“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”

NOMBRE:

EZEQUIEL

APELLIDOS:

VARGAS HERNANDEZ

NOMBRE DEL TEMA:

“PUESTA A TIERRA”

FACULTAD:

INGENIERIA CIVIL

DOCENTE:

ING. PEDRO BALLENA DEL RIO

CURSO:

INSTALACIONES ELECTRICAS

CHICLAYO – 21 DE SEPTIEMBRE DEL 2013 – PERU

INTRODUCCIÓN

El tema de investigación que queremos detallar y a la vez conocer más

en el ámbito de las instalaciones eléctricas en una construcción es

"Puesta a Tierra”, para lo cual llegaremos a saber conceptos, esquemas.

etc.

Se ha previsto la estabilidad, continuidad de funcionamiento y la

protección de los mismos con dispositivos que eviten el ingreso de estos

transitorios a los sistemas en fracciones de segundo (nanosegundos) y

sean dispersados por una ruta previamente asignada como es el sistema

de puesta a tierra (SPAT), que es el primer dispositivo protector no solo

de equipo sensible, sino también de la vida humana evitando desgracias

o pérdidas que lamentar.

En el siglo XVIII cuando se hicieron los primeros experimentos con

electricidad, sólo se disponía de carga eléctrica generada por

frotamiento o por inducción. Se logró (por primera vez, en 1800) tener

un movimiento constante de carga cuando el físico italiano Alessandro

Volta inventó la primera pila eléctrica.

Damos inicio a nuestro tema de investigación.

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Figura 02: Diferencias en las tomas.

I. PUESTA A TIERRA

I.1. DEFINICIÓN:

Es una unión de todos los elementos metálicos que, mediante cables de

sección suficiente entre las partes de una instalación y un conjunto de

electrodos, permite la desviación de corrientes de falta o de las

descargas de tipo atmosférico, y consigue que no se pueda dar una

diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y

superficie próxima al terreno.

I.2. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA:

La toma de tierra, también denominado hilo de tierra, toma de conexión

a tierra, puesta a tierra, pozo a tierra, polo a tierra, conexión a tierra,

conexión de puesta a tierra, o simplemente tierra, se emplea en las

instalaciones eléctricas para evitar el paso de corriente al usuario por un

fallo del aislamiento de los conductores activos.

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Figura 02: Ubicación del sistema puesta a tierra.

En los sistemas de telégrafos de principios del siglo XIX se usaban dos o

más cables para llevar la señal y el retorno de las corrientes. Por aquel

entonces se descubrió (probablemente el científico alemán Carl August

Steinheil) que la tierra podría ser usada como un camino de retorno para

completar un circuito cerrado, de esta forma el cable de retorno era

innecesario.

Sin embargo, había problemas con este sistema, ejemplificado por la

línea de telégrafo transcontinental construida en 1861 por la Western

Unión Company entre St. Joseph (Misuri) y Sacramento (California). Con

clima seco, la conexión de tierra a menudo desarrollaba una alta

resistencia, esto requería que vertiera agua sobre las barras que hacían

de conexión para que el sistema funcionara. Más adelante, cuando la

telefonía comenzó a sustituir a la telegrafía, se encontró que las

corrientes que inducían en la tierra otros aparatos, los ferrocarriles y los

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relámpagos causaban una interferencia inaceptable, por lo que el

sistema de dos hilos fue reintroducido.

I.3. FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA:

Los objetivos principales de las puestas a tierra son:

a) Obtener una resistencia eléctrica de bajo valor para derivar a

tierra Fenómenos.

b) Eléctricos Transitorios (FETs.), corrientes de falla estáticas y

parásitas; así como ruido eléctrico y de radio frecuencia.

c) Mantener los potenciales producidos por las corrientes de falla

dentro de los límites de seguridad de modo que las tensiones de

paso o de toque no sean peligrosas para los humanos y/o

animales.

d) Hacer que el equipamiento de protección sea más sensible y

permita una rápida derivación de las corrientes defectuosas a

tierra.

e) Proporcionar un camino de derivación a tierra de descargas

atmosféricas, transitorios y de sobretensiones internas del

sistema.

f) Ofrecer en todo momento y por el tiempo de vida útil del SPAT

(±20 años) baja resistencia eléctrica que permita el paso de las

corrientes de falla.

g) Servir de continuidad de pantalla en los sistemas de distribución

de líneas telefónicas, antenas y cables coaxiales.

