SISTEMAS DE ENERGÍA, PROTECCIÓN Y ATERRAMIENTO
INTRODUCCIÓN
Los Sistemas de Puesta a Tierra (SPAT) se instalan con la finalidad de garantizar la
conexión del potencial a tierra de los equipos que lo requieran (transformadores,
motores, etc) y la integridad del personal y suscriptores de la empresa.
Este diseño tradicionalmente se ha realizado en función de la resistividad del
terreno, donde será ubicado el SPAT, y el límite máximo establecido para el valor
de la resistencia de la toma de tierra por las normas nacionales e internacionales, y
los límites permisibles de voltajes para las personas y equipos.
Pero además el SPAT se utiliza, para drenar a tierra las sobretensiones, por la
operación de los descargadores de sobretensiones, vulgarmente denominados
pararrayos.
En el caso de tomas con resistencia de tierras muy elevadas, la operación de estos
descargadores puede que no sea efectiva ocasionando la circulación de corrientes
de fallas sobre las superficies aislantes de los elementos de la red, provocando
posibles daños de los equipos, riesgo eléctrico en las personas e interrupciones del
servicio eléctrico.
I. Aterramiento: ¿Por qué ?
Aterramiento -Sistemas de Puesta a Tierra (SPAT) ó simplemente ”Tierra Física”, es
un conjunto de elementos formados por electrodos, cables, conexiones, platinas y
líneas de tierra física de una instalación eléctrica, que permiten conducir, drenar y
disipar al planeta tierra una corriente no deseada.
Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de artefactos eléctricos y
electrónicos a tierra, para evitar que sufran daño, tanto las personas como
nuestros equipos, en caso de una corriente de falla.
La conexión a tierra eficaz conduce la electricidad indeseable hacia tierra alejando
el peligro en forma segura.
¿Porqué instalar un Sistema de Puesta a Tierra?
Se debe instalar un sistema de puesta a tierra porque ante una descarga
atmosférica o un corto circuito, sin tierra física, las personas estarían expuestas a
una descarga eléctrica, y los equipos tendrían errores en su funcionamiento. Si las
corrientes de falla no tienen un camino para disiparse, por medio de un sistema
(SPAT) de conexión correctamente diseñado, entonces éstas encontrarían caminos
no intencionados que podrían incluir a las personas y equipos ocasionando daños
irreparables.
1. Seguridad Humana
2. Seguridad de los Equipos eléctricos ó electrónicos
3. Buen funcionamiento de los equipos
Las funciones de un SPAT son:
Proporcionar una impedancia suficientemente baja para facilitar la
operación satisfactoria de las protecciones en condiciones de falla.
Asegurar que personas presentes en la estación, no queden expuestos a
potenciales inseguros, en régimen permanente o en condiciones de falla.
Mantener los voltajes del sistema dentro de límites razonables bajo
condiciones de falla (tales como descarga atmosférica, ondas de maniobra
o contacto inadvertido con sistemas de voltaje mayor), y asegurar que no
se exceda el voltaje de ruptura dieléctrica del aislante.
Limitar el voltaje a tierra sobre materiales conductivos que circundan
conductores o equipos eléctricos.
Estabilizar los voltajes fase a tierra en líneas eléctricas bajo condiciones de
régimen permanente, por ejemplo, disipando cargas electrostáticas que se
han generado debido a nubes, polvo, agua, nieve.
Proporcionar una trayectoria alternativa para las corrientes inducidas y de
tal modo minimizar el ruido eléctrico en cables.
Proporcionar una plataforma equipotencial sobre la cual pueda operar
equipo electrónico satisfaciendo la baja resistencia a tierra (2-5-10 Ω)
exigida para su correcto funcionamiento.
Para desempeñarse adecuