Sistema Puesta a Tierra
El pararrayos por sí solo no sirve como protección contra los rayos. Ha de ser conectado a tierra. Un correcto diseño del sistema de puesta a tierra es fundamental para asegurar la correcta conducción de la descarga eléctrica del rayo. Para ello, debemos asegurarnos que el conjunto del sistema de puesta a tierra tiene una resistencia menor de 10 W, así como asegurarnos de que no existan bucles que produzcan tensiones inducidas. [1]
El sistema de puesta a tierra consta, principalmente, de:
Tomas de tierra.
Anillos de enlace.
Punto de puesta a tierra.
Líneas principales de tierra.
1. Tomas de tierra: Las tomas de tierra están formadas por los siguientes elementos: Electrodos: Los electrodos son elementos metálicos que permanecen en contacto directo con el terreno.
Los electrodos estarán construidos con materiales inalterables a la humedad y a la acción química del terreno. Por ello, se suelen usan materiales tales como el cobre, el acero galvanizado y el hierro zincado. [1]
Según su estructura, los electrodos pueden ser:
Placas: serán placas de cobre o hierro zincado, de al menos 4 mm de grosor, y una superficie útil nunca inferior a 0.5 m2. Se colocarán enterradas en posición vertical, de modo que su arista superior quede, como mínimo, a 50 cm bajo la superficie del terreno. En caso de ser necesarias varias placas, están se colocarán separadas una distancia de 3 m.
Picas: pueden estar formadas por tubos de acero zincado de 60 mm de diámetro mínimo, o de cobre de 14 mm de diámetro, y con unas longitudes nunca inferiores a los 2 m. En el caso de ser necesarias varias picas, la distancia entre ellas será, al menos, igual a la longitud.
Conductores enterrados: se usarán cables de cobre desnudo de al menos 35 mm2 de sección, o cables de acero galvanizado de un mínimo de 2.5 mm de diámetro. Estos electrodos deberán enterrarse horizontalmente a una profundidad no inferior a los 50 cm.
Mallas metálicas: formadas por electrodos simples del mismo tipo unidos entre sí y situados bajo tierra.
En todos los casos, la sección del electrodo debe ser tal que ofrezca menor resistencia que la el conductor de las líneas principales de tierra. Puesto que la resistencia del electrodo depende de su forma, de sus dimensiones y de la resistividad del terreno, podemos usar como una primera aproximación los valores de la siguiente tabla. [1]
Naturaleza del terreno Resistividad media, a (Ω x m)
Terrenos cultivables fértiles y terraplenes
húmedos 50
Terrenos cultivables poco fértiles y
terraplenes 500
Suelos pedregosos desnudos y arenas
secas 3000
Tipo de electrodo Resistencia de Tierra (Ω) Placa vertical R = 0.8 x ρ a /P
Pica vertical R= 2 x ρ a /L Conductor enterrado horizontalmente R=2 x ρ a / L ρ a = resistividad media del terreno (Ω x m)
P = perímetro de la placa
L = longitud de la pica o cable (m)
Como la tierra no tiene la misma resistividad en todos los puntos, pueden existir distintos potenciales entre dos placas de metal enterradas. Por eso en un sistema de protección formado por múltiples placas, conectadas entre sí mediante una malla, se pueden originar campos electromagnéticos generados por la corriente de descargas a través del pararrayos y los electrodos de la toma de tierra. Además, con la caída de un rayo en las inmediaciones de un edificio, y fluir la corriente de descarga por la tierra, esta diferencia de potencial entre las tomas de tierra hará que por la malla circule una corriente, que puede crear campos eléctricos y magnéticos que afectarán negativamente a los aparatos electrónicos que se encuentren en el edificio. [1]
2. Anillos de enlace con tierra: El anillo de enlace con tierra está formado por un conjunto de conductores que unen entre sí los electrodos, así como con los puntos de puesta a tierra. Suelen ser de cobre de al menos 35 mm2 de sección.
3. Punto de puesta a tierra: Un punto de puesta a tierra es un punto, generalmente situado dentro de una cámara, que sirve de unión entre el anillo de enlace y las líneas principales de tierra.