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Figura 06: Sistema de Puesta a Tierra.

I.4. ELEMENTOS QUE FORMAN UNA PUESTA A TIERRA:

A los elementos que forman el conjunto de una puesta a tierra los

podemos clasificar de la siguiente forma:

a) Tierra: Necesitamos un terreno que será capaz de disipar las

energías que pueda recibir.

b) Toma de tierra: Esta es la instalación de conexión a tierra,

consta de las siguientes partes:

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Electrodos o picas (también llamados jabalinas): Partes metálicas

enterradas.

Línea de enlace con tierra: Conductor conectado a los electrodos.

Bornes de puesta a tierra: conexión entre la línea de enlace y los

distintos conductores de protección.

Conductores de protección: unen los distintos puntos de la

instalación con la línea de enlace.

I.5. TIPOS DE TIERRAS:

El sistema a tierra se divide en tres, diferenciándolos de la siguiente

manera.

I.5.1.Sistema a tierra de corriente alterna:

Es el más común, y que la podemos encontrar en edificios, hogares,

producida por la diferencia de voltaje o corriente que tienen los circuitos

eléctricos que trabajan con este voltaje alterno.

Ejemplos:

Duchas eléctricas.

Refrigeradores.

Transformadores.

I.5.2.Sistema a tierra de corriente continúa:

Esta la encontramos en toda la infinidad de equipos electrónicos que

existen, y de igual forma se produce por la decencia de voltajes o

corrientes en estos circuitos.

Ejemplo

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Tarjetas electrónicas, que existen en computadores, videojuegos,

PLC (Controladores Lógicos Programables), sistemas HMI (Interfaz

Humano Máquina).

I.5.3.Sistema a tierra electrostática:

Este tipo de tierra es muy peculiar debido a que lo encontramos

específicamente en tanques de almacenamiento, transporte o

tratamiento, se produce por la interacción del fluido (cargas eléctricas +

ó -) y con su contenedor (cargas eléctricas + ó -) por lo general carga (-).

Ejemplo

Tanques para almacenar o tratar crudo, combustibles, gases,

sustancias químicas.

El propósito de separar estos tres tipos, es para reducir al mínimo los

daños, tanto físicos como materiales, y con ello las pérdidas

económicas, esta independizarían de las tierras, se aplican más en el

sector industrial, en los tableros de control que monitorean, supervisan

los distintos procesos que involucran mantener operativa una industria.

El conjunto del sistema de puesta a tierra tiene una resistencia menor

de 10Ω, así como asegurarnos de que no existan bucles que produzcan

tensiones inducidas.

El sistema de puesta a tierra consta, principalmente, de:

a) Tomas de tierra.

b) Anillos de enlace.

c) Punto de puesta a tierra.

d) Líneas principales de tierra.

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Figura 06: Esquema de un sistema de puesta a tierra.

I.6. TOMA A TIERRA:

I.6.1.Esquemas de conexión de puesta a tierra .

La toma a tierra es un sistema de protección al usuario de los aparatos

conectados a la red eléctrica. Consiste en una pieza metálica, conocida

como pica o electrodo o jabalina, enterrada en suelo con poca

resistencia y si es posible conectada también a las partes metálicas de

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la estructura de un edificio. Se conecta y distribuye por la instalación por

medio de un cable de aislante de color verde y amarillo, que debe

acompañar en todas sus derivaciones a los cables de tensión eléctrica, y

debe llegar a través de los enchufes a cualquier aparato que disponga

de partes metálicas que no estén suficientemente separadas de los

elementos conductores de su interior.

Cualquier contacto directo o por humedades, en el interior del aparato

eléctrico, que alcance sus partes metálicas con conexión a la toma a

tierra encontrará por ella un camino de poca resistencia, evitando pasar

al suelo a través del cuerpo del usuario que accidentalmente pueda

tocar el aparato.

La protección total se consigue con el interruptor diferencial, que

provoca la apertura de las conexiones eléctricas cuando detecta que hay

una derivación hacia la tierra eléctrica en el interior de la instalación

eléctrica que controla. Debe evitarse siempre enchufar un aparato

dotado de clavija de enchufe con toma de tierra en un enchufe que no

disponga de ella.

