PUESTA A TIERRA EN SISTEMAS ELECTRICOSANDRES VIDELA FLORESINGENIERO CIVIL ELECTRICO

CONTENIDO DE LA CHARLA

INTRODUCCIONOBJETIVOS DE UN S.P.T. EN BAJA TENSIONFACTORES QUE DETERMINAN LA RESISTIVIDAD DEL SUELOESTUDIO GEOELECTRICO DEL SUELOPROTECCIONES ELECTRICAS CONTRA CONTACTOS INDIRECTOSMEJORAMIENTO DE LAS P.A.T.CONCLUSIONES

1. INTRODUCCION TIERRA: MASA CONDUCTIVA DEL TERRENO. PUESTA A TIERRA: CONJUNTO DE ELECTRODOS (BARRAS, RETICULADOS,PLACAS) ENTERRADOS EN EL TERRENO E INTERCONECTADOS ELECTRICAMENTE ENTRE SI, PROPORCIONANDO UN CONTACTO ELECTRICO ENTRE TIERRRA Y LOS ELEMENTOS METLICOS DE UNA INSTALACIN. PARA QUE UN SISTEMA DE E.E. OPERE CORECTAMENTE DEBE TENER UNA BUENA P.A.T. QUE PERMITA:UNA ADECUADA CONTINUIDAD DE SERVICIO (CORTE DEL NEUTRO)DESEMPEO SEGURO DE LAS PROTECCIONES (CANALIZAR LAS CORRIENTES DE FALLA)GARANTIZAR LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS

DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA :PUESTA A TIERRA DE FUERZA (CANALIZAR LAS CORRIENTES DE FALLA)PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELECTRICOS (SEGURIDAD DE LAS PERSONAS, UNIENDO LAS PARTES METALICAS DE UNA INSTALACION)PUESTA A TIERRA DE PROTECCION ATMOSFERICA (CANALIZAR LA ENERGIA DE LOS RAYOS A TIERRA)PUESTA A TIERRA DE PROTECCION ELECTROSTATICA (NEUTRALIZAR LAS CARGAS EN MATERIALES DIELECTRICOS)PUESTA A TIERRA DE SEALES ELECTRONICAS (EVITAR LA CONTAMINACION DE RUIDO DE ALTA FRECUENCIA)

SUBESTACION DISTRIBUIDORA DE ENERGIA ELECTRICA23.000V/380 220V

PUESTA A TIERRA A.T. Y B.T. (RETICULADO)

SUBESTACION ELECTRICA Y SUS PUESTA A TIERRA

TABLERO ELECTRICO MONOFASICO CON PUESTA A TIERRA DE SERVICIO Y PROTECCION

PUESTA A TIERRA : CONEXIN FISICA A TIERRA (TRATAMIENTO DE LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS Y EL RUIDO ELECTRICO). SEGURIDAD DE LAS PERSONAS: LIMITAR EL Vcontacto ENTRE EQUIPOS, Y EQUIPOS CON TIERRA, PARA EVITAR EL SHOCK ELECTRICO. RUIDO ELECTRICO: SON PERTURBACIONES ELECTRICAS INTERMITENTES QUE AFECTAN A UN EQUIPO, PUDIENDO SER: PICOS DE VOLTAJE: ES UN INCREMENTO FUERTE DEL VOLTAJE INSERTADA A TRAVES DE LA LINEA ELECTRICA O TELEFONICA. - TORMENTAS ELECTRICAS PRODUCIDOS POR - ESTIMULOS INDUCTIVOS AL ABRIR O CERRAR INTERRUPTORES - FUENTES DE PODER DAOS EN: - TARJETA MADRE (PROCESADOR, RAM) - MODEM

TRANSITORIOS DE VOLTAJE: SON DISMINUCION O ELEVACION DE VOLTAJE EN PERIODOS CORTOS O DE LARGA DURACION, QUE NO CUENTAN CON PUESTA A TIERRA ADECUADA O CARGAS DESBALANCEADAS - REPENTINOS CAMBIOS DE CARGA - ENCENDIDOS DE MOTORES PRODUCIDOS POR - CONEXIN DE FUENTES DE PODER - CORTOCIRCUITOS Y ALTAS CORRIENTES DE CONSUMO.DAOS EN: - FUENTES DE ALIMENTACION - PERDIDAD DE INFORMACION

DISTORSION ARMONICA: SON CARGAS NO LINEALES QUE GENERAN CORRIENTES NO SINUSOIDALES AL APLICARLES VOLTAJES SENOIDALES. PRODUCIDOS POR: - EQUIPOS ELECTRONICOS (Diodos, SCR, Rectificadores, Inversores, etc) - TRANSFORMADORES - CORRIENTES EXCEDENTES EN EL NEUTRO DAOS EN: - RECALENTAMIENTO EN TRAFOS - ALTOS NIVELES DE Vneutro A TIERRA

SEALES DE BAJA FRECUENCIA PUESTA A TIERRA (P.T.) SEALES DE ALTA FRECUENCIA NORMA CHILENA NCH Elec. 4/84 : DEFINE 2 PUESTA A TIERRA: NEUTRO (T.S.) ; TIERRA PROTECCION (T.P.)

2. OBJETIVOS DE UN S.P.T. EN BAJA TENSIN

SEGURIDAD DE LAS PERSONAS (LIMITAR EL VOLTAJE DE CONTACTO).PROTECCION DE LAS INSTALACIONES (PROVEER UN CAMINO DE BAJA IMPEDANCIA)MEJORAR LA CALIDAD DE SERVICIO (PROPORCIONAR UN CAMINO PARA MINIMIZAR EL RUIDO)ESTABLECIMIENTO Y PERMANENCIA DE UN POTENCIAL DE REFERENCIA (EQUIPOTENCIALIDAD EFECTIVA)3. FACTORES QUE DETERMINAN LA RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS XIDO DE SILICIOCOMPOSICIN DEL SUELO: XIDO DE ALUMINIO

3.1 TIPOS DE SUELOS VALORES TPICOS DE TIPOS DE SUELOS Y AGUAS

Tipo de SuelosResistividad Tpica [-mts] Limites Normales [-mts]Agua de marArcillaAgua subterrneaAgua en suelo de rocas gneasMezcla de arcilla y arenaPizarra, esquisto y gresTurba, limo y lodoAgua de lago y torrenteArenaGrava de morenaGrava martimaGranito 240509010012015025020003.00015.00025.000100.0001 108 7010 15030 1504 30010 10005 250100 400200 300040 10.0003000 30.00010.000 50.00010.000 100.000

3.2 LA HUMEDADLA TIERRA SE ENCUENTRA EN 3 CONDICIONES:SECA (AISLANTE, CAPA SUPERFICIAL; 10 20 CMS)HMEDACONGELADA (CAPA MS PROFUNDA; 50 100 CMS) LAS P.A.T. DEBEN SER UBICADAS A LA MAYOR PROFUNDIDAD POSIBLE DEBIDO AL GRADO DE HUMEDAD.3.3 LA TEMPERATURALA RESISTIVIDAD DEL SUELO ES DEPENDIENTE DE LA TEMPERATURA Y DEL PORCENTAJE DE HUMEDAD; P.E. A UNA ARCILLA O UNA ARENA.

VARIACIN DE LA RESISTIVIIDAD DE UN SUELO COMPUESTO POR ARCILLA Y ARENA CON UN 15% DE AGUA3.4 CONCENTRACIN DE SALES DISUELTASLA CANTIDAD DE AGUA DETERMINA LA RESISTIVIDAD DEL SUELO; Y LA DEL AGUA, ESTA RELACIONADA CON LA CANTIDAD DE SALES DISUELTAS.

TEMPERATURARESISTIVIDAD [-mts]

20100 AGUAO HIELO-5-1572991383007903300

3.5 COMPACTACION DEL SUELOLA COMPACTACION DEL TERRENO DISMINUYE LA DISTANCIA ENTRE LAS PARTICULAS , LOGRANDO UNA MEJOR CONDUCCION A TRAVES DEL LIQUIDO CONTENIDO EN ESTE.

