a mi familia especialmente a mi madre Mercedes Ortiz a mi padre Pedro Pablo Parada y a mis hermanos: Paola Parada Ortiz, Erick Parada Ortiz, Romina Parada Ortiz que da a da ha sido la base y pilar fundamental de mi desarrollo, tanto personal como profesional Ronald Ulises Parada Ortiz

RESUMEN

Como se puede apreciar en los diferentes captulos se han ido definiendo algunas consideraciones y palabras ya mencionadas que intentan definir el tema, entre ellas tierra fsica, tierra masa, tierra del circuito, conductor de tierra, conductor de conexin a tierra, conductor del electrodo de tierra, tierra de seguridad, tierra del equipo, proteccin de tierra, tierra aislada, tierra separada, tierra de seal, tierra de referencia. El manejar apropiadamente estos conceptos es de gran importancia por que el objetivo fundamental de un sistema de puesta a tierra es asegurar la seguridad de las personas, as como tambin asegurar el cuidado de los equipos elctricos y componentes electrnicos, ante la presencia de sobre corrientes a tierra mediante la limitacin del voltaje a tierra. Adicionalmente se tiene como funcin principal un buen correcto funcionamiento del sistema elctrico y por ende una buena operacin de los dispositivos de proteccin, as como tambin la actuacin de los sistemas de supervisin y control los cuales usan los sistemas de tierra como una buena referencia operacional. Adquirir los conocimientos fundamentales y avanzados para realizar labores de diagnostico, inspeccin y mantenimiento de instalaciones de puesta a tierra de instalaciones elctricas, son muy importantes motivo por el cual se realizan las auditorias necesarias para analizar con exactitud la situacin actual en la que se encuentran los sistemas elctricos y las conexiones de puesta a tierra, adems de darn las posibles soluciones para realizar con seguridad y garantizar un buen funcionamiento de los sistemas elctricos de potencia. Es evidente que en el diseo y construccin de los sistemas elctricos de potencia y las conexiones de sistemas de puesta a tierra, se usan las normas y estndares establecidas por el NEC, esto hace que la utilizacin de los equipos, dispositivos y materiales correspondientes adems de contribuir con la seguridad y la calidad, se garantice un buen desarrollo del proyecto sin causar anomalas ni daos a futuro.

INDICE

1.-Sistemas Puesta a Tierra 11 1.1.- Definiciones 11 1.2.- Necesidad de conexin a tierra: punto de vista de la seguridad 20 1.2.1.- Objetivo: 20 1.2.2.- riesgo asociado a las fallas elctricas 20 1.2.3.- efecto de la corriente elctrica en el cuerpo humano 21 1.2.4.- rango tolerable de corriente 21 2.- Puesta a tierra en Salas de Computadoras 23 2.1.- Objetivos 23 2.2.- Alimentacin Monofsica y Alimentacin Trifsica 23 2.3.-Tierra de Referencia Cero del Sistema 25 2.4.- Conexin a Tierra para la Operacin Confiable de las Computadoras 27 2.5.- Conexin Neutro a Tierra. 29 2.6.- Como Detectar un Sistema Neutro-Tierra Incorrecto 31 2.7.- Seleccin del Calibre del Cable para Cumplir con las Normas de la 34 Industria de las Computadoras. 2.8.- especificaciones para la unin elctrica del sistema 35 2.9.- Carga desequilibrada y sus efectos 38 2.1.1.- Dispositivos de tratamiento para las lneas que tiene conexin a tierra 41 2.1.2.- Sobrevoltajes transitorios 45 2.1.3.- Componente de proteccin contra voltajes transitorios 45 2.1.4.- Tubos de gas 45 2.1.5.- Varistores de oxido metlico (mov) 46 2.1.6.- Diodo de avalancha de silicio 46 2.1.7.- Comparacin de costos 46 2.1.8.- Confiabilidad del diseo 46 2.1.9.- Estndar 1449 2.edicion 47 2.2.1.- Tierra para el protector de sobre voltajes transitorios. 47 2.3.1.- Sobre corriente a tierra 49 2.4.1.- Corriente de fuga 49 2.5.1.- Corrientes de lazo cerrado a tierra 50 2.6.1.- Fallas intermitentes de red 50 3.- Auditoria de Sistemas de Puesta a Tierra 51 3.1.- General 51 3.1.1.- Esquema General de Auditora de SPAT 51 3.1.2.- Levantamiento del Sistema 52 3.1.3.- Identificacin 52 3.1.4- Lugar de Puesta a Tierra del Sistema 53 3.1.5.- Identificacin de Electrodos. 53 3.1.6.- Identificacin Anillo o Malla de Tierra 54 3.1.7.- Identificacin de Barras de Tierra Enterradas. 54 3.1.8.- Identificacin de Conexiones 54 3.2.- Informe Tcnico de Laboratorios de Computo 55 3.2.1.- Generalidades. 55 3.2.2.- Acometida Principal. 55 3.2.3.- Tablero Principal. 55 3.2.4.- Panel de Distribucin. 55

3.2.5.- Circuitos Derivados. 55 3.2.6.- Informe Tcnico Laboratorio 1 56 3.2.7.- Informe Tcnico Laboratorio 2 57 3.2.8.- Informe Tcnico Laboratorio 4-5-6-7-8 58 3.3.- Pruebas realizadas en campo. 59 4.- Diseo de Puesta a Tierra de los Laboratorios de Computo. 62 4.1.- Antecedentes. 62 4.1.2.- Barra Equipotencial de Puesta a Tierra. 63 4.1.3.- Aplicaciones. 65 4.1.4.- Instalacin. 65 4.1.5.- Material para instalacin de la barra Equipotencial 66 4.2.- Trasformador de Aislamiento. 67 4.2.1.-Acoplamiento Capacitivo 67 4.2.2.- Ruido de Modo Comn 68 4.2.3.- Ruido de Modo Normal 70 4.2.4.- Condensadores de Derivacin 72 4.2.5.- Concepto del Sistema 74 4.2.6.- Criterios de Aplicacin General 74 4.3.- Dimensionamiento de los KVA del panel de Aislamiento. 75 4.4.- Presupuesto 75 4.5.- Sistema de Piso Falso 76 Conclusiones 78 Recomendaciones 78 Anexo 1 79 Anexo 2 80 Anexo 3 81 Anexo 4 82 Anexo 5 83 Anexo 6 84 Anexo 7 85 Anexo 8 86 Anexo 9 87 Anexo 10 88 Anexo 11 90 Anexo 12 91 Anexo 13 92 Anexo 14 93 Anexo 15 94 Anexo 16 95 Anexo 17 96 Anexo 18 97 Referencias Bibliogrficas 106

CAPITULO I

Introduccin El presente capitulo tiene como objetivo el brindar los conocimientos necesarios para un mejor entendimiento de las temticas a referirse durante los captulos posteriores a este. Los temas de conexin a tierra generalmente son difciles, no por los conceptos intrnsecos de la materia, si no principalmente debido a la interpretacin errnea y a la gran cantidad de trminos usados en publicaciones y artculos tcnicos, libros y otras publicaciones sobre el tema. El manejar apropiadamente los conceptos es de importancia fundamental porque el objetivo primario de un sistema de puesta a tierra es asegurar la seguridad de personas e instalaciones ante la presencia de sobre corrientes a tierra mediante la limitacin del voltaje a tierra. Adicionalmente como funcin, se tiene la operacin a apropiada de los sistemas de protecciones elctricas, as como los sistemas de supervisin y control los cuales usan los sistemas de tierra como referencia operacional.

1.- SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA PARA BAJA FRECUENCIA 1.1.- Definiciones Un sistema completo de tierra en una instalacin elctrica consta de tres componentes principales: Tierra Fsica, tierra del circuito y tierra del Equipo.

Figura 1.1. Tierra fsica

Se conoce tambin como sistema de electrodos de tierra. Es la conexin fsica entre un sistema elctrico y un sistema de electrodos de tierra. Incluye el sistema del electrodo de tierra y las conexiones necesarias para realizar conexiones efectivas de tierra Un sistema de electrodos de tierra o tierra fsica puede consistir en una varilla, tubera u otro electrodo aprobado por los cdigos y normas. Es el sistema el cual se encuentra dispuesto en forma subterrnea bajo el nivel del suelo y en contacto directo con la tierra Tierra del Circuito: Es el conductor conectado a tierra como por ejemplo el neutro del circuito. Tiene como funcin, en caso de un cortocircuito o falla a tierra, de transportar la corriente desde el sistema elctrico hasta el electrodo de tierra o tierra fsica. Tierra del Equipo: Se denomina tambin tierra de seguridad. Est destinada a la proteccin del personal y el equipo contra fallas o cortocircuitos. Interconecta las partes metlicas de los equipos, que usualmente no acarrean corriente y as permiten mantenerlos a una referencia cero 0 o plano equipotencial. En algunos pases, como Espaa, se le denomina masa para diferenciarlo de la tierra fsica

Figura 1.2. Tierra de proteccin contra rayos. Es un sistema separado que segn la seccin 250 el cdigo elctrico nacional debe interconectarse al sistema de tierra de la planta o del edificio. El sistema de tierra asociado a pararrayos lo rige el cdigo de proteccin contra rayos, NFPA- 780 y otras normas tales como la IEC-61024. Las metodologas de diseo deben considerar los aspectos dinmicos que el rayo impone a travs de los acoplamientos resistivos, capacitivos e inductivos. La funcin especfica del sistema es actuar como interface para drenar la energa del rayo a tierra manteniendo en valores seguros los voltajes de toque y de paso que se generan Los sistemas de tierra asociados a pararrayos deben interconectarse con los sistemas de tierra para 60 Hz de forma que se conforme un plano equipotencial en presencia de la descarga atmosfrica. Conductor Conectado a Tierra:

Figura 1.3. Cdigo elctrico nacional seccin 250

250-28. Puente de union (MAIN BONDING JUMPER) Tambin se conoce como conductor neutro Segn el NFPA-70(NEC-EEUU) es la referencia a tierra del sistema ya que se conecta a tierra en el transformador de la empresa de suministro y se trae corrido al equipo de servicio a la entrada de la planta o del edificio. En este punto se establece la unin neutra- tierra (interconexin), a travs de la barra de tierra del tablero. Este sistema tiene la funcin de transportar la corriente de retorno del conductor de fase para un sistema monofsico, sistema monofsico de tres hilos o servir como retorno para las corrientes de fase que no se cancelaron en un sistema trifsico. El artculo 250-25 del CEN establece que en instalaciones elctricas de c.a se pondr a tierra el conductor que se especifica a continuacin:

Sistemas monofsicos de los hilos: Un conductor Sistemas monofsicos de tres hilos: el conductor neutro Sistemas polifsicos que tienen un conductor comn a todas las fases: El

conductor comn. Sistemas polifsicos que requieren tener una fase a tierra: El conductor de una

fase. Sistemas polifsicos en los cuales se utiliza una fase como en el punto (2): El

conductor neutro

Figura 1.4.Tierra Aislada:

Al inicio de los aos 1970 grandes e importantes empresas en los EEUU experimentaban seales de ruido elctrico e interferencias de alta frecuencia en los conductos que protegan los cables de seales o servan de conductores de tierra. Por ese motivo se invento otro conductor de tierra, como cable separado, distinto del cable de seguridad, con la exclusiva funcin de proporcionar una tierra libre de ruido, separado de la tierra contaminada o tierra sucia de la instalacin

El termino originalmente usado para identificarla, denominado (Tierra Aislada) es el que ha permanecido en los trminos de la industria, sin embargo el mismo ha causado confusin o errores en la interpretacin y aplicacin. Aunque tambin se le conoce como tierra dedicada prevalece el nombre de tierra aislada. Este sistema ofrece una tierra esencialmente libre de ruido elctrico y su aplicacin primordial es para equipos sensibles, tales como salas de computadoras, telecomunicaciones y salas de supervisin y control La aplicacin de este sistema ha causado caos en la implantacin de sistemas de tierra porque usualmente el tratamiento dado, es aplicarlo como un sistema de tierra separado de la tierra del edificio. Conductor de Puesta a Tierra: Un conductor que se usa para conectar un equipo o el circuito puesto a tierra de un sistema de alambrado a uno o varios electrodos de puesta a tierra. Conductor de Puesta a Tierra de los Equipos: El conductor que se usa para conectar las partes metlicas de los equipos que no transportan corriente, las canalizaciones u otras cubiertas, al conductor puesto a tierra del sistema, al conductor del electrodo de puesta a tierra, o ambos; en el equipo de acometida o en la fuente de un sistema derivado separadamente. Corriente de Tierra: Corriente que fluye por el suelo. O desde / hacia el suelo o en una conexin a tierra. Corriente de Falla a Tierra: Conexin no intencional entre el conductor de un circuito aislado de tierra y los elementos conductores que normalmente no trasportan corriente, tales como cerramientos metlicos. Electrodo de Conexin a Tierra:

Figura 1.5. Cdigo elctrico nacional seccin 250 250-53. Electrodo del sistema de puesta a tierra

Electrodo insertado en el suelo y cuya funcin es realizar la interface para colectar o disipar la corriente de falla a tierra en el suelo. Elevacin del potencial de tierra (GPR): Mxima elevacin de potencial que experimenta una red de tierra o un sistema de electrodos de tierra en una subestacin referido a una tierra remota. El GPR se expresa como:

gF ZIGpr *= Donde:

=FI Corriente de falla =gZ Impedancia del sistema de electrodos de tierra

En condiciones normales los equipos elctricos operan cerca del potencial cero de la tierra remota y en condiciones de falla la corriente circulante causa la elevacin de potencial respecto a la tierra remota. Puente: Unin permanente de partes metlicas para formar un elemento elctrico conductor que asegure la continuidad elctrica y la capacidad para conducir con seguridad cualquier corriente que pudiera pasar. Puente de Unin: Conductor, reconocido como seguro, para proporcionar la seguridad elctrica requerida entre partes de metal que haya de ser conectadas elctricamente. Puente Unin de Equipo: La conexin entre dos o ms partes de un conductor de puesta a tierra de equipos. Puente de unin principal: La conexin entre el conductor puesto a tierra del circuito y el conductor de puesta a tierra de equipos, en la acometida. Electrodo Auxiliar de Tierra: Un electrodo de tierra el cual dispone de ciertas restricciones de diseo u operativas. Puede tener funciones distintas a la de conducir la corriente de falla a tierra. Por Ej. Puede servir como punto de unin equipotencial para tierra de sistemas y equipos electrnicos.

Tensin Respecto a Tierra: En los circuitos puestos a tierra, es la tensin entre un conductor dado y el punto o el conductor del circuito que esta puesto a tierra. En los circuitos no puestos a tierra es mayor la tensin entre conductor dado y cualquiera de los otros conductores del circuito. Malla de Tierra: Un sistema de electrodos artificiales de tierra que consiste en un nmero de conductores dispuestos en forma horizontal sobre o enterrados en el suelo e interconectados entre s formando una malla con la funcin de proveer una conexin a tierra en forma comn para dispositivos elctricos o estructuras metlicas, usualmente en un sitio especifico. Las mallas de tierra instaladas cerca de la superficie del suelo son efectivas para controlar los gradientes superficiales de potencial. Retcula de Malla a Tierra:

Figura 1.6.Reticula de malla tierra:

Uno de los espacios abiertos rodeados por los conductores de la malla a tierra Electrodo Vertical de Tierra: Electrodos de tipo jabalina constituidos tpicamente con material de acero recubierto con cobre (tipo coperweld), acero galvanizado en caliente o acero inoxidable. Pozo de Tierra: Un hoyo con un dimetro mayor que el electrodo vertical insertado, excavado a una profundidad especfica y rellenada con un material altamente conductivo. El relleno deber estar en contacto directo con el suelo.

Conexin a Tierra de Alta Resistencia: Consiste en intercalar en forma intencional una resistencia entre el punto neutro y el sistema de electrodos de tierra con el objeto de limitar la corriente de falla a tierra de forma que puede fluir por un periodo extenso de tiempo sin causar daos mayores. El nivel de corriente es comnmente de 10 o menos. Conexin a Tierra de Baja Resistencia: Sistema conectado a tierra en el cual se inserta una resistencia de bajo valor hmico entre el neutro y el sistema de electrodos de tierra de manera tal que se permita circular una corriente de falla de magnitud suficiente para lograr la operacin de los sistemas de rels de sobre corriente. Reactancia a tierra: Conexin a tierra mediante impedancia en la cual elemento principal es una reactancia inductiva. Resistencia de Tierra: Conexin a tierra mediante impedancia en el cual el elemento principal es una resistencia

Figura 1.7. Sistema de puesta a tierra Consiste en todas las interconexiones de tierra que pueden ser encontradas en un rea especfica. Resistencia de Conexin a Tierra: Valor hmico medido entre un sistema de electrodos de tierra y un electrodo de referencia de impedancia cero ubicado en forma remota. Normalmente se asume la expresin remota la ubicacin en el cual la resistencia mutua entre dos electrodos es esencialmente cero.

Resistencia Mutua de Sistemas de Electrodos de Conexin a Tierra: Es igual al cambio de voltaje experimentado por uno de los electrodos producidos por el cambio de un (1) ampere en el otro. Se expresa en ohmios () Potencial Elctrico

Figura 1.8. Potencial Elctrico Diferencia de potencial entre un punto y alguna superficie equipotencial, usualmente la superficie del suelo, la cual es arbitrariamente definida como de potencial cero (tierra remota). Un punto a mayor potencial que la superficie cero es definido como potencial positivo Un punto de menor potencial se dice que tiene potencial negativo Voltaje de Toque:

Figura 1.9. Voltaje de toque

Diferencia de potencial entre una estructura metlica y un punto sobre la superficie de la tierra separada por una distancia horizontal en forma de normal de aproximadamente un metro 1(m)

Voltaje de Paso:

Figura 1.9. Voltaje de paso

Diferencia de potencial entre dos puntos sobre la superficie del terreno separadas entre s por una distancia aproximada de un paso, el cual ser asumido de un metro, en direccin del mximo gradiente de potencial. Resistividad de un Material: La resistividad es la propiedad de un material y se define como su impedancia caracterstica. En sistemas de puesta a tierra es la impedancia caracterstica del suelo en la cual se encuentra ubicado el electrodo de tierra. Se expresa en -m

1.2.- Necesidad de Conexin a Tierra: Punto de Vista de la Seguridad 1.2.1.- Objetivo: Limitar la tensin entre la persona y las partes metlicas en un momento dado, de modo que acten las protecciones elctricas y se minimice el riesgo de shock elctrico. PROTEGER A LAS PERSONAS PROTEGER LOS SISTEMAS 1.2.2.- Riesgo Asociado a las Fallas Elctricas En los sistemas elctricos, industriales, comerciales y residenciales en Ecuador las consideraciones de diseo de la red deben tomar en cuenta no solamente los aspectos operacionales requeridos por la instalacin. En el diseo son de obligatorio cumplimiento los requerimientos de seguridad para conexiones y puesta a tierra previstas en el artculo 250 y otros relacionados de manera que durante la operacin del sistema elctrico se asegure la integridad fsica de las personas e instalaciones expuestas ante un evento de falla a tierra. La seguridad del sistema elctrico ante fallas a tierra es determinado por la magnitud de corriente de falla que circula por el sistema de electrodos a tierra y por los circuitos que actan como retornos y como divisores de la corriente de falla. La magnitud de corriente de falla a tierra es determinada principalmente por:

Potencia de cortocircuito a tierra del sistema elctrico

Conexiones de los transformadores

Mtodo de conexin a tierra del neutro

Calidad de la interface neutro del sistema elctrico sistema de electrodos de tierra

Capacidad del sistema de electrodos de tierra para mantener en valores seguros los gradientes de potenciales de toque y de paso.

