PRESENTACION
CONTENIDO PRESENTACION SISTEMAS DE PUESTAS PUESTAS A TIERRA Definición Propósito Objetivo Función Generalidades Sobretensiones Norma
de los Sistemas de puesta a tierra NB 148004, 148005, 148006, 148007, 148008, 149009 y 148010. Tipos de sistemas de puesta a tierra. Características de los sistemas de puesta a tierra. terreno. Suelos y resistividad del terreno. Métodos para la reducción de la resistencia eléctrica. eléctrica. Conductores, electrodos electrodos y equipos para puesta a Conductores, tierra
SIST SISTEMA EMASS DE PUEST PUESTA AA TIERRA M.B.A.I. M.B.A.I. Ing. J. CESAR VASQUEZ G. JUNIO DE 2016
1.- DEFINICIÓN Es un sistema de electrodos de tierra interconectados entre sí por un número de conductores desnudos sepultados, los cuales proporcionan un punto común de referencia a los equipos y aparatos eléctricos o estructuras metálicas.
PROPÓSITO ¿ Para qué sirve tener una instalación aterrizada? Para limitar los voltajes elevados que puedan resultar de cualquier tipo de falla. Garantizar la seguridad e integridad de las personas que estén en contacto con el área de malla, evitar daños en los equipos, descargar los equipos para proceder con su mantenimiento. Proveer una resistencia suficientemente baja para minimizar o subir el potencial de tierra con respecto a una tierra lejana.
OBJETIVO Proteger la vida humana. Proteger los equipos eléctricos y electrónicos. Asegurar el funcionamiento correcto del equipo electrónico.
FUNCION Proporcionar un camino definido de regreso a la fuente de energía y con impedancia suficientemente baja, vía los conductores de tierra, de tal modo que ante el evento de una falla a tierra de un conductor activo, fluya por una ruta predeterminada una corriente suficiente, que permita operar al dispositivo de protección del circuito.
FUNCION Limitar a un valor seguro la elevación de potencial en todas las estructuras metálicas a las cuales tienen normalmente acceso personas y animales, bajo condiciones normales y anormales del circuito.
2.- GENERALIDADES
Puesta a tierra significa:
Aterramiento físico ó la conexión de un equipo a través de un conductor hacia tierra
La tierra está compuesta por muchos materiales, los cuales pueden ser: Buenos o malos conductores de la electricidad
La tierra como un todo, es considerada como un buen conductor.
En síntesis los Sistemas de Puesta a Tierra nos protegen de Sobretensiones (Perturbaciones),
de manera de garantizar: Protección al personal y a los equipos.
Fijar un potencial de referencia único a todos los elementos de la instalación.
Para cumplir con esto, las redes de tierra deben tener 2 características principales: Constituir una tierra única equipotencial. Tener un bajo valor de resistencia. Aclaramos: la resistencia del suelo varía con la temperatura, la humedad y la acumulación de sales.
SOBRETENSIONES
Las sobretensiones transitorias son un incremento de voltaje de corta duración entre 2 conductores (entre 2 fases ó entre fase y neutro). Cuando ésta tensión llega a los equipos y supera el nivel de tolerancia de algún componente, los mismos resultarán dañados. Existen dos tipos de sobretensión y son las siguientes:
Sobretensiones de Tipo Externas Las Sobretensiones externas son fenómenos de aumento de la tensión del sistema producidas por agentes externos al sistema, como las descargas eléctricas atmosféricas. Estas descargas tiene una velocidad de propagación próxima a la velocidad de la luz (300,000Km/s). Normalmente éstas se manifiestan en forma de frente escarpado, alcanzando su valor medio en el corto tiempo de 1 ms y disminuyendo su valor a cero en unos 100ms.
Los Fenómenos mas importantes creadores de Sobretensiones Externas son las siguientes: Inducción
electrostática. Cargas de los conductores por roce del aire que circula sobre ellos. Descargas atmosféricas directas. Descargas atmosféricas indirectas cercanas al sistema.
