GENERALIDADES DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Preparado por: Juan Carlos López Morales Ingeniero Electricista MP: VL205 37766 Santiago de Cali Noviembre de 2010
Cel: 312 243 05 42
[email protected]
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Conductor de fase: Alimenta el circuito con la corriente prooven pr enie ient ntee de la fu fueent ntee. Conductor neutro: Conduce las corrientes de desbalance o de retorno a la fuente. Se le llama también conductor puesto a tierra. Conductor de tierra: Vía de escape de las corrientes de falla hacia la tierra, es el conductor de protección a personas y además sirve como referencia cero para circui cir cuito toss ele electr ctróni ónicos cos..
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
El neutro se conecta a tierra desde el transformador de distribución y nuevamentee en el contador de energía a nuevament la entrada de la instalación. La fase llega a la carga luego de pasar pas ar por un interruptor. (El interruptor nunca debe ir al neutro) La tierra interc interconecta onecta todas las artes metálicas de la instalación y las lleva a una barra especial en el tablero principal y esta a su vez se conecta a una varilla o malla de puesta a tierra. La secuencia de conexión no debe invertirse. El neutro no se trata como tierra, y los interruptores interruptores solo deben ir a las fases.
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Conductor de puesta a tierra (Grounding conductor): Es el conectar el equipo o circuito a uno o mas electrodos (Varillas) de puesta a tierra
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Conductor de puesta a tierra de equipos (Equ (E quip ipme ment nt Gr Grou ound ndin ing g partes metálicas de equipos y canalizaciones al conductor puesto a tierra del sist sistema ema eléctrico.
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Conductor de electrodo de puesta a tierra (Grounding electr ele ctrode ode con conduc ducto tor): r): Conecta el electrodo de conductor puesto a tierra del circuito, de los equipos o a ambos en la fuente, sea la acometida o un tablero derivado.
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Conductor puesto a tierra (Grounded Conductor): Está conectado intencionalmente a tierra, generalmente es el neutro de un sistema sist ema monofásico o de un sist sistema ema trifásico conectado en Y
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Electrodo de puesta a tierra: Elemento conductor que se pone en contacto con tacto con la tierra física. Se clava el electrodo en el suelo hasta alcanzar la profundidad deseada. Si el terreno es rocoso se puede enterrar ente rrar diagona diagonall hasta hasta 45° o en caso caso extremo se pone horizontal a por lo meno 80 cm de profundidad. El electrodo debe ser de cobre puro o de acero recubierto con cobre para minimizar la corrosión corrosión y tene tenerr una vida util util larga. De aproximadamentee 25 años. aproximadament
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO ELECTRODOS TIPO PLACA
Lo usual es enterrarlos enterrarlos verticalmente, ofrece una distribución uniforme de la corriente de falla pero su instalación puede ser difícil.
ELECTRODOS TIPO CANASTILLA
Se realizan con fleje de cobre o cable de cobre desnudo en terrenos rocosos. Tiene un buen comportamiento ante las frecuencias altas, debido a su mayor capacitancia a tierra.
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
BARRAS EQUIPOTENCIALES: EQUIPOTENCIALES: La barra equipot equipotencial encial es el área donde terminan todas las conexiones a tierra provenientes provenientes de los equipos, guías, etc. Físicamente es una barra de cobre (o aluminio) alu minio) con huecos que permiten soportar conexione conexioness del tipo doble ojo.
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
En caso de utilizar torres, deben existir barras de tierra ubicadas según:
1. Siempre debe existir existir una barra de tierra en la parte par te superior de la torre a 3 m del tope. 2. Siempre debe existir una barra de tierra al final del recorrido vertical ubicad ubi cadaa a 1 metro metro de la la transic transicii n del recor recorrid ridoo horizo horizonta ntal.l. 3. Para torres comprendidas entre los 40 y 90 metros debe existir una barra de tierra adicional ubicada en el medio del recorrido vertical 4. Para torres mayores a 90 metros deben existir 2 barras de tierra adicionales ubicadas de manera tal que exista una separación equidistante entre las 4 barras existentes. existentes. 5. Siempre debe existir una barra de tierra ubicada en la ventana de acceso de la caseta. 6. Cuando existan recorridos horizontales mayores a 45 m deben existir barras de tierra adicionales ubicadas aproximadamente cada 25 m.
CONDUCTORES EN UN CIRCUIT CIRCUITO O ELÉCTRICO
Se debe proveer a la instalación de un hilo de protección o hilo de tierra
CONDUCTORES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Conexiones apropiadas apropiadas de los conductores
PARA QUE SIRVE UN SPT
Objetivos: La seguridad de las personas, la protección de las instalaciones y la compatibilidad electromagnética. Funcione unciones: s: − Garantizar condicion condiciones es de seguridad a los seres vivos. − Per ermi miti tirr a lo loss eq equi uipo poss de pr prot otec ecci ci n despejar rápidamente las fallas. − Ser Servir vir de referencia al sistema eléctric eléctrico. o. − Conducir y disipar las corrientes de falla con suficiente capacidad. − Transmiti ransmitirr señales de RF en onda media.