1.2.3.- Efecto de la Corriente Elctrica en el Cuerpo Humano Voltajes de Toque y de Paso El propsito de un sistema de conexin a tierra es proveer un camino de baja impedancia de contacto elctrico entre el neutro de un sistema elctrico y el suelo. Idealmente, el potencial elctrico del neutro en un sistema trifsico deber ser el mismo que el del suelo. En este caso los humanos y los animales estn en condiciones seguras al efectuar contacto con estructuras metlicas conectadas a tierra. Desafortunadamente, la impedancia del sistema de conexin a tierra siempre es un nmero finito. De esta manera el potencial de las estructuras conectadas a tierra pueden ser diferentes que el potencial de otros puntos dispuestos sobre la superficie del suelo durante condiciones de funcionamiento anormales. Las condiciones de funcionamiento anormal incluyen operacin desbalanceada del sistema o de fallas a tierra. Dependiendo del nivel de la diferencia de potencial entre los puntos sobre el suelo y las estructuras conectadas a tierra puede generarse condiciones de riesgo para las personas. Estas condiciones pueden resultar en dos posibilidades distintas:

(a) Una persona en contacto con una estructura conectada a tierra la cual est a un potencial diferente del punto sobre el suelo en el cual se encuentra la persona. En este caso el individuo est expuesto al voltaje el cual ser generado por la corriente que circulara a travs de su cuerpo. El voltaje al cual la persona bajo estas condiciones est expuesto es denominado Voltaje de Toque

(b) Una persona caminando sobre el suelo de una instalacin en la cual existen

potenciales distintos experimenta un voltaje entre sus pies. En este caso el voltaje al cual la persona est expuesta se denomina Voltaje de Paso

1.2.4.- Rango Tolerable de Corriente Los efectos de una corriente elctrica circulando por las partes vitales del cuerpo humano dependen de la duracin, magnitud y frecuencia de esta corriente. La consecuencia ms peligrosa de una explosin a una descarga elctrica es la condicin del corazn conocida como fibrilacin ventricular, lo cual resulta en una anomala de funcionamiento del rgano traducida en una inmediata paralizacin de la circulacin de la sangre. Tambin el cuerpo humano puede sufrir otros efectos fisiolgicos menos severos tales como contracciones musculares, quemaduras externas e internas, entre otras la severidad de los efectos fisiolgicos depende de la duracin de la descarga elctrica,

pero tambin depende de las caractersticas del cuerpo humano y del ambiente, por Ej.: la humedad.

Figura 1.10. Zona de tiempo/intensidad de los efectos de corriente alterna (15 a 100 Hz) sobre las personas

En la figura se muestran los resultados de investigaciones efectuadas por IEC y publicados en el documento IEC-60479. La grafica muestra que el riesgo de la persona a sufrir contracciones musculares o fibrilacin ventricular se incrementa en forma proporcional al tiempo de exposicin a la corriente elctrica. Zona 1: 0.5 mA Percepcin sin problemas. Corresponde a una circulacin de corriente por el cuerpo con una duracin limitada. Zona 2: No existen efectos fisiolgicos dainos o peligrosos para valores de corriente por debajo de la lnea punteada B Zona 3: Zona entre lnea B y curva C1 Generalmente no existe dao orgnico pero los efectos de contracciones musculares y otras sensaciones son significativas y pueden llegar a ser molestas. Curva C1- Zona de 30mA: Limite de quiebre. Es posible mantener de forma indefinida la circulacin de una corriente de 30mA de magnitud de corriente con riesgos bajos de arritmias cardiacas o que ocurra fibrilacin ventricular. Zona 4 (A la derecha de la curva C1): Existen efectos fisiolgicos, tales como contracciones musculares severas, arritmias cardiacas y quemaduras severas.

La posibilidad de la fibrilacin ventricular se distribuye como: Aproximadamente 5% entre curvas C1 y C2 Menor al 50% entre curvas C2 y C3 Mayor del 50% por encima de la curva C3

CAPITULO II

2.- Puesta a Tierra en Salas de Computadoras Introduccin En este Captulo se analizara el verdadero significado de la tierra separada o tierra dedicada, es decir la referencia cero del circuito. Asimismo, se estudiaran, resolvern los problemas tpicos de alimentacin y tierra en los sistemas que alimentan salas de computadoras y equipo electrnico sensible. El ingeniero responsable de las operaciones y acciones correctivas podr tomar decisiones con ms confianza para lograr una operacin confiable de la instalacin. En este proyecto se trataran los sistemas de procesamiento de datos, y los problemas ms tpicos en esta clase de instalaciones. 2.1.- Objetivos Determinar el ambiente elctrico necesario para el buen funcionamiento de

los equipos de procesamiento de datos. Analizar el diseo Arquitectnico del piso flotante Determinar la calidad del sistema a tierra en una sala de computadoras Calcular el tamao del conductor neutro para cargas no lineales Calcular el voltaje neutro - tierra ideal para la proteccin contra ruidos

elctricos Determinar los requisitos para los dispositivos de tratamiento de lnea Analizar los sobre voltajes transitorios y medidas de proteccin Analizar las tecnologas de proteccin para equipos electrnicos sensible Definir, analizar y seleccionar el dispositivo de proteccin frente a

transitorios: varistores de oxido metlicos, diodos de avalancha de silicio y sistemas hbridos

Ejecutar una conexin correcta a tierra de los dispositivos de proteccin 2.2.- Alimentacin Monofsica y Alimentacin Trifsica Casi siempre, la alimentacin comercial se genera y distribuye en forma trifsica debido a su desempeo y ventajas. Los motores trifsico tienen mejor potencia de arranque, operan mas silenciosamente, son ms eficientes y son menores que los motores monofsicos del mismo caballaje. Incluso son ms baratos. Las aplicaciones de las fuentes de energa monofsicas se limitan a sistemas de alumbrado, calefaccin enseres elctricos pequeos e instrumentos electrnicos pequeos como radios, televisores, calculadoras y relojes. Por estas consideraciones, la alimentacin monofsica es tpicamente suministrada a residencias, comercios pequeos y otros sitios donde no se requieren cargas mayores. Algunas conexiones tpicas y fase y puntos de conexin a tierra los muestra la figura 2.1 Estas son las diferentes configuraciones de transformadores para varios tipos de servicios. El tipo monofsico normal para residencias de 120/240 V puede

complementarse con una terminal de alto voltaje de otra fase. Este conductor comnmente se identifica con el color naranja.

Figura 2.1 Conexiones de transformadores

2.3.-Tierra de Referencia Cero del Sistema

La expresin tierra del sistema empleada en este captulo se refiere a un cable o alambre aislado, se parado y dedicado que tiene asilamiento color verde o verde con rayas amarillas, que est conectado a tierra y se instala para computadoras y equipos que cuentan con microprocesadores. Este conductor de conexin a tierra tambin es un conductor para la seguridad, lo cual se ilustra en la figura 2.2

Figura 2.2. Un receptculo de tierra aislada, especifica, libre de ruidos. Tambin se muestra la tierra del equipo como conducto metlico.

El propsito de este sistema a tierra es proporcionar un sistema limpio, libre de ruidos (interferencia electromagntica), de referencia cero de tierra para las fuentes de alimentacin cd y datos en los sistemas ya comentados. La seccin 250-146(d) y la seccin 384-20 del Cdigo Elctrico Nacional permiten que un conductor de puesta a tierra de equipo se instale desde el punto de unin neutro/tierra (equipo de servicio o Terminal Xo de una fuente derivada separadamente) hasta el equipo, o a los receptculos aislados a tierra para el equipo. Este conductor de tierra aislada debe instalarse con los conductores del circuito, el conductor neutro y el conductor tierra de seguridad y podr pasar o cruzar a travs del tablero o panel de control como se describe en las secciones de arriba citadas y en la seccin 250-96(b). El conductor de tierra del sistema no se conecta al conducto o tableros de distribucin secundarios por los cuales se desplaza, sino que solo termina en los bloques principales aislados, en el cable aislado principal de tierra u otra tierra aislada o receptculo, en la tierra asilada (lgica) del equipo y en el punto nico de unin de la fuente de energa. Vase la figura 2.3.

Figura 2.3. Tierra aislada

La tierra de seguridad tambin debe instalarse y conectarse como se requiere para fines de seguridad; por ejemplo, en una tierra dplex aislado, el contacto redondo del receptculo se conecta a la terminal flexible aislado de tierra en la parte posterior del receptculo. El tornillo que sostiene la lmina frontal del receptculo se conecta a la tierra de seguridad por medio de los sujetadores de montaje del receptculo y a la caja de metal donde se monta el receptculo. Si se usa una caja de plstico se debe utilizar un conductor de tierra de seguridad y este debe extenderse junto con el conductor de fase, el neutro y los conductores de tierra aislados. Adems, debe fijarse a los sujetadores de montaje del receptculo parta conectar a tierra la mina frontal.

2.4.- Conexin a Tierra para la Operacin Confiable de las Computadoras

El concepto de punto nico de conexin a tierra se ha establecido como estndar para realizar la conexin a tierra para equipo electrnico sensible. 2.4.1- Es de suma importancia establecer un punto nico de referencia de tierra para lograr la confiabilidad de un equipo y una satisfactoria operacin de los sistemas de cmputo y otros modernos sistemas electrnicos. La confiabilidad y operacin de un sistema computarizado mejorara utilizando esta tcnica, la cual se basa en el mejoramiento de un plano equipotencial para todos los equipos y as evitar diferencias peligrosas de voltaje que puedan afectar el buen funcionamiento del equipo electrnico. Es un hecho que algunos sistemas no operan sino se cuenta con esta tcnica. La acometida del edificio debe ser la referencia inicial para el sistema de un solo punto a tierra. Es aun ms conveniente establecer un punto nico de unin neutro (tierra) para el sistema computarizado, ya sea en el dispositivo de tratamiento de potencia del sistema o en el secundario del transformador reductor (figura 1.4) 2.4.2.- Siempre es necesaria la instalacin de un transformador de aislamiento tan cerca de la computadora o sistema de procesamiento de datos como sea posible debido a la impedancia que presentan los conductores largos, lo que genera diferencias de potencial a lo largo del conductor y como consecuencia presenta ruidos elctricos e interferencia que afectan los equipos electrnicos. Esta fuente derivada separadamente asla al sistema elctrico de los ruidos en el sistema de alimentacin del edificio. Se recomienda que el sistema de tierra del equipo electrnico de la sala de computadoras, que est instalado en el secundario del transformador se conecte al sistema de tierra del edificio. Esto se hace para establecer un cortocircuito entre los sistemas de tierra y mantener as todo el sistema al mismo potencial ante la eventualidad de descargas atmosfricas u otros efectos causados por corriente de tierra. En la figura 2.4 se muestra el secundario del transformador ubicado cerca del equipo de procesamiento de datos; el secundario se conecta a tierra en un punto nico y los equipos se conectan a este punto, que puede ser ubicado en el transformador o en un tablero secundario. En muchos casos el fabricante de un equipo electrnico especifica un sistema dedicado a tierra el cual se refiere al sistema denominado tierra aislada, especificado antes. En sus instrucciones de instalacin del sistema incluye diagramas parta la conexin de dos sistemas de tierra: la tierra de seguridad y la tierra aislada, aunque solo incluyen una sola Terminal o accesorio elctrico de conexin, en la armadura del equipo. Esta nica Terminal incluida en el equipo del fabricante es comn para os circuitos de tierra (el de seguridad y el de tierra asilada); si ambos conductores de estos sistemas se conectan se conectan a esta Terminal la conexin de tierra aislada se perdera completamente. La tierra aislada es la tierra de referencia para la lgica digital y la mantiene libre de ruidos elctricos. El propsito es mantener los equipos elctricos protegidos de los ruidos elctricos producidos en los bucles de tierra y mltiples conexiones a tierra...