Las principales causas de sobretensión EXTERNA son las siguientes:
Efectos de un rayo, ocasionados por impacto (consecuencia catastróficas para personas, animales ó bienes) ó por causas (generan grandes pérdidas económicas). Las causas indirectas son las más numerosas, caídas de rayo sobre tendidos aéreos ó en las inmediaciones, generando inducción en estos conductores.
Como afectan las Sobretensiones Externas o Atmosféricas Estas son una de las principales causas de fallas y averías en redes de transporte y distribución de energía eléctrica, se originan debido a la incidencia directa de los rayos en las líneas de transmisión o de manera inducida a su vez éstas generan ondas viajeras con magnitud superior a la línea que soportó los impulsos de un rayo generando fallas que int errumpen la continuidad del servicio.
SISTEMA TIPO JAULA DE FARADAY, para hacer más efectiva la protección de este sistema, se usan puntas del tipo Franklin o del tipo "paraguas" (patentadas).
Descargas atmosféricas Son fenómenos meteorológicos, los cuales poseen cargas positivas y cargas negativas distribuidas en las nubes de forma no homogénea y al crear un gradiente de voltaje, ionizado el medio, origina un intercambio de elementos produciendo una descarga de gran magnitud de voltaje, ésta descarga se precipita a la corteza terrestre a través de la ionización del medio debido al campo eléctrico provocado. Tipos de descargas atmosféricas: Descarga
directa sobre la línea Descarga entre las nubes próximas a líneas Descarga entre líneas y tierra
Sobretensiones Inducidas en Conductores de Fase y Guarda Las sobretensiones inducidas en conductores debido a un impacto directo o remoto dependen básicamente de la velocidad del incremento de la corriente y de la inductancia que presentan los bucles conductores Estas Descargas pueden influir de 3 Formas en una Línea Eléctrica Que la descarga impacte directamente sobre el conductor de fase. Que la descarga incida sobre el conductor de guarda. Que la descarga pueda incidir directamente a tierra en la cercanía de una línea eléctrica aérea entre 2 y 3 kilómetros.
SOBRETENSIONES DE TIPO INTERNAS Las sobretensiones de tipo interno son las que se presentan en los sistemas eléctricos por su operación, y se puede definir como una tensión anormal existente entre fase a tierra o entre fases cuyo valor pico es superior al valor pico de la máxima tensión de operación normal de un equipo o sistema
LAS SOBRETENSIONES INTERNAS SON DE TIPO TEMPORALES Y TRANSITORIAS TEMPORALES:
Una sobretensión temporal no es mas que una sobretensión de fase a tierra o de fase a fase, de relativamente larga duración y de débil amortiguamiento o no amortiguada comúnmente a frecuencia de potencia. Estas se originan a partir de: • Fallas Cambios súbitos de cargas • • Resonancia • Ferroresonancia
Operaciones que son normales en todo sistema de distribución de energía y que pueden causar sobrevoltajes
Se conocen comúnmente como sobretensiones de maniobra o conmutación y no son mas que la respuesta a los circuitos RCL, cuando se presentan cambios bruscos en las condiciones de funcionamiento establecida en una red eléctrica. Estas se clasifican por su origen: • Energización de una línea • Recierre de una línea • Limpieza de fallas
INTERNAS
Energización o Cierre de una Línea
Al energizar una línea de transmisión en vacío, la sobretensión se origina por la diferencia de los polos de cierre del interruptor de potencia; esto es la no simultaneidad del cierre de contactos. Así, luego de haber cerrado la primera fase se generan ondas de tensión en las otras dos fases, producto del acoplamiento. Estas ondas se propagan a través de la línea hasta alcanzar su otro extremo, en cual al chocar con la impedancia de circuito abierto se reflejan para superponerse con las ondas que continúan propagándose, produciendo así una sobretensión.
INTERNAS Energización, Recierre de Línea El recierre de una línea de transmisión tiene por objeto despejar fallas transitorias, y por lo tanto tiene un proceso de apertura y cierre de los interruptores de potencia ( disyuntor de la línea). Las sobretensiones durante el recierre son de mayor amplitud que las originadas al energizar, debido principalmente a la carga ‘‘atrapada’’ .
