Presentacin de PowerPoint

Universidad Distrital Francisco Jos De Caldas

Sistemas Equipotenciales Y Puestas a TierraAndrs Felipe Yepes 20101005028Juan pablo Esteban 20102005068Jhon Eduard Morales 20122005053

Sistemas Equipotenciales

Cmo se hace?

cmo se hace en el caso por ejemplo de redes de potencia?.

Sistemas de Potencia

DPS -Dispositivo de proteccincontra rayos y sobretensiones-

Mantenimiento en lneas areasMantenimiento en caliente:A distanciaContactoRobtico

PotencialTraje jaula de Faraday

Jaula de FaradayLas tres funciones fundamentales de un conector son: la derivacin (tap), el terminal y el empalme.Derivacin (Tap)

Terminal

Empalme

Puestas Tierra Resistividad y resistencia del suelo

Variacin de la resistividad con la temperatura

Variacin de la resistividad con la humedad

Variacin de la resistividad con el contenido de sales

Medida de la resistividad elctrica del sueloMtodo de Frank Wenner

Mtodo de Schlumberger.

Medida de la resistencia de una puesta a tierra

Mtodos para la reduccin de la resistencia elctrica

Aumento del nmero de electrodos en paraleloAumento del dimetro del electrodoAumento de la longitud de penetracin del electrodoTratamientoqumico electroltico del terreno de los pozos

Barra de tierra.

Esta es la forma mas comn de electrodo, cuando no se requiere controlas los potenciales de superficie. Su costo de instalacin es relativamente bajo y puede usarse pata alcanzar en profundidad, capas de terreno de baja resistividad.La barra es de cobre puro o de acero recubierto de cobre. El tipo recubierto se usa cuando la barra se entierra por medios mecnicos (impacto) ya que el acero empleado tiene alta resistencia mecnica. La capa de cobre debe ser de alta pureza y aplicada electrolticamente para que no se deslice al enterrar la barra. Las barras estn disponibles en dimetros de 15 mm a 20 mm (cobre slido) y 9,5 a 20 mm (acero recubierto de cobre) y longitudes de 1,2 a 3 metros.La resistencia de una barra vertical de radio a [m] y longitud l [m] enterrada , la resistividad equivalente e , es :

R=(e/2l )[ln(4l/a)-1] ohmsPlacas de Tierra.Los electrodos de placa son de cobre o de acero galvanizado. Las planchas de acero galvanizado tienen un mnimo de 3 mm de espesor y son cuadradas de 915 1220 mm por lado. Las planchas de cobre son tpicamente cuadradas de 600 mm 900 mm de lado y entre 1,6 mm y 3 mm de espesor. Una expresin simplificada para determinar su resistencia de puesta a tierra es: R= (0,8 e/L) [Ohms]

siendo L [ m ] la profundidad mxima y e [ Ohm-m ] la resistividad equivalente del terreno.

Electrodo horizontalEstn hechos de cintas de cobre de alta conductividad o conductores retorcidos (cables). La cinta es el material ms conveniente pues para una seccin dada de material presenta una mayor superficie y se considera que tiene un comportamiento mejor a alta frecuencia. Puede ser ms difcil de conectar (por ejemplo a barras verticales), de modo que puede significar un costo de instalacin levemente mayor.

Malla de TierraEs un reticulado formado por la unin de conductores horizontales, normalmente segn direcciones perpendiculares y uniformemente espaciados, incluyendo eventualmente conductores verticales ( barras ). Se utiliza especialmente cuando el objetivo principal de la puesta a tierra es mantener un control de potenciales en la superficie del terreno, con un bajo valor de resistencia.

Para efectuar un clculo aproximado de su resistencia de puesta a tierra, se utiliza la expresin de Laurent : R= e + e [Ohms] 4 S / L

e : resistividad equivalente del terreno [ Ohm-m ]S : superficie que cubre la malla [ m2 ]L : longitud total de conductor de la malla [ m ]

Electrodo ActivoConsiste de un tubo de cobre llenado parcialmente con sales o sustancias conductivas, con perforaciones en los extremos superior (para ventilacin) e inferior (para drenaje) y sellados ambos extremos con tapas.

La humedad existente en el aire ingresa por las perforaciones de ventilacin, entra en contacto con la sal o sustancia conductiva formando una solucin electroltica que escurre hacia la parte inferior del tubo y fluye a travs de las perforaciones de drenaje hacia el suelo circundante, mediante osmosis. De este modo, el electrolito forma races en el terreno que lo rodea, las cuales ayudan a mantener su impedancia en un nivel bajo.Es una alternativa atractiva cuando no se dispone de mucho terreno y se desea obtener bajo valor de impedancia, ( se estima del orden o inferior a 10 Ohms) pero tiene el inconveniente que requiere mantenimiento.

Relleno

Es una arcilla de color pardo, de formacin natural, levemente alcalina, con un pH de 10,5. Puede absorber casi cinco veces su peso de agua, retenindola y de este modo expandirse hasta treinta veces su volumen seco. Su nombre qumico es montmorillonita sdica. En terreno, puede absorber humedad del suelo circundante y sta es la principal razn para usarla, ya que esta propiedad ayuda a estabilizar la impedancia del electrodo a lo largo del ao. Tiene baja resistividad ( aproximadamente 5 Ohm - metro ) y no es corrosiva. Se usa ms a menudo como material de relleno al enterrar barras profundas. Se compacta fcilmente y se adhiere fuertemente.

Bentonita:Yeso:Ocasionalmente, el sulfato de calcio (yeso) se usa como material de relleno, ya sea solo o mezclado con Bentonita o con el suelo natural del rea. Tiene baja solubilidad, y baja resistividad (aproximadamente 5-10 Ohm-metro en una solucin saturada). Es virtualmente neutro, con un valor de pH entre 6,2 y 6,9. Se presenta en forma natural y se asegura que no causa corrosin con el cobre, aunque algunas veces el pequeo contenido de SO3 ha causado preocupacin por su impacto en estructuras de concreto y fundaciones (cimientos). El efecto beneficioso en el valor de la resistencia a tierra del electrodo es menor que en el caso de bentonita.

Sales y GelDos o ms sales en solucin acuosa, acompaadas de catalizadores en la proporcin adecuada, reaccionan entre s formando un precipitado en forma de gel estable, con una elevada conductividad elctrica (resistividad de aproximadamente 1 Ohm-metro), resistente al ambiente cido del terreno, con buenas cualidades higroscpicas e insoluble al agua. Esta ltima cualidad le confiere al tratamiento con esos materiales sintticos su permanencia en el tiempo.Con estos gel se consigue reducciones en la resistencia de puesta a tierra de electrodos que van del 25% al 80% del valor original sin tratamiento.Tipos de conexin.Conexiones mecnicas

Las de uso ms frecuente son la conexin apernada ( en el caso de cintas o barras de seccin rectangular ) y la conexin por compresin (abrazadera). Es esencial una conexin elctrica de baja resistencia. En las conexiones apernadas, debe tenerse cuidando con el tamao de las perforaciones taladradas para acomodar el perno, para no perjudicar la capacidad de transporte de corriente de la cinta o barra. El dimetro de esta perforacin no debe ser superior a un tercio del ancho de la cinta o barra.

El mtodo de unin por remache no es aceptable, pues los remaches se sueltan y rompen por vibracin, oxidacin, etc.

Conexiones bronceadasLa conexin bronceada se aplica ampliamente al cobre y a aleaciones de cobre. Es esencial disponer las superficies planas limpias pues los materiales de bronceado no fluyen como la soldadura. Es esencial adems una buena fuente de calor, particularmente para conectores grandes. La tcnica emplea alta temperatura y bronce como material de relleno, que es el que ms se ajusta al cobre.

Uniones exotrmicas

Estas uniones se realizan mediante un molde de grafito que se disea para ajustar el tipo especfico de unin y el tamao de los conductores. Usando una pistola con pedernal se enciende una mezcla de polvos de aluminio y de xido de cobre y la reaccin que se crea forma una unin de cobre virtualmente puro entorno a los conductores. La reaccin de alta temperatura se produce en el interior del molde de grafito. Los metales que pueden conectarse son acero inoxidable, bronce, cobre, acero con recubierta de cobre, acero galvanizado y riel de aceroConexiones soldadas en forma autgenaCuando necesitan unirse componentes de cobre de gran tamao, se usa soldadura autgena en ambiente gaseoso. El arco elctrico proporciona el calor, mientras que el rea entorno al electrodo y la soldadura es envuelta por un gas tal como argn, helio o nitrgeno. Este ltimo se usa ampliamente como el gas inerte cuando se suelda cobre. El aluminio puede soldarse va arco de gas inerte de tungsteno o arco de gas inerte de metal. Tambin en este caso (aluminio) se usa algunas veces la soldadura en fro a presinMantenimiento Instalaciones domsticas y comerciales.La inspeccin normalmente toma lugar asociada con otro trabajo en el local, por ejemplo, mejoramiento del servicio, extensiones, etc. El contratista elctrico debe inspeccionar a conciencia y recomendar cambios donde observe que una instalacin no satisface las normas correspondientes. En particular, debe asegurar que la conexin entre los terminales de tierra del proveedor y del cliente es de dimensin suficiente para cumplir la reglamentacin.

