Sistemas de Tierra 2011

7/21/2019 Sistemas de Tierra 2011

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Autor: MSc. Ing. Walterio Ruiz Quesada

Sistemas de Tierra


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DEFINICIN DE PUESTA A TIERRA

PUESTA A TIERRA , ES EL CONJUNTO FORMADO PORUNO O VARIOS ELECTRODOS ANCLADOS A LA MASATERRESTRE Y COMUNICADOS ENTRE SI, POR UNCONDUCTOR DESNUDO DE SECCIN SUFICIENTE QUE

UNIR ADEMS, TODO EL EQUIPAMIENTO Y PARTESMETLICAS DE UNA INSTALACIN, GARANTIZANDO LACONDUCCIN HACIA LA MASA TERRESTRE DE LASCORRIENTES DE FALLAS O DESCARGAS ELCTRICASATMOSFRICAS.

ESTA DEBE GARANTIZAR LA PROTECCIN DE LASPERSONAS, LOS EQUIPOS , LA CANCELACIN DEPOTENCIALES PELIGROSOS Y EL CORRECTO ACTUARDE LAS PROTECCIONES.


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MAGNITUD DE LA CORRIENTEINICIAL ASIMTRICA DE FALLA.

A

DURACIN DE LA CORRIENTE DEFALLA.

B

ELEVACIN MXIMA PERMISIBLEDE TEMPERATURA

C


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DIFERENCIAS ENTRE CONDUCTORES NEUTRO (N), DE PUESTA TIERRA (PAT) Y TIERRA DE PROTECCIN (PE)

CONDUCTOR NEUTRO (N)

CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA (PAT)

Es el conductor sin uniones, empalmes o derivaciones y su unin conlos electrodos puestos en contacto con la tierra.

CONDUCTOR DE TIERRA DE PROTECCIN (PE)

Es el hilo comn o de masa que interconecta los gabinetes y chasismetlicos de equipos y aparatos, otorgando simultneamenteseguridad a las personas y potencial de referencia a los circuitoselectrnicos.

Es el retorno de energa de una carga elctrica con destino a tierra


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DIFERENCIAS ENTRE CONDUCTORES NEUTRO(N), DE PUESTA A TIERRA (PAT) Y TIERRA DE

PROTECCIN (PE)

PANELELCTRICOPRINCIPALN

PE

PAT

Electrodo

de tierra

L1L2

L3


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ACOMETIDA ANCLAJE

mm2 AWG mm2 AWG

35 mm2 o menor 2 y menor 10 mm2 8

50 mm2 1/0 16 mm2 6

70 - 95 mm2 2/0 - 3/0 25 mm2 4

120 -150 mm2 4/0 - 350 MCM 35 mm2 2

400 - 507 mm2 750 - 1000 MCM 70 mm2 1/0

185 - 240 mm2 350 - 500 MCM 50 mm2 2/0

ms de 507 mm2 ms de 100MCM 95 mm2 3/0

CABLE DE ANCLAJE PARA ACOMETIDA

TIS 0537.0 (mm2) TIS 6.10 Mil-circular-mil


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DISPOSITIVOAUTOMTICO DEPROTECCIN

ANCLAJE

(mm2) (AWG)15 1.5 1420 4.0 12

30-40-60 6.0 10100 10.0 8200 16.0 6400 35.0 2

600-800 50.0 1/0

1000 70.0 2/01200 95.0 3/01600 120.0 4/02000 150.0 250 MCM2500 185.0 350 MCM3000 240.0 400 MCM

4000 240.0 500 MCM

CABLE DE ANCLAJE PARA EQUIPOS


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K

tIs

2

S------- Es la seccin del conductor en milmetros cuadrados.

I-------- Es el valor eficaz de la corriente de defecto que puedeatravesar el dispositivo de proteccin para una impedancia de

defecto despreciable (en amperes).

t--------- Es el tiempo de funcionamiento del dispositivo de corteen segundos. Se considera que este mtodo es vlido a travsde estas frmulas para tiempos de desconexin menores de 5segundos.

K--------- Es el factor cuyo valor depende de la naturaleza delmaterial del conductor de proteccin, de los aislamientos del

mismo y de las temperaturas inicial y final.


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Naturaleza del aislante de los conductores de

proteccin o de los revestimientos de cablePoliclorurodeVinilo(PVC)

Polietileno reticulado( PRC )Etileno-Propileno( EPR)

CauchoButilo

Temperaturafinal

160 0C 250 0C 220 0C

Material del Conductor K

Cobre

AluminioAcero

143

9552

176

11664

166

11060

Conductores de proteccin aislados, no incorporados a los cables y paralos conductores de proteccin desnudos en contacto con el revestimiento

de cables

.


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Naturaleza del aislante de los conductoresde proteccin o de los revestimientos decable

Policlorurode

Vinilo( PVC)

Polietilenoreticulado( PRC )EtilenoPropileno

( EPR)

CauchoButilo

Temperaturainicial

70 0C 90 0C 85 0C

Temperaturafinal

160 0C 250 0C 220 0C

Mat del Conductor KCobreAluminio

11576

14394

13489

Valores de K para los conductores de proteccin que constituyenun cable Multiconductor.


