sistema de puesto a tierrra
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Sistema de puesto a tierra
Cuando hablamos de puesta a tierra nos referimos a unos conductores que realizan la conexión eléctrica con el suelo.
Son importantes para evitar que se dañen los equipos en caso de una corriente transitoria peligrosa o también por la falta de aislamiento en uno de los conductores y al quedar en contacto con las placas de los contactos y ser tocados por alguna persona puede ocasionarle lesiones o incluso la muerte
El objetivos de hacer un buen pozo a tierra, es que conduzca y absorba todas las corrientes anormales, evitar que aparezcan tensiones peligrosas para la vida humana, permitir que la protección del circuito eléctrico evite la falla inmediatamente.
Elementos que forman una puesta a tierra
A los elementos que forman el conjunto de una puesta a tierra los podemos clasificar de la siguiente forma:
Tierra: Necesitamos un terreno que será capaz de disipar las energías que pueda recibir.
Toma de tierra: Esta es la instalación de conexión a tierra, consta de las siguientes partes: Electrodos o picas (también llamados jabalinas):
Partes metálicas enterradas. Línea de enlace con tierra: Conductor conectado
a los electrodos. Bornes de puesta a tierra: conexión entre la línea
de enlace y los distintos conductores de protección.
Conductores de protección: unen los distintos puntos de la instalación con la línea de enlace.
El objetivo de sistema de puesto a tierra.
los objetivos de instalar la puesta a tierra en conductores eléctricos, materiales y partes de equipo que no deben transportar corrientes eléctricas indeseables en forma permanente son:
• Conducir a tierra todas las corrientes de fuga, producidas por una falla de aislamiento que haya energizado las carcasas de los equipos eléctricos.• Evitar que en las carcasas metálicas de los equipos eléctricos aparezcan tensiones que resulten peligrosas para la vida humana.• Permitir que la protección del circuito eléctrico (disyuntor magnético térmico), despeje la falla, en un tiempo no superior a 5 segundos.• Limitar sobre tensiones debidas a descargas atmosféricas y fenómenos transistores.• Limitar la diferencia de potencial a tierra en un circuito, durante su operación normal. Elementos que conforman un sistema de puesta a tierra
Tipos de tierras
- Sistema a tierra de corriente alterna :La corriente alterna (ca) se comporta como su nombre lo indica. Los electrones del circuito se desplazan primero en una dirección y luego en sentido opuesto, con un movimiento de vaivén en torno a posiciones relativamente fijas. Esto se consigue alternando la polaridad del voltaje del generador o de otra fuente.La popularidad de que goza la ca proviene del hecho de que la energía eléctrica en forma de ca se puede transmitir a grandes distancias por medio de fáciles elevaciones de voltaje que reducen las pérdidas de calor en los cables.
Sistema a tierra de corriente continua
En la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. También cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido,el flujo se denomina corriente continua y va del polo positivo al negativo.
Sistema a tierra electrostáticas
El sistema de uniones metálicas entre los distintos componentes puede hacerse en conjunto con el diseño del sistema de tierras de potencia, para evitar cables en paralelo, y tener siempre los calibres adecuados.
Cuando esta puesta a tierra no es suficiente para evitar la acumulación de cargas electrostáticas, en la industria se emplean los siguientes mecanismos que igualan o disminuyen la creación de potenciales de naturaleza electrostática.
Puesta a Tierra en Puesta a Tierra en EdificiosEdificios de nueva de nueva
construcciónconstrucción
Esquema de un sistema de puesta a tierra en un edificio destinado principalmente a viviendas
1. Electrodo de tierra.
2. Líneas de enlace con tierra.
3. Puntos de puesta a tierra.
4. Líneas principales de tierra.
5. Derivaciones de líneas
principales con tierra.
6. Conductores de protección.
Esquema de la toma de tierra
Punto de puesta a tierra y línea de enlace con tierra
Calibre del conductor del electrodo de puesta a tierra.