Si la armadura metlica del equipos e fija al piso de concreto por medio de un perno y este hace contacto con la barras de refuerzo en el concreto, como en ocasiones sucede entonces se crea una trayectoria adicional. En este caso, lazos cerrados de corriente de tierra pueden causar ruidos elctricos que anularan por completo las ventajas de la tierra aislada. El calibre del cable es crucial para los modernos circuitos electrnicos. El conductor de la tierra del sistema debe ser continuo. De calibre completo, con aislamiento y con foro aislante de color verde. 2.4.3.- Cuando el forro aislante de color verde se usa para la tierra de seguridad, debe utilizarse un aislamiento de color verde con rayas amarillas para la tierra del sistema. Un solo calibre significa un conductor de cobre de un calibre mnimo AWG #8 o del mismo calibre que los conductores portadores de corriente (conductores de fase). Los conductores de conexin a tierra especificados por el Cdigo Elctrico Nacional pueden ser tan pequeos como 1/11 de la capacidad de los conductores de fase. 2.4.5.- Para las aplicaciones en sistemas electrnicos modernos, el conductor de tierra del sistema se usa como seal de referencia cero para toda la lgica digital y la fuente de alimentacin de cd de la computadora. Los circuitos de lgica de las computadoras, de bajo-nivel y a alta velocidad, requieren una impedancia baja y una referencia a tierra libre de ruidos elctrico. Cuanto ms grande sea el calibre del conductor de tierra del sistema, ms baja ser la impedancia de retron al sistema de conexin a tierra del edificio. Cuanto ms baja sea la impedancia la lgica ser ms pura (libre de ruidos elctricos). El resultado es un mejor funcionamiento del sistema. 2.4.5.- Ningn sistema computarizado puede operar eficientemente sin un sistema a tierra de baja impedancia. Un sistema mecnico de tierra que usa conductos y paneles con conexiones deficientes no es totalmente satisfactorio. Si la seguridad fuese el nico factor de preocupacin, cualquier trayectoria metlica a tierra seria la satisfactoria. Los conductos de edificios se adhieren a las normas del cdigo en cuanto a requisitos de seguridad, pero su utilizacin es inaceptable como tierra para equipos electrnicos. El conducto en los edificios es una tierra mecnica y su calidad depende completamente de la integridad de sus conexiones. Esta integridad est en funcin del ajuste de las conexiones, lo que varia con la edad de la instalacin, los movimientos del edifico y los cambio de temperatura del conducto y del inmueble. Cuando las conexiones se degradan, causan tanto un efecto directo sobre la lgica de referencia de tierra, como sobre la tierra de seguridad, adems de afectar la confiabilidad de la operacin del sistema electrnico. 2.4.6.- La utilizacin de un conductor de conexin a tierra, de calibre adecuado informe, aislado, separado y dedicado, puede aumentar el calibre del conducto y el costo del trabajo, por eso es el nico mtodo aceptable para asegurar la confiabilidad y el funcionamiento del moderno equipo electrnico computarizado.

Figura 2.4. Punto nico de conexin a tierra para sala de computadoras 2.5.- Conexin Neutro a Tierra. Los conductores de conexin a tierra y neutro deben unirse conjuntamente en un solo punto. Idealmente este punto seria el secundario de un transformador reductor o de un transformador de aislamiento, que este situado dentro o inmediatamente adyacente al equipo electrnico de cmputo. La segunda opcin sera el centro de distribucin de alimentacin adyacente a la sala de computadoras. El neutro nunca debe conectarse a tierra en un tablero secundario. Adems, esto constituye una violacin del Cdigo Elctrico Nacional. La conexin de neutro a tierra en un tablero secundario crea un lazo de tierra en el circuito de alimentacin, lo que inyecta ruido directamente a la computadora y su instalacin elctrica perifrica. La figura 2.5 ilustra una conexin correcta. En este caso el neutro conduce la corriente de retorno de fase y no existe ninguna corriente del neutro a tierra. Cuando la barra colectora neutral se conecta a tierra en un tablero secundario (figura 2.6) la corriente neutral de retorno se divide en esta conexin, o corto y fluir en ambos conductores: en el neutro y en el de conexin a tierra y tambin posiblemente en el conducto. Como resultado se producirn ruidos elctricos de tierra y se creara posiblemente, un severo peligro en cuanto a seguridad. La corriente que fluye en los conductos puede desarrollar voltajes peligrosos a tierra que son un gran riesgo para el personal. 2.5.1.- El neutro nunca debe conectarse a la armadura del equipo y la corriente de retorno nunca debe fluir por los conductores de conexin a tierra. Los equipos aprobados o listados por los laboratorios UL nunca permiten que las corrientes fluyan en los conductores de conexin a tierra. Algunos productos, debido a las caractersticas de los filtros de las lneas de alimentacin, desarrollan pequeas corrientes de fuga a tierra. La falla de estos filtros o falla del supresor de voltaje de modo comn, puede generar una corriente peligrosa a tierra. Los neutrales y las tierras nunca deben conectarse en forma de cadena. Es decir, nunca se debe compartir ni el conductor neutro ni el conductor de tierra. El alambrado de cada circuito dentro del tablero de distribucin, as como en cada receptculo o unidad de equipo alimentado por el debe hacerse de tal forma que no se compartan ni el conductor neutro ni el conductor de conexin a tierra, con cualquier otro circuito, receptculo o equipo. El hecho de compartir neutro o tierras, estando conectados los equipos al mismo conductor, se transfieren y comparten

problemas entre equipos. Al compartir conductores tambin aumentan los problemas individuales de cada equipo dentro de un sistema computarizado.

Figura 2.5. Control de flujo de corriente cuando la barra neutral se conecta a tierra

en el tablero principal o de servicio.

Figura 2.6. La unin del conductor neutro a la cubierta del equipo (tierra) en un tablero secundario produce un flujo de corriente sin control, por lo que existen mltiples trayectorias de retorno para ala corriente de fase. 2.6.- Como Detectar un Sistema Neutro-Tierra Incorrecto 2.6.1.- La relacin del voltaje entre los conductores neutro y de tierra puede ser un buen indicio de la calidad del sistema de tierra. En una instalacin de alto grado, todas las conexiones de alambrado son de mnima resistencia y su cantidad se mantienen en un mnimo. La unin del conductor neutro a la cubierta del equipo (tierra) en un tablero secundario produce un flujo de corriente sin control, por lo que existen mltiples trayectorias de retorno para la corriente de fase. Supuestamente el conductor de tierra nunca transporta corriente o est destinado a transportar corriente. Si el conductor neutro porta corriente, habr un voltaje generado entre este y los conductores de tierra, que representa una cada de voltaje en el conductor neutro. Con una unin apropiada neutro-tierra, no existe corriente en el conductor de conexin a tierra, una medicin hecha entre el conductor neutral y el conductor a tierra, por ejemplo en un receptculo o en un tablero secundario mostrara el voltaje desarrollado, desde ese punto en el conductor neutro al punto de unin neutro-tierra. El voltaje es el producto por la cantidad de corriente del conductor neutro, multiplicada por la resistencia del conductor neutro, ms cualquier otra conexin resistiva entre los puntos de unin neutro-tierra y el punto de medicin. La

figura 2.7 representa los resultados de una unin neutro tierra incorrecta. En la grafica puede observarse picos de energa que exceden los 23 volts de pico a pico. Por ejemplo: se supone que un conductor neutro formado por 30 metros (100pies) AWG #12 de cobre que transporta una corriente senoidal de 5 amperios. El voltaje de neutro a tierra ser la impedancia ser la impedancia de 30 m (100 pies) de # 12 de alambre de cable de cobre (0.17 ohms) usando la columna Z efectiva a 0.85 FP, figura 12-8 (tabla 9 del Cdigo), multiplicada por la corriente (5 amperios)

V = IZ = 5x0.17 = 0.85 volts rms

Si se toma una medicin real el punto de 30m (100 pies, usando una lectura real de rms del voltmetro) y el resultado del valor de voltaje es demasiado alto (superior a 2 volts, por ejemplo) puede existir una falla de conexin de alta resistencia o una conexin floja en el conductor neutro. Si el resultado de la medicin es muy bajo (menor a 0.85 mili volts, por ejemplo) el neutro y la tierra pueden estar tocndose (en cortocircuito) en algn punto ms cercano al neutro que al punto de unin neutro tierra. Se llega a esta conclusin si se supone que la corriente se conoce; en este caso se considera de 5 amperios. Un voltaje neutro-tierra alto puede interrumpir sbitamente las operaciones y causar errores de datos al sistema electrnico cuando esta seal de ruido de voltaje se acopla a la fuente de alimentacin de cd. La fuente de alimentacin puede tener capacitores de acoplamiento que estn conectados entre la tierra de voltaje cd de referencia y el conductor a conexin a tierra de voltaje de ca, para reducir el ruido de salida de cd. La tierra de referencia de voltaje (referencia cero para lgica) tambin esta acoplada al conductor neutro por medio de la capacitancia a travs de los diodos en los rectificadores y la capacitancia de devanado del transformador de alta frecuencia en la fuente de alimentacin conmutada de cd.