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CondicionesMaterialesdel conductor

Visibles y en losemplazamientosreservados

Condicionesnormales

Riesgo deIncendio

Temp mx

cobre ( K )

5000C

228

2000C

159

1500C

138

Temp mxAluminio ( K)

3000C125

2000C105

1500C91

Temp mxAcero ( K )

5000C82

2000C58

1500C

50

Valores de K para conductores desnudos que no corren riesgo dedaar materiales prximos para las temperaturas indicadas.


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SI SE UTILIZA ESTA TABLA A CONTINUACIN MOSTRADACOMO BUENA APROXIMACIN A LA REALIDAD, NO ESNECESARIO HACER USOS DE LA FRMULA Y LA TABLA DE

k ANTES MOSTRADAS.

LO QUE SI PODEMOS CONCLUIR, ES QUE EL CONDUCTORDE TIERRA ES NECESARIO CALCULARLO O

SELECCIONARLO ADECUADAMENTE PARA DEFINIR SUMAGNITUD, PUES UN ERROR POR DEFECTO PUEDEOCASIONAR GRAVES TRASTORNOS A LA INSTALACIN


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SECCIN DE LOS

CONDUCTORES DE FASE DE

LA INSTALACIN S ) mm

2

)

SECCIN MNIMA DE LOS

CONDUCTORES DE

PROTECCIN S

P

)

mm

2

)

S 16 S

16 S 35 16

S > 35 S/2

TABLA QUE DEFINE LA RELACIN ENTRE EL CABLEDE ACOMETIDA

Y EL CABLE DE PROTECCIN


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EFECTOS FISOLGICOS DE LA CORRIENTEELECTRICA

DEPENDEN ENTRE OTROS FACTORES DE:

A- La intensidad de la corriente que circula porel cuerpo humano y el tiempo de exposicin aella.

B- El recorrido en el cuerpo.

C- La frecuencia (si la I es alterna).


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Refirindonos a los efectos debidos a laintensidad y el tiempo de exposicin podemos

decir que adems Los efectos fisiolgicos de la corriente pueden

ser variables y dependen de un gran nmerode factores, algunos no medibles como:

a- El estado de salud.

b- La edad.

c- El sexo

d- El nivel de sorpresay otros


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Para una tensin de contacto dada, laintensidad de la corriente que puede circular

por el cuerpo, est en funcin de:

1-La resistencia interna del organismo que es

para un voltaje dado, suficientemente estable.

2- La resistencia de contacto que puede variar

ampliamente dependiendo de:

-La superficie de contacto.

-La presin de contacto.

-El estado de la piel (seca, hmeda).

-Las condiciones climticas.

Z I


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Fig- I -16 Curvas de Koeppen TolazzyZona I:Zona de franca o rpidarecuperacin desde el momentode la percepcin hasta elmomento en que se hace difcillibrarse del contacto.Zona II:Sntomas de asfixia, parocardaco reversible,irregularidades en el ritmo

cardaco, inconsciencia,posibilidades de fibrilacin.Zona III:Inconsciencia, paralizacin elcorazn, quemaduras, lesiones

internas, fibrilacin ventricularirreversible

Obsrvese que hasta 10 a los efectosson independientes del tiempo y por otraparte, para tiempos menores de 50milisegundos los efectos son

independientes de la intensidad.


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El recorrido en el cuerpo.

Se deben definir dos formas de contacto con lacorriente:

El macrochoque: Cuando la piel est presente comoelemento de proteccin en el momento que el contacto

se efecta.

El microchoque: Ocurre en el caso de dispositivosimplantados en el interior del cuerpo cuando no se

cuenta con la proteccin de la piel.


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Voltaje Resistencia del

cuerpo

25 Volts ------------ 2500 50 Volts ------------ 2000

250 Volts ------------ 1000

> 250 Volts ------------ 650 (Valor asinttico)

Comportamiento de la resistencia del cuerpohumano con relacin al voltaje


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I Significa que el sistema

tiene todos sus conductoresaislados de tierra o conexinde uno de ellos(normalmente el neutro) atierra a travs de una altaimpedancia.

T Significa que el sistema

tiene uno de sus conductores(normalmente el neutro)conectado a tierra.

Primera letra.

Define la relacin entre el sistema energtico y la tierra.

I T


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T

T Significa que la

conexin a tierra de lasmasas, es independientede la conexin a tierradel sistema

N Significa que la tierra

de las masas est unidaal punto del sistemaconectado a tierra( normalmente el neutro).

Segunda letra:

Define la relacin entre la masa de la instalacin y latierra

N


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Sistema IT

Sistema aislado de tierra con anclaje de las masasindependientes del sistema elctrico.

Sistema TT

Sistema anclado a tierra con anclaje de las masasindependiente del anclaje del sistema elctrico.

Sistema TN

Sistema anclado a tierra con anclaje de las masasconectado con el punto del sistema del sistema

Elctrico conectado a tierra (el neutro).


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Sistema TNC

El conductor neutro hace tambin la funcin del conductorde proteccin denominndosele conductor PEN.

Sistema TNS

El conductor neutro (N) y el de proteccin (PE) estnunidos solamente en el punto de anclaje a tierra delsistema elctrico, de ah en adelante viajan Independientespor la instalacin.

Sistema TNCS

Es un sistema TN -C donde desde cierto punto de la instalacinel conductor PEN se desdobla en un neutro aislado y uno de

proteccin semejante al sistema TN- S.