I.6.2.Líneas de alta tensión:

Figura 03: Grafico de colocación.

I.6.3.Bornes de puesta a tierra:

En las líneas de alta tensión de la red de transporte de energía eléctrica

el hilo de tierra se coloca en la parte superior de las torres de apoyo de

los conductores y conectado eléctricamente a la estructura de éstas,

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que, a su vez, están dotadas de una toma de tierra como la descrita

anteriormente. En este caso el hilo de tierra cubre una doble función:

por una parte protege a las personas de una derivación accidental de los

conductores de alta tensión, y por otra, al encontrarse más alto que los

citados conductores, actúan como pararrayos, protegiendo al conjunto

de las descargas atmosféricas, que de esta forma son derivadas a tierra

causando el mínimo daño posible a las instalaciones eléctricas.

I.6.4.Tierra y masa:

Figura 04: Línea de enlace con tierra, bajo cimentación de la vivienda.

a. Tierra Física:

El término "tierra física", como su nombre indica, se refiere al potencial

de la superficie de la Tierra.

El símbolo de la tierra en el diagrama de un circuito es:

Para hacer la conexión de este potencial de tierra a un circuito eléctrico

se usa un electrodo de tierra, que puede ser algo tan simple como una

barra metálica (usualmente de cobre) anclada al suelo, a veces

humedecida para una mejor conducción.

Es un concepto vinculado a la seguridad de las personas, porque éstas se hallan a su mismo

potencial por estar pisando el suelo. Si cualquier aparato está a ese mismo potencial no

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habrá diferencia entre el aparato y la persona, por lo que no habrá descarga eléctrica

peligrosa.

Por último hay que decir que el potencial de la tierra no siempre se puede considerar

constante, especialmente en el caso de caída de rayos. Por ejemplo si cae un rayo, a una

distancia de 1 kilómetro del lugar en que cae, la diferencia de potencial entre dos puntos

separados por 10 metros será de más de 150 V en ese instante.

Figura 05: Puesta a tierra de un apoyo eléctrico.

b. Tierra analógica:

La definición clásica de masa (en inglés de Estados Unidos ground de donde viene la

abreviación GND, earth en inglés de Reino Unido) es un punto que servirá como referencia

de tensiones en un circuito (0 voltios). El problema de la anterior definición es que, en la

práctica, esta tensión varía de un punto a otro, es decir, debido a la resistencia de los cables

y a la corriente que pasa por ellos, habrá una diferencia de tensión entre un punto y otro

cualquiera de un mismo cable.

Una definición más útil es que masa es la referencia de un conductor que es usado como

retorno común de las corrientes.

El símbolo de la masa en el diagrama de un circuito es el siguiente (también es aceptable

sin el rayado):

En la mayoría de las aplicaciones la masa del equipo o sea el chasis, el soporte de los

circuitos así como el valor 0 voltios deben, en principio, ir conectados a tierra. Por lo que

muchas veces cuando se dice conexión a masa también significa conexión a tierra. En otras

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pocas ocasiones la masa y la tierra en un circuito no tienen porque tener la misma tensión.

Incluso la forma de onda de la masa respecto a la tierra puede ser variable, como ocurre en

un convertidor Buck.

I.6.5.Elementos:

Las tomas de tierra están formadas por los siguientes elementos:

a. Electrodos:

Los electrodos son elementos metálicos que permanecen en Sistema de puesta a tierra

inteligente, diseñado para complementar las instalaciones de pararrayos desionizantes de

carga electroestática durante el proceso de formación del rayo en una tormenta eléctrica,

facilitando la fuga de corriente a tierra durante la primera fase de formación del rayo,

disipando uniformemente estas fugas producidas por corrientes o derivaciones ocurridas

fortuitamente en las líneas receptoras, carcasas, postes conductores y todo aquello que

pueda producir descargas eléctricas a los que trabajan con tensiones eléctricas peligrosas.

El objeto del sistema es minimizar las tensiones eléctricas en el cable de tierra en caso de

avería de un equipo eléctrico, en baja, media o alta tensión, protegiendo de tensiones

peligrosas a personas e instalaciones.