Figura 2.7. Medida de voltaje neutro tierra con un osciloscopio

Cualquier frecuencia de ruido presente entre los conductores neutros y tierra en el lado del voltaje de ca de la fuente de alimentacin cd, puede acoplarse a travs de estas capacitancias a la seal de salida de cd que alimenta a los circuitos integrados (CI) del equipo electrnico. Los fabricantes de equipo electrnico especifican un mximo voltaje neutro-tierra para sus respectivos equipos. Puede estar especificado en rms volts, como por ejemplo 0.5 Vrms, o el voltaje de pico a pico, por ejemplo 2 Vpp. El diseo del sistema de distribucin para cualquier equipo electrnico debe considerar la ltima cifra mencionada y el calibre del cable neutro tendr que escogerse para asegurar una cada de voltaje de menos de 2 volts, de pico a pico, en el punto de instalacin del equipo. Dos volts pico a pico es igual 0.7 volts rms de acuerdo con la formula. Para el siguiente Vpp = Vrms x 2.828 Vrms = Vpp/2.828 Vrms = 2/2.828 = 0.7V Para el siguiente ejemplo la medida de 0.85 Vrms se convierte en: Vpp = 0.85x2.828 = 2.4V Si los 30 m (100 pies) de conductor de AWG #12 Esta transportando su corriente limite, 20 amperios el voltaje de pico a pico seria: Vpp = 20x0.17x2.828 = 9.6V En este caso la impedancia debe reducirse para que produzca un voltaje neutro-tierra aceptable. Con el fin de lograr un voltaje neutro tierra inferior de 2 Vpp en nuestro ejemplo, la impedancia debe ser menor que: Z = 2/(20x2.828) = 0.035 ohms Existen tres posibilidades para reducir la impedancia a 0.035 ohms:

1. Aumentar el calibre neutro y por lo tanto reducir la impedancia. En la tabla de figura 1.8 encontramos que sera necesario instalar un neutro AWG #4, el cual tiene una impedancia de 0.029 ohms para cada 30 m (100 pies)

2. Disminuir la longitud del alambre calibre AWG # 12 a 6 m (20 pies), tendra una impedancia total de 0.034 ohms. Esto se puede hacer instalando una fuente derivada separadamente cerca del equipo. Las posibilidades serian un transformador de aislamiento, un transformador reductor, una unidad de distribucin de alimentacin (con un transformador interior), etc.

3. Combinando las posibilidades 1 y 2.

Anexo 1.xls

2.7.- Seleccin del Calibre del Cable para Cumplir con las Normas de la Industria de las Computadoras. La especificacin de voltaje neutro-tierra, que establece un voltaje inferior a 2 volts pico a pico, puede ser difcil de obtener. Este voltaje resulta de la corriente que fluye en el conductor neutro y es producto de ella y de la resistencia del alambre. 2.7.1.- El balance adecuado de las cargas polifsicas reducir la corriente en el neutro Esta no es una pocin para un circuito monofsico. En este circuito la resistencia debe reducirse mediante el uso de alambres de longitud ms corto o de mayor calibre, nmeros pequeos de calibre AWG. Los tramos largos de cable requieren aumentar el calibre del conductor neutro en el diseo a medida que aumenta la distancia. La resistencia conocida de los alambres de cobre y aluminio las proporciona la tabla 9 del Cdigo. Las unidades de resistencia en esta tabla son en ohms por 300 m (1000pies) de alambre. Para calcular el calibre real del conductor neutro y lograr la especificacin de voltaje de 2 volts pico a pico, neutro-tierra, dados los factores de ajuste de voltaje del 80%, se puede utilizar la formula siguiente, la cual es una formula emprica para el clculo aproximado del conductor neutro, y que se usa junto con la tabla 9 del Cdigo. R = 1000/(Ibc x Lm) En donde: Lm = Longitud mxima del alambre en pies Icb = Capacidad de corriente de disparo para el interruptor del circuito R = Resistencia del conductor neutro en ohms por 300 m (1000 pies) de alambre En el ejemplo siguiente se aplican estas herramientas practicas para seleccionar el calibre del neutro: En un sitio se requiere instalar un sistema computarizado que debe ubicarse a 19.5 m (65 pies) del tablero de distribucin elctrica para computadoras ms cercano. Calcule el calibre el conductor neutro requerido para un circuito de 20 amperios, usando la forma dada anteriormente. R = 1000/ (Ibc x Lm) = 1000 / (20 x 65) = 0.77 ohms / 30 m (1000 pies) Usando los valores dados en la tabla 9-Z del Cdigo, efectiva a 0.85 FP, y usando conducto de acero, seleccionamos un conductor de cobre AWG #8 o #6. Los conductores de aluminio no ofrecen seguridad en calibres menores del nmero 4 dentro de un edificio, as que seleccionaremos un conductor de cobre #8. Por tanto, este circuito requiere tres conductores de cobre AWG # 12: para la fase, el sistema a tierra y la tierra de seguridad y un conductor neutro de cobre del #8. Si posteriormente la carga monofsica instalada requiere 9 amperios para operar, tambin tendramos 9 amperios de corriente neutra. Calcule el voltaje pico a pico neutro-tierra para un cable de 19.5 m (65 pies) de largo:

Vrms = (0.7 x 0.065) x 9 = 0.41 V Vpp = 0.41 x 1.414 x 2 = 1.16 V Si la corriente de carga aumenta a 16 amperios: Vrms = (0.7 x 0.065) x 16 = 0.73 V Vpp = 0.73 x 1.414 x 2 = 2.06 V 2.8.- Especificaciones para la Unin Elctrica del Sistema La corriente de los rayos sigue la trayectoria de mnima resistencia a tierra. Cuando un edificio recibe una descarga de este tipo. La corriente que fluye puede seguir como trayectoria la estructura metlica del inmueble, las lneas de energa, los conductos de cables u otros conductos metlicos. Si uno de estos conductores esta cerca de una instalacin de computadoras, pueden generarse diferencias significativas de potencial, a menos que se tomen precauciones especiales. Un pulso de 20.000 amperios desarrolla 5000 volts a travs de 0.25 ohms. Esto es solo 0.05 mircoherys a 1.0 megahertz. Las diferencias de potencial de esta magnitud pueden destruir el equipo electrnico (hardware). Si todo el metal de un edifico se une cuidadosamente, la diferencia de potencial minimizara y se reducirn las posibilidades de daos causados por los rayos. En una instalacin tpica de computadoras puede parecer que la confiabilidad del sistema de alimentacin no concuerda con los requisitos de conexin a tierra. La tierra de seguridad que conecta a los equipos forma lazos de tierra. Esto se combina con la necesidad de tierra para prevenir daos causados por los rayos. La apertura de uniones reduce el flujo de la corriente de ruido, pero esto se contrapone con las necesidades previamente descritas. Los inductores de separacin se han usado, pero esta operacin no ha sido favorable por las agencias reguladoras, debido a las altas impedancias a tierra que presentan altas frecuencias. 2.8.1.- Este dilema se puede resolver usando un plano de tierra - con frecuencia a tierra -, adecuadamente diseado, el cual puede servir como piso de sala de computadoras. La figura 2.9 ilustra el plano equipotencial.

Figura 2.9. El piso elevado en forma de plano equipotencial

Una solucin puede ser la utilizacin de una lmina metlica. Una lmina delgada de metal tiene una baja impedancia de superficie. Una lamina de 0.03 mm de cobre tiene una impedancia en su superficie de 1 megaohm por cm aun a 10 megahertz. Desafortunadamente es muy difcil fijar como soporte una lmina delgada de cobre por sus caractersticas fsicas. Un mtodo prctico es usar una rejilla de travesaos interconectados como soporte de suelo y planos de tierra. La cermica del piso encaja en sus travesaos, permitiendo el acceso al interior del piso. Los travesaos constituyen la estructura la cual puede soportar el peso del equipo pesado. Dos requisitos esenciales son:

1. Emplear travesaos atornillados los soportes de sujecin se instalan entre los pedestales de soporte.

2. Usar miembros compatibles (estao o zinc), de manera que puedan efectuarse conexiones a presin de baja resistencia.

Los travesaos usualmente se montan entre s a distancias de o.6 m (2 pies) de centro a centro. Esta clase de espacio entre los alambres de la rejilla parece una limitante para la operacin de alta frecuencia del plano de tierra, sin embargo, el piso es adecuado para niveles inferiores a 30 megahertz. Si el diseo de la sala de computadoras es correcto, las seales de ruido por encima de estas frecuencias son ignoradas o filtradas. Vase la figura 1.10. Los travesaos en el piso de una sala de computadoras debe unirse con resistencias de valores inferiores a 1.0 millohm. Esto es necesario para que la rejilla funcione como una lamina delgada de bajas frecuencias. Estas conexiones de baja resistencia requieren atencin detallada en un diseo e instalacin. Todas las conexiones deben realizarse con las superficies de metal limpias y mantenerse bajo presin al momento de unirlas.

Figura 2.10. Conexiones a tierra en una sala de computadoras

Proteccin contra los rayos requiere una trayectoria directa a tierra para cualquier conductor cercano al rea del piso de la computadora un opcin es proveer un anillo de tierra alrededor del edificio debe conectarse a tierra en forma mltiple al piso de sala de computadora y su periferia. Todos los elementos metlicos se unen al anillo cuando cruzan al rea del piso de la computadora. Esto incluye todos los elementos conductores de cable, acero del edificio y los dems conductores Cualquier corriente inducida en los rayos tomara una trayectoria hacia afuera del anillo y directamente a tierra. En el piso de las computadoras puede subir el potencial con relacin al de tierra pero el potencial de los conductores subira al mismo tiempo. Si diferencia de potencial no generan daos El piso de la sala de computadora debera comunicarse con un material ligeramente conductivo y conectarse al sistema de travesaos. Esta resistencia alta tiene dos propsitos: proveer tanto un drenaje para carga acumulada en la superficie del piso como una fuente de alta impedancia para las descargas electrostticas que genera el personal un re puede ser 109 ohm por cuadrado todos los cables de seal que se desplaza debajo del piso de la sala de computadoras del saln hacerlo hacia la superficie del plano de tierra y reduce tanto las reas de lazos cerrados como ruidos elctricos inducidos. Los cables que salen de la proteccin del rea del piso deben seguir una extensin del plano de tierra que este correctamente unida a ese plano 2.9.- Carga Desequilibrada y sus Efectos Las lecturas altas de voltaje en un sistema trifsico de distribucin de cuatro hilos pueden indicar un balance deficiente en la carga de las tres fases. Las cargas que no estn balanceadas adecuadamente causan un flujo excesivo de corriente en el neutro por lo que ocurre una cada de voltaje mayor a travs del conductor neutro. El balanceo adecuado de las cargas reducir las lecturas de voltaje y corriente. Si esto no sucede es preciso inspeccionar la unin neutro a tierra y verificar el calibre del conductor de conexin a tierra y su instalacin Es importante destacar que cuando la mayor porcin de la carga consiste en descargas elctricas de alumbrado, procesamiento de datos o equipos similar, existirn corrientes armnicas en el conductor neutro. Si estas son altas, tambin lo sern los voltajes neutro y tierra debido a que este ruido armnico entre el neutro y tierra es de frecuencias ms altas, la impedancias, la impedancia de acoplamiento capacitivo a travs de la fuente de la alimentacin de CD se reduce y el efecto adverso del ruido aumentara. XC =1/2FC XC = El valor de la impedancia en ohms F = la frecuencia en hertz C = capacitancia en faraday Normas de cdigo se aplican por razones de seguridad y es imperativo observarlas en los ambientes de instalaciones de computadoras as como en toda planta o edificio. El cumplimiento del cdigo tendr un efecto positivo en la operacin del equipo, lo que no se asegura de ninguna manera una instalacin libre de ruido elctrico, el cual causa un mal funcionamiento en el sistema. El ruido elctrico puede definirse como