INTERNAS Energización, Sobretensión durante la conexión de Líneas sin carga (Frías) Durante la conexión de líneas sin carga (frías), la peor condición que se puede presentar es cuando éstas están abiertas, ya que la tensión en el extremo puede llegar a ser hasta de dos veces la tensión aplicada debido a la reflexión que tiene lugar en dicho punto
Sucede cuando se rompe una línea de alta tensión y toma contacto con conductores de baja tensión ó cuando falla el aislamiento de un transformador. Su importancia dependerá de la forma de conexión del neutro (aislado ó a tierra).
Sucede cuando una fase del sistema se pone a tierra. Su importancia dependerá de la forma de conexión del neutro (aislado ó a tierra), ya que en el caso de Neutro Aislado, las fases sanas reciben una sobretensión de 73% más de lo normal. En caso de neutro a tierra no hay sobretensión.
Pulsos por conexión y desconexión de cargas Estas operaciones normales en todo sistema, pueden causar sobrevoltajes. Generalmente son menores que tres veces el voltaje nominal y de corta duración. Las mismas se originan por el prendido y apagado de grandes cargas inductivas ó capacitivas.
SOBRETENSIONES EXTERNAS E INTERNAS
3.- NORMA DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
En Bolivia las instalaciones eléctricas de un Sistema de puesta a tierra, están normadas por IBNORCA, a través de las Normas NB 148004, 148005, 148006, 148007, 148008, 149009 y 148010.
4.-NORMA BOLIVIANA
NB 148004 El glosario de términos corresponde a la norma NB 148004, en la cual se establecen las definiciones de los términos comúnmente usados en las normas técnicas del sistema de puesta a tierra.
DEFINICIONES NB 148004
Aislamiento: Conjunto de elementos aislantes que interviene en la ejecución de una instalación o construcción de un aparato o equipo, cuya finalidad es aislar las partes activas. Corriente de fuga a tierra: Corriente que fluye de un circuito sin falla a tierra o a elementos conductores. Electrodo de puesta a tierra (jabalina, pica): elemento conductor que se introduce en el terreno para ser utilizado como terminal a tierra (por ej. una barra de cobre). Malla de tierra: Porción metálica reticulada subterránea de un sistema aterrizado que disipa hacia la tierra todo flujo de corriente.
DEFINICIONES NB 148004
Resistencia de puesta a tierra: Es la resistencia óhmica entre la toma o puesta a tierra y un electrodo de tierras, remoto, de referencia (potencia de tierra). Sistema de tierra: Es el conjunto de elementos conductores de electricidad, que proporcionan un aterrizaje efectivo de cualquier instalación de puesta a tierra. Electrodo de tierra auxiliar: Es cualquier objeto metálico enterrado, por cualquier motivo, de uso distinto al del electrodo de tierra, pero que está conectado al sistema de tierra. Ej. Tuberías metálicas de conducción de agua, estructuras metálicas de edificaciones, etc.
DEFINICIONES NB 148004 Tensión nominal: Valor convencional de la tensión con la que se denomina un sistema o instalación y para los que ha sido previsto su funcionamiento y asilamiento. Es también la asignada por el fabricante a los dispositivos o artefactos de operación eléctrica, la cual debe ser correspondiente a la especificación de la forma constructiva normalizada, si existe. Tensión de servicio: Valor convencional de la tensión de suministro de energía eléctrica a los abonados o consumidores, puede variar en límites establecidos por ley.
NB 148005 La norma que define y fija las condiciones que deben cumplir los conductores a ser utilizados en la puesta a tierra corresponde a la NB 148005, en la cual se establecen los mismos, su naturaleza, sección, condiciones de instalación y el código de colores.
NB 148005 Campo de aplicación: Aplica en todo tipo de instalaciones eléctricas de interiores. Los conductores de tierra son las “líneas principales de puesta a tierra” que estarán formadas por conductores que partirán de la toma de tierra y a las cuales estarán conectadas las derivaciones necesarias para la puesta a tierra de las masas.
