NOMBRE DE LA ESCUELA CONALEP 177
NOMBRE DEL MAESTRO JOSÉ MARÍA GARCÍA CORTEZ
NOMBRE DEL ALUMNO ANTONIO MILÁN PÉREZ
NOMBRE DEL TRABAJO PUESTA A TIERRA
CARRERA Y GRUPO
EMEC 6103 FECHA DE ENTREGA 4/03/13
OBSERVACIONES _________________________________________________ _________________________________________________ CALIFICACION
ARREGLOS EN UN SISTEMA A TIERRA
Existen ciertos métodos para efectuar una conexión a tierra, los cuales reciben definiciones estándares. Cada uno se identifica por un código que contiene las siguientes letras:
T : tierra, conexión directa a tierra. N : neutro. C : combinada. S : separada.
A continuación se describen los tipos principales, incorporando las figuras y diagramas que permiten explicarlos en más detalle. Note que los electrodos de tierra en los diagramas incluyen el símbolo del resistor para mostrar que el electrodo tiene una impedancia, que es predominantemente resistiva. TN-S En este tipo, el neutro de la fuente tiene un único punto de conexión a tierra en el transformador de alimentación. Los cables de alimentación tienen neutro separado del conductor de tierra de protección. Generalmente, el conductor de neutro es un cuarto “conductor” y el conductor de tierra forma una
vaina o cubierta protectora (conductor PE). Este era el arreglo estándar antes de la introducción de los sistemas de puestas a tierra de protección múltiples. El arreglo se ilustra en la Figura 3.2
ARREGLO TN-C--S
En este tipo, el neutro de la alimentación se pone a tierra en varios puntos. El cable de alimentación tiene una pantalla metálica externa que combina neutro y tierra, con una cubierta de PVC (se denominan cables CNE). La pantalla que combina neutro y tierra es el conductor tierra de protección neutro (conductor PEN). El fabricante proporciona un terminal de tierra, que está conectado al neutro de la alimentación. La alimentación en el interior de la instalación del cliente debiera ser TN-S, es decir, el neutro y la tierra deben estar separados, conectados sólo en la posición de servicio. Debido a que se permite al cliente usar el terminal de tierra, el proveedor debe asegurase que todos los elementos metálicos internos, normalmente expuestos (tales como tuberías de agua, de gas, calefacción, etc.) se conecten juntos en la forma prescrita en las normas. El arreglo se ilustra en la Figura 3.3.
ARREGLO PNB
Conexión a neutro de protección. Este es una variación del sistema TN-C-S en que el cliente dispone de un terminal de tierra conectado al neutro de la alimentación, pero el neutro se conecta a tierra en un único punto, normalmente cerca del punto de alimentación al cliente. Se reserva el uso de este arreglo cuando el cliente tiene un transformador particular. El arreglo se ilustra en la figura 3-4.
ARREGLO TT
Este en un sistema donde la alimentación se pone a tierra en un único punto, pero la pantalla del cable y las partes metálicas expuestas de la instalación del cliente están conectadas a tierra vía un electrodo separado que es independiente del electrodo de alimentación. El arreglo se ilustra en la Figura 3-5.
ARREGLO IT
Este es un sistema que no tiene conexión directa entre partes vivas y tierra pero con las partes conductivas expuestas de la instalación conectada a tierra. Algunas veces se proporciona una conexión a tierra de alta impedancia para simplificar el esquema de protección requerido para detectar la primera falla a tierra. Ver Figura 3-6.
ARREGLO TIPO MALLA
La norma oficial mexicana de instalaciones eléctricas requiere de un sistema enmallado de tierra con múltiples electrodos y conductores enterrados, cuando están involucradas tensiones y corrientes eléctricas muy altas, con el fin de minimizar los riesgos al personal en función de la tensión eléctrica de paso y de contacto. La malla consta de una red de conductores enterrados a una profundidad que usualmente varía de 0,30 a 1,0 m, colocados paralela y perpendicularmente con un espaciamiento adecuado a la resistividad del terreno y preferentemente formando retículas cuadradas. El cable que forma el perímetro exterior de la malla debe ser continuo de manera que encierre toda el área en que se encuentra el equipo eléctrico de la subestación o planta generadora. Con ello, se evitan altas concentraciones de corriente y gradientes de potencial en el área y terminales cercanas. En cada cruce de conductores de la malla, éstos deben conectarse rígidamente con soldadura exotérmica entre sí y en los puntos donde se conectan los equipos que pudieran presentar falla o, en las esquinas de la malla, los conductores deben conectarse a electrodos de varilla o tubo de 2,4 m de longitud mínima, clavados verticalmente. Los cables que forman la malla deben colocarse preferentemente a lo largo de las hileras de estructuras o equipo para facilitar la conexión a los mismos, ya que es una práctica común de ingeniería aterrizar a dos cables diferentes todos los equipos.
Los cables empleados en las mallas de tierra son de: acero, acero inoxidable, acero galvanizado, y cobre. Para evitar la corrosión galvánica en terrenos de baja resistividad, algunas compañías eléctricas desde el diseño utilizan en sus mallas de tierras, cable de cobre estañado para bajar el potencial electronegativo entre los diferentes metales. El cobre aún es el material más utilizado porque tiene buena conductividad, es resistente a la corrosión y tiene un punto elevado de fusión (1083 C), y dentro de los cables de cobre, se prefiere en el orden por su baja resistencia: temple suave, temple semiduro, temple duro. Pero cuando se considera el robo del cobre como el factor importante, compañías eléctricas y de telecomunicaciones han cambiado al cable de acero tipo Copperweld . ARREGLO TIPO RADIOFRECUENCIA
En el caso de torres de radiodifusión, se emplean cables en configuración de estrella (radiales) para su puesta a tierra. Y, se ha encontrado más efectivo tener conectados los cables en un punto que tener múltiples anillos rodeando el sitio. Esos cables radiales llamados contra-antenas pueden ser menores a 30 m de largo si el suelo es adecuado.