4. Líneas principales de tierra: Son los conductores que unen al pararrayos con los puntos de puesta a tierra. Por seguridad, deberá haber al menos dos trayectorias (conductores) a tierra por cada pararrayos para asegurarnos una buena conexión. Así mismo, se deben conectar a los puntos de toma de tierra todas las tuberías metálicas de agua y gas, así como canalones y cubiertas metálicas que pudieran ser alcanzadas por un rayo.
Para reducir los efectos inducidos, estos conductores estarán separados un mínimo de 30 m, y cualquier parte metálica del edificio no conductora de corriente estará a un mínimo de 1�8 m. [1]
Como Color Colocar Un Puesto A Tierra: La puesta a tierra se instala en conductores eléctricos, materiales y partes del equipo que no deben conducir corriente eléctrica, La puesta a tierra debe proveer de un contacto correcto con el suelo, para que la protección cumpla con su objetivo. Parte del Sistema de Protección Contra Rayos (SPCR) externo, destinada a conducir y dispersar en el suelo la corriente de la descarga atmosférica. [3]
Objetivos:
1. Llevar a tierra toda corriente de fuga provocada por una falla en el aislamiento, y que energizó la carcasa del aparato.
2. Evitar la aparición de tensiones peligrosas en las carcasas de los equipos eléctricos. 3. Permitir que la protección del circuito despeje la falla, siempre que no demore más de
5 segundos. También habrán de limitarse las sobre-tensiones, originadas en descargas atmosféricas y fenómenos transitorios.
4. Limitar durante la operación normal de un equipo, la diferencia de potencial a tierra en un circuito. [3]
Composición de una instalación de puesta a tierra:
Las instalaciones de puesta a tierra constan de las siguientes partes:
El terreno.
Tomas de tierra:
Conductor de tierra o línea de enlace con el electrodo de puesta a tierra.
Borne principal de tierra.
Conductor de protección.
Conductor de unión equipotencial principal.
Conductor de equipotencialidad suplementaria.
Masa.
Elemento conductor.
El terreno: se encarga de disipar las corrientes de fuga o de defecto y las de origen atmosférico.
Un buen contacto entre los electrodos y el terreno, facilita el paso de la corriente eléctrica, mientras que un mal contacto la dificulta. A este valor que define la bondad del contacto se le denomina resistencia de paso a tierra y se mide en ohmios. [3]
Toma de tierra: la parte de la instalación encargada de canalizar, absorber y disipar las corrientes de defecto o de origen atmosférico que son conducidas a través de las líneas principales de tierra.
Los electrodos utilizados para las tomas de tierra son muy variados, los más Frecuentes están formados por:
Barras y tubos.
Pletinas y conductores desnudos.
Placas.
Anillos o mallas metálicas constituidas por los elementos anteriores o sus combinaciones.
Armaduras de hormigón enterradas; con excepción de las armaduras pretensadas. La profundidad nunca será inferior a 0,50 m. Las canalizaciones metálicas de otros servicios nunca deben utilizarse como tomas de tierra por razones de seguridad. Conductores de tierra: Se conoce como línea de enlace o conductores de tierra a los que conectan al conjunto de electrodos o anillo con el borne principal o punto de puesta a tierra.
El conexionado entre los componentes de las tierras debe realizarse con sumo cuidado para garantizar una buena conducción eléctrica y evitar daños en los conductores o los electrodos.
Bornes de puesta a tierra: a tierra forman el punto de unión entre la toma de tierra y el circuito de puesta a tierra de un edificio.
El punto de puesta a tierra está formado por un sistema de placas y tornillos que permite la conexión y desconexión del edificio con la toma de tierra. El punto de puesta a tierra se aloja en el interior de una arqueta de características y dimensiones apropiadas. Al borne principal de tierra se conectan los siguientes conductores: [3]
Los de tierra.
Los de protección.
Los de unión equipotencial principal.
Sobre los conductores de tierra y en lugar accesible, debe preverse un dispositivo que permita medir la resistencia de la toma de tierra. Este dispositivo puede estar combinado con el borne principal de tierra, debe ser desmontable mediante un útil, tiene que ser mecánicamente seguro y debe asegurar la continuidad eléctrica.