cualquier voltaje o corriente que no es la seal elctrica deseada. En cuanto a la conexin a tierra del cdigo solo analiza las consideraciones de seguridad y no contempla los efectos de dicha conexin en la operacin de quipos electrnicos En cualquier instalacin de equipo computarizado es recomendable instalar un sistema derivado separadamente para la alimentacin elctrica (cdigo secciones 250 20 (d) y 250 30). Una instalacin de equipo computarizado se refiere a cualquier instalacin de computadoras o equipo electrnico basado en microprocesadores. En estos tipos de instalacin es importante controlar la energa elctrica y el ruido elctrico, la temperatura del aire, la humedad, etc. Puede ser una sala de computadoras o una sala para enlazar los diferentes sistemas de redes de rea local (LAN), una estacin de bombeo un centro conmutador de telfonos, un centro de control de procesos, etc.

Figura 2.11. Instalaciones de un sistema derivado separadamente para proteger una sala de computadoras

Instalaciones de un sistema derivado separadamente para proteger una sala de computadora. Un sistema derivado separadamente no solo asla la instalacin del resto de la planta, sino que tambin proporciona un punto controlado de unin neutro tierra y un mejor control de los problemas de distorsiones armnicas y de ruido elctrico. Adems, crea un nuevo neutro que puede ser un generador o un transformador. La unidad de distribucin de energa comnmente usada, que cuenta con un transformador y un tablero de distribucin. Es una fuente derivada separadamente

2.1.1.- Dispositivos de Tratamiento para las Lneas que Tienen Conexin a Tierra Cada instalacin de ambiente computarizado debe recibir energa de su propio transformador dedicado, el cual debera preferiblemente, bajar el voltaje de 480vols, de servicio trifsico, al tpico voltaje una computadora, por ejemplo 208 Y/120vols sin embargo, el transformador puede ser del tipo elevador o de una relacin uno a uno, si es requerido, y el voltaje de salida debe concordar con los requisitos del equipo. Tambin puede ser simplemente un transformador de aislamiento que proporciona rechazo de mondo comn y aislamiento de CA. Si se requiere, este transformador puede tener blindaje de faraday para la atenuacin de ruido de modo comn, lo mismo que ser de voltaje constante para una mejor regulacin de voltaje, o puede tener un acondicionador de lnea, lo que proporciona regulacin y atenuacin de ruido. La razn primordial uso del transformador es proporcionar una fuente separada de energa en el punto ms cercano para el equipo y aislado de otras fuentes de energa edificio

Un transformador dedicado con aislamiento blindado, ncleo ferro resonante y con derivacin electrnica, es considerado como una fuente derivada separadamente y debe conectarse a tierra conforme a la seccin 250 30 del cdigo Un puente de unin, debe conectar la barra neutro, o la terminal Xo del secundario del transformador, a los conductores de conexin a tierra o a la barra colectora de conexin a tierra. El calibre de este puente de unin no debe ser menor que el calibre del conductor del electrodo a tierra de la tabla 250-66 El conductor conectado a tierra o la barra colectora neutro debe conectarse al sistema de electrodo de tierra del edificio con un conductor de electrodo de tierra, calibrado de acuerdo con la tabla 250-66. La seccin 250-30 (a) (3) establece que el electrodo de tierra o de puesta a tierra estar localizado tan sea como sea posible y preferiblemente en la misma rea donde el conductor de puesta a tierra se conecta al sistema . El electrodo de tierra debe ser una barra de metal, efectivamente conectado a tierra, el cual forma parte de la estructura, un tubo del agua efectivamente conectado a tierra u otro electrodo de acuerdo con las secciones 250-50 y 250-52, esto en caso de que ninguno de los dos primeros est disponible. El cdigo no requiere el empleo de un conductor para conectar las barras colectoras. De la fuente derivada separadamente, y la barra colectora a tierra de la fuente de suministro elctrico del edificio sin embargo exige que cualquier metal que pueda energizarse, deba conectarse a los dems metales que puedan ser energizados y que todo este sistema se conecte al sistema de conexin a tierra del edificio. Si todos los elementos metlicos, soportes de la estructura, tubera, refuerzos, rejillas de tierra, etc., estn conectados entre s como lo establecen las secciones 250-50 y 250-52, esta configuracin convierte en el sistema de electrodo de tierra. El sistema completo, cuando esta unido correctamente, se convierte en el voltaje de referencia cero para las frecuencias de la seal de alimentacin de CA Por consiguiente, cuando el neutro de la figura derivada separadamente se conecta a una columna de metal del edificio, mediante el conductor del electrodo de tierra, se une a la misma referencia del conductor del electrodo de tierra, para la entrada de servicio (acometida)

Transformador dedicado esta ahora directamente conectado a tierra, como una fuente de energa elctrica, derivada separadamente. Este es un sistema aislado dedicado a la instalacin de sistemas computarizados diseado para ello. Todas las conexiones a tierra e este ambiente deben tener como referencia el nuevo punto nico de unin neutro-tierra en el transformador Dos sistemas a tierra emanan del punto nico de unin neutro tierra 1.- El sistema de conexin a tierra o tierra de seguridad tambin llamada tierra del equipo 2.-El sistema de conexin a tierra de la tierra aislada que permite el cdigo en la seccin 250-96(b). El conductor de conexin a tierra (tierra de seguridad) de acuerdo con el artculo 250 del NEC, debe conectar todas las cubiertas metlicas, canalizaciones bandejas, gabinetes de equipos y todo lo que es instalado. El conductor a tierra debe instalarse con los conductores de fase y neutro sin separarse de ellos seccin 300-3(b).Debe estar unido a cualquier parte de metal que este expuesta y pueda energizarse por accidente con un conductor de fase o vivo. El calibre de este conductor debe seleccionarse de acuerdo con la seccin 250-122 del cdigo, Pero para instalaciones en salas de computadoras se recomienda que sea del mismo calibre AWG que los conductores de fase. Esta recomendacin es tambin un requisito de muchos fabricantes de equipos El conductor de tierra aislada desde el punto de conexin a tierra del edificio, el punto neutro tierra del edificio, y debe extenderse junto con los conductores de fase, el neutro y la tierra de seguridad, sin hacer ningn contacto con metales en su camino consulte la seccin 250-96(b). El objetivo de la tierra aislada es reducir el ruido elctrico o interferencia electromagntica, en el circuito de conexin a tierra. Este conductor es la referencia de voltaje cero del sistema electrnico de CD y por consiguiente, la referencia de datos. Muchos fabricantes de equipos especifican que este conductor sea del mismo calibre AWG que el del conductor de fase, y muchos fabricantes recomiendan que se use un cable de estao en lugar de cable trenzado de siete hilos que se utiliza en los conductores de fase neutro. Los mltiples alambres del cable de estao presentan una superficie ms extensa, y por tanto una impedancia ms baja a las altas frecuencias encontradas en los modernos sistemas de los procesamientos de datos.

Cuando un fabricante d componentes electrnicos especifica una tierra aislada el equipo usualmente no proporciona una terminal de tierra aislada para tal fin. Solo se cuenta con una terminal de tierra y est unida a la entrada de la fuente de alimentacin de CA, al chasis, al gabinete y a la referencia cero de datos. En este caso la tierra de seguridad no debera estar conectada a la terminal de conexin a tierra. La tierra aislada debera ser el nico conductor de conexin a tierra conectado a la terminal de tierra, y el gabinete del equipo debera estar aislado del suelo y de otros metales que pudieran entrar en contacto con la tierra de seguridad. Las computadoras personales que usan cubiertas de plstico y se conectan directamente a tomacorrientes aislados en forma correcta proporcionan esta clase de aislamiento. En este caso la tierra de seguridad. Como no es la situacin ideal, se prefiere a la adopcin donde la tierra de seguridad y la tierra aislada estn unidas al equipo, lo que contradice el propsito de proveer una aislada libre de ruido.