AL RETENER LA HUMEDAD POR LARGOS PERIODOS, LOS SUELOS PRESENTAN UNA RESISTIVIDAD CASI UNIFORME, INDEPENDIENTE DE LAS TEMPORADAS DE LLUVIA O SEQUIA.

4. ESTUDIO GEOELCTRICO DEL SUELOLA RESISTIVIDAD DEL SUELO ES NECESARIA MEDIRLA PARA DETERMINAR LA ZONA MS APROPIADA DONDE UBICAR LA P.A.T.SU MEDICIN CONSISTE EN INYECTAR UNA CORRIENTE EN EL TERRENO, MEDIANTE UN PAR DE ELECTRODOS Y MEDIR LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LOS OTROS DOS.

MTODO DE LOS 4 ELECTRODOS

5. PROTECCIONES ELECTRICAS CONTRA CONTACTOS INDIRECTOSCONTACTO DIRECTO: CUANDO UNA PERSONA QUEDA EN CONTACTO ELCTRICO DIRECTO CON LA ENERGA ELCTRICA.

CONTACTO INDIRECTO: ACCIDENTE ELCTRICO, PRODUCIDO POR LA PERDIDA DE AISLACIN DE LOS EQUIPOS.5.1 EFECTOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA EN EL CUERPO HUMANODEPENDIENTE DE LA RESISTENCIA DEL CUERPO HUMANO (3000 EN BAJA TENSION, SEGN NSEC)INTENSIDAD DE LA CORRIENTE, MEDIDA EN mATIEMPO DE DURACIN, EN SEGUNDOS.

EFECTOS FISICOS DEL CHOQUE ELCTRICOEFECTOS FISICOS INMEDIATOS (ASFIXIA, QUEMADURAS, FIBRILACION VENTRICULAR, LESIONES SECUNDARIAS)

TIEMPO MAXIMO DE LOS DISPOSITIVOS DE CORTE EN FUNCIN DEL VOLTAJE DE CONTACTOLA TABLA INDICA QUE MIENTRA MAYOR ES LA CORRIENTE QUE ATRAVIESA EL INDIVIDUO, MENOR SERA EL TIEMPO DE EXPOSICIN A LA CORRIENTE ELECTRICA

5.2 SISTEMAS DE PROTECCIN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOSEMPLEO DE TRAFOS DE AISLACINUSO DE TENSIONES EXTRA BAJAS (P.E.: 12, 24 V)EMPLEO DE AISLACIONES DE PROTECCIN O DOBLE AISLACIN EN NUESTR PAIS EXISTEN 2 SISTEMAS DE PROTECCION QUE SON USADAS: - PUESTA A TIERRA DE PROTECCIN - EMPLEO DE INTERRUPTORES DIFERENCIALES (I.D.).PUESTA A TIERRA DE PROTECCIN (T.P.)SUS OBJETIVOS SON:CONDUCIR A TIERRA LAS CORRIENTES POR FALLA DE AISLACIONEVITAR QUE LAS PARTES METALICAS DE UNA INSTALACION QUEDEN ENERGIZADAS Y APAREZCAN VOLTAJES PELIGROSOSPERMITIR LA PROTECCION DEL DISYUNTOR, DESPEJANDO LA FALLA EN UN TIEMPO NO SUPERIOR A 5 SEGUNDOS

MEDIDA DE PROTECCION CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS NEUTRALIZACION (Unin de todas las masas de la instalacin al conductor neutro, para que frente a una falla de aislacin se transforme en un cortocircuito entre fase y neutro)

