PUESTA A TIERRA: INTRODUCCION

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PUESTA A TIERRA: INTRODUCCION

PARTICIPANTES:

• ANDRES GARRAMUÑO • JUAN DOMINGUEZ • RAUL GIL • CARLOS GONZA • MIGUEL ANGILERI

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NORMATIVA SOBRE LA PUESTA A TIERRA

•NORMAS I R A M

•Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles RIEI -AEA

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NORMATIVA SOBRE LA PUESTA

NORMATIVA SOBRE LA PUESTA A

A

A TIERRA

TIERRA

NORMAS

NORMAS IRAM

IRAM

IRAM 768 Cordones de alambres de acero, cincados, para puesta a tierra.

IRAM 1585 Bloquetes de puesta a tierra, para elementos de hormigón armado y hormigón pretensado de soporte de líneas aéreas.

IRAM 2281-1 Puesta a tierra de sistemas eléctricos. Consideraciones generales. Código de práctica.

IRAM 2281-2 Puesta a tierra de sistemas eléctricos. Guía de mediciones de magnitudes de puesta a tierra (resistencias, resistividades y gradientes).

IRAM 2281-3 Puesta a tierra de sistemas eléctricos. Instalaciones industriales y domiciliarias (inmuebles) y redes de baja tensión. Código de práctica.

IRAM 2281-4 Puesta a tierra. Sist. eléctricos, centrales, subestaciones y redes. Código de práctica.

IRAM 2281-5 Código de práctica para puesta a tierra de sistemas eléctricos. Puesta a tierra de sistemas de telecomunicaciones (telefonía, telemedición y equipos de procesamiento de datos).

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NORMATIVA SOBRE LA PUESTA

NORMATIVA SOBRE LA PUESTA A

A

A TIERRA

TIERRA

NORMAS

NORMAS IRAM

IRAM

IRAM 2309 Materiales para puesta a tierra. Jabalina cilíndrica de acero-cobre y sus accesorios.

IRAM 2310 Materiales para puesta a tierra. Jabalina cilíndrica de acero cincado y sus accesorios.

IRAM 2314 Materiales para puesta a tierra. Jabalina electroquímica (electrodo dinámico electrolítico) y sus accesorios.

IRAM 2315 Materiales para puesta a tierra. Soldadura cuproaluminiotérmica.

IRAM 2316 Materiales para puesta a tierra. Jabalina perfil L de acero cincado y sus accesorios.

IRAM 2317 Materiales para puesta a tierra. Jabalina perfil cruz de acero cincado y sus accesorios.

IRAM 2466 Materiales para puesta a tierra. Alambres de acero recubierto de cobre trefilado duro.

IRAM 2467 Materiales para puesta a tierra. Conductores de acero recubiertos de cobre cableados en capas concéntricas.

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Objetivos de la Puesta a Tierra:

• Habilitar la conexión a tierra en sistemas con neutro a tierra. • Proporcionar el punto de descarga para las carcasas, armazón o

instalaciones.

• Asegurar que las partes sin corriente, tales como armazones de los equipos, estén siempre a potencial de tierra, a un en el caso de fallar en el aislamiento.

• Proporcionar un medio eficaz de descargar los alimentadores o equipos antes de proceder en ellos a trabajos de mantenimiento.

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Algunas Definiciones y Conceptos Básicos

Tierra de Protección

Tierra de Referencia

Electrodo de Tierra

Malla de Tierra

Resistividad del Terreno

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TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA:

• Puesta a tierra para sistemas eléctricos.

• Puesta a tierra de los equipos eléctricos.

• Puesta a tierra en señales electrónicas.

• Puesta a tierra de protección electrónica

• Puesta a tierra de protección atmosférica

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Puesta a tierra para sistemas eléctricos:

• Los neutros de los transformadores, que lo precisan en instalaciones o redes con neutro a tierra de forma directa o a través de resistencias o bobinas.

• El neutro de los alternadores y otros aparatos o equipos que lo precisen.

• Los circuitos de baja tensión de transformadores de medida.

• Los limitadores, descargadores, autoválvulas, pararrayos, para eliminación de sobretensiones o descargas atmosféricas.

• Los elementos de derivación a tierra de los seccionadores de puesta a tierra.

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PUESTA A TIERRA DE PROTECCIÓN:

Salvo se indique lo contrario, se pondrán a tierra los Salvo se indique lo contrario, se pondrán a tierra los Salvo se indique lo contrario, se pondrán a tierra los Salvo se indique lo contrario, se pondrán a tierra los siguientes

siguientes siguientes

siguientes elementoselementoselementoselementos

• Los chasis y bastidores de aparatos de maniobra.