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NORMAS ELCTRICASRELATIVAS AL SISTEMA DE PUESTA ATIERRA.

Est prohibida la conexin de los conductores neutro yde tierra en ms de un punto. La unin del neutro y latierra se hace en la barra de tierra del panel principal dedistribucin mediante el puente de enlace y del lado

secundario de los sistemas derivados separadamente.

No se recomienda utilizar cable desnudo como conductorde tierra en circuitos alimentadores, ramales y de equipoque alimentan a cargas electrnicas, excepto en unioneso puentes cortos que no corren por dentro de conductoso bandejas.


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NORMAS ELCTRICASRELATIVAS AL SISTEMA DE PUESTA ATIERRA

El conductor de tierra tiene que correr junto a los conductoresde fase y de neutro, incluso dentro de la misma canalizacin.Ello con la finalidad de que disminuya su impedancia efectivay operen adecuadamente los dispositivos de proteccincontra sobrecorriente, SPDs y filtros.

VIOLACIN

El conductor de tierra aislado aadidotiene que ir por el interior del conducto


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NORMAS ELCTRICASRELATIVAS AL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Cuando se usen conexiones removibles, como las de equiposenchufables (con espigas y sus respectivos tomacorrientes),el conductor de puesta a tierra del equipo debe ser el primero

que se conecta y el ltimo que se desconecta, de ah que latercera para de las espigas, sean ms largas.


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Sistema T (Desventaja).


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pndc

f

TRRRR

VI

p

d

p

n

p

cfr

R

R

R

R

R

RVV

1

1

Suponiendocp RR >> 0dRy

p

n

fr

R

RVV

1

1

p

np

rp

R

RR

VI

1

1


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Anlisis del Sistema TT


30/139

Si entonces y

Si entonces y

a

np

f

p

R

RR

VI

1

1

a

n

fr

R

RVV

1

1

n

a

fn

R

RVV

1

1

0aR 0rV

aR fr VV 0nV

fn VV

Suponiendo Rn>>Rc y Rd=0


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Sistema TN-C


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;

i

c

fTRVI2

2

f

rVV

0nVp

f

pR

VI

2

;

;

;

0dR np RR >>SUPONIENDO y


33/139

Sistema TN-Ccaso particular _ anclaje adicional)


34/139

c

fTR

VI

2

a

n

f

r

R

RVV

1

12

n

a

f

n

R

R

VV

1

1

2

a

np

f

p

R

RR

VI

1

1

2

;0dR ,np RR aRSUPONIENDO y

Sistema TN-C

caso particular _ anclaje adicional)


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Sistema TNS


36/139

cc

f

TRR

VI

'

c

c

fr

R

RVV

'1

1

c

cp

f

p

R

RR

VI

'1

1

0dR np RR >>Suponiendo y

0' cR 0rV

Si

ENTONCES

cR '

entonces

p

f

p

R

VI ENTONCES


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Sistema TN-S

(Con anclaje adicional en el Equipo)


38/139

cc

f

TRR

VI

'

a

n

c

c

fr

R

R

R

RVV

1

1

1

1

'

n

a

c

c

fn

R

R

R

RVV

1

1

1

1

'

a

n

c

cp

f

p

R

R

R

RRVI

1

1

1

1

'

Sistema TN-S

Con anclaje adicional en el Equipo)


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Text


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je

DISTRIBUCION DEL POTENCIALALRREDEDOR DE UN ELECTRODO VERTICAL


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INFLUENCIA DE LA SEPARACIN ENTRE

ELECTRODOS, EN EL EFECTO DE

APANTALLAMIENTO

.

A) ELECTRODOS A UNA SEPARACIN TAL QUE NO EXISTESUPERPOSICIN DE LAS REAS DE RESISTENCIA.

B) INFLUENCIA MUTUA ENTRE ELECTRODOS CUANDO SEENCUENTRAN CERCANOS.


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VOLTAJE DE PASO.

L

IVdc

7.0

VOLTAJEDE CONTACTO.

Lh

IVP

16.0

V l i d t i d t t


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Segn la IEC 60364-4-44.

Tiempo de

despeje de la falla

Mxima tensin de contacto

admisible (valores en rmsc.a.)

Mayor a dossegundos

50 voltios

500

milisegundos

80 voltios

400milisegundos

100 voltios

300milisegundos

125 voltios

200milisegundos

200 voltios

150milisegundos

240 voltios

Valores mximos de tensin de contacto enfuncin del tiempo de desconexin.


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RESISTIVIDAD DEL TERRENO

LA RESISITIVIDAD O RESISTENCIA ESPECFICA DE UNMATERIAL SE DEFINE COMO LA RESISTENCIA ENCORRIENTE DIRECTA ENTRE LAS CARAS PARALELAS

OPUESTAS DE UNA PORCIN DE ESTE, DE LONGITUDUNITARIA ( CUBO DE UN METRO).

EN EL SISTEMA DE UNIDADES MKS QUE ES EL USADOEN CIENCIA Y TECNOLOGA ACTUALMENTE LA

RESISTIVIDAD SE EXPRESA EN . m2 /m, LO QUE ESEQUIVALENTE A.m.