Calibre del conductor mayor de entrada de acometida o su equivalente para conductores en paralelo.
6
4
2
1/0
3/0
4/0
250
8
6
4
2
1/0
2/0
3/0
1/0 o menor
2/0 o 3/0
4/0 o 250
Mayor de 250
a 500
Mayor de 500
a 900
Mayor de 900
1750
Mayor de 1750
2 o menor
1 o 1/0
2/0 o 3
Mayor de
3/0 a 350
Mayor de
350 a 600
Mayor de
600 a 1000
Mayor de1100
Aluminio o aluminio con recubrimiento de
cobreCobre
Aluminio o aluminio con recibrimiento de
cobreCobre
Tabla 1. Conductor del electrodo de puesta a tierra para sistemas de corriente alterna
Puntos de puesta a tierra
Punto de puesta a tierra en una central de medidores
Puesta a tierra de una caja general de protección tipo BTV
Puesta a tierra de una caja general de protección
+--
-
+
+-
+
Corrientes de aire
1.3.- Las nubes de tormenta. Corrientes de rayo
+
- - -
++
-
+
Corrientes de aire
+++
+
- ---
- -
+
+
+
+
- ---
- -
+
+
Campo Elécrtrico
+
+
+
+
- ---
- -
+
+
Campo Elécrtrico
-
-
Pulso generado por un rayo
Probabilidad
de sobrepasarCresta Carga Pendiente dti2
Duración
total
Número de
descargas
P% I(KA) Q(Coulombios) KA/us s.KA2s n
50
10
1
26
73
180
48
74
97
6
69
330
0,54
1,9
35
0,09
0,56
2,7
1,8
5
12
Tabla 2. Características eléctricas del rayo
Curva de distribución de amplitudes de
corriente de rayo
Aspectos que se deben considerar cuando se proyecta la protección contra descargas de rayos:
• Se deben examinar las estructuras y las partes más expuestas a la caída del rayo deben ser tomadas en cuenta.
•Los conductores deben instalarse de manera que ofrezca la menor impedancia.
• El recorrido más directo es el mejor.
• La construcción mecánica debe ser fuerte.
Mapa mundial con la distribución de la frecuencia tormentosa
Indice de Riesgo:
Ir = A + B + C + D + E + F + G
Este ídice debe ser interpretado de la forma siguiente:
• 0 - 30: Sistema de protección opcional.
• 31- 60: Se recomienda una protección.
• Más de 60: La protección es indispensable.
USO AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURA VALOR DEL ÍNDICE A
Casas y otras construcciones de tamaño similar. 2
Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas exteriores.
4
Industrias, talleres y laboratorios. 6
Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos. 7
Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros, museos, salas de exposición, tiendas por departamentos, oficinas de correos, estaciones, aeropuertos y estadios.
8
Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y ancianatos. 10
Tabla 3.1. Índice de riesgo A
TIPO DE CONSTRUCCIÓN VALOR DEL ÍNDICE B
Estructura de acero con techo no metálico. 1
Concreto forzado con techo no metálico 2
Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico de material incombustible.
4
Estructura de acero o concreto armado con techo metálico. 5
Estructura de madera o con revestimiento de madera con techo no metálico de material incombustible.
7
Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con techo metálico.
8
Cualquier construcción con techo de material combustible. 10
Tabla 3.2. Índice de riesgo B
CONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLE VALOR DEL ÍNDICE C
Inmuebles residenciales oficinas, industrias y talleres con contenido de poco valor, no vulnerable al fuego.
2
Construcciones industriales o agrícolas que contienen material vulnerable al fuego.
5
Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales telefónicas y estaciones de radio y televisión.
6
Plantas inductriales importantes, monumentos y edificios históricos, museos, galerías de arte y construcciones que contengan objetos de especial valor.