TENSION DE SEGURIDAD (Vs)EL REGLAMENTO NSEC FIJA EL MAXIMO VOLTAJE EN LAS CARCAZAS FRENTE A UNA FALLA DE AISLACIN: 65 VOLTS EN AMBIENTES SECOS24 VOLTS EN AMBIENTES HMEDOSEXIGENCIA DE UNA PUESTA A TIERRA DE PROTECCIN RTP EL VALOR MAXIMO SE OBTIENE POR: RPT= VS2.5IN o VS = RPT (2.5 IN) IN : CORRIENTE NOMINAL DEL DISYUNTOREJEMPLO: CALCULAR LA RPT DE UNA INSTALACIN ELCTRICA DE UN LUGAR SECO, PROTEGIDO POR UN AUTOMATICO DE 10 [A].RPT= VS2.5IN = 65(2.510) = 2.6

EJECUCION DE UNA PUESTA A TIERRA TERRENO SEA MUY CONDUCTOR (ARCILLOSO CON HUMEDAD PERMANENTE)FORMA EN QUE SE REALIZA LA P. A. T. SEA LA ADECUADAUTILIZAR ADITIVOS PARA DISMINUIR LA P.T. 5.3 SISTEMAS DE PUESTA A TIERRAELECTRODO VERTICALUNA BARRA COPPERWELD DE 1.5m Y 5/8 DE DIAMETRO ENTREGAN VALORES DE RPT ENTRE 40 Y 100[]

DONDE:L : LARGO DEL ELCTRODO [m] a : RADIO DEL ELECTRODO [m]EJEMPLO: UNA BARRA COPPERWELD DE 1.5m DE LONGITUD, 8mm DE RADIO, EN UN TERRENO DE 100[-m] SU RPT ES 59.63 [] ELECTRODO HORIZONTAL

EJEMPLO: UN CONDUCTOR DE 1Om DE LONGITUD, 16mm DE DIAMETRO, EN UN TERRENO DE 100[-m], ENTERRADO A 0.6m, SU RPT ES 13.93 [] UN ENMALLADO O RETICULADO

MODIFICACIN DE LA RPT EN EL CASO DE BARRAS UNA PRACTICA HABITUAL ES EL USO DE VARIAS BARRAS VERTICALES. LA FORMULA ANTERIOR QUEDA COMO:

RPT = K (RB/NB) K : CONSTANTE DE COMBINACION RB : RESISTENCIA DE LA BARRA [] NB : NMERO DE BARRAS EN PARALELO LA DISTANCIA DE SEPARACION ENTRE BARRAS PARALELAS DEBE SER IGUAL AL DOBLE DEL LARGO DEL ELECTRODO USADO.

CONSTANTE DE COMBINACION

N DE BARRASK23456789101.15231.30531.41391.49821.56701.62521.67561.72011.7599

TABLA ILUSTRATIVA AL COLOCAR BARRAS VERTICALES EN PARALELO, CONSIDERANDO UNA RPT DE 59. 66 [ ].

NMERO DE BARRASKRPT []1234567891011.15231.30531.41391.49821.56701.62521.67561.72011.759959.6634.7725.9521.0817.8715.5813.8512.4911.4010.49

5.4 APLICACIN DEL PROTECTOR DIFERENCIAL

EL PROTECTOR DIFERENCIAL SENSA LA CORRIENTE QUE ENTRA POR LA FASE IF Y LA CORRIENTE QUE SALE POR EL NEUTRO IN , EVALUANDO PARA CONOCER LA CORRIENTE DIFERENCIAL O DE FUGA :ID = IF - IN ESTE DISPOSITIVO COMPLEMENTA LA ACCION DE UNA P.T. , EN GENERAL OPERA PARA ID 30[mA]; OBTENIENDOSE VALORES MAYORES DE LA PUESTA A TIERRA DE PROTECCIN.

CUANDO SE USA UN PROTECTOR DIFERENCIAL (P.D.) EN COMBINACIN CON UNA P.A.T. EL VALOR DE LA RPT ES:RPT =VS/IDSIENDO ID LA CORRIENTE DE SENSIBILIDAD DEL P.D.