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RESISTIVIDAD PARA DIFERENTES TIPOS DE MATERIALES


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RESISTIVIDAD PARA DIFERENTES TIPOS DE TERRENOS


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VARIACIONES DE LA RESISTIVIDAD DE UN TERRENO

ARCILLOSO EN FUNCIN DELPORCIENTO DE SALESCONTENIDASEN EL


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Por ser la tierra un conductor con caractersticas electrolticas,al disminuir la temperatura, la resistividad del terreno seincrementa. Un caso crtico resulta cuando el terreno seenfra por debajo de 0 C,el agua que contiene pasa a estadoslido, evitando de esta manera la disociacin de las sales y el

movimiento de los electrolitos.

Donde:

T -- Resistividad del terreno a la temperatura T. (.m).18Resistividad del terreno a 18 C. (.m).----- Coeficiente de temperatura para la conductividad

elctrica.T ----- Temperatura a la cual se determina la resistividad

del terreno. (C).

Variacin de la resistividad del terreno con lastemperaturas bajo cero grados centgrados


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Influencia de la temperatura en la resistividad(valorar el cambio con las temperaturas bajo cero)


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Estratigrafa del terreno

Las resistividades ms bajas determinan en el resultado


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Variaciones estacionales en Cuba


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MEDIDAS COMPLEMENTARIAS PARADISMINUIR LA RESISTIVIDAD DEL SUELO

Podr ser:

Sistema de goteo de agua cronometrado(si existe una fuente de agua local).

Sistema de condensacin de agua autnoma(si no existe la fuente).


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HUMECTACIN DEL SUELO


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ALGUNOS ASPECTOS SOBRE LA

RESISTIVIDAD DEL TERRENO QUE ES

NECESARIO CONOCER.

GRANULACIN DE LOS SUELOS

COMPACIDAD DE LO SUELOS

RESISTIVIDAD DE LAS AGUAS NATURALES.

CONDUCCCIN ELCTRICA DE LOS SUELOS

ANISOTROPA DE LA RESISTIVIDAD

INFLUENCIA DE LA HUMEDAD Y LA TEMPERATURA


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INFLUENCIA DE LA HUMEDAD Y

LA TEMPERATURA

)03.01)(173.0(

103.12

4

TW

x

FRMULA DE ALBRECHT

1

2

2

2

1

2

12

)03.01)(173.0(

)03.01)(173.0(

TW

TW

FRMULA DE ALBRECHT PARA LA CORRECCINDE LAS LECTURAS PARA DIFERENTES

TEMPERATURAS Y HUMEDAD


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MEDICIN DE LA RESISTIVIDAD

LOS INSTRUMENTO USADOS PARA LA MEDICIN DELA RESISTIVIDADS SON LOS TELULMETROS

EXISTEN 2 TIPOS:

TELURMETROS DE 3 BORNES

TELURMETROS DE 4 BORNES

LAS MAYORES VENTAJAS CON RESPECTO A LAFIABILIDAD DE LAS LECTURAS SE LE ATRIBUYE ALOS DE 4 BORNES


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LECTURAS DIRECTAS CON EL TELURMETRO

DE 4 BORNES


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MTODOS GEOFSICOS DE MEDICIN:

MTODO WENNER


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METODO SCHLUMBERGER


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Medicin de Resistencias a tierra contelurmetros de 4 bornes

Cuando la resistencia de losconductores no es significativa.Sistemas pequeos o de no tan

baja resistencia

Cuando la resistencia de los conductoreses significativa por ser sistemas grandesde muy baja resistencia a tierra

Medicin de resistencia cuando los


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Medicin de resistencia cuando losconductores no son factibles de ser

clavados en el terreno

En estos casos los electrodos auxiliares estarn formados porplacas de aproximadamente 200 cm2 de rea.


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MTODO DE LA CADA DE POTENCIAL

MEDICIN DE RESISTENCIA A TIERRA


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MTODO DE CADA DE POTENCIAL (62 %)

a) P2-1ubicado al 62 % de la distancia entre la tierra bajo prueba y C,b) P2-3desplazado 10 % ms prximo a la tierra bajo prueba.c) P2-2desplazado 10% ms alejado de desde la tierra bajo prueba,

C2 C1P2 P1

0.62 D

0.52 D

0.72 D

D

C XP

Probador

de 3 bornes

Probador

de 4 bornes

C


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POSICIN DEL ELECTRODO DE POTENCIAL

AL 62% DE LA DISTANCIA 5d

V

I

x

d

E P C

x

Resistencia aparente

E C


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Medicin de resistencia a tierra por el MtodoVoltiamperimtrico

Para sistema con neutroanclado a tierra Para sistema con neutro

aislado de tierra

El voltmetro debe tener almenos 1000 Ohms x volts

C id i i


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Consideraciones necesarias

APLICABLE A CORRIENTES ALTERNAS HASTA100 HZ. O CORRIENTES DIRECTAS.SEGN ADUAN-COMENT OF MEDICAL

INSTRUMENTATION (AMM)/ JULIO DE 1971 LAMXIMA SENSIBILIDAD DE LAS PERSONAS ESTSITUADA ENTRE LOS 50 Y 500 HZ.A PARTIR DE 1000 HZ. SE APRECIA UNA

DISMINUCIN DE LA SENSIBILIDAD, POREJEMPLO, A 100 KHZ. EL ORGANISMO TOLERA100 VECES MS CORRIENTE A IGUALDAD DEEFECTOS, QUE LOS QUE TOLERA A 1 KHZ.