8
Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión. 10
Tabla 3.3. Índice de riesgo C
GRADO DE AISLAMIENTO VALOR DEL ÍNDICE D
Inmuebles localizados en un área de inmuebles o árboles de la misma altura, en una gran ciudad o bosque.
2
Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de la misma altura.
5
Inmueble comlpletamente aislado que excede al menos dos veces la altura de las estructuras o árboles vecinos.
10
Tabla 3.4. Índice de riesgo D
TIPO DE TERRENO VALOR DEL ÍNDICE E
Llanura a cualquier altura sobre el nivel del mar. 2
Zona de colinas. 6
Zona montañosa entre 300 y 1000 m. 8
Zona montañosa por encima de 1000 m. 10
Tabla 3.5. Índice de riesgo E
ALTURA DE LA ESTRUCTURA VALOR DEL ÍNDICE F
Hasta 9 m. 2
de 9 m a 15 m. 4
de 15 m a 18 m. 5
de 18 m a 24 m. 8
de 24 m a 30 m. 11
de 30 m a 38 m. 16
de 38 m a 46 m. 22
de 46 m a 53 m. 30
Tabla 3.6. Índice de riesgo F
NÚMERO DE DÍAS DE TORMENTAS POR AÑO
VALOR DEL ÍNDICE G
Hasta 3. 2
de 3 a 6. 5
de 6 a 9. 8
de 9 a 12. 11
de 12 a 15. 14
de 15 a 18. 17
de 18 a 21. 20
más de 21. 21
Tabla 3.7. Índice de riesgo G
Ejemplo práctico para obtener el índice de riesgo:
Un edificio residencial de 10 pisos, de 32m de altura, ubicado en Mérida (1600m sobre el nivel del mar), con estructura de concreto, paredes de bloque y arcilla frisado con mampostería, ubicado en un área donde hay pocos inmuebles de su tamaño.
Según las tablas anteriormente expuestas se obtiene lo siguiente:
A = 7 para edificio residencial.
B = 2 para edificio de concreto, paredes de bloque de arcilla.
C = 2 para edificio residencial.
D = 5 para área con pocos inmuebles de su tamaño.
E = 10 para altura sobre el nivel del mar meyor a 1000m.
F = 16 para altura del edificio entre 30 y 38m.
G = 11 para los días de tormenta en el año, 12 estimados.
Ir = 53. Resultando entre 30 y 60. Por consiguiente es recomendado instalar protección con pararrayos.
Pararrayos de puntas. Descripción e instalación.
Cobertura de protección del pararrayos de puntas
Dispositivos de pararrayos en forma de malla (máxima abertura de 10x20m) y derivados situados a distancia
unos de otros de 20m como máximo
Conductores pararrayos dispuestos en edificios de más de 30m de altura
En edificios con alturas superiores a 43m
Chimeneas de fábricas Depósitos de hidrocarburos
Depósitos de gases líquidos
Iglesias
Redes equipotenciales de cuartos de baños y aseo.
Elementos fundamentales para la protección de las personas en cuartos de baño y aseo.
•Volumen de prohibición •Volumen de protección •Redes equipotenciales
Redes equipotenciales de cuartos de baño y aseo
Puestas a tierra de antenas de TV.
Daños ocasionados por caídas de rayos sobre antenas mal instaladas.
Caída de un rayo sobre una antena de T.V exterior
Instalación de antenas.
Situación de antena de TV dentro del campo de protección del pararrayo
Equipo De Captación U-V-F-M
Detalle de la conexión a la red de puesta a tierra del edificio
Embarrado de protección de la centralización de contadores
Unidades fundamentales de una centralización.
•Unidad funcional de medida•Unidad funcional de entrada y fusibles•Unidad funcional de salida y protección.
Embarrado de protección de una centralización de contadores
Cálculo de la puesta a tierra de edificios de nueva construcción
Parámetros de interésResistencia de puesta a tierra del edificio en conjunto.Valores máximos que nos garantizan la seguridad de las personas en caso
de corrientes de defecto.
Tipo de instalación Resistencia (ohm)
Principalmente vivienda 80 máx
Con pararrayo 15 máx
De máxima seguridad 2 a 5
De ordenadores 1 a 2
Cálculo de la longitud en planta de la conducción enterrada
:
Cálculo para la puesta a tierra de un edificio de nueva construcción según la NTE – IEP
Parámetros de interés• Longitud en planta de la conducción enterrada en metros.• Naturaleza del terreno.• Si el edificio lleva o no pararrayos.
Cálculo de la toma de tierra adecuada
Puesta a tierra en instalaciones eléctricas de obraPartes de la puesta a tierra de una obra.
•Acometida.•Armario de protección y salida.•Cuadro general de mando y protección.•Circuitos internos.•Instalación de puesta a tierra
Elemento a conectar en la Instalación de puesta a tierra provisional.
•Grúa torre.•Armario de protección y salida.•Cuadro general de mando y protecció•Circuitos internos.•Instalación de puesta a tierra
Esquema de puesta a tierra de una grúa y una hormigonera
Puesta a tierra en edificios existentes
•Electrodos •Caja General de Protección •Derivaciones Individuales •Red de Tierra •Puesta a Tierra
Posibles soluciones para la Puesta a Tierra de Edificios Existentes
Electrodos Artificiales
•Picas•Placas•Cables enterrados
Elementos de ConstrucciónTomas de Tierra de HechoTomas de Tierra con Cimentaciones de Hormigón ArmadoPuesta a tierra con vigas metálicas
Soldadura entre si de las varillas metalicasde los pilares o las cimentaciones
Métodos de medida y Métodos de medida y control de las control de las
instalaciones de tierrainstalaciones de tierra
Objetivos:Objetivos:
• No existan peligrosas diferencias de potencial.• Se permita el paso a tierra de las corrientes de falla (o de defecto) y/o
de las descargas de origen atmosférico.
Conocimientos previos al Conocimientos previos al cálculo de la resistencia de cálculo de la resistencia de tierratierra
Resistividad (ρ)
• Método de Wenner• Sistema simétrico
El Concepto de Resistencia a El Concepto de Resistencia a TierraTierra
rr1
r2
a
I
Edr
21
a.2R
Método de medida sencillo Método de medida sencillo para “R”para “R”
• Conocido ρa
d
h
hR a 3
log366,0
• Se reduce a:
K.r=ρ
K1.r=R
Tabla Nº 1. Cálculo sencillo de “Tabla Nº 1. Cálculo sencillo de “ ” ” y “R”y “R”
Intervalo “a” Intervalo “a” [m][m]
Profundidad Profundidad “h” [m]“h” [m]
Lectura “r”=V/ILectura “r”=V/I ResistividadResistividad ResistenciaResistencia
Coeficiente Coeficiente “K”=2na“K”=2na
=r.K [Ω.m]=r.K [Ω.m] Coeficiente Coeficiente “K“K11””
R=r.KR=r.K11 [Ω] [Ω]
2 1,5 12,58 7,49
4 3 25,16 8,44
6 4,5 37,75 8,98
8 6 50,20 9,36
10 7,5 62,90 9,65
12 9 75,40 9,89
14 10,5 88,00 10,10
16 12 100,60 10,30
18 13,5 113,50 10,45
20 15 125,66 10,57
22 16,5 138,23 10,70
24 18 150,80 10,80
Métodos de medida de Métodos de medida de resistencia a tierraresistencia a tierra
Método del electrodo auxiliar de Método del electrodo auxiliar de resistencia despreciableresistencia despreciable
Método de los dos electrodos Método de los dos electrodos auxiliaresauxiliares
Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión
Electrodo de
Tierra
Sonda de TensiónSonda de Corriente
Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión
Curvas para calcular la resistencia de tierra de un electrodo
Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión
II
A
VIv = 0
P CE x
y
d
a bb
Vf
d
I
a
IVE .2
.