Conductores de protección: Los conductores de protección unen las masas de una instalación y los elementos metálicos que puedan existir, como cañerías, calderas, etc. y cualquier otra masa importante del edificio, con las líneas de tierra. [3]
Cobre aislados, de color
amarillo-verde a rayas y su sección depende del conductor
Conductores equipotenciales: En una instalación de tierras, se denominan conductores equipotenciales a aquellos que conectan eléctricamente todas las masas metálicas de la estructura de un edificio o de un recinto, con el fin de evitar diferencias de potencial entre ellas.
El conjunto forma una red equipotencial unida a la red de tierra del edificio. Como ejemplo de una red equipotencial, podemos citar la instalación de conductores equipotenciales en el interior de un cuarto de baño, donde todas las canalizaciones metálicas de agua, desagües, radiadores, las masas metálicas de los aparatos sanitarios y demás elementos conductores accesibles, como marcos de puertas, ventanas, etc., se conectan entre sí y con la red de tierra de la vivienda. Todas las redes equipotenciales de las diferentes viviendas estarán conectadas entre sí y con la toma de tierra del edificio. En las instalaciones a tierra hay dos tipos de conductores equipotenciales: el principal y el suplementario.
El conductor principal de equipotencialidad:
El conductor principal de equipotencialidad debe tener una sección no inferior a la mitad de la del conductor de protección de sección mayor de la instalación, con un mínimo de 6 mm2. Sin embargo, su sección puede ser reducida a 2,5 mm2 si es de cobre.
El conductor suplementario de equipotencialidad:
Si el conductor suplementario de equipotencialidad uniera una masa a un elemento conductor, su sección no será inferior a la mitad de la del conductor de protección unido a esta masa. La unión de equipotencialidad suplementaria puede estar asegurada, bien por elementos conductores no desmontables –tales como estructuras metálicas no desmontables– bien por conductores suplementarios, o por combinación de los dos.
Resistencia de las tomas de tierra: El electrodo de una toma de tierra se dimensionará de forma que su resistencia de tierra, en cualquier circunstancia previsible, no sea superior al
valor especificado para ella, en cada caso. Este valor de resistencia de tierra será tal que cualquier masa no pueda dar lugar a tensiones de contacto superiores a:
24 V en local o emplazamiento conductor.
50 V en los demás casos.
Si las condiciones de la instalación son tales que pueden dar lugar a tensiones de contacto superiores a los valores señalados anteriormente, se asegurará la rápida eliminación de la falta mediante dispositivos de corte adecuados a la corriente de servicio. La resistencia de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de la resistividad del terreno en el que se establece. Esta resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varía también con la profundidad. [3]
Tipos de electrodos de puesta a tierra
Uno o varios conductores en anillo
Electrodos verticales (o inclinados)
Electrodos horizontales
Como se Instala Un Sistema Puesto A Tierra:
Instalación Tipo A
Instalación Tipo B
Sistema de tierra para un transformador tipo poste
Instalación Tipo A:
Electrodo vertical tipo varilla
Instalación tipo B: Satisface todas las tareas de un sistema de puesta a tierra. Se recomienda para edificaciones con sistemas electrónicos y con riesgo de incendio Se recomienda para edificaciones Se hechas con material aislante.
1. Conductor bajante. 2. Junta de prueba.
3. Conductor de conexión al SPCR interno. 4. Hormigón simple (sello).
5. Conductor de conexión.
6. Conductor adicional (como electrodo de puesta a tierra) en el cimiento. 7. Capa impermeable. [2]
UPS (Uninterruptible Power Supply)
Un UPS es una fuente de suministro eléctrico que posee una batería con el fin de seguir dando energía a un dispositivo en el caso de interrupción eléctrica. Los UPS son llamados en español SAI (Sistema de alimentación ininterrumpida). UPS significa en inglés Uninterruptible Power Supply. [4]
Los UPS suelen conectarse a la alimentación de las computadoras, permitiendo usarlas varios minutos en el caso de que se produzca un corte eléctrico. Algunos UPS también ofrecen aplicaciones que se encargan de realizar ciertos procedimientos automáticamente para los casos en que el usuario no esté y se corte el suministro eléctrico.