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SEGN LAIEC

TIEMPOS DE DESCONEXIN 5 SEG

LUGARES SECOS

LUGARES HMEDOS

LUGARES MOJADOS

50V

24V

12V

VALORES DE VOLTAJES MXIMOS DESEGURIDAD PARA EL SER HUMANO


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ALGUNOS MTODOS PARA LA OBTENCIN DEUNA ADECUADA TIERRA FSICA

TIERRAS NATURALES

Text

SISTEMA UFER

SISTEMA CONVENCIONAL

ELECTRODOS QUIMICAMENTE

ACTIVADOS

ELECTRODOS DEGRAFITO

SALES ELECTROLTICAS

SISTEMA FARAGAUSS


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TUBERA METLICA DE AGUA SOTERRADA

Debido al uso creciente hoy da detuberas de agua no metlicas, no sepermite ms el uso de las tuberasmetlicas como nico electrodo detierray cuando sta entre a un edificiotendr que ser complementada, con

al menos algn otro sistema deelectrodos de tierra que garanticen laresistencia mnima necesaria, para laproteccin de la vida de las personas.

ELECTRODOS DE TIERRA NATURALES

SISTEMA CONVENCIONAL


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LOS ELECTRODOS SE CLASIFICAN EN

A- ELECTRODOS DE PUNTA.(VERTICALES)

Comunmente se comercializan de acero cobreado (cooperweld), siendo los dimetros recomendables de , 1 ,

siendo las profundidades de 1.5 a 3 metros las mas comunesy hasta 5 metros.

Son usados y comercializados tambin electrodos de acerogalvanizado, no recomendables en zonas tropicales comolas nuestras por el alto factor de corrosin, en cambiotienen ms aplicacin y aceptacin por ejemplo en Europa

B- ELECTRODOS DE CINTA O CABLE.Los materiales ms utilizados son: Cables de cobre trenzados (35 mm2 de seccin como mnimo). Pletinas de cobre (35 mm2 de seccin y 2 mm de espesor). Pletinas de acero galvanizado (95 mm2 de seccin).

Alambre de acero cobrizado (35 mm2 de seccin como mnimo).

C-ELECTRODOS DE PLACA


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Las placas ms utilizadas son rectangulares de (0.5 x 1) 1m cuadradas de (1 x 1) m, las de cobre suelen ser de 2 mmde espesor mnimo y las de hierro galvanizado son de 2,5mm de espesor mnimo. En cualquier caso, la superficie tilno ser inferior a 0,5 m2. Su colocacin debe hacerse

vertical.No se recomiendan el uso de placas si tenemos en cuentala relacin gastos- beneficios . La parte superior de laplaca debe estar enterradas de 0.8 a 1 m de la superficie

del terreno

Corrosin de los metales ms usados para electrodos


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Corrosin del cobre

Resistente a la corrosin, a excepcin de los suelos alcalinos o en mediosamoniacales (agua de estircol). Tambin le atacan las cenizas y escorias.

Corrosin del hierro galvanizadoEl hierro galvanizado suele corroerse ms en las partes enterradas

(a mayor profundidad ms humedad).

Corrosin del aluminioLa corrosin del aluminio puede ser rpida en los suelos alcalinos. Suutilizacin en las tomas de tierras debe hacerse con cuidado y previoanlisis del terreno.

Corrosin bacterianaEn las arcillas, medio ms propicio para la corrosin bacteriana, el cobreno sufre ningn ataque, pudiendo por el contrario ser seriamente atacadoel hierro, especialmente en los suelos sulfurosos.

de sistemas de tierra.

Sistemas de aterramiento convencional


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Sistemas de aterramiento convencional

MTODOS DE CLCULO

Para obtener la resistencia de un electrodo vertical se utiliza la

expresin :

).4

.4log21.2log

..23.2

vv

vv

v

v

v

vLhLh

dL

LR

2

vzv

Lhh

SIENDO FRMULA ABREVIADA

LRv

9.0


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LOS TRMINOS DE LA FRMULA SON:

Rv ------- Resistencia a tierra del electrodo vertical; ().

lv -------- Longitud del electrodo vertical; (m).

dv --------Dimetro del electrodo vertical; (m).

-------- Resistividad medida del terreno (.m).

hv ------ Profundidad hasta la mitad del electrodo

vertical respecto a la superficie delterreno (m).

hz --- -- Profundidad de la zanja donde se clava elelectrodo; (m).


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rn

RRp

LA RESISTENCIA A TIERRA DE VARIOSELECTRODOS EN PARALELO SE CALCULASEGN LA FRMULA:

r SE OBTIENE A SU VEZ , DE LA TABLA SIGUIENTE,SEGN SEA EL ESPACIAMIENTO ELEGIDO.


