GUIA PARA LA PUESTA A TIERRA DE

TRANSFORMADORES CON TENSION 15 KV – NTC 3582.

RETIE 2013.

LAURA RODRIGUEZ- GUILLERMO HOLGUIN – JAIME GARCIA

OBJETIVO

El objetivo de este documento es compartir con los trabajadores de campo, jefes de cuadrillas, técnicos de redes, contratistas o empleado, las reglas básicas y recomendaciones practicas para la conexión a tierra de los transformadores de distribución, con el fin de proteger la vida de las personas, evitar daños por sobretensiones y mejorar la efectividad de las protecciones eléctricas (Basados en el RETIE Y en la NTC-3582).

GUILLERMO HOLGUIN

TABLA DE CONTENIDO.

2. DEFINICIONES NORMA TECNICA COLOMBIANA 3582

1. ASPECTOS DEL RETIE SOBRE EL SPT

3. CONDICONES GENERALES

4. MEDICIONES EN CAMPO-TELUROMETRO.

5. PARTICIPACION DE LOS TRABAJADORES CONCLUSIONES

RETIE

ARTICULO 15° PUESTA A TIERRA

La exigencia de Puesta a tierra para instalaciones eléctricas cubre el sistema eléctrico como tal y los apoyos o estructuras que ante una sobretensión temporal, puedan desencadenar una falla permanente entre la estructura puesta a tierra y la red.

Los objetivos de un sistema de Puesta a tierra (SPT) son:

La seguridad de las PersonasLa Protección de las Instalaciones o equipos.La compatibilidad electromagnética

Las funciones de un sistema de Puesta a tierra (SPT) son:

Garantizar la condición de Seguridad de los Seres Vivos.Permitir a los Equipos de Protección despejar Rápidamente las FallasServir de referencia al Sistema Eléctrico.Conducir y Disipar las Corrientes de falla con Suficiente capacidad.

RETIE

• Se debe tener en cuenta que el criterio fundamental para garantizar la seguridad de los seres humanos, es la máxima energía eléctrica que pueden soportar, debida a la tensión de paso, de contacto o transferida y no el valor de resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente.

• Sin embargo, un bajo valor de la resistencia de puesta a tierra es siempre deseable para disminuir la máxima elevación de potencial (GPR)

ARTICULO 15° PUESTA A TIERRA

• c. Las conexiones que van bajo el nivel del suelo en puesta a tierra, deben ser realizadas mediante soldadura exotérmica o conector certificado para tal uso

• d. Para verificar que las características del electrodo de puesta a tierra y su unión con la red equipotencial cumplan con el reglamento RETIE, se deben dejar puntos de conexión y medición accesibles e inspeccionable. Cuando para este efecto se construyan cajas de inspección, sus dimensiones deben ser mínimo de 30 cm. X 30 cm. o de 30 cm. de diámetro si es circular y su tapa debe ser removible.

0 .3 m

TA PA D E C O N C R ETO D E

2500 PS I C O N M A N IJA

Z ON A D E V IA

C O N EX IO N EXO T ER M IC A

R EL L EN O D E FAVIG EL

T U B O D E G R ES D E 10"

C A B L E D E C O B R E 2 /0 AW G

VA R IL LA D E C O B R E

D E 5 /8" X 2 .40 m

30 cm

15.2 Requisitos Generales de las Puestas a Tierra

RETIE

ARTICULO 15° PUESTA A TIERRA

a. Los electrodos pueden ser Varillas, tubos, placas, flejes o cables.

RETIE

ARTICULO 15° PUESTA A TIERRA

15.3 Materiales de los sistemas de puesta a tierra.15.3.1 Electrodo de puesta a tierra.

c. Los fabricantes de electrodos deben garantizar que la resistencia a la corrosión debe ser mínimo de 15 años contados a partir de la fecha de su instalación. ASTMB117 – ASTM G1 d. Los Electrodos tipo Varilla deben tener mínimo 2.4m de longitud, deben estar identificados con la marca registrada de fabricante y sus dimensiones, esto debe hacerse dentro los primeros 30 cm. desde la parte superior. f. Los electrodos deben quedar mínimo a 15 cm. de la superficie

c

GUIA PARA LA PUESTA A TIERRA DE TRANSFORMADORES CON TENSION 15 KV

NTC 3582

PROLOGO.

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según decreto 2269 de 1993.

El ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin animo de lucro, cuya misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados internos y externos.

La NTC 3582 fue ratificada por el consejo directivo el 94-01-19, y esta sujeta a ser actualizada permanentemente.

A la siguiente presentación se han omitido algunos conceptos matemáticos con lo cual se busca en simples palabras un mejor entendimiento a la misma.

2.1 RESISTIVIDAD (RESISTENCIA ESPECÍFICA)Magnitud específica de toda materia que indica su aptitud para la conducción de la corriente eléctrica. Ésta se debe expresar en ohmios-metro (Ω-m) y representa la resistencia eléctrica medida a una muestra de materia contenida entre dos placas en un cubo cuya medida sea de 1 m de lado.

2.DEFINICIONES

2.2 RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRAValor de la resistencia eléctrica propia del conjunto electrodo-terreno en presencia de una corriente eléctrica.

2.3 ELECTRODOCuerpo metálico puesto en contacto con el terreno, con el fin de dispersar a través de éste la corriente eléctrica. Puede estar constituido por un solo elemento o por varios elementos conectados entre sí, mediante conductores desnudos enterrados.

Continuación ……

Según las características del terreno, el nivel de tensión y el grado de protección que se quiera dar, se tiene la siguiente clasificación para los electrodos:

a) Electrodo de varilla o barra: está compuesto de una varilla o barra del material indicado en la NTC 2206. Cuando la varilla es de acero de alta resistencia debe tener una película exterior de cobre, la resistencia de puesta a tierra de la varilla recubierta depende del diámetro y longitud de la varilla (profundidad de penetración)

b) Electrodo de placa: constituido por una placa metálica; el valor de la resistencia de puesta a tierra está asociado con su área

c) Electrodo en anillo: constituido por un conductor desnudo colocado en forma rectangular o circular; el valor de la resistencia de puesta a tierra depende del perímetro del anillo y del área transversal del conductor

d) Electrodo en malla: constituido por una malla de conductores desnudos; el valor de la resistencia de puesta a tierra depende de la longitud total de los conductores que conforman la malla y el área que ésta ocupa.2.

2.4 TENSIÓN TOTAL DE TIERRAProducto entre la resistencia de puesta a tierra de la instalación y la corriente que dicha instalación dispersa.

3. CONDICIONES GENERALES

3.1 Los sistemas de media tensión a los cuales se conectan los transformadores deben estar sólidamente aterrizados en la subestación correspondiente. El sistema de baja tensión y los pararrayos asociados al transformador se deben aterrizar efectivamente de acuerdo con el método recomendado en esta guía.

3.2 En la protección mediante puesta a tierra que se da a los transformadores se debe asegurar que todas las partes que puedan conducir corriente y no forman parte del circuito activo, estén al mismo potencial de tierra, reduciendo la tensión total de tierra producida por corrientes de falla o sobré tensiones de cualquier origen hasta valores permitidos.

3.3 En la instalación de puesta a tierra, el factor más importante es el valor final de la resistencia de puesta a tierra, independientemente del número de electrodos y elementos que se tengan que emplear. En consecuencia, siempre que se instale un transformador se debe medir este valor y confrontarlo con el límite establecido en esta guía.

3 CONDICIONES GENERALES

3.4 La resistividad del terreno, factor determinante en el valor de la resistencia de puesta a tierra, varia con la temperatura y la humedad, por lo que no se recomienda efectuar mediciones de la resistencia de puesta a tierra cuando la temperatura del terreno es superior a 35 °C o que éste se encuentre impregnado de agua a causa de lluvias recientes.

3.5 Si la resistividad del terreno es baja, los valores de resistencia de puesta a tierra obtenidos son bajos. En la Tabla 1, se dan valores típicos de resistividad de acuerdo al tipo de terreno,

3.6 Los transformadores de distribución instalados en redes aéreas, deben tener un juego de pararrayos ubicados lo más cerca posible al transformador, preferiblemente sobre su carcasa. Los terminales de conexión a tierra de los pararrayos deben conectarse entre sí y unirse al tanque del transformador directamente o mediante un cable de cobre de calibre mínimo 4 AWG. A este punto de unión de los terminales de tierra del pararrayos con el transformador, se deben conectar el neutro del sistema y el conductor de unión con el electrodo de puesta a tierra que debe ser un cable de cobre de calibre mínimo 4 AWG, el cual debe estar protegido para evitar contacto directo con las personas.

MODELO DE CONEXIÓN SPT

3 CONDICIONES GENERALES:

3.7 En las redes de distribución que tengan cable de guarda, éste no debe aterrizarse al poste del transformador. Dicho aterrizamiento debe efectuarse en los postes adyacentes para evitar la generación de sobré tensiones por efectos de los lazos inductivos

3.8 De acuerdo con el valor de resistividad del terreno, se debe elegir el electrodo o método más adecuado para lograr un valor de resistencia de puesta a tierra menor o igual al valor máximo recomendado de 5 Ω.

3.9 Se recomienda utilizar el electrodo de varilla, con excepción de aquellos terrenos donde no se logre obtener los valores de resistencia establecidos en esta guía. En este caso, se deben emplearlos métodos descritos en el numeral 3.12.

3.10 Las varillas deben tener las dimensiones indicadas en la NTC 2206 y deberán cumplir los requisitos establecidos en la misma norma.

3 CONDICIONES GENERALES:

3.11 La resistencia de puesta a tierra de uno o más electrodos de varilla, se calcula con la siguiente fórmula:

R=

A= área cubierta por los conductores m2K1= Coeficiente que depende de la relación longitud – ancho del área N= Número de electrodos en el área P= resistividad del terreno en Ω-mL= Longitud de la varilla en m.r= radio de la varilla en m El coeficiente K1 se obtiene de la fórmula. (p/π) (K1/ / A) para la resistencia de un electrodo de placa delgado horizontal.

3 CONDICIONES GENERALES:

3.11.1 De acuerdo con la resistividad del terreno, se escoge la longitud de la varilla, con el fin obtener el valor de la resistencia de puesta a tierra requerida. No se deben usar varilla con longitud menor a 2,40 m.

3.11.2 El número de varillas que se recomienda enterrar como electrodos de puesta a tierra se indica en la Tabla 2.

3.11.3 Si se requiere más de una varilla de puesta a tierra, se deben unir entre sí, en forma continua todas las varillas con alambre de cobre, de calibre igual al del conductor empleado en la puesta a tierra. Estas varillas se colocan a una distancia igual por lo menos a dos veces la longitud de la varilla más larga utilizada.

3 CONDICIONES GENERALES:

3.12 Cuando el terreno tenga una resistividad mayor a 150 Ω-m, se aplican los métodos descritos a continuación para obtener el valor requerido de resistencia de puesta a tierra.

3.12.1 Se colocan hasta dos varillas adicionales, buscando un terreno con menor resistividad para enterrar las varillas adicionales. Es adecuado aumentar la distancia entre las varillas, con el fin de lograr una disminución apreciable del valor de la resistencia de puesta a tierra. En la práctica se ha determinado que si se adiciona una varilla a 2 m de distancia de la otra, la resistencia de puesta a tierra disminuye un 12 % el valor obtenido inicialmente; si se coloca a 50 m, el valor disminuirá un 50 %.

3.12.2 Se pueden utilizar varillas más largas para conseguir una mayor profundidad de penetración, menor resistividad o alcanzar el nivel freático del terreno

3 CONDICIONES GENERALES:

3.12.3 Si con los anteriores métodos no se logra la resistencia de puesta a tierra, se debe realizar un tratamiento al terreno, a través de una excavación con un diámetro aproximadamente igual a 0,5 m y una profundidad de 2,8 m, con el fin de colocar la varilla dentro de relleno con bentonita (silicato de hidróxido de aluminio): 25 Ω-m, o con concreto: 40 Ω-m. Se pueden utilizar otros materiales para el relleno como son tierra negra: 50 Ω-m, carbón y sales, pero realizando mantenimiento debido a que estos rellenos sufren deterioro con el tiempo.

3.12.4 En redes de distribución rural se puede aplicar la instalación de contrapesos. Este método consiste en medir la resistencia de puesta a tierra en tres direcciones como mínimo, tratando de buscar terrenos más húmedos. Después en una zanja con profundidad de 0,5 m, hecha en la dirección que indique la menor resistividad, se entierra un conductor de cobre desnudo hasta que se alcance el mejor terreno encontrado; en este punto se entierra una varilla la cual se debe conectar al conductor

c

MEDICIONES EN CAMPO

MEDICIONES EN CAMPO

3.15 Para la medida de la resistencia de puesta a tierra, se realiza con un medidor de tierra, utilizando preferiblemente el método de los tres puntos o caída de tensión, véase la Figura 2.

3.15.1 los bornes de los extremos marcados como Jxc y Jc son los terminales de corriente y los bornes marcados como Jt y Jxt son los de tensión. Para medir la resistencia de puesta a tierra se utilizan dos electrodos auxiliares, los cuales se clavan en el terreno, hasta una profundidad recomendada de 1/20 de la distancia entre electrodos alineados con el punto de puesta a tierra que se quiere medir.