• Los envolventes de los conjuntos de armarios metálicos. • Las puertas metálicas de los locales.

• Las vallas y cercas metálicas.

• Las columnas, soportes y pórticos.

• Las estructuras y armaduras metálicas de los edificios que contengan instalaciones de alta tensión.

• Los blindajes metálicos de los cables. • Las tuberías y conductos metálicos.

• Las carcasas de transformadores, generadores, motores y otras máquinas. • Hilos de guardia o cables de tierra de las líneas aéreas.

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MEDICIONES DE TIERRAS:

• Constitución del Terreno.

• Resistividad del Terreno.

• Tienen efecto la HUMEDAD y TEMPERATURA

sobre la Resistividad del Terreno.

MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO:

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Método de Caída de Potencial o de Tres

Terminales

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Método de Caída de Potencial o de Tres

Terminales

• Al accionar el instrumento, se genera una corriente que se inyecta por C1/P1 retornando por el y electrodo auxiliar de corriente C2 . Al pasar la corriente por la tierra , una caída de voltaje se generará entre los terminales C1/P1 y el electrodo auxiliar de potencial conectado en P2. El instrumento calcula la resistencia a través de la Ley de Ohm.

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Método de Cuatro Terminales

• Generalmente la resistividad del terreno se mide por el método

universal de cuatro puntos desarrollado por Frank Wenner en 1915. El mismo resulta el más seguro en la práctica para medir la resistividad de volúmenes extensos de suelos naturales.

• En este método se clavan en el suelo 4 electrodos pequeños

dispuestos en línea recta con la misma distancia “A” entre ellos y a una profundidad “B” (que no supere 1/10 de “A”) , si esto se cumple la resistividad es

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Método de Cuatro Terminales

•

• ρ = 2π AR

• ρ es la resistividad promedio del suelo a la profundidad A en ohm– cm,

• π es la constante 3.1416

• A es la distancia entre los electrodos en cm,

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Utilidad de la medida de resistividad

La medida de resistividad permitirá:

• Elegir la ubicación y la forma de las tomas de tierra y de las redes de tierra antes de construirlas.

• Prever las características eléctricas de las tomas de tierra y de las redes de tierra.

• Reducir los costes de construcción de las tomas de tierra y de las redes de tierra ( ahorro de tiempo para conseguir la resistencia de tierra deseada).

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MÉTODOS PARA REDUCIR LA RESISTENCIA

DE TIERRA.

En la práctica, cuando encuentra que la resistencia de su electrodo a tierra no es suficientemente baja, Los métodos más comunes para mejorarla son:

•Usando una varilla de mayor diámetro. •Usando electrodos más largas.

•Colocando dos, tres o más electrodos en paralelo. •Reducción de la resistividad del suelo.

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• Efectos por el largo del electrodo. Doblar la longitud de la varilla reduce la resistencia aproximadamente en un 40%.

• Efectos por el diámetro del electrodo. Para la misma profundidad, doblar el diámetro de la barra copperweld o jabalina reduce la resistencia solo 10%.

• Uso de electrodos múltiples. La reducción de dos electrodos de igual resistencia es próxima al 40%. Si se emplean tres electrodos la reducción es cercana al 60%, y si se utilizan cuatro será alrededor del 66%.

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• Reducción de la resistividad del suelo: Los métodos principales usados para mejorar la resistividad del terreno alrededor de los electrodos son: Humedecer con agua y sales minerales (cloruro de sodio o sulfato de cobre, sulfato de magnesio), rodear con carbón vegetal triturado, en la fosa que circula el electrodo.

• Tratamiento químico del suelo: es un bueno para mejorar la resistencia a tierra cuando no se pueden enterrar más profundamente los electrodos y cuando los electrodos múltiples no sean prácticos.

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• Materiales aceptables de baja resistividad. Para situaciones especiales, hay diversos materiales, como los siguientes:

Bentonita. Puede absorber casi cinco veces su peso de agua, absorbe la humedad del suelo circundante y tiene baja resistividad aprox. 5 ohm – metro y no es corrosiva. Marconita. Es un concreto conductivo en el cual un

agregado carbonáceo reemplaza el agregado normal usado en la mezcla del concreto. Su resistividad de 2 ohm-metro.

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• ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA.

• Deben poseer elevada resistencia a la corrosión.