EQUIVALENCIAS AWG Y MM 2
22
-
0.324
0.5
20
-
0.517
0.75
18
-
0.821
1
16
-
1.31
1.5
14
-
2.08
2.5
12
-
3.31
4
10
-
5.26
6
8
-
8.37
10
6
-
13.3
16
4
-
21.2
25
2
-
33.6
35
1
-
42.4
50
1/0
-
53.3
70
2/0
-
67.4
70
3/0
-
85
95
4/0
-
107.2
120
-
250
126.7
150
-
300
152
170
-
350
177.4
185
-
400
202.7
240
-
500
253.4
300
-
600
304
350
-
750
380
400
-
750
380
500
-
1000
506.7
-
NB 148006, establece las características que deben cumplir los electrodos del puesta a tierra. Constituidos de acero con revestimiento de cobre o acero galvanizado, dado su alto grado de resistencia a la corrosión y para mejorar su resistencia de contacto a tierra.
NB 148007, establece las condiciones que deben cumplir los materiales a ser utilizados en los pozos de puesta a tierra de protección, que emplea electrodos descritos en la NB 148006. Describe su aplicación, los materiales, su característica técnica y condiciones para su utilización.
NB 148008, establece los procedimientos a utilizar en la realización de las mediciones de puesta a tierra de protección. Describe la realización de las mediciones, las técnicas de medición y el protocolo de mediciones.
NB 148009, establece los criterios de diseño y ejecución de puesta a tierra, que permitan su normalización precautelando la seguridad de las personas y equipos. Adicionalmente define las etapas previas para la realización de diseños de puesta a tierra, hipótesis de trabajo, condiciones de seguridad y otras.
NB 148010, establece los criterios de diseño e instalación de los sistemas de pararrayos que permitan precautelar la seguridad de las personas y equipos Su contenido refiere a la instalación de sistemas de pararrayos, métodos de protección y recomendaciones básicas.
En una instalación podrá existir una puesta a tierra de servicio y una puesta a tierra de protección.
5.- TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
La tierra de servicio es la malla de tierra donde se conecta el punto neutro de un transformador de potencia o de una máquina eléctrica.
Puesta a tierra de servicio , es la conexión del neutro a tierra de forma directa o a través de una impedancia (que limita las corrientes de falla monofásicas). La puesta a tierra de servicio puede llevar permanentemente a tierra una cierta corriente,
PUESTA A TIERRA DE SERVICIO
Con el fin de dar una mayor seguridad, un mejor funcionamiento y eventualmente una mayor confiabilidad respecto a la operación, es necesario establecer una conexión a tierra en determinados puntos del sistema, para ello, es necesario conectar a tierra ciertos puntos del sistema como ser: neutro de generadores y transformadores, con devanados conectados en estrella, la conexión a tierra de los pararrayos, la conexión a tierra de los hilos de guarda donde se instalen transformadores de potencia.
La tierra de protección o de seguridad es la malla de tierra donde se conectan todas las partes metálicas de los equipos que conforman un sistema eléctrico, que normalmente no están energizados, pero que en caso de fallas pueden quedar sometidos a la tensión del sistema.
El objetivo de la puesta a tierra de seguridad es la protección de las personas de recibir una descarga eléctrica por fallas de aislamiento, o cortocircuitos.
Con esta finalidad todas las canalizaciones metálicas, soportes, estructuras, gabinetes, tableros y en general toda estructura metálica (conductora) que por accidente pueda quedar bajo tensión, debe ser conectada a tierra.
PUESTA A TIERRA DE SEGURIDAD O PROTECCION
PUESTA A TIERRA DE SEGURIDAD O PROTECCIÓN En este tipo de puesta a tierra, es necesario conectar eléctricamente al suelo todas aquellas partes de las instalaciones eléctricas que en condiciones normales no se encuentran sujetas a tensión, pero que pueden tener diferencias de potencial a causa de una falla, como por ejemplo: tanques de transformadores o interruptores, carcasas de máquinas en operación, tableros eléctricos, soportes metálicos de aparatos y equipos.
La puesta a tierra de protección o seguridad , no presenta normalmente corrientes drenadas, solo cuando se presenta una falla, un ejemplo es la conexión a tierra de las carcazas de las máquinas eléctricas, para que en caso de falla de sus arrollamientos no presenten tensiones hacia tierra.