.2
.
y
I
x
IVP .2
.
.2
.
yxda
IVVV PE
1111
2
.
Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión
La resistencia medida será:
yxda
Rm111
2.2
el valor verdadero de la resistencia en E: a
Rv .2
evm RRR
Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión
Regla del 61,8 %
0111
2 yxdRe
0... xdydyx
Si los electrodos P y C están alineados se cumple que:d x+ y
0Dx.Dx 22
Despejando “y” y sustituyendo se obtiene:
Ecuación que tiene como solución x = 0,618.d y x = -1,618.d
Método de la caída de tensiónMétodo de la caída de tensión
Perfil de voltaje en la medición
Vf
D0
(a)
Vf
(b)
V
D30 D2D1
x x
V V
zona de mínima pendiente zona de influencia del SCT
TelurómetroTelurómetro
Equipos de medición de resistencia a tierraEquipos de medición de resistencia a tierra
Medición con picas auxiliares Medición con picas auxiliares envueltos en bayetas húmedasenvueltos en bayetas húmedas
Comprobador de tierras Comprobador de tierras MeggerMegger
Comprobador de tierras Comprobador de tierras MeggerMegger
Comprobador de tierras Megger Comprobador de tierras Megger en el laboratorio de máquinasen el laboratorio de máquinas
Equipos para mediciones eléctricas Equipos para mediciones eléctricas comercialescomerciales
•Otros equipos de medición…
•Controladores de tierra…
•Verificador de atadura a tierra…
Consejos prácticos para la Consejos prácticos para la instalación y instalación y
mantenimiento de una mantenimiento de una buena toma de tierra en buena toma de tierra en
edificios de nueva edificios de nueva construcción o edificios construcción o edificios
existentesexistentes
Consejos para el emplazamiento de los Consejos para el emplazamiento de los electrodoselectrodos
• Conductividad máxima• Difusión de las posibles corrientes de fuga• Evitar que circulen gradientes de potencial elevados• No dejar al aire los electrodos• Muros, rocas, etc. mayor de 3m
Consejos para el emplazamiento de los Consejos para el emplazamiento de los electrodoselectrodos
• Evitar corrientes parásitas• Debajo de la cimentación del edificio• Soldadura aluminotérmica• Aislar los conductores de protección con igual
sección que los de fase.
Consejos para el emplazamiento de los Consejos para el emplazamiento de los electrodoselectrodos
•Un sistema con una pobre puesta a tierra es lo mismo que no tener protección alguna…
Consejos prácticos para el mantenimiento Consejos prácticos para el mantenimiento de la resistencia de puesta a tierra de una de la resistencia de puesta a tierra de una toma de tierratoma de tierra
• Métodos más utilizados:
• Tratamientos con sales (2 años máx)• Tratamientos con geles (6 a 8 años)• Tratamientos por abonado electrolítico del
terreno (10 a 15 años)
Esquemas de Puesta a Esquemas de Puesta a TierraTierra
Esquema global de p.a.t en edificiosEsquema global de p.a.t en edificios
Partes que comprenden un sistema de p.a.tPartes que comprenden un sistema de p.a.t
Elementos de una puesta a tierra
Esquema global de p.a.tEsquema global de p.a.t
Ejemplo de un sistema de p.a.t (vista Ejemplo de un sistema de p.a.t (vista en planta)en planta)
Esquema de un sistema de p.a.t (vista en Esquema de un sistema de p.a.t (vista en alzado)alzado)
Detalle de un punto de p.a.tDetalle de un punto de p.a.t
Ejemplos de sistemas de p.a.tEjemplos de sistemas de p.a.t
Ejemplos de sistemas de p.a.tEjemplos de sistemas de p.a.t
Ejemplos de sistemas de p.a.tEjemplos de sistemas de p.a.t