SISTEMA NO CONECTADO A TIERRA
En este caso y en presencia de cualquier falla en los circuitos, la corriente producida buscará un camino de retorno a la fuente a través de la tierra. En ausencia de un sistema de puesta a tierra la corriente puede elegir circular circular por el cuerpo del usuario que entre en contacto con ella.
SISTEMA NO CONECTADO A TIERRA
REFERENCIA DEL SISTEMA ELÉCTRICO Referencia es el punto del sistema tal que la tensión medida entre el y cada una de las líneas es la misma. La referencia de tensión cero del sistema eléctrico es la tierra si se mide entonces la tensión entre cualquier línea y tierra esta debe ser de 120 V , si se mide la tensión entre neutro y tierra en la fuente esta debe ser cero, ya que el conductor neutro se conecta al sistema de referencia referencia (tierra) en la fuente.
REGIMENES DE CONEXIÓN DEL NEUTRO Los métodos empleados para la conexión a tierra, siguen estándares, el régimen de neutro define las conexiones eléctricas del neutro de las masas respecto de la tierra, cada uno identificados por un código que contiene las siguientes letras:
Primera letra: Situación del neutro respecto de la tierra. T = conexión directa del neutro a la tierra. I = conexión a la tierra mediante una impedancia elevada. Segunda letra: Situación de las masas respecto de la tierra. T = conexión directa de las masas a una un a tierra diferencial. N = conexión de las masas a la tierra del neutro.
REGIMENES DE CONEXIÓN DEL NEUTRO TNC: La tierra (CP) y el neutro (N) van por un mismo conductor conductor llamado TN--C: CPN. No se recomienda en lugares con riesgo, las corrientes son muy altas en el conductor CPN. Circulan corrientes corrientes perturbadoras per turbadoras por las masas, genera g enera radiación de perturbaciones per turbaciones CEM por el CP. CP.
REGIMENES DE CONEXIÓN DEL NEUTRO TNS: La tierra (CP) (C P) y el neutro van por conductores diferentes conectados TN--S: a tierra. Es necesario controlar los equipos con corrientes de fuga elevadas situados después de las protecciones protecciones diferenciales.
REGIMENES DE CONEXIÓN DEL NEUTRO Esquema TT La alimentación se pone a tierra en un único punto, figura 17, pero la pantalla del cable y las partes par tes metálicas expuestas de la instalación del cliente están conectadas a tierra vía un electrodo separada que es independiente del electrodo de alimentación. Para la seguridad de las personas es obligatorio un interruptor diferencial.
REGIMENES DE CONEXIÓN DEL NEUTRO Esquema IT Este es un sistema que no tiene conexión directa entre partes vivas y tierra pero sí con partes conductivas expuestas de la instalación conectadas a tierra. Algunas veces se proporciona una conexión a tierra de alta impedancia que simplifica la protección para detectar la primera falla a tierra.
RESISTIVIDAD DEL TERRENO De acuerdo acuerdo a procedimientos procedimientos físicos establecidos, establecidos, la resistencia resistencia ohmica es posible determinarla teóricamente, teóricamente, por medio de la formula:
Sin embargo, para el caso de medir la resistencia resis tencia del terreno terreno de un sistema, no es posible aplicar directamente esta expresión, debido a que la resistividad del suelo no es uniforme y tiene múltiples variantes de acuerdo a las capas heterogéneas que lo componen.
RESISTIVIDAD DEL TERRENO Factores que afectan la resistividad del suelo Factores Humedad Tipo de suelo Concentración de sales Compactación del suelo Temperatura Estratificación
RESISTIVIDAD DEL TERRENO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO
RESISTIVIDAD DEL TERRENO ESTRATIFICACION
METODOS DE MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
METODO WENNER
METODOS DE MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
Procedimiento de medida Se entierran las picas de tensión y corriente del telurómetro telurómetro a una distancia de separación igual una de otra siguiendo la configuración de conexión de terminales de la figura anterior. anterior. Las picas de la mitad van hacia los terminales de tensión del telurómetro y la externas van a los de corriente. Se toman medidas a diferentes distancias distancias de separación separ ación y se dibuja la gráfica de resistividad del terreno contra separación de electrodos.