Alrededor de los elementos puestos a tierra, y en el terreno próximo a la red que drena corriente a tierra se presentan tensiones que pueden ser peligrosas para los seres vivos, y que se llaman tensiones de paso (Up) y tensiones de contacto (Uc).
TENSION DE PASO Tensión de Paso (Up): Es la tensión que resulta entre los pies de una persona apoyada en el suelo a la distancia de un metro.
TENSION DE PASO
TENSION DE CONTACTO Tensión de Contacto (Uc): Es la tensión a la cual se puede ver sometido el cuerpo humano por contacto con una carcasa o estructura metálica de una máquina, aparato eléctrico o estructura de montaje, que en condiciones normales no se encuentra con tensión.
TENSION DE CONTACTO
TENSION DE CONTACTO
Resistencia Eléctrica del Cuerpo Humano La resistencia interna del cuerpo humano es de aproximadamente de 200 Ω. La resistencia de contacto entre una mano y un conductor o una parte metálica bajo tensión varía dentro de límites muy amplios, según sea la extensión y naturaleza de la superficie de contacto, de la naturaleza de la piel de las personas (lisa ó caIlosa), del grado de humedad de la piel, etc. La resistencia de contacto entre el pie y el suelo puede variar considerablemente según sean las condiciones del calzado y del suelo.
TENSION DE SEGURIDAD Se recomienda que en ningún punto de una instalación eléctrica se presenten tensiones de paso o de contacto superiores a los siguientes valores: - 60 V, cuando no se prevé la eliminación rápida de una falla de línea a tierra. - 120 V cuando la falla se elimine en un período de un segundo.
Es común usar la misma malla de tierra de una subestación tanto como malla de servicio como malla de protección. En la medida que se cumplan las condiciones de seguridad esto no es problema. No está permitido conectar a la misma malla sistemas de tensiones diferentes.
6.- CARACTERISTICAS LOS SISTEMAS PUESTA A TIERRA
DE DE
RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN SISTEMA DE TIERRA Uno de los aspectos más importantes en el diseño de una red de tierra, es el valor de resistencia eléctrica que presentará el terreno donde se localice nuestro sistema, es bien sabido que la resistencia eléctrica es el factor más importante a considerar cuando se requiere manipular la dirección de una corriente, en nuestro caso, la corriente de falla.
RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN SISTEMA DE TIERRA Una ruta que implique menor resistencia eléctrica tendrá preferencia en el momento que la corriente se transmita de un punto a otro, por ello, podemos “maniobrar” su dirección dentro de un sistema presentándole caminos donde su traslado de un punto a otro, sea prácticamente directo, es decir, que no presente resistencia eléctrica de valores considerables, a este proceso dentro de un sistema eléctrico lo denominamos drenado.
RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN SISTEMA DE TIERRA Cuando se presenta una falla, se intenta drenar la corriente originada, corriente de falla, a un punto donde no produzca daños al sistema eléctrico de potencia donde tuvo lugar, a ese punto lo denominamos Tierra y tiene la función de impedir la llegada de corrientes indeseadas o de falla a nuestros elementos de circuito.
RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN SISTEMA DE TIERRA La resistividad del terreno se mide por medio de diferentes procedimientos, cada uno de ellos presenta diferentes particularidades y tendrá como herramientas diferentes aparatos para un mismo fin, que es el de conocer el valor de resistencia eléctrica que presente el terreno de prueba.
RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN SISTEMA DE TIERRA Es recomendable realizar las pruebas en temporada de sequía, es decir, las condiciones más críticas, esto nos permitirá conocer los valores extremos a los que se encuentra trabajando el sistema. Por ejemplo, si se presenta humedad en el terreno, el valor de resistencia sería menor al que tendríamos en un día templado y sin presencia de lluvia. En el diseño es importante considerar los valores críticos de operación a los que estará expuesto nuestro sistema, por ello, debemos obtener los datos de resistencia en días donde el terreno presente su resistencia máxima tal como sucede en los días de sequía.