El sistema consiste en un pozo efectuado en el terreno, electrodos especiales, tierras

orgánicas y químicas, enlace mecánico con tierra, sistema de humidificación automático

para tierras orgánicas y químicas, instalaciones eléctricas, hidráulicas y electrónicas,

dosificador de sales naturales, sondas de control, miniordenador para la gestión del análisis

y seguimiento del comportamiento de la instalación y conexionado con modem.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.

Según su estructura, los electrodos pueden ser:

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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: F ormadas por electrodos simples del mismo

tipo.

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.

La circulación de la corriente de rayo por la bajante del sistema de

protección exterior contra el rayo, origina la aparición de diferencias de

potencial entre éste y las masas metálicas o elementos conductores

conectados a tierra que existen próximos. Esto se origina por inducción

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electromagnética en el bucle abierto que constituyen ambos elementos

o estructuras, existiendo por tanto posibilidad de formarse una chispa

peligrosa entre ambos extremos.

La equipotencialidad de todos los sistemas de la instalación (transitoria

o permanente), en los que se puede originar estas diferencias de

potencial, constituye el medio más importante para reducir los peligros

de incendios, explosión, riesgo de muerte y daños materiales en el

espacio a proteger. No obstante la equipotencialidad en ciertos casos y

condiciones no es llevada a cabo: Función de la distancia de seguridad,

estructuras inflamables o explosivas, aislamiento de las masas

conductoras con respecto a tierra, etc.

Figura 06: Puesta a tierra.

A 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

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encuentren en el edificio. Para intentar reducir estos efectos, será

necesario hacer uso de protección Barra o elemento conductor, que

permite unir el Sistema de protección Contra el Rayo (SPCR), las

instalaciones o estructuras metálicas (elementos conductores:

exteriores, embebidos en la pared o interiores), masas y tomas de tierra,

así como los blindajes o apantallamientos y conductores de protección

de las líneas eléctricas, de telecomunicación y de otros tipos de cables

(redes informáticas, medida, control, regulación,...). La equipo

tencialidad o unión equipotencial de estos sistemas se consigue a través

de conductores de equipo tencialidad, vías de chispas o protectores de

sobretensiones.

I.6.6.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.

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.

I.6.7.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.

I.7. SOBRETENSIONES :

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Las sobretensiones transitorias son un incremento de voltaje de corta

duración entre 2 conductores (en nuestro caso entre 2 fases ó entre fase

y neutro).

Cuando esta tensión llega a los equipos y supera el nivel de tolerancia

de algún componente, los mismos resultarán dañados.

Las principales causas de sobretensión son las siguientes:

I.7.1.Descargas eléctricas (externa):

Los efectos de un rayo pueden ser ocasionados por un impacto directo

(consecuencia catastróficas para personas, animales ó bienes) ó por

causas indirectas (generan grandes pérdidas económicas).

Las causas indirectas que son las más numerosas, son las caídas del

rayo sobre tendidos aéreos ó en las inmediaciones, generando

inducciones en estos conductores.

I.7.2.Conmutaciones de las Empresas de Energía (externa):

Estas operaciones que son normales en todo sistema de distribución de

energía, pueden causar sobre voltajes. Generalmente son más

frecuentes en distribuciones largas y aéreas.

I.7.3.Contacto con sistemas de alto voltaje (externa):

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 o a tierra).

I.7.4.Fallas de línea a tierra (interna):

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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.

I.7.5.Pulsos por conexión y desconexión de cargas (interna):

Estas operaciones normales en todo sistema, pueden causar sobre

voltajes. 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.

Figura 07: Sobretensiones.

I.8. FORMA DE CONEXIÓN DE NEUTRO :

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Existen 3 formas de conectar el centro de estrella ó neutro del

transformador.

I.8.1.Neutro Aislado (Sistema IT):

En este caso el neutro está aislado de tierra ó puede estar conectado a

tierra, por medio de una impedancia de alto valor.

Figura 08: Diagrama de carga.

I.8.2.Neutro a Tierra en el transformador (Sistema TT):

En este caso el neutro está a tierra sólo en el transformador mientras

que mi instalación de Puesta a Tierra tiene un punto ó referencia de

tierra ,no conectado al neutro .Se aclara que el Neutro y el Sistema de

Tierra, se vinculan por la tierra misma.

Es la forma de conexión más utilizada en Baja Tensión, cuando el

transformador es de la Empresa Distribuidora.