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Nmero deelectrodos

Relacin a / L a: distancia entreelectrodo, L: longitud del electrodo

1 2 3

r t r t r t

Varillas en crculo o polgono

3 0.75 0.50 0.77 0.60 0.88 0.85

4 0.69 0.45 0.75 0.55 0.85 0.80

6 0.62 0.40 0.73 0.48 0.80 0.62

8 0.58 0.36 0.71 0.43 0.78 0.60

10 0.55 0.34 0.69 0.40 0.76 0.55

20 0.47 0.27 0.64 0.32 0.71 0.43

30 0.43 0.24 0.60 0.30 0.68 0.40

50 0.40 0.21 0.56 0.28 0.65 0.37

70 0.38 0.20 0.54 0.26 0.64 0.36

100 0.35 0.19 0.52 0.24 0.62 0.35


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Varillas en lnea recta

2 0.85 0.82 0.90 0.90 0.95 0.95

3 0.78 0.80 0.86 0.92 0.91 0.93

4 0.74 0.77 0.83 0.89 0.88 0.92

5 0.70 0.74 0.81 0.86 0.87 0.90

6 0.63 0.71 0.77 0.83 0.83 0.89

10 0.59 0.62 0.75 0.75 0.81 0.80

15 0.54 0.50 0.70 0.54 0.78 0.74

20 0.49 0.42 0.68 0.56 0.77 0.68

30 0.43 0.31 0.65 0.46 0.75 0.58

Sistemas de aterramiento


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Clculo del cable de enlace ( vlido para profundidades entre 50cm y 100cm.)

Configuracin lineal

bh

LLog

LRt

2

2

3.2

dh

LLog

L23.2Rt

2

(Para Planchuela)

(Para Cable)

La resistencia a tierra real y la total de la malla es :

t

RttR

tRRp

tRRpRm

L1.2Rt

Frmula abreviadaResistencia de la

malla


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hbdLog

dRt

2

822

3.2

dh

d4Logd223.2Rt

2

(Para Planchuela)

(Para Cable)

PARA EL CABLE DE ENLACE CIRCULAR

t

Rt

tR n.

t ES OBTENIDO IGUALMENTE DE LA TABLA ANTERIOR


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CALCULO DE LA RESISTENCIA A TIERRADE UNA ESTRELLA SEGN EL No DEBRAZOS HORIZONTALES QUE ESTATENGA

thnRttR

th Coeficiente de apantallamiento de la estrella (siguiente tabla)

TABLA No 3 Para electrodos de Configuracin Horizontal


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DISPOSICIN DEL ELECTRODO LONGITUD DEL

BRAZO M)

C

OEFICIENTE

th DOS LNEAS PARALELAS A UNA DISTANCIA

DE 8 METROS20 - 30

40 - 60

70 - 80

0.75

0.70

0.65DOS LNEAS PARALELAS A UNA DISTANCIA

DE 10 METROS20 - 30

40 - 60

70 - 80

0.85

0.80

0.75TRES BRAZOS DISPUESTOS EN ESTRELLA

( ESTRELLA DE TRES BRAZOS)10

20

30

40

0.75

0.80

0.85

0.90CUATRO BRAZOS DISPUESTOS ENESTRELLA

( ESTRELLA DE CUATRO BRAZOS)

10

20

30

40

0.65

0.70

0.75

0.80

Al i d l i t i


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Algunas expresiones de la resistencia atierra de electrodos poco usados.

Resistencia del electrodo de placa.

La resistencia a tierra de un electrodo de placapuede ser determinado, desde el punto de

vistaprcticopor la siguiente expresin

P= Permetro de la placa

Vigas metlicas.


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Las vigas metlicas se comportan como electrodosverticales de punta, cuando estn bajo terreno.

El valor de la resistencia a tierra puede ser obtenidacomo:

dC ---- Dimetro del crculo que inscribe a la viga

hv---- Profundidad hasta la mitad de la parte de la vigabajo terreno


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METODOLOGA DE CLCULO DE MALLAS PARASUELOS UNIFORMES (NORMA IEEE STD-80 2000)

Constantes:: Resistividad aparente del terreno, .m

I : Corriente de falla monofsica en el secundario, kAIo : Corriente de falla monofsica a tierra en el primario,Atc : Tiempo de despeje de la falla, s

KF : Constante para diferentes materiales a diferentestemperaturas de fusin Tm y unaTemperatura ambiente de 40 oC.


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Variables:hs: Grosor de la capa superficial, m

s: Resistividad aparente de la capa superficial, .mL1: Largo de la malla, mL2: Ancho de la malla, mh: Profundidad de enterramiento de la malla, mLc: Longitud total del conductor horizontal, m

Lv: Longitud de un electrodo tipo varilla, mD: Espaciamiento entre conductores, mN: Nmero de electrodos tipo varillaU paso tolerable: Tensin de paso tolerable, VUcontacto tolerable: Tensin de contacto tolerable, VUmalla: Tensin de la malla en caso de falla, VUpaso: Tensin de paso en caso de falla, VA: Seccin transversal del conductor, mm2Cs: Coeficiente en funcin del terreno y la capa superficialLT: Longitud total del conductor, mA: rea disponible para construir la puesta a tierra, m2

a) Conductor a utilizar:


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a) Conductor a utilizar:


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Segn [35,36] la Comisin ElectrotcnicaInternacional (IEC), la corriente admisible por el99.5 % de las personas sin sufrir fibrilacinventricular, tomando como referencia unapersona de 70 Kg de peso es:

cfv tI

157.0

FORMULA DE DAZIEL Y LEE

I


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fv

fv

hK

II

Tabla I-4Factor de correccin del lmite de fibrilacin ventricular

Trayecto de la corriente

Factor Kfv

Mano izquierda a cualquiera o ambos piesAmbas manos a ambos piesMano izquierda a mano derechaMano derecha a cualquiera o ambos piesEspalda a mano derecha

Espalda a mano izquierdaPecho a mano derechaPecho a mano izquierdaNalgas a cualquiera o ambas manosPie derecho a pie izquierdo

1.01.00.40.80.3

0.71.31.50.7--


90/139

c

sstolerablepaso

tCU 157.0)61000(

c

sstolerablecontacto

t

CU

157.0)5.11000(

09.02

)1(09.0

1

s

ss

hC

Donde:


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DONDE:

tc = Tiempo de despeje de la falla en segundos.