INSTALACION Y CONEXIÓN DE SISTEMAS DE TIERRA
SOLDADURA EXOTERMICA
SOLDADURA EXOTERMICA
SOLDADURA EXOTERMICA
SOLDADURA EXOTERMICA
SOLDADURA EXOTERMICA
CONEXIÓN DE VARILLA Y CABLE DE COBRE
SOLDADURA EXOTERMICA ADITIVO PARA MEJORAR LA TIERRA SISTEMA TRADICIONAL
SOLDADURA EXOTERMICA Todas las conexiones exotérmicas de cobre a cobre y de cobre a acero estructural, han demostrado ser la mejor opción en cuanto a la seguridad, capacidad de carga de corriente, confiabilidad y duración.
SOLDADURA EXOTERMICA No se deterioran con el paso del tiempo, ya que se forma una adhesión molecular permanente que no se afloja, ni corroe y tolera corrientes de falla de forma repetitiva. Estas conexiones están avaladas por la norma IEEE-80, NEC 250, y por pruebas conforme a la norma IEEE Std. 837-1989 para corriente 5.55 kA y duración de 10 s.
EL TELUR METRO O MEGGER DE TIERRA
DISPOSICION DE LOS SUELOS
RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS
Tipo de Suelo
(Ohm-m)
10 - 100 100 - 300 300 - 800 800 - 3000 3000 - 10000 5000 - 30000 10000 - 50000
RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS Tipo de Suelo
(Ohm-m)
3000 1000 a 3000
200 a 1200 50 a 100 10 a 50
20
Promedio general
100
Factores que influyen en la resistividad del terreno • La composición
• Las sales solubles y su
concentración • El estado higrométrico • La temperatura • La granulometría • La compactación
Factores que influyen en la resistividad del terreno La resistividad del suelo sufre alteraciones con la humedad, un porcentaje mayor de humedad hace que las sales presentes en el suelo o adicionadas a propósito se disuelvan formando un medio electrolítico favorable al paso de la corriente iónica. Así mismo un suelo específico con concentración diferente de humedad presenta una gran variación de su resistividad, siendo por lo tanto muy susceptible de los cambios de estación.
ac ores que n uyen en a resistividad del terreno La compactación de un suelo a condiciones naturales, es la atracción que ejerce la gravedad con toda materia existente, habiéndose logrado una agregación de materiales a través del tiempo en forma íntima entre ellos, quedando por lo tanto pocos espacios sin ocupar. Cuando se hacen trabajos de excavación todo este entramado natural se rompe y al volver a llenarse las excavaciones en forma manual nos queda material aparentemente sobrante; lo ideal sería que con el cuidado necesario se logre regresar todo el material a su estado anterior para lograr así una óptima compactación que permita el firme contacto de los electrodos con el suelo y sales agregadas que permita una circulación de corrientes de falla en forma fluida
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Existen distintos métodos para lograr la reducción de la resistencia eléctrica, aunque todos ellos presentan un punto de saturación que es conveniente conocer para evitar diseños antieconómicos. Los métodos para la reducción son los siguientes: a) El aumento del número de electrodos en paralelo b) El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos c) El aumento de la longitud de los electrodos. d) El aumento del diámetro de los electrodos e) El cambio del terreno existente por otro de menor resistividad. f) El tratamiento químico electrolítico del terreno.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA a) El aumento del número de electrodos en paralelo
La acción de aumentar el número de electrodos conectados en paralelo disminuye el valor de la Resistencia Equivalente", pero esta reducción no es lineal puesto que la curva de reducción tiene tendencia asintótica a partir del 6º ó 7º electrodo y además existe el fenómeno de la resistencia recíproca.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA a) El aumento del número de electrodos en paralelo
Cuando se tienen valores de la resistividad del terreno de las capas superiores más baja que la de las capas profundas o en casos donde no se pueden obtener las profundidades adecuadas de las varillas de tierra, se recomienda el uso de dos o más electrodos en paralelo, ya que como es sabido, un arreglo en paralelo reduce la resistencia total equivalente del sistema.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA a) El aumento au mento del número de electrodos en paralelo