Diesel o Gas, 11 a 17,460kVA Electricidad Continua o Principal

www.catelectricpowerinfo.com

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Figura 09: Diagrama de carga.

I.8.3.Neutro y Tierra en el transformador ( Sistema TNS):

En este caso el neutro y mi instalación de Puesta a Tierra se conectan en

el centro de estrella del transformador y de ahí se conecta rígidamente a

tierra.

Es la forma de conexión más utilizada, cuando el Cliente es el

propietario del transformador.

Figura 09: Diagrama de carga.

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O sea que en general adoptamos los Sistemas TT ó TNS, por las

siguientes razones:

Limitar la diferencia de potencial eléctrico entre todos los objetos

conductores aislados.

Separar los equipos y circuitos que fallan, cuando se produce la

misma

Limitar los sobre voltajes que aparecen en el sistema en diferentes

condiciones.

I.9. PRINCIPIOS DE PROTECCIÓN CONTRA LAS

SOBRETENSIONES EXTERNAS E INTERNAS:

Para proteger las Instalaciones en forma integral debemos realizar lo

siguiente:

Realizar una Red de Tierra Externa (conductores enterrados y

jabalinas) para evacuar la energía proveniente del rayo o de la

sobretensión hacia tierra, de manera que esta energía no ingrese

a la Planta.

Realizar una Red de Tierra Interna (conductores conectados a

partes metálicas de tableros, estructuras de equipos y carcazas de

motores) para que en el caso de ingreso de alguna sobretensión,

no exista diferencia de potencial entre un equipo y otro, o entre

partes de un mismo equipo.

Instalar las protecciones adecuadas en cada Ingreso de

conductores metálicos a la Planta. En una situación normal las

mismas están inactivas y caso de sobretensiones se cebarán

conduciendo estas tensiones peligrosas a tierra y de esta forma,

protegiendo los equipos.

En síntesis las Protecciones detectan las sobretensiones y las conducen

mediante la Red Interna a la Red Externa, para su evacuación.

Por esto vemos que estos 3 elementos (Red Externa, Red Interna y

Protecciones) son fundamentales y se necesita que estén los 3

presentes simultáneamente, para ser eficaces

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De nada vale tener una buena Red Externa sino tengo Red Interna y

Protecciones y viceversa. Esto se podría asemejar a una mesa de "3

patas".

Por ello y para una mejor comprensión dividiremos el tema en: Red

Externa y Red Interna a la Planta y además explicaremos los diferentes

elementos de protección desde el punto de vista de ingreso de las

sobretensiones.

I.10. RED EXTERNA:

Tiene por finalidad evacuar la energía proveniente de las Sobretensiones

Externas ó Internas hacia tierra, para que esta energía no ingrese al

Edificio ó no afecte a otros equipos.

Esta red externa vincula la puesta a tierra del mástil del pararrayos, con

la puesta a tierra perimetral al Edificio de la Planta y con la puesta a

tierra de la Subestación ó pilar de acometida, mediante cable de cobre

desnudo de 1x50mm2 y jabalinas soldadas asociadas.

a) La puesta a tierra del mástil comienza en la cima con un pararrayos

tipo Franklin ó Piezoeléctrico ó Iónico y a continuación existe un cable de

bajada que puede ser de cobre desnudo de 50mm2 o fleje de cobre de

30 x 2 mm2.

Esta bajada deberá ser lo más recta posible evitando cambios bruscos

de dirección y terminará en una cámara de pararrayos cercana a la base

del mástil.

De esta cámara de pararrayos saldrá una pata de ganso en dirección

opuesta al Edificio de la Planta (la pata de ganso son extensiones de

cable enterrado con jabalinas soldadas ).

b) La puesta a tierra de Planta consiste en un anillo enterrado en forma

perimetral al edificio de la Planta. Este anillo que estará formado de

cable de cobre desnudo de 50 mm2 y jabalinas tipo cooperweld de 1,5m

empezará y terminará en la cámara de Edificio.

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c) La puesta a tierra de la Subestación en Sistemas TNS consiste en

vincular la cámara de Energía con la red de tierra, mediante cable de

cobre desnudo de 50mm2 .De esta cámara de Energía se conectará el

Neutro y la carcaza del transformador.