Instalacin de una fuente ininterrumpida de alimentacin Es importante tener presente que en salas de computadoras o sistemas que alimenten a computadoras, cuando se instale una fuente continua o interrumpida de alimentacin (UPS, por sus siglas en ingles), o una fuente de alimentacin de respaldo (SPS, por sus siglas en ingles), el transformador debe colocarse en el lado de carga de la UPS o la SPS. La UPS o SPS no son fuentes derivadas separadamente a menos que tengan un transformador en su salida como parte de su diseo original. Si no existe tal transformador, como parte integral de la UPS o SPS, entonces se aade un transformador. Una instalacin tpica seria una UPS de 480volts de entrada y de salida trifsica, con un transformador reductor de 480 volts tipo delta de 208/120 volts estrella, que alimente un tablero de distribucin dedicado solo para la computadora y sus equipos perifricos, en el centro o sala de computadoras

Las unidades de distribucin de alimentacin (PDU), tambin estn disponibles para este fin y pueden alimentarse con 480 volts, tres fases de entrada y 208 y /120 volts de salida a travs de un tablero integral de distribucin. Cuando sea necesario se puede utilizar una UPS de gran capacidad, para conectar varias PDU a la salida de la UPS para alimentar numerosas salas de computadoras, u otras cargas para equipos computarizados. 2.1.2.- Sobrevoltajes Transitorios Los sobre voltajes transitorios tambin llamados picos, impulsos o transitorios, son impulsos de alta energa de voltaje y corriente que viaja sobre ala onda senoidal de 60 HZ y que presentan una frecuencia no repetitiva, un tiempo de ascenso rpido 1us a pico y un tiempo de cada al 50% igual o menor a 1ms. Por definicin duran por lapsos menores ciclo de la frecuencia de alimentacin, o sea 8 ciclos a60HZ Los sobre voltajes transitorios son difciles de detectar y por ello se requiere el uso de un analizador de lnea en el sistema de distribucin el tiempo suficiente para obtener resultados del ambiente elctrico de la instalacin. De acuerdo con la ley de Lenz, los transitorios de producen de acuerdo con las ecuaciones E = -di/dt I = Cdv/dt 2.1.3.- Componente de Proteccin Contra Voltajes Transitorios Los tres dispositivos ms comunes utilizados para la proteccin contra sobre voltajes transitorios son: los tubos de gas, los varistores de oxido metlico y los diodos de avalancha de silicio. Cada dispositivo tiene sus caractersticas especficas de desempeo 2.1.4.- Tubos de Gas El termino indica un dispositivo que tiene encapsulado un gas inerte. Este no es un conductor hasta que lo energiza la corriente que proviene de un sobre voltaje transitorio, entonces el voltaje se comporta como un cortocircuito. Cuando el tubo de gas desva la energa del sobre voltaje transitorio, crea un cortocircuito y mientras se dispara puede absorber grandes cantidades de corriente y provoca el disparo de los interruptores de proteccin del circuito. El mayor beneficio lo aporta su habilidad de resistir altas cantidades de energa. Los tubos de gas no tienen clasificacin de energa en joules, solo la capacidad de corriente. La mayor debilidad del tubo de gas es su tiempo de respuesta lento, menos de 1 ms cuando se instala en el circuito. Otro inconveniente es su alto voltaje de activacin. Por tanto, la industria ha determinado que los tubos de gas, debido a su desempeo de degradacin y la lenta respuesta, son inadecuados para la proteccin de los equipos digitales que usan microprocesadores.

2.1.5.- Varistores de Oxido Metlico (MOV) Los MOV son los componentes de mayor utilizacin en la proteccin de equipos de comunicaciones. Los MOV son mucho ms rpidos que los tubos de gas. Estn compuestos por una capa de oxido de zinc de forma granular. Cuando el MOV se activa conduce corriente en las lneas de demarcacin que buscan la trayectoria de menor impedancia. Cada sobre voltaje transitorio sigue la misma trayectoria y cada incidencia de las descargas transitorias de voltaje eventualmente debilitara y luego har fallar cada lnea de demarcacin. Al fallar los granos, el voltaje de fijacin baja de nivel y la capacidad de absorcin de energa del MOV tambin disminuye o se degrada. Los MOV tienen el costo ms efectivo en la proteccin de equipo digital que usa microprocesadores. Debido a que la capacidad de corriente est en funcin de su masa, entre mayor sean los MOV mayor ser su capacidad. Para un MOV de 20 mm, la capacidad de corriente es de 10 000 amperes pico o 155 joules (8x20us) y su tiempo de respuesta es en nanosegundos. 2.1.6.- Diodo de Avalancha de Silicio La mayor cualidad del SAD es su tiempo de respuesta y el hecho que no se degrada, pero su mayor debilidad es su baja capacidad de resistir energa. Un MOV de 20mm ofrece una proteccin de 155 joules en tanto el SAD ofrece tan solo 5 joules de proteccin .Para lograr una capacidad elevada y resistir grandes cantidades energa, se tienen que combinar cierta capacidad de dispositivos. Pero al aumentar la capacidad de estos dispositivos fue el precio del equipo de proteccin que lo contiene. Adems, la instalacin de una cantidad insuficiente e inadecuada de dispositivos SAD puede ocasionar fallas catastrficas en el equipo de proteccin contra sobre voltajes transitorios. 2.1.7.- Comparacin de Costos El precio es uno de los criterios para la compra de un supresor de voltaje transitorios. El MOV proporciona la mejor proteccin al precio ms efectivo. Cuando se considera un supresor de sobre voltaje transitorios con dispositivos MOV el criterio es el diseo del circuito y su instalacin. 2.1.8.- Confiabilidad del Diseo Mientras que el precio puede representar una limitacin importante, la confiabilidad debe ser la preocupacin primaria. Los dispositivos de proteccin deben evaluarse con base en su capacidad para sobrevivir mltiples sobre voltajes transitorios mientras protegen el equipo digital de comunicaciones en una oficina central. Para la evaluacin de supresores es importante entender el estndar UL 1449, el cual fue implementado para certificar tanto la seguridad de los supresores cuando se instalan en un crculo como las bases de comparacin de los voltajes de paso

2.1.9.- Estndar 1449 2.Edicion Este estndar trata sobre las deficiencias de las pruebas de UL 1449 para los voltajes de paso, usando alambres para simular el dispositivo instalado en lugar del dispositivo inalmbrico. Las pruebas realizadas indicaron que los dispositivos con alambre tienen un voltaje de paso mayor que los inalmbricos. 2.2.1.- Tierra para el Protector de Sobre Voltajes Transitorios. Los sobre voltajes transitorios, tambin llamados impulsos transitorios de voltaje se definen como anomalas de las lneas de alimentacin que exceden una amplitud de 50vols y una duracin inferior a ciclo sea menores a 8.3ms, a 60 HZ. Los sobre voltajes transitorios de modo comn (fase tierra o neutro tierra) que entran en la lnea de alimentacin de CA se convierten a transitorios de modo normal (fase fase o fase neutro), por el transformador del equipo o del edificio. Debido a que gran cantidad de los supresores o sobre voltajes transitorios que se venden en el mercado emplean circuitos de supresin de modo comn en seguida ilustraremos sus diferentes conexiones. Se muestra un sistema trifsico conectado en estrella que est utilizando dos lneas de fase para alimentar el equipo electrnico que se quiere proteger. Ya que se determina que existe una conexin neutro tierra, no se recomienda proteccin de modo comn. En este caso se instala la proteccin entre las fases y el neutro. En este sistema puede emplearse para un servicio de 120/208V o de 127/220V Se efecta cuando se ha establecido que en el tablero principal de distribucin no existe una conexin neutro tierra y dicha conexin puede ser de alta impedancia. Tambin se utiliza cuando el supresor se va a montar a ms de dos metros de distancia de la conexin neutro tierra. En este ejemplo se muestra un sistema trifsico conectado en estrella, el cual puede ser el sistema utilizado en Mxico de 127/220 V o en Estados Unidos de 120/208

En esta se presenta un sistema de proteccin para una alimentacin trifsica. Este sistema proporciona las protecciones de modo normal o proteccin entre fase y fase, y la de modo comn entre fase y tierra. Como puede notarse, el sistema ilustrado no tiene un conductor conectado a tierra o neutro. Esta es una de las aplicaciones ms comunes de la proteccin de modo comn Aqu se muestra un sistema de proteccin para un sistema trifsico, conectado en estrella, que proporciona proteccin para todas las fases de las formas: fase fase y fase tierra, es decir proteccin de modo normal y de modo comn. Tambin puede observarse que no existe el conductor conectado a tierra o neutro, y por esta razn es recomendable este sistema de proteccin de modo comn para las tres fases

2.3.1.- Sobre Corriente a Tierra La presencia de supresores de sobre voltajes transitorios de fijacin entre fase y tierra, o de modo comn puede representar un aumento del riesgo de una descarga elctrica. Esto puede ocurrir si 1.- La armadura del equipo protegido no est correctamente conectada a tierra 2.-la impedancia de alta frecuencia de la trayectoria a tierra, entre la armadura y la tierra del equipo es significativa, con relacin a la impedancia de la impedancia del cuerpo de una persona que conecte a ambos. La descarga de pequeas cantidades de corriente a travs del corazn, aun por una fraccin de segunda puede causar desde fibrilaciones hasta la muerte 2.4.1.- Corriente de Fuga Cuando los supresores se conectan de fase a tierra en un circuito de ca, las corriente de fuga prevalentes en los dispositivos MOV fluirn no a travs del conductor neutro sino por la trayectoria de retorno a tierra. Si un gran nmero de supresores se instalan en un edificio, la cantidad total de corrientes de fuga puede ser significativa y difcil de detectar. Los problemas que crea la acumulacin de corrientes de fuga incluyen disparos fastidiosos del GFI, errores en el circuito electrnico debido a la inestable referencia a tierra y ruidos introducidos a los amplificadores de alta ganancia.

2.5.1.- Corrientes de Lazo Cerrado a Tierra Las supresiones de neutro tierra tambin pueden incrementar el riesgo de descarga elctrica. Si un supresor falla entre lnea y tierra, la corriente que fluye causara inmediatamente el disparo del interruptor automtico de circuito o fusible para proteger la lnea conductora. No existe un interruptor de circuito o fisible en la lnea neutro. Si un supresor, conectado entre neutro tierra falla o se degrada debido a una falla, una porcin de la corriente del neutro fluir a tierra; por ejemplo, a travs de las bandejas de cables y en el metal de los paneles de distribucin en la trayectoria de retorno a tierra de la unin neutro-tierra del transformador. Esto genera un lazo cerrado a tierra y provoca riesgos de descargas elctricas para el personal. 2.6.1.- Fallas Intermitentes de Red En 1988, los cientficos investigadores del instituto nacional de normas y tecnologa (NIST), encontraron que los supresores de sobre voltajes transitorios pueden causar daos a los dispositivos interconectados de computacin, si proporcionan sobre voltajes transitorios a tierra, lo que provoca la contaminacin de las lneas de datos Durante un experimento en un edificio recientemente construido, tales investigadores introdujeron sobre voltajes transitorios en las lneas de alimentacin. Despus del experimento, encontraron daados pegados a las lneas de datos entre las computadoras y las impresoras. El dao resulto cuando los sobre voltajes transitorios desviados a tierra se acoplaron en las lneas de datos a travs de la tierra. Muchas lneas de datos de red usan la tierra como voltaje de referencia, y muchas lneas de datos y blindajes de cables de instrumentacin se conectan a tierra.