Al aumentar un electr electrodo odo (el segundo) obtendríamos aproximadamente 150 Ω al aumentar un tercero tercero 100 y para llegar a 5 Ω te tendríamos que clavar 60 electrodos, tal como se muestra en el siguiente gráfico.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA b) El aumento de la distancia entre entre ejes de los electrodos Normalmente la distancia entre entre ejes de los electrodos electrodos debe ser mayor o igual a 4L, siendo L la longitud del electrodo; en los casos donde se requiera obtener resistencias eléctricas muy bajas y exista disponibilidad de área de terreno, las distancias entre ejes de los electrodos, deberán ser lo máximo posible; pues a mayor distancia entre ejes de electrodos, electrodos, mayor será la reducción de la resistencia a obtener; y ello por el fenómeno de la resistencia mutua entre entre electrodos.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA c) - d) El aumento de la longitud y el diámetro de los electrodos
La longitud del electrodo esta en función a la resistividad y profundidad de las capas del terreno, obviamente se prefiere colocar el electrodo dentro de la capa de menor resistividad.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA c) - d) El aumento de la longitud y el diámetro de los electrodos
El aumento en el diámetro “d” del electrodo tiene que ser mayúsculo para que su aporte reduzca significativamente la resistencia, debido a que en la fórmula de la resistencia el producto de “l x d” del electrodo se multiplica por un logaritmo natural.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA c) - d) El aumento de la longitud y el diámetro de los electrodos
Cuando el terreno es penetrable se puede usar este método para mejorar el valor de resistencia de tierra. A mayor profundidad se tienen mejores valores de resistividad de terreno, especialmente en terrenos donde se tienen mantos freáticos no muy profundos. Debido a las longitudes de electrodos y los métodos para enterrar las varillas, este método puede resultar antieconómico y muy poco práctico.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA OTROS METODOS DE MEJORAMIENTO
Contraantenas: En terrenos donde no es posible la penetración de varillas teniéndose un manto delgado de suelo sobre subsuelo de roca, se recomienda el uso de conductores enterrados a baja profundidad a lo largo de zanjas construidas específicamente para contener el conductor llamadas contraantenas. Este arreglo se debe realizar en forma horizontal y en una sola dirección.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA OTROS METODOS DE MEJORAMIENTO
Hormigón armado: El hormigón armado puede considerarse como electrodo metálico inmerso en un medio razonablemente homogéneo (el hormigón), cuya resistividad está en el orden de los 30 Ω-m. El hormigón, a su vez está inmerso en el terreno, cuya resistividad puede variar desde uno hasta mil ohms por metro. La relación de resistividades de hormigón y terreno determina la resistencia de dispersión a tierra resultante.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Los terrenos pueden ser cambiados en su totalidad, por terreno rico en sales naturales; cuando ellos son rocosos, pedregosos, calizas, granito, etc., que son terrenos de muy alta resistividad y pueden cambiarse parcialmente.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA
Se suprimen las partes de alta resistividad y se reemplazan por otros de baja resistividad; uno de estos procedimientos es el zarandeo del terreno donde se desechan las piedras contenidas en el terreno.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA El % de reducción en estos casos es difícil de deducir, debido a los factores que intervienen, como son resistividad del terreno natural, el de reemplazo total ó parcial, la adherencia por la compactación y limpieza del electrodo.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA
Lugares de alta resistividad con cambio de terreno de los pozos en forma total, de 0 a 70 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Para terrenos de media resistividad, cambio de terreno de los pozos en forma parcial ó total, el % de reducción: - Cambio parcial, de 20 a 40 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante. - Cambio total, de 40 a 60 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Para terrenos de baja resistividad donde se cambiará el terreno de los pozos en forma parcial, el porcentaje de reducción puede estar entre 20 a 40 % de la resistividad natural del terreno.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA f) TRATAMIENTO QUÍMICO DEL SUELO
El tratamiento químico es un medio para mejorar y disminuir la resistencia eléctrica del Sistema de Puesta a Tierra, SPAT, sin necesidad de utilizar gran cantidad de electrodos.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA f) TRATAMIENTO QUÍMICO DEL SUELO Para elegir el tratamiento químico de un SPAT se deben considerar los siguientes factores: -
Alto porcentaje (%) de reducción inicial. Facilidad para su aplicación. Tiempo de vida útil (del tratamiento y de los elementos del SPAT). Facilidad en su reactivación. Estabilidad (mantener la misma resistencia durante varios años).