Los electrodos podrán disponerse de las

siguientes formas:

• Jabalinas hincadas en el terreno.

• Varillas, barras o cables enterrados, dispuestos en forma radial, mallada, anular.

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• Valores recomendados por la IEEE 142-1991.

• Para grandes subestaciones, estaciones de generación y líneas de transmisión, el valor debe ser de 1 ohm.

• Para subestaciones de plantas industriales, edificios y grandes instalaciones comerciales, el valor debe estar entre 1 y 5 ohm. • Para un electrodo simple, el valor debe ser 25 ohm

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• Conductores de puesta a tierra.

El conductor de puesta atierra debe ser de cobre u otro material resistente a la corrosión, puede ser macizo o prensado, aislado o desnudo, no debe tener en toda su longitud ningún empalme.

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• SOLDADURA EXOTERMICA

•

Características

• La variación de la corriente induce una sobretensión en los

conductores (alta y baja tensión) que se traslada al equipamiento conectado.

Evaluación de necesidad

N_g = 0,04. T_d1,25 _{[rayos a tierra]}

[ km2 _{. Año ]}

N_c= frecuencia de rayos aceptada.

C= C₂. C₃. C₄. C₅ factores que dependen de la estructura. N_g = frecuencia de rayos a tierra.

T_d = cantidad de días de tormentas anuales. Se obtiene de mapas isoceráunicos.

N_c = 5,5.10-3 [ rayos] C [ año ]

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Pararrayos

Pararrayos –

–

– Evaluación de necesidad

Evaluación de necesidad

N_d= Frecuencia esperada de rayos en la estructura

A_e = área colectora equivalente de una estructura (m2₎

N_d= N_g. A_e . 10-6 [rayos directos ] [ año ]

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Pararrayos

Pararrayos –

–

– Cálculo del tipo de sistema

Cálculo del tipo de sistema

• Si Nd > Nc hay que instalar un pararrayos

• SPCR (sistema para control de rayos)

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Pararrayos

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Valores críticos Valores críticos Valores críticos

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TIPOS DE PARARAYOS

• DE PUNTA O FRANFKLIN • DE TIPO ACTIVO • TIPO PIEZOELECTICO

• DE TIPO CEBADO ELECTONICO • DE TIPO RADIOACTIVO

• RETICULAR O JAULA DE FARADAY

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DE PUNTA O FRANKLIN

construidos en bronce o cobre , en los extremos lleva insertos

de wolframio , para soportar altas temperaturas

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DIFERENTES TIPOS Franklin

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DE TIPO ACTIVO

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Principio de funcionamiento:

• Producida la tormenta se genera un campo eléctrico entre la nube y tierra

• Este campo eléctrico es utilizado para cargar una batería de

capacitores ,a través de unos sensores ubicados en la parte superior • Esta energía almacenada es puesta a disposición para producir una

ionización en la parte superior del pararrayos obligando a

establecerse un canal para la conducción del rayo, el que es disipado a tierra a igual que los pararrayos convencionales

• Ventajas : no utiliza fuentes externa de alimentación • Libre mantenimiento

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Radios de cobertura:

• r= 2

+ 2

Altura en metros radio de cobertura

5 15

10 30

20 38

30 42

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TIPO PIEZOELECTRICO

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TIPO PIEZOELECTRICO

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

• Durante una tormenta y previa a la misma se producen grandes ráfagas de viento. • La cabeza captora del pararrayos posee unas vías de circulación de aire que

atravesando una serie de tubos tipo Venturi provocan en el mástil una corriente de aire .

• Dentro del mástil se encuentran una serie de cristales piezoeléctricos a lo largo del mismo , los que vibran por causa de la corriente de aire que fluye por el mástil. Convirtiendo la vibración en una tensión de unos 25.000 volts

• Esta tensión ioniza la cabeza del pararrayos ,logrando acelerar y facilitar la descarga a través del pararrayos

• Ventajas : libre mantenimiento, alta eficacia ,gran durabilidad, aumento de la zona de cobertura

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TIPO CEBADO ELECTONICO

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TIPO CEBADO ELECTONICO

• POSEEN UN DISPOSITIVO ELECTRONICO QUE LIBERA IMPULSOS DE ALTA FRECUENCIA LOS QUE IONIZAN UNA CORONA ALLEREDEDOR DE LA PUNTA , ESTA IONIZACION HACE ATRAER Y FACILITAR EL CAMINO LAS DESCARGAS ATMOSFERICAS A TRAVÉS DEL PARARRAYOS