CAPITULO III 3.- Auditoria de Sistemas de Puesta a Tierra 3.1.- General La importancia del adecuado funcionamiento del sistema de puesta a tierra de una instalacin es una consideracin que la mayora de los casos no es resaltada. Sin embargo es conocida la importancia fundamental que representa para la integridad de las personas y las instalaciones el apropiado funcionamiento de los sistemas de puesta a tierra. La experiencia industrial demuestra que en la mayora de los casos el sistema de tierra es instalado y es al cabo de unos aos, al ocurrir fallas tales como daos a equipos por corrientes circulantes o por voltajes transferidos producto de descargas atmosfricas o por fallas a 60Hz, cuando se retoman las acciones de atencin sobre el sistema de tierra de la instalacin. En general en la actualidad existe una baja cultura industrial en relacin a los temas de la inspeccin y mantenimiento de los sistemas de puesta a tierra. Adicionalmente, aunque normas tales como la NFPA-70 y otras establecen claramente las reglamentaciones y practicas necesarias para disear, construir, evaluar y mantener los sistemas de puesta a tierra, es comn encontrar en una misma planta o instalacin distintos sistemas de tierra. Separados entre s. 3.1.1.- Esquema General de Auditora de SPAT Recopilacin de Datos - Planos - Datos elctricos: Placas de los equipos Inspeccin Visual Baja tensin (C.A. y C.C) ---- NEC y COVENIN Alta tensin (C.A.) ---- IEEE Pruebas de Medicin Medicin de Resistividad Medicin de Impedancia y Resistencia

3.1.2.- Levantamiento del Sistema 1.- Planos de Sistemas de Tierra Disponibles 2.- Datos del Sistema Elctrico

Unifilares y Trifilares Tipo de puesta a tierra del neutro Nivel de Cortocircuito Protecciones elctricas: tipo y duracin Sistemas derivados Sistemas sensibles Identificacin de caminos de retorno de falla.

3.- Deteccin de zonas de seguridad:

Voltaje transferido, voltaje de toque y paso...

4.- Sistema telefnico disponible 5.- Proteccin catdica 6.- Descargadores de sobretensiones 7.- Sistemas contra incendio 8.- Tanques de sustancias inflamables

3.1.3.- Identificacin: 1- Alambrados Puesto a Tierra Existentes - Verificacin de colores y aislamiento. Medios de desconexin Existencia de descargadores de sobretensiones 2- Circuitos cuyo neutro ser Slidamente Puestos a Tierra. - Circuitos Principales y Derivados de Corriente Alterna y Contina 3- Circuitos cuyo neutro no debe ser Slidamente Puestos a Tierra. - Rectificadores, generadores y hornos 4- Circuitos que deben ser de Neutro Aislado - Circuitos especiales como Quirfanos de Hospitales

3.1.4- Lugar de Puesta a Tierra del Sistema. En sistemas en corriente continua la tierra debe estar en la estacin rectificadora nicamente.

Los sistemas de corriente alterna deben conectarse a tierra en cualquier punto accesible entre el secundario del transformador que suministra energa al sistema, y el primer medio de desconexin o de sobrecarga 3.1.5.- Identificacin de Electrodos. Los electrodos de puesta a tierra de los sistemas elctricos deben estar accesibles y preferiblemente en la misma zona de la puesta a tierra del neutro principal del sistema. El sistema de electrodos de puesta a tierra se forma interconectando los siguientes tipos de electrodos (siempre que existan): -Tubera metlica de agua enterrada. -Estructura metlica del inmueble. -Electrodo empotrado en concreto. -Malla o Anillo de tierra. -Electrodos de varilla o tubera. -Electrodos de Placa -Otras estructuras o sistemas metlicos subterrneos cercanos. Los tipos de electrodos no permitidos son:

1. Tuberas de gas enterradas. 2. Electrodos de aluminio. Aunque en Europa se han utilizado. El aluminio es un material que se corroe con mayor facilidad que el cobre y los compuestos qumicos que se le forman no son buenos conductores elctricos. Tubera metlica de agua. Para usarse como electrodo de puesta a tierra, debe reunir los siguientes requisitos: a) Por lo menos tener 3 m en contacto directo con la tierra. b) Elctricamente contina hasta el punto de conexin, Puenteando el medidor del agua, si est colocado en una Posicin intermedia. La nica desventaja de su uso es que debe complementarse con un electrodo adicional, de cualquiera de los tipos mencionados arriba.

3.1.6.- Identificacin Anillo o Malla de Tierra Un anillo de tierra consiste en un conductor de cobre desnudo, enterrado de forma que rodee al edificio o estructura. Estos anillos de tierras se emplean frecuentemente Circundando una fbrica o un sitio de comunicaciones, para proveer un plano equipotencial alrededor de edificios y equipos. Con el fin de controlar las tensiones de toque y paso, el anillo puede convertirse en una malla de tierra. 3.1.7.- Identificacin de Barras de Tierra Enterradas. La efectividad de las barras de tierra depende en buena forma de la calidad del suelo. En algunos casos, la existencia del nivel fretico cerca de la superficie justifica la colocacin de electrodos de profundidad con el fin de disminuir la resistencia. 3.1.8.- Identificacin de Conexiones Los conectores de conductores de puesta a tierra con los electrodos pueden ser del tipo de soldadura exotrmica, conectores a presin, abrazaderas u otros medios aprobados. No deben tener soldaduras con materiales de puntos de baja fusin (estao, plomo, etc.) para evitar falsos contactos, ya que pierde caractersticas de seguridad para el personal y el sistema.

3.2.- Informe Tcnico de Laboratorios de Computo

3.2.1.- Generalidades. El presente Proyecto consiste en realizar el levantamiento de las instalaciones elctricas actuales de los laboratorios de computo del edificio mdulos C D, en lo que se refiere a las siguientes cargas elctricas. Puntos de tomacorrientes dobles polarizados Alimentaciones a paneles de distribucin

3.2.2.- Acometida Principal. Parte desde los bornes de los breackers ubicados en el cuarto de transformadores a travs de una tubera existente, subterrnea y est compuesta por cables (2#10) + N#12 + T#12 esta alimenta al panel de disyuntores de los laboratorios de computo. 3.2.3.- Tablero Principal. Se refiere al Tablero de distribucin principal ubicado en el cuarto de Tableros, este alimenta a los diferentes Paneles existentes en los laboratorios 1-2-4-5-6-7-8 3.2.4.- Panel de Distribucin. Se utilizaron Paneles monofsicos 120/240 marca GE metlicos empotrables, con tapa frontal cuya remocin dar acceso a los disyuntores y conexiones internas, los disyuntores son de tipo enchufable. 3.2.5.- Circuitos Derivados. Se refiere a los diferentes circuitos que parten desde los Paneles de Distribucin Secundarios. Las piezas instaladas son de material no conductor y no combustible marca Eagle. Todas las alimentaciones parten de una canaleta plstica de medidas 60*40 mm Circuitos de Alumbrado y Equipos de Climatizacin tipo Split no estn

alimentados de los paneles de Disyuntores internos de cada laboratorio. Alumbrado esta en Panel S.T. Luces 1 Breacker #5

3.2.6.- Informe Tcnico Laboratorio 1 A continuacin se detalla los elementos y equipos existentes y la situacin actual en que funciona el laboratorio de cmputo # 2. 1. Panel de Disyuntores de 16 espacios GE 2. circuitos derivados 3. 21 computadores (CPU + MONITOR) 4. 1 Rack de computo 5. 21 reguladores CDP (Chicago Digital Power) 6. Proyector Visual Se realiza el levantamiento elctrico actual del Laboratorio y se determino las siguientes situaciones. 1. El Panel no tiene barra de conexin a tierra 2. El Panel no posee tierra de proteccin en cada equipo 3. El Panel de rack no tiene tierra de proteccin del equipo 4. Tomacorrientes no son de color naranja como indica la normativa 5. Tomacorrientes no estn identificados 6. Alimentaciones desbalanceadas L1 = 14.3 amp L2 = 3.7amp 7. Lnea neutro presenta una corriente de 16.2 amp 8. No existe malla a tierra en el laboratorio.

Anexo 2.xls Anexo 3.dwg

3.2.7.- Informe Tcnico Laboratorio 2 A continuacin se detalla los elementos y equipos existentes y la situacin actual en que funciona el laboratorio de cmputo # 2. 1. Panel de Disyuntores de 16 espacios GE 2. 6 circuitos derivados 3. 21 computadores (CPU + MONITOR) 4. 1 Rack de computo 5. 21 reguladores CDP (Chicago Digital Power) 6. Proyector Visual Se realiza el levantamiento elctrico actual del Laboratorio y se determino las siguientes situaciones.

1. El Panel no tiene barra de conexin a tierra 2. El Panel no posee tierra de proteccin en cada equipo 3. El Panel de rack no tiene tierra de proteccin del equipo 4. Tomacorrientes no son de color naranja como indica la normativa 5. Tomacorrientes no estn identificados 6. Lnea de tierra presenta una corriente de fuga de 3 amp 7. Lnea neutro presenta una corriente de 10.3 amp 8. No existe malla a tierra en el laboratorio.

Anexo 4.xls Anexo 5.dwg

3.2.8.- Informe Tcnico Laboratorio 4-5-6-7-8 A continuacin se detalla los elementos y equipos existentes y la situacin actual en que funciona el laboratorio de cmputo # 4-5-6-7-8. 1. Panel de Disyuntores de 12 espacios Square D 2. 10 circuitos derivados 3. 21 computadores (CPU + MONITOR) por laboratorio 4. 21 reguladores Forza por laboratorio 5. 1 Proyector visual Se realiza el levantamiento elctrico actual del Laboratorio y se determino las siguientes situaciones. 1. El Panel no tiene barra de conexin a tierra en sitio, la barra de tierra se

encuentra en otro tablero aledao. 2. El Panel no posee tierra de proteccin de equipo. 3. Existen solo dos circuitos por laboratorio los cuales toman 10 computadoras

por cada uno. 4. Tomacorriente de computadoras de profesores estn alimentados por el

circuito de tomacorrientes comn. 5. Tomacorrientes no son de color naranja como indica la normativa 6. Tomacorrientes no estn identificados 7. No existe malla a tierra en el laboratorio. 8. Acometida empotrada con caja de conexin 4x4 (cable concntrico) 9. Tablero de breackers no estn en el laboratori