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Las sustancias que se usan para un eficiente tratamiento químico deben tener las siguientes características: - Higroscopicidad - Alta capacidad de Gelificación - No ser corrosivas - Alta conductividad eléctrica - Químicamente estable en el suelo - No ser tóxico. - Inocuo para la naturaleza.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA TIPOS DE TRATAMIENTO QUÍMICO
Existen diversos tipos de tratamiento químico para reducir la resistencia de un SPAT los más usuales son: - Cloruro de Sodio + Carbón vegetal - Bentonita - Thor-Gel
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Agregado de sales simples: Un método simple de tratamiento químico de suelos es mediante sales. Esta se dispersa en una zanja alrededor del electrodo de tierra formando un círculo y tapada con tierra, sin llegar a tener contacto directo con el electrodo, como se muestra en la siguiente figura:
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA El sulfato de magnesio, el sulfato de cobre y la sal común o cloruro de sodio, son sales que pueden utilizarse para este propósito. Una de las desventajas de este método es la degradación que existe durante las lluvias, que drenan la sal a través de la porosidad del suelo y la corrosión que se genera en la varilla por la presencia de dichas sales. Por lo que este método no se recomienda.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Agregado de coque: La resistividad del coque es de aproxi aproxima madam damen ente te 1.3 1.3 Ω-m y además es inde ndepen pendie diente nte del conten nteniido de hume umedad debido pero al colocarse e el terreno se hace dependiente de la humedad debido al resto del terreno. Una de las desventajas del uso del coque y de la sal es su efecto corrosivo, el cual disminuya la vida útil del electrodo de tierra.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Aporte de sales “gel”: Este método consiste en irrigar el terreno con dos o más sales combinadas con una solución acuosa acompañada de catalizadores que reaccionan entre sí formando un precipitado en forma de “gel” es estable, con una elevada conductividad eléctrica. Esta mezcla es resistente a los ácidos del terreno y es insoluble en agua, lo que le da al método un mayor tiempo de permanencia.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Inye Inyecc cció iónn de bento entoni nitta: Este método consiste en el uso de bentonita en grietas naturales formadas alrededor del electr ctrodo odo de tierra o form ormando ndo una capa alrededor alrededor de este. La bentonita es un mineral de composición compleja, básicamente arcilla de notables características higroscópicas, un buen conductor de electricidad y que además protege al electrodo electrodo de la corrosión.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Bentonita:
La bentonita es una roca compuesta por más de un tipo de minerales, aunque son las esmectitas sus constituyentes esenciales y las que le confieren sus propiedades características. Las bentonitas son también llamadas "arcillas activadas" debido a su afinidad en ciertas reacciones químicas causada por su excesiva carga negativa.
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Compuesto químico complejo, se forma cuando se mezclan en el terreno las soluciones acuosas de sus 2 componentes. El compuesto químico resultante tiene naturaleza coloidal, formando una malla tridimensional, que facilita el movimiento de ciertos iones dentro de la malla, de modo que pueden cruzarlo en uno u en otro sentido; convirtiéndose en un excelente conductor eléctrico. Tiene una gran atracción por el agua, de modo que puede aprisionarla manteniendo un equilibrio con el agua superficial que la rodea; esto lo convierte en una especie de reservorio acuífero. Rellena los espacios intersticiales dentro del pozo, constituyendo una excelente conexión eléctrica entre el terreno (reemplazado) y el electrodo, asegurando una conductividad permanente.
7.- CONDUCTORES, ELECTRODOS Y EQUIPOS PARA PUESTA A TIERRA
El material mas utilizado para los conductores y electrodos de la mallas de tierra es el cobre debido a su alta conductividad y alta resistencia a la corrosión cuando esta enterrado. Otro material usado es el acero galvanizado ya que provee una protección catódica para evitar corrosión
VARILLAS Copperweld, Cobre, 2.44 mt. (8’)
PLACA
Cobre 40 cm alto
ELECTROQUIMICOS
Cobre Se dosifica el compuesto a través de orificios
ELECTROMAGNETICOS
ESPECIALES
Electrodo de grafito otra forma distinta a las anteriores