En Sistemas TT la puesta a tierra consiste en vincular la cámara de

Energía con la red de tierra, mediante cable de cobre desnudo de

50mm2.A esta cámara de Energía se conectará el borne de tierra de los

descargadores auto valvulares de pilar.

En síntesis la Red Externa deberá contar con una tierra unificada donde

se vincularán: la cámara de Pararrayos con la cámara de Edificio,

mientras que la cámara de Energía lo hará con el punto más cercano del

anillo perimetral y de esta manera quedará todo unificado. Esto significa

que no existirán "Tierras Independientes".

En terrenos de alta resistividad, es difícil bajar la resistencia por debajo

de un determinado límite. Habrá que contentarse con un valor un poco

superior, pero sí con una buena unificación.

Si es necesario bajar un valor de resistencia, deberá agregarse

conductor de cobre desnudo de 50mm2 y jabalinas tipo cooperweld

soldadas a dicho cable.

Para realizar estas soldaduras se deberá utilizar el molde apropiado y

una carga de soldadura.

Una buena soldadura es brillante, no es porosa y queda del mismo color

que los elementos a unir. En caso de soldaduras defectuosas (recocida,

fracturadas o con poca sección de contacto) lo mejor es rehacerlas.

Un consejo útil es no hacer las soldaduras sobre cables de energía, ya

que en el momento de soldarse se llega a unos 1200 °C y es sumamente

peligroso para las vainas o coberturas exteriores de los mismos.

Otro hecho importante es saber que cuando se deforman los moldes, lo

mejor es cambiarlos (vida útil promedio 100 a 150 soldaduras).

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Figura 10: Plano de planta de red externa.

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O sea que en general adoptamos los Sistemas TT ó TNS, por las

siguientes razones:

I.11. RED INTERNA

La red interna del Edificio consiste en tener todos los equipos e

instalaciones a un mismo potencial, para que en el caso de ingreso de

alguna sobretensión no exista diferencia de potencial entre un equipo y

otro, o entre partes de un mismo equipo.

Los objetivos básicos que se buscan son los siguientes:

Asegurar que las personas en el lugar estén libres de riesgos de choques

eléctricos de voltaje peligrosos.

Suministrar capacidad de conducción de corriente, tanto en magnitud

como en duración adecuada para aceptar la corriente de falla a tierra

que permite el sistema de protección de sobre corriente sin provocar

fuego o explosiones.

Contribuir a un funcionamiento óptimo del sistema eléctrico

Para construir esta Red Interna se parte de una reja principal de

distribución que se conecta a la Red Externa y desde la cual se vinculan

en forma independiente (radial) mediante cable de cobre unipolar

aislado en PVC los siguientes equipos ó partes de instalación:

Borne de tierra de Tablero Principal de CA.

Borne de tierra de cada Tablero Seccional de CA tanto sea de

Fuerza Motriz ó de Iluminación y Tomas. A partir de estos Tableros

se pondrán a tierra, cada motor y tomacorriente con tierra.

Borne de tierra de equipo de Grupo Electrógeno (de poseer) y sus

elementos asociados (tanque, cañería, etc.).

Borne de tierra de equipo de Radio (de poseer).

Borne de tierra de equipo de Central Telefónica (de poseer).

Borne de tierra de protección para cables telefónicos y modem.

Borne de tierra de protecciones de transmisión.

Estructura metálica de la nave.

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Estructura metálica de tanques.

Cañerías metálicas de gas, agua y desagües.

Es de destacar que en Plantas más complejas por estar dispuestos los

equipos en distintas Salas, el criterio será el mismo .Desde la reja

principal de distribución se alimentará en forma independiente una barra

de cobre por Sala, desde la cual se conectarán a tierra sólo los equipos

de esa Sala.

Figura 11: Plano de planta de red interna.

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I.12. PROTECCIONES:

I.12.1. Para Descargas Directas

Un rayo es una transferencia de cargas generalmente, entre una nube y

la tierra. Cuando se rompe el aislamiento entre la nube y la tierra, se

establece una trayectoria ionizada escalonada, produciendo una

corriente elevada de descarga (valor medio 20 KA).

Los rayos tienden a seguir la ruta de menor resistencia hacia tierra y con

frecuencia esta trayectoria se encuentra en objetos altos o metálicos. En

determinados casos un objeto "alto" podría ser un edificio, una torre,

una casa, un tanque ó una persona.