EJEMPLO. CALCULAR LA MAXIMA RPT DE UNA P.A.T. QUE DEBE ACTUAR JUNTO A UN P.D. DE 30 ma, EN UN LUGAR HUMEDO O DE ALTO RIESGO ELECTRICO.RPT =VS/ID = 24/0.03 = 800

CUYO VALOR ES FACILMENTE ALCANZABLE CON UN ELECTRODO O BARRA COPPERWELD, PARA PROTEGER LAS PERSONAS CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS.

6. MEJORAMIENTO DE LAS P. A. T.USANDO VARILLAS DE MAYOR DIAMETROUSANDO VARILLAS MAS LARGASCOLOCANDO 2 , 3 O MAS VARILLAS EN PARALELOTRATANDO QUIMICAMENTE EL SUELO LA FORMA DE AMPLIAR EL DIAMETRO TEORICO DE LOS ELECTRODOS , ADEMAS DE MANTENER O AUMENTAR LA CONDUCTIVIDAD ES USANDO 3 ELEMENTOS:BENTONITA ARCILLA (MINERAL MONTMORILLONITA, SILICATO DE ALUMINIO Y ABSORBE HASTA 5 VECES SU PESO DE AGUA E HINCHARSE HASTA 13 VECES SU VOLUMEN SECO). TIENE UNA RESISTIVIDAD APROX. DE 2 50 [-cm] CON HUMEDAD DEL 300%. PRIMERA CARGA DURA 2 A 3 AOS.GEL BASE DE SILICATOS DOBLES DE ALUMINIO Y MAGNESIO, COMPLEMENTADOS CON SALES QUIMICASGEM 25 CEMENTO CONDUCTOR (SLIDO) , NO REQUIERE HUMECTACION Y MANTENCION. CON RESISTIVIDAD APROX. 12 [-cm] .

FORMAS BASICAS DE MEJORAMIENTO DE LAS P. A. T.DEPENDIENTE DEL LARGO DE LOS ELECTRODOS, SE TIENE:ELECTRODOS DE HASTA 3 MTS VENTAJA BAJO COSTO, FACILIDAD Y RAPIDA INSTALACION PASO 1

PASO 2MEZCLAR EN PARTES IGUALES LA BENTONITA O GEL CON LA TIERRA RECIEN TRATADA.

PASO 3COLOCAR EN EL POZO LA MEZCLA ANTERIOR, HASTA RELLENAR UNAS TRES CUARTAS DE ESTE.

PASO 4 AGREGAR AGUA ; APROX. 40 LITROS; AUNQUE ESTA CANTIDAD PUEDE VARIAR DE ACUERDO AL TIPO DE TERRENO Y PROFUNDIDAD DEL POZO.

PASO 5 AGITAR LA MEZCLA DEL POZO , TENIENDO LA PREOCUPACION DE NO GOLPEAR EL ELECTROODO

PASO 6 REPONER EL RESTO DEL SUELO RETIRADO, Y COMPACTAR.

ELECTRODO DE MAS DE 3 MTS EN ESTE CASO CONVIENE USAR EL SIGUIENTE METODO:

1) Realizar una perforacin de una profundidad 0,50 mts. mayor que el largo total de la jabalinas a instalar, con un dimetro de 0,20 mts.2a) Si se emplea GEL, mezclar este con la mitad del terreno retirado de la perforacin, agregar 20 litros de agua por cada dosis de gel utilizada. Luego de formar una mezcla homognea, rellenar la perforacin y proceder a hincar las jabalinas.2b) Si se emplea BENTONITA, mezclar esta en partes iguales con yeso y rellenar la perforacin. Hincar las jabalinas, y a continuacin humedecer la mezcla vertiendo agua en forma lenta, preferentemente sobre la jabalina.3) La instalacin a finalizado.A continuacin proceder a realizar la conexin del conductor con la jabalina.