MEDICIONES EN CAMPO

3.15.2 Primero se unen los bornes Jxc y Jxt y se conectan al electrodo de tierra cuya resistencia se quiere medir. El electrodo más retirado se conecta al borne Jc (electrodo de corriente). El electrodo situado entre el electrodo de comente y el de puesta a tierra que se va a medir se conecta al borne Jt y actúa corno electrodo de tensión.

E3 E2 E1

Puesta atierra amedir

SondaJabalina

auxiliar decorriente

MTD

MEDICIONES EN CAMPO

3.15.3 Tomando como referencia el electrodo de puesta a tierra que se está midiendo, se determina la distancia D1 hasta el electrodo de corriente y la distancia D2 hasta el electrodo de tensión.

3.15.4 Al circular la corriente generada por el medidor de tierra se producen gradientes de potencial alrededor de los electrodos, pero existen zonas entre ellos donde el potencial es constante. Se ha determinado que a una distancia equivalente al 62 % de D1 no se producen perturbaciones y en este punto se debe instalar el electrodo de tensión.

D2= AL 62% D1

BORNE C BORNE PElectrodo de RefBORNE E

D1= Electrodo de Corrente

D2= Elect de Tension

MARCA KYORUTSI, ESTOS SON LOS EQUIPOS QUE DA LA EMPRESA

D2= AL 62% D1

c

3.15.5 Se realizan tres mediciones, cada una de ellas a las siguientes distancias:

D1 (m) D2 (m)25 1530 1836 22

Los resultados se consignan en el formato de la Figura 2.Si los valores obtenidos no difieren en ± 5 % respecto al valor promedio de las tres lecturas, se toma este valor promedio como el valor de resistencia de puesta a tierra.

Si el error es mayor, existe superposición de los gradientes de tensión y se deben aumentar las distancias D1 y D2, manteniendo la relación D2 = 0.62D1 y se repite el procedimiento hasta cumplir la condición permitida para el error.

MEDICIONES EN CAMPO

c

MEDICIONES EN CAMPO

D1 (m) D2 (m) R (OHM) D1 (m) D2 (m) R (OHM) Observaciones

25 15 36 2230 18 42 2536 22 50 30

PROMEDI O

Nota: Se realiza una segunda medicion si la primera difiere mas del 5% +/ - del promedio.

c

3.15.6 Todas las medidas se deben realizar sin tensión ni circulación de corriente; la puesta a tierra debe estar desconectada de las bajantes de los pararrayos, de los neutros y tierras de los equipos en funcionamiento.

MEDICIONES EN CAMPO

c

MEDIDA DE LA RESISTIVIDA DEL TERRENO

MEDICIONES EN CAMPO

3.16 Medida de la resistividad del terreno. El método más empleado para medir la resistividad del terreno es el de los cuatro puntos (método de Wenner), véase la Figura 3.

3.16.1 El método consiste en instalar cuatro electrodos de prueba alineados e igualmente espaciados a una distancia D, conectadas a los bornes del medidor de tierra. La denominación de los bornes es igual a la descrita en el numeral 3.15.1. 3.16.2 Para obtener el valor de la resistividad se deben realizar varias mediciones con diferentes distancias entre electrodos. Se recomienda emplear las distancias de 1 m, 2 m, 5 m, 10 m y 20 m.

c

MEDIDA DE LA RESISTIVIDA DEL TERRENO

MEDICIONES EN CAMPO

3.16.3 Los electrodos de prueba se entierran firmemente a una profundidad no mayor que el 10% de la distancia entre éstos.

3.16.4 Los valores obtenidos se consignan en el formato dad en la Figura 3 y se calcula el valor de la resistividad por medio de la siguiente fórmula:

P = 2 DR

Donde:

R = Resistencia leída en D = Distancia entre electrodos en m.

c

MEDICIONES EN CAMPO

Tipo de sueloResistividad (Ohm-

m)

Orgánico húmedo 10 a 100

Orgánico seco 100 a 200

Seco I nferior a 1.000

Rocoso Mayor a 1.000

Valores tipicos de resistividad según terreno

Máxima resistividad Ohm-

m

Cantidad de

VarillasLongitud (m)

61 1 2.4

110 2 2.4

150 3 2.4

Numero de varillas de acuerdo a la resistividad