METODOS DE MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
METODO DE CAIDA DE POTENCIAL El método consiste en pasar una corriente entre el electrodo o sistema de puesta a tierra a medir y un electrodo de corriente auxiliar (C) y medir el voltaje con la ayuda de un electrodo auxiliar (P). Para minimizar la infl influe uenc ncia ia entr entree elec electr trod odos os,, el elec electr trod odoo de cor corrien rientte, se coloca a una distancia que típicamente debe ser cinco veces superior a la profundidad de enterramiento del elec electr trod odoo de prue prueba ba.. El electrodo de voltaje debe ser colocado en la misma dirección del electrodo de corriente, En la practica, la distancia para el electrodo de voltaje se elige al 62% de la distancia del electrodo de corriente. Esta distancia esta basada en la posición teóricamente correcta para medir la resistencia exacta del electrodo para un suelo de resis resisti tivi vida dad d homo homogén géneo eo.
METODOS DE MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
Procedimiento de medida
1. Enterr Enterrar ar ele elect ctrrodo odo de prue prueba ba a una una prof profun undi dida dad d de 40 a 50 50 cm 2. Ubic Ubicar ar el el ele elect ctro rodo do de cor corri rien entte a una una dis dista tanci nciaa de mini minimo mo 5 vec veces es la la profundidad de enterramiento del electrodo de prueba. 3. Ubicar Ubicar el el elect electro rodo do de pot potenci encial al o voltaj voltajee al 62% de la la distan distancia cia del del de de corriente . medio del telurómetro telurómetro 5. Verif erific icar ar el bue buen n conta contact ctoo entre entre ele elect ctrrodos odos y ter termi mina nale les. s. 6. Realiz ealizar ar la la lect lectura ura de de res resis isttencia encia en en el telur eluróm ómet etrro 7. Hallar Hallar la resi resisti stivid vidad ad apare aparent ntee medi mediant antee la la fórmu fórmula la para para el mét método odo de caída de tensión. 8. Rea ealiliza zarr la la lec lectu tura ra con con los los ele elect ctrrodos odos posi posici cion onad ados os N – S y E – O. 9. Repet epetir ir los los pas pasos os del del 2 al al 8 para para dif diferent erentes es pro profu fundi ndida dade dess de enterramiento del electrodo de prueba. 10. Consignar Consignar los result resultados ados en una una tabla tabla y graficar graficar..
GRAFICA RESULTADO DE LAS MEDIDAS DE RESISTIVIDAD
INTERPRETACIÓN DE LA GRÁFICA
Ejemplos de curvas cur vas características características de resistividad para terrenos con tres estratos de diferente resistividad.
INTERPRETACIÓN DE LA GRÁFICA
Cada punto de inflexión inflexión de la curva cur va representa un estrato diferente. pue den tomar Al conocer la estratificación se pueden decisiones como ubicación de la puesta a tierra, tratamiento al terreno etc. Regularmentee se obtiene una región donde el Regularment valor de la resistividad es estable, ese valor se toma como la resistividad aparente del terreno y se toma para los cálculos de SPT.
MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
TELURÓMETRO DE 4 TERMINALES
MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
Pinza para medida de RT Su exactitud depende de la calidad de los contactos de la puesta a tierra, cualquier falla da una lectura errónea. No debe usarse en mallas de sistemas industriales donde la corriente a tierra supere los 2 Amperios Sirve si se deben tomar medidas de Rt rápidas rápidas y frecuen frecuentes tes sin necesidad de desconectar la malla. En lugares donde sea imposible lograr las distancias necesarias para otros metodos •
•
•
•
MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
Consideraciones para la medición La instalación debe estar des energizada a menos que se use pinza La medición se hace usando instrumento especial. as c rcuns anc as no perm en a near os e ec ro os, e electrodo de potencial potencial debería estar a la mitad entre el de corriente y el de prueba, y el ángulo que forman con el de tensión como vértice debe ser mayor o igual a 100°
MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
Medida de re resi sist stiv ivid idad ad y resis resiste tencia ncia sobre pavimentos pavimen pa vimento toss o resistividad resistencia concreto Algunas veces el sistema de puesta a tierra se encuentra rodeado de suelos cubierto rtos por pavimentos, concreto o cemento y en los cuales no es fácil la colocación de los electrodos de prueba tipo varilla. En tales casos pueden para remojar el punto y dismi sminuir la resist sisteencia de contacto con el suel sueloo. Las placas de cobre deberán ser dispuestas a la misma distancia en que se colocarían los electrodos auxiliares de acuerdo al método de la Caída de Potencial o de Wenner previame amente descr scritos. Las dimensiones de la placa deberán ser de 30x30 cm y espesor de 3.8 cm Se debe verter agua sobre las placas y remojar el sitio donde serán ubicadas para mejorar el contacto con el suelo. Las placas realizarán la misma función de los electrodos auxiliares.
MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
Método de caída de pot potencial encial
MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA
Método de Wenner