MATERIALES PARA UNA PUESTA A TIERRA CON ELECTRODOS

CANTDESCRIPCIONVALORES SIN IVA 111111TOMA A TIERRA 3/4x 3m (Barra Copperweld)TOMA A TIERRA 5/8x 1.5 mCONECTOR PARA BARRA P.T.ERICO GEL (7 KGS)ERICO GEM 25 A (BOLSA 11.3 KGS)BENTONITA IMPORTADA ABI (SACO 45 KGS)43134897142274711835637453

OBSERVACIONES SOBRE TRATAMIENTO DEL SUELO CON ERICO GEL

TRATAMIENTO DEL SUELO QUEDA EN ESTADO GELATINOSO, MANTENIENDO LA HUMEDAD Y CONDUCTIVIDAD DEL SUELO.EL PRODUCTO REQUIERE LA HUMECTACION NATURAL DEL SUELO PARA MANTENER SU ESTADO CONDUCTOR. DOSIS DE 7 KGS PARA APLICACIN EN 3 MTS DE CONDUCTOR HORIZONTAL Y/O BARRA TOMA A TIERRA EN LOS RETICULADOS DE LOS S. P. A. T.

ALGUNOS BENEFICIOS:AHORRO EN EL CONSUMO DE ENERGA ELCTRICA, AL CORREGIR LA INEFICIENCIA DEL NEUTRO DE SU INSTALACIN Y DISMINUIR EL FACTOR DE PRDIDAS.ATENUACIN DE PICOS, TRANSITORIOS, Y DEMS FLUCTUACIONES DE ENERGA ELCTRICA QUE DAAN Y DESTRUYE SUS APARATOS ELECTRNICOS. MAYOR CALIDAD EN IMAGEN Y SONIDO PARA EQUIPOS DE VIDEO COMO: TELEVISIN, DVD Y VIDEO CASETERAS. SONIDO LIMPIO, CLARO Y DEFINIDO PARA LOS EQUIPOS DE SONIDO. MEJOR RECEPCIN DE SEALES DE RADIO A.M. F.M. Y S.W. MAYOR EFICIENCIA EN EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Y CONGELACIN DE LOS REFRIGERADORES, EL CUAL OPERAR MENOS TIEMPO PARA DAR EL SERVICIO QUE SE LE EXIGE. SE EFICIENTZA LA POTENCIA NOMINAL PARA LAS LAVADORAS Y SECADORAS DE ROPA.

CANCELACIN DE INTERFERENCIAS DE RADIOFRECUENCIA (RFI) Y ELECTROMAGNTICAS (EMI). SE PUEDE ESCUCHAR RADIO DE A.M. SIN RUIDOS MOLESTOS O INTERFERENCIAS. MAYOR CALIDAD DE VIDA, AL DISMINUIR PELIGROSOS NIVELES DE SEALES O RUIDO ELCTRICO Y ELECTROMAGNTICO QUE AFECTAN LA SALUD. MENOS CALENTAMIENTO DE MOTORES, APARATOS, EQUIPOS, ACCESORIOS Y LOS CABLES DE LA INSTALACIN ELCTRICA. MAYOR EFICIENCIA Y VIDA TIL DEL CABLEADO DE SU INSTALACIN ELCTRICA. MENOR RIESGO DE EXPLOSIN DE TANQUES DE GAS, AL CANCELAR PELIGROSOS GRADIENTES DE POTENCIAL ENTRE TUBERA DE COBRE, TANQUES, MOTOR DE BOMBEO DE AGUA Y CALENTADOR.SEGURIDAD Y PROTECCIN ELCTRICA PARA LOS SERES VIVOS, CONTRA DESCARGAS ELCTRICAS Y CORTOS CIRCUITOS.

7. CONCLUSIONES : ALGUNOS CONSEJOS PRACTICOS VERIFICAR EL CODIGO DE COLORES DE LA T.P. Y T.S.SECCION DE LOS CONDUCTORES DEL NEUTRO Y TIERRA DE PROTECCION.CALIDAD DE LAS UNIONES DE LAS TIERRAS A LA PUESTA A TIERRA.CHEQUEAR LA EXISTENCIA DE UNA PUESTA A TIERRA.USO DEL PROTECTOR DIFERENCIAL EN LOS CIRCUITOS DE ENCHUFES.VERIFICAR LA CALIDAD DE LA TIERRA DE SERVICIO Y PROTECCION.