= Resistividad aparente del terreno en m.s = Resistividad aparente de la capasuperficial en .m.

hs: Grosor de la capa superficial en m.

Cs : Coeficiente en funcin del terreno y la capasuperficial.


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) Determ inac in de la con f igu rac in in ic ial:


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D) CLCULO DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA RG EN OHMIOS:

e) Clculo del mximo potencial de tierra (GPR)

Si GPR > Ucontacto tolerable se calculan las tensionesde malla y de paso en caso de falla

si GPR < Ucontacto tolerable , entonces el diseo haconcluido


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f) Clcu lo de tensin de malla en caso de falla:


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Kii = 1 para mallas con electrodos devarilla a lo largo del permetro, en

las esquinas o dentro de la malla.

Para mallas sin electrodos tipo varilla o conpocas varillas dentro de la malla.


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Umalla >Ucontacto Tolerable se debe cambiar la


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configuracin de la malla

Si Umalla


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Soldadura de aluminotermica.

La aluminotermia consiste en una reaccin qumicaexotrmica en la cual se reduce el xido de cobremediante aluminio en polvo:

En ella el aluminio se combina con el oxgeno del xidode cobre, resultando cobre metlico y xido de aluminio.


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Las principales ventajas que ofrece la soldaduraaluminotrmica para las puestas a tierra, son las

siguientes: 1. Se elimina la unin fsica o mecnica entre las partes

a unir. 2. Se aumenta la conductividad en la unin por encima

de la de los conductores, ya que la seccin de la unines prcticamente el doble. 3. El tiempo en que se realiza la soldadura es muy corto

a pesar de la temperatura que alcanza (1600C). 4. El procedimiento se caracteriza por la facilidad y la

ligereza del equipo que hay que transportar.

INSTALACIN DE PUESTA A TIERRA


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UNIONES SOLDADAS

Las uniones enterradas sern preferiblemente soldadas y podr utilizarsepara la conexin de materiales como: cobre, bronce, acero, acero inoxidable,acero galvanizado y acero recubierto con cobre.

SOLDADURA EXOTRMICA TIPO CADWELD



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INSTALACIN DE PUESTA A TIERRAEJEMPLOS DE UNIONES

SOLDADURA EXOTRMICA TIPO CADWELD


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CERTIFICAR EN LA PRCTICA ELTRABAJO REALIZADO.

MEDICIN FSICA DE LOS VOLTAJESDE PASO Y DE CONTACTO EN LAS

SUBESTACIONES


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104/139


105/139

ensayo

tierra

I

IVmedVpaso

ensayo

tierra

IIVmedVcont

Sistema fer


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CURVA PARA MLTIPLES ELECTRODOS


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TRATAMIENTO A UN CIMIENTO


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109/139

MTODO UFER APLICADO ALSISTEMA CONSTRUCTIVOINDUSTRIAL.

TRATAMIENTO DE LASCOLUMNAS PARA SUINCORPORACIN AL SISTEMA

TRATAMIENTO A LAS CERCHAS DEL SISTEMA


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CONSTRUCTIVO INDUSTRIAL ( MTODO UFER)

NUDO:


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NUDO:

-CIMIENTO

-ZAPATA

-COLUMNA


UNIONES MECNICAS


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UNIONES MECNICAS

CONDUCTOR REDONDO DE 10 mm PARA TIERRA DE CIMIENTOS

SISTEMA UFER EN UNA NAVEINDUSTRIAL


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US

OBRA PROFUNDI-DAD DELCIMIENTO

( M )

CANTIDADDECIMIENTO

S( U )

VALORHMICOCALCULA

DO( )

VALORMEDIDOOHMS( )

RESISTIVI-DAD( X M)


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( U ) ( )

Fca de Bicicletasnaves de Produccin

1.50 116 0.45 0.16 55

Fca de Cementoa.Bloque Energ.b.Bloque Talleresc.Almacn Facilidades

4.01.30

246214

0.510.542.5

0.250.271.23

708675

Fca de Cigarros

a. Taller Primariob. Taller Secundarioa.Almacn de terciob.Almacn de productosterminadosc.Bloque Energtico

1.651.65

21.