En cierto modo el pararrayos "atrae" los rayos. Lo que no es cierto, es

que sin él el rayo caerá en "otra parte".O sea que la función del

pararrayos es proporcionar un camino de menor resistencia que el aire

hacia tierra.

Por lo expuesto el Pararrayos es la única protección contra las descargas

atmosféricas (rayos).

Tipos de pararrayos: Franklin, Piezoeléctrico ó Iónico.

Ubicación: partes más elevadas de las Instalaciones ó estructura

específica para tal fin.

Cantidad: es dependiente de las superficies y alturas a proteger.

En Plantas de poca superficie un pararrayos Franklin (de puntas) podría

andar. Protege un radio igual a su altura de instalación.

En Plantas de poca altura y gran superficie optar por pararrayos

Piezoeléctrico ó Iónico (gran radio de cobertura).

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a. Por Transmisión

Este tipo de protecciones son para proteger los equipos de Tx contra

descargas directas ó indirectas, ya que la antena siempre está ubicada

al exterior sobre uno de los puntos más altos de la Planta (mástil ó

estructura).

Si no coloco estos protectores tendré problemas en los Radios y en sus

equipos asociados.

Existen 2 tipos de protecciones que trabajan sobre cada cable coaxil ó

guía de onda, que vincula la antena con el equipo de radio mismo:

Una que protege el exterior del cable llamada Kit de Tierra y se instala sacando la cobertura del cable.

Otra que protege el interior del cable llamado Protector de Coaxil y se instala interrumpiendo (cortando) el cable.

Estas protecciones son multi impacto, es decir que aguantan varias descargas antes de inutilizarse.

Sus características principales son las siguientes:

Kit de tierra

Uso: transmisión.

Destino: cada coaxil ó guía de onda.

Tipo o denominación: Uni- kit 2 CC

Cantidad por cada coaxil o guía de onda: mínimo 2 (1 cuando el cable se separa del mástil ó torre y la otra junto al pasamuro.

Corriente de descarga: 20 KA.

Protector de coaxil

Uso: transmisión.

Destino: cada coaxil.

Tipo o denominación: su código depende de la potencia y frecuencia del radio.

Cantidad por cada coaxil : 1

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Corriente de descarga: 20 KA.

b. Por Energía

Este tipo de protecciones son para proteger los equipos que se

alimentan con C.A. contra descargas directas ó indirectas, ya que los

cables de alimentación de las Empresas Distribuidoras de Electricidad

constituyen verdaderas "antenas naturales".

Si no coloco estos protectores tendré problemas en los Equipos de Alta

Tecnología (Tableros Inteligentes, Computadoras, plaquetas, etc.).

Existen 2 tipos de protecciones que trabajan sobre cada fase y el neutro:

Una que está ubicada cerca del medidor llamada Descargadores

Autovalvulares y se utiliza principalmente para sobretensiones de

larga duración.

Otra que se instala dentro del Tablero Principal de CA y se utiliza

principalmente para todo tipo de sobretensiones.

Estas protecciones son multi impacto, es decir que aguantan varias

descargas antes de inutilizarse y tienen indicador de inutilización.

Sus características principales son las siguientes:

Descargador autovalvular

Uso: energía.

Destino: cruceta en pilar de acometida.

Tipo o denominación: MP / MP MOSA.

Cantidad: 1 por fase más 1 para el neutro.

Corriente de descarga: 2,5 KA.

Protector derivación con "indicación de estado"

Uso: energía.

Destino: cada del Tablero Principal de C.A.

Tipo o denominación: Citel DS 402 ó DS 404.

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Cantidad: 1 (son bipolares ó tetrapolares).

Corriente de descarga: 40 KA.

Puede pedirse con contactos secos para alarma.

Cambia de color al inutilizarse (pasa de verde a rojo en algunas

marcas).

Vienen módulos de recambio para cada polo o el neutro.

c. Por cables telefónicos

Este tipo de protecciones son para proteger los equipos que se vinculan

a Conductores Telefónicos contra descargas directas ó indirectas, ya que

los cables de alimentación de las Empresas de Telecomunicaciones

constituyen verdaderas "antenas naturales".