Los cables dispersan la energía de las descargas muy eficientemente. Como la corriente se divide en proporciones iguales en los cables radiales, entre más cables, menor corriente los circula. Y, una baja corriente es más fácil de disipar y tendrá menor impacto en la elevación del potencial de tierra del sistema. ARREGLO TIPO ANILLO
Un anillo de tierra consiste en un conductor de cobre desnudo, de sección transversal no menor al calibre 2 AWG y de longitud no menor a 6 m enterrado a una profundidad de 800 mm y, que rodee al edificio o estructura. Estos anillos de tierra se emplean frecuentemente circundando una fábrica o un sitio de comunicaciones, para proveer un plano equipotencial alrededor de edificios y equipos.
PUESTA A TIERRA INDEPENDIENTE DEL CERCO
Este es el arreglo más común, sin embargo no permite uso pleno del área disponible para instalar los electrodos. Se requiere un corredor de 2 metros de ancho entre el cerco y el borde del sistema de puesta a tierra (es decir, el conductor perimetral). Los equipos expuestos están situados entonces normalmente 1 metro hacia adentro del electrodo perimetral. El cerco se pone a tierra instalando barras de 3 metros en cada esquina, a cada lado de donde cruzan los conductores de lineas áreas de alta tensión y aproximadamente cada 50 metros a lo largo de los lados. Cualquier electrodo enterrado que pase bajo el cerco debe aislarse por una distancia de 2 metros hacia cada lado. Los marcos de puerta deben conectarse bajo tierra para prevenir voltajes de contacto que pueden ocurrir entre los dos soportes o entre las puertas abiertas.
CERCO CONECTADO A LA PUESTA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN
Si el cerco está ubicado 2 metros hacia el interior del conductor de tierra del perímetro o cualquier estructura metálica expuesta, o si está situado totalmente dentro de la superficie cubierta por el sistema de tierra, entonces el cerco normalmente se conecta al sistema de puesta a tierra. Se requiere efectuar las conexiones a intervalos de 35 50 metros, en las esquinas del cerco y donde los conductores de líneas de alta tensión cruzan el cerco. Donde sea posible, es mejor extender el sistema de puesta a tierra de modo que el conductor perimetral esté 1 metro más afuera del cerco. Esto asegura que los voltaje de contacto sobre el cerco permanecen a un nivel bajo y simplifica considerablemente el diseño. El área de terreno agregada conduce a una menor impedancia de tierra, pero aumenta el riesgo de daño a terceras personas con el electrodo perimetral. Donde un cerco esté próximo a otro puesto a tierra en forma independiente, debieran ser eléctricamente separados, por ejemplo, por un cerco no metálico o por fijaciones aislantes. En algunas situaciones, puede no ser conveniente conectar el cerco (por ejemplo, si esto provoca elevados voltajes superficiales durante fallas o si el cerco está próximo a equipo de terceros). Otra opción es colocar a tierra separadamente el cerco y luego instalar un conductor de control de potencial 1 metro fuera del cerco, conectándolo a éste a intervalos regulares. La elevación de potencial del cerco será menor que el voltaje del sistema de puesta a tierra principal y el conductor de control de potencial asegurará que los voltajes de contacto son bajos. ARREGLO TIPO PARALELO
El colocar varias varillas en paralelo es una manera muy efectiva de bajar la resistividad. Pero, las varillas de tierra no deben ser
colocadas muy cerca una de otra , porque cada varilla afecta la impedancia del circuito, por los efectos mutuos. La NOM (250-83) dice que la distancia entre ellas o de cualquier electrodo, no debe ser menos de 1,8 m, aunque se recomienda que estén separadas más del largo de cualquiera de ellas. Por ejemplo, dos varillas en paralelo a 3 metros de distancia ofrecen una resistencia del 60% de la resistencia a tierra de una sola de ellas. Pero, incrementando ese espaciamiento a 6 m, la reducción de la resistencia es del 50%. Cuando se utilizan múltiples electrodos, la impedancia es mayor y cada electrodo adicional no contribuye con una reducción proporcional en la resistencia del circuito. Por ejemplo, dos varillas reducen la resistencia al 58% de una sola, mientras que 10 varillas apenas reducen ese valor al 10 %. ARREGLO TIPO ESTRELLA
Conexión estrella-estrella-triánaulo. Los terceros armónicos de las tensiones respecto al neutro de un banco de transformadores monofásicos conectados en estrella-estrella se pueden reducir en gran manera y pueden igualarse las tensiones de los neutros si se añade a cada transformador un tercer devanado, llamado terciario, La ventaja de este montaje es que los terceros armónicos de las corrientes de excitación no necesitan circular por las líneas en donde podrían ocasionar interferencia telefónica. Si las características de excitación de los transformadores no fueran exactamente iguales, el triángulo de terciarios proporciona también un circuito por el que puede circular una corriente de excitación monofásica, o de secuencia cero, para compensar las desigualdades de las características de excitación y evitar el desequilibrio de las tensiones respecto al neutro que, de otra manera, existiría en un banco estrella-estrella con neutros aislados.