El examen de estas instalaciones por parte de un contratista elctrico se hace normalmente a solicitud del cliente. Se recomienda que este examen se realice con frecuencia no inferior a una vez cada 5 aos. Como parte del examen se requieren dos tipos de pruebas independientes :

Subestaciones de distribucin industriales o de la compaa elctrica.Requieren inspeccin regular, tpicamente una vez al ao, con inspeccin visual de todo el arreglo visible de conductores del sistema de tierra. Si la red de bajo voltaje es area, el sistema de tierra de la red se revisa como parte de las normas regulares de revisin de lnea.Debe mantenerse un registro detallado de cada examen. El examinador debe revisar que el sistema de tierra existente cumpla con la reglamentacin vigente. Adems se requieren las siguientes pruebas para el sistema de tierra : Una prueba de impedancia del circuito de prueba. Una prueba de funcionamiento de todos los interruptores de corriente residual. Una prueba de conexin de todas las partes metlicas ajenas al sistemas elctrico, es decir, tableros metlicos, gabinetes de control, distribuidores automticos, etc.

Esta prueba se realiza usando un Ohmetro para medida de baja resistencia (micro-Ohmetro), entre el terminal de tierra del cliente y todas las partes metlicas respectivas.

Subestaciones principales de compaas elctricasSon monitoreadas continuamente por control remoto e inspeccionadas frecuentemente - tpicamente 6 a 8 veces al ao. Obviamente algunos casos de deficiencias en el sistema de tierra, tales como el robo de conductores de cobre expuestos, no pueden detectarse por el monitoreo continuo y deberan ser descubiertos durante una de estas visitas.

El examen se realiza menos frecuentemente - tpicamente una vez cada 5 6 aos. Se recomienda una inspeccin muy rigurosa, removiendo cubiertas, etc., donde sea apropiado. Particularmente se requiere que el examinador revise que estn de acuerdo a norma las conexiones de todas las partes metlicas normalmente accesibles, estanques de transformadores, de interruptores, puertas de acero, rejas de acero, etc.

Mtodos de puestas a TierraPuesta a tierra de sistemas de bajo voltajeEl principio subyacente es tomar primero todas las precauciones razonables para evitar un contacto directo con las partes elctricas vivas y, en segundo lugar, proporcionar medidas de proteccin contra contactos indirectos. Esto ltimo implica puesta a tierra, conexin equipotencial efectiva y un sistema de proteccin que remueva la condicin de falla.para esto tenemos varios metodos los cuales son:1. Opciones para conexin a tierra en bajo voltaje. 5. Sistema tipo TT.2. Sistema tipo TN-S. 6. Sistema tipo IT.3. Sistema tipo TN-C-S. 7. Sistema de proteccin 4. Sistema tipo PNB. para remover condicin de falla

Opciones para conexin a tierra en bajo voltaje.

Los mtodos para efectuar una conexin a tierra en bajo voltaje reciben definiciones estndar. Cada uno se identifica por un cdigo que contiene las siguientes letras :T : tierra, conexin directa a tierra.N : neutroC : combinadaS : separada

Sistema tipo TN-S.En este tipo, el neutro de la fuente tiene un nico punto de conexin a tierra en el transformador de alimentacin.Los cables de alimentacin tienen neutro separado del conductor de tierra de proteccin. Generalmente el conductor de neutro es un cuarto conductor y el conductor de tierra es la vaina o cubierta protectora (conductor PE).

Sistema tipo TN-C-S.En este tipo, el neutro de la alimentacin se pone a tierra en varios puntos. El cable de alimentacin tiene una pantalla metlica externa que combina neutro y tierra, con una cubierta de PVC (se denominan cables CNE).La alimentacin en el interior de la instalacin del cliente debiera ser TN-S, es decir, el neutro y la tierra separados, conectados slo en la posicin de servicio.Este sistema no es reglamentario en nuestro pas: no est autorizado.

Sistema tipo PNB.

Este es una variacin del sistema TN-C-S en que el cliente dispone de un terminal de tierra conectado al neutro de la alimentacin pero el neutro se conecta a tierra en un nico punto, normalmente cerca del puntode alimentacin al cliente. Se reserva el uso de este arreglo cuando el cliente tiene un transformador particular.

Sistema tipo TT.

Este en un sistema donde la alimentacin se pone a tierra en un nico punto, pero la instalacin del cliente, la pantalla del cable y las partes metlicas expuestas estn conectadas a tierra va un electrodo separado, que es independiente del electrodo de alimentacin.

Sistema tipo ITEste es un sistema que no tiene conexin directa entre partes vivas y tierra pero con las partes conductivas expuestas de la instalacin conectadas a tierra.

Sistema de proteccin para remover condicin de falla.Se puede usar un detector de fuga a tierra y un interruptor. El dispositivo que incluye ambas funciones se conoce como dispositivo de corriente residual o interruptor diferencial. Esto ltimo porque la unidad opera detectando el residuo, o diferencia, entre la corriente que sale y la que entra a la fuente de alimentacin.Cuando la corriente residual excede un valor predeterminado, el contacto abre. La unidad puede ser diseada para ser ultrasensible con muy alta velocidad de operacin para uso en situaciones especiales, por ejemplo, hos- pitales. Para aplicaciones domiciliarias se emplea unidades con 10 mA 30 mA de nivel mximo de diferencia.

FIN