Si no coloco estos protectores tendré problemas en la Central

Telefónica, Central de Alarmas, Computadoras, etc.

Existen 1 tipo de protección que trabaja sobre cada par telefónico y sus

características principales son las siguientes:

Uso: circuito normal de cables telefónicos tanto de ingreso como egreso.

Cantidad: 1 por par de abonado.

Tensión nominal: 230 V+/- 10%.

Corriente de descarga: 10 KA.

Tiempo de actuación: 30 nanoseg.

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Figura 12: Diagrama de bloques ingresos de sobretensiones y protecciones.

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I.13. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA A TIERRA :

Para medir la resistencia de esta Red Externa se utiliza un instrumento

llamado Telurímetro cuyo principio de funcionamiento se basa en el

hincado de 4 jabalinas a saber: las 2 extremas para la circulación de una

corriente y las 2 centrales para la medición de tensión, de manera que el

instrumento directamente indique el valor de resistencia, es decir el

cociente entre tensión y corriente.

Figura 13: Esquema de medición de puesta a tierra.

Regularmente se utiliza el método de las 3 jabalinas y para ello el borne

E del instrumento se conecta a la jabalina ó punto a medir, mientras que

los bornes S y H se conectan a los cables provenientes de 2 jabalinas

auxiliares dispuestas alineadas entre sí y a cierta cantidad de metros del

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instrumento. Después se pone el selector en Re 3 polos y pulsando "

START " se lee el valor de resistencia.

El instrumento viene en una valija junto a todos sus accesorios:

El valor de la resistencia a tierra no debe exceder los 10 ohmios. Este límite superior es una directiva, pero para muchas instalaciones los valores de resistencia requeridos pueden ser mucho menores.

En plaza también se encuentran Pinzas Medidoras de Resistencia a Tierra.

Este método de medida es innovador ya que ofrece la posibilidad de medir la resistencia sin necesidad de desconectar nada.

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CONCLUSIÓN O RESUMEN DE LA TAREA.

RED EXTERNA:

Red externa común, es decir "Tierras Unificadas" y No "Tierras

Independientes".

Bajo valor de resistencia (la mayor parte de la Sobretensión se

derivará a tierra y menos entrará / transitará por la Instalación).

Hacer "Anillo" si se puede, no es excluyente.

Uso de conexiones soldadas en cables y jabalinas (mejores

contactos y menos mantenimiento).

Uso de cámaras de inspección donde se justifique (puntos

singulares), el resto de la instalación de cables y jabalinas puede ir

enterrado sin cámaras.

Usar cable desnudo y no aislado en pvc (esto favorece el drenaje a

tierra).Sección mínima normada: 50mm2 Cu.

En casos de instalaciones de tierras "viejas" interconectarlas con

las nuevas, ya que ayudan

Tratar de usar un mismo material para el cable como para las

jabalinas.

Montar el pararrayos lo más alto posible (mayor carpa de

protección).

De ser factible cercar en la bajada de pararrayos (altas tensiones

de paso en caso de descargas).

RED INTERNA:

Tener en cuenta que con la Red Interna estamos "Poniendo el

Equipo a Tierra". Con esta medida evitamos "daños personales y

materiales".

Realizar conexiones "Radiales" y No "En Serie".En configuraciones

en Serie si algo se afloja, pierdo continuidad "aguas abajo".

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Poner a tierra en forma centralizada (a partir de 1 barra

única) ,evitando las puestas a tierra por carga (mayor

mantenimiento, mayor resistencia, etc.) .

Usar cables aislados en PVC ó desnudos. En caso de cables

aislados usar código de colores (verde ó verde / amarillo).

En caso de utilizar Placas de Tierra Secundarias y haya mucha

distancia, verificar las secciones de los conductores de la Red

Interna.

Evitar usar secciones de cables muy chicas (a menor sección

mayor inductancia) .

BIBLIOGRAFÍA DE LIBROS Y/O PÁGINAS CONSULTADAS.

http://es.wikipedia.org/wiki/Toma_de_tierra

http://www.tuveras.com/seguridad/tierra/tierra.htm

http://www.marcombo.com/Descargas/8496334147-

INSTALACIONES%20EL%C3%89CTRICAS%20DE%20INTERIOR/

UNIDAD%2010.pdf

http://www.para-rayos.com/datos/gel20061.pdf

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