Una UPS (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) es un dispositivo que, gracias a su batería de medio (6v.12v./5Ah.7,2Ah), puede proporcionar energía eléctrica tras un apagón o un desenchufe a todos los dispositivos electrónicos conectados a él. Otra función es la de regular el flujo de electricidad, controlando las subidas y bajadas de tensión y corriente existentes en la red eléctrica. Están conectados a equipos llamados cargas críticas, que pueden ser aparatos médicos, industriales o informáticos. [4]
El UPS mantiene la energía a las cargas críticas aun cuando la energía eléctrica comercial está sobre voltaje, debajo de voltaje, fuera de frecuencia, etc.
El sistema básico consiste en un rectificador, cargador de batería, amplificador de C.C (corriente continua), un inversor, panel de control de monitoreo y operación, servidor integrado de comunicaciones, y un DSP (Microprocesador controlado) lógico. [4]
¿Qué tipo de problemas eléctricos afectan a mis clientes?:
Picos (surges): Incrementos de voltaje de corta duración, aproximadamente 5 centésimas de segundo. Si son de mayor duración se denomina sobre voltaje o sobretensión. Los picos son causados generalmente por desconexión o apagado de motores eléctricos de gran porte, como aire acondicionado central, compresores de aire, etc... Cuando suceden estos hechos, los picos se transmiten por la línea de alimentación. [5]
Resultado: posibles problemas de datos en chips CMOS y otros chips tipo EPROM; errores de escritura en el disco, corrupción de archivos, daños en el disco.
Bajones (sags): Son bajas de tensión, en general de poca duración, provocadas por alta demanda de energía, como ser arranques de motores eléctricos potentes. También ocasionado durante conmutación de líneas, donde alguna de ellas deba absorber la demanda de potencia de otra que sale de servicio.
Resultado: oscilaciones en pantalla, rebote del sistema, pérdida de datos y archivos corruptos, interrupción de transferencias de archivos.
Descargas (spikes): Incremento dramático y repentino de la tensión causado comúnmente por descargas atmosféricas o cuando la tensión es restablecida después de un corte. Las descargas pueden hacerse presentes a través de la alimentación, red de datos y línea telefónica. [5]
Resultado: destrucción de la CPU, modem, placa de red, disco, e inclusive el monitor y algunos periféricos.
Cortés (backout): Pérdida total de alimentación, causada por sobrecarga de la red de alimentación, tormentas, inundaciones, accidentes, fenómenos naturales, cortocircuito, etc.. Resultado: pérdida de los datos en proceso, frecuente corrupción de archivos y daños al sistema operativo, desconexión e interrupción de los servicios on-line.
Ruido (noise): Ruido electromagnético en la línea de alimentación, producido generalmente por motores universales, interferencia electromagnética y de radiofrecuencia, que ocasiona que la forma de la onda de la alimentación no sea perfectamente senoidal y pura. El ruido puede ser intermitente o crónico. [5]
Resultado: corrupción de datos, problemas en medios magnéticos, interferencia en la pantalla del monitor.
Tipos de UPS:
* SPS (standby power systems) u off-line: un SPS se encarga de monitorear la entrada de energía, cambiando a la batería apenas detecta problemas en el suministro eléctrico. Ese pequeño cambio de origen de la energía puede tomar algunos milisegundos. Más información en: UPS off-line.
* UPS on-line: un UPS on-line, evita esos milisegundos sin energía al producirse un corte eléctrico, pues provee alimentación constante desde su batería y no de forma directa. El UPS on-line tiene una variante llamada by-pass. Más información en: UPS on-line.
Componentes típicos de los UPS:
* Rectificador: rectifica la corriente alterna de entrada, proveyendo corriente continua para cargar la batería. Desde la batería se alimenta el inversor que nuevamente convierte la corriente en alterna. Cuando se descarga la batería, ésta se vuelve a cargar en un lapso de 8 a 10 horas, por este motivo la capacidad del cargador debe ser proporcional al tamaño de la batería necesaria. [5]
* Batería: se encarga de suministrar la energía en caso de interrupción de la corriente eléctrica. Su capacidad, que se mide en Amperes Hora, depende de su autonomía (cantidad de tiempo que puede proveer energía sin alimentación).
* Inversor: transforma la corriente continua en corriente alterna, la cual alimenta los dispositivos conectados a la salida del UPS.
* Conmutador (By-Pass) de dos posiciones, que permite conectar la salida con la entrada del UPS (By Pass) o con la salida del inversor. [5]