1.65

61326122

38

0.631.110.631.5

0.91

0.340.560.320.80

0.41

60676070

65

Fca de Motores

Elctricos Cacocum1.80 74 0.32 0.18 50

DNO Mayara. Nave Techado para latcnica

1.70 24 1.31 0.64 65


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DISMINUIR LA RESISTIVIDAD DEL SUELO

USO DE SALES GEM

Aplicacin de la sal en laperforacin donde secoloca el electrodo

(vertical)

Aplicacin de la sal enla zanja por dondecorre el conductor

(horizontal)


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PASAREMOS A ENSAYAR LO ANTES

ESTUDIADO, A TRAVS DE UNPROGRAMA PARA EL DISEO DESISTEMAS DE TIERRRA

DISTIERRA V 1. 2

ELECTRODOS QUIMICAMENTE ACTIVADOS


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Electrodos Chen Rodlectrodos Kid Rod

ELECTRODOS QUIMICAMENTE ACTIVADOS


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ELECTRODOS CHEN ROD


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Compuestode sal

Compuesto volcnico, carbn, etc

Ver artculo DiseoTierras.PDF en CD-ROM


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ELECTRODOS

DE GRAFITO

SISTEMA DE ATERRAMIENTOFARAGAUSS


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FORMA DE INTERCONEXIN DE LOSELEMENTOS FARAGAUSS


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PROTECCIN DE TIERRA PARATURBINAS ELICAS


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TURBINAS ELICAS

ESQUEMA DE UNIN ENTRE LASPARTES A ATERRAR


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PARTES A ATERRAR

CONFIGURACIONES MS USADAS EN LAPROTECCIN DE TURBINAS ELICAS


127/139

CONFIGURACIN TIPO 1

CONFIGURACIN TIPO 2


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CONFIGURACIN TIPO 3


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AGRUPACIN DE TURBINAS ALEDAAS PORGRUPOS DE APROXIMADAMENTE 5 UNIDADES


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131/139


132/139

OBJETIVOS PARA LOS CUALES SE DISEA EL


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OBJETIVOS PARA LOS CUALES SE DISEA ELSISTEMA

EN CASO DE QUE SE CONJUGUEN PREVALECELA MS EXIGENTE

PARRAYOS10

SISTEMASDE

ENERGA4

SISTEMASDIGITALES

2 1

EVALUACIN DEL ENTORNO


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EMISORES DEALTA FRECUENCIACERCANOS YCARACTERSTICASDE LOS MISMOS

EVALUACINDEL

ENTORNO

PRESENCIA DE CENTROSDE

ENERGA CERCANOS

POSIBILIDAD DE

EXISTENCIA DEPOTENCIALES EN ELTERRENO DE FORMAPERMANENTE UOCASIONAL

PROTECCIN DE LA PUESTA A TIERRA CONTRA LACORROSIN USANDO MTODOS ESPECIALES


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ANTICORROSIVOS

PROTECCIN CATDICA

Cuando se requiera y sea econmicamente justificable. Puede ser:

Con nodo de sacrificio

(electrodo de magnesio)

Con corriente impuesta(electrodo de zinc+fuente de corriente)


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II- EVALUACIN FSICA DEL LUGAR

TIPO DE TERRENO ( DUREZA)

POSEER ESTUDIO DE SUELO SI ES POSIBLE

VALORACIN DE LOS NIVELES TOPOGRFICOSEXISTENTES EN EL AREA AFECTADA.

POSIBLE EXISTENCIA DE ESTRUCTRASMETLICAS ENTERRADAS

ESTRUCTURAS METLICAS SOBRE EL TERRENO.

DISPONIBILIDAD DE REA PARA ESTE USO

POSIBILIDAD DE USAR LA MECANIZACIN PROFUNDIDAD DEL MANTO FRETICO

CONSERVACIN DEL MEDIO


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AMBIENTE

SELECCIONAR EL MTODO.

EL SISTEMA DE EXCAVACIN

EL RECORRIDO QUE TENDRAN LAS MISMAS

EVITAR LAS PENDIENTES PARA ESTOS USOS DE

SISTEMAS A TIERRA EVALUCIN DEL OHMIAJE Y REALIZAR LA ADECUADA

SELECCIN DEL MTODO A UTILIZAR PARALOGRARLO ETC.

SON ASPECTOS QUE DIRECTAMENTE PUEDEN INCIDIRSOBRE LA CONSERVACIN DEL MEDIO AMBIENTE


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SELECCION DE VARIANTES

PARA LA SELECCIONDE LA VARIANTE MAS ADECUADA SEDEBE TENER CLARA UNA EVALUACION ECONOMICA DE CADAUNA Y SABER DE QUE FINACIAMIENTO SE DISPONE.

AYUDA CONOCER, QUE SIN SER REGLA , EL MTODOCONVENCIONAL DA UNA ADECUADA RESPUESTA SIEMPREQUE:

LA RESISTIVIDAD NO SEA MAYOR DE 800 OHM x m. PARAVALORES DE TIERRA DE 10 OHM PARA PARARRAYOS

QUE HASTA 300 OHM X M ES ECONMICO LOGRAR TIERRASDE HASTA 4 OHMS.

PARA VALORES CERCANOS A 1 OHM DE RESISTENCIA

SOLICITADO POR LA TECNOLOGIA DIGITAL , EXCEPTO QUE LARESISTIVIDAD SEA MENOR DE 70 OHM X m, SE RECOMIENDACOMBINAR EL MTODO CONVENCIONAL CON ALGUNO DE LOSARTIFICIALES , POR RAZONES ECONMICAS.


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Sistemas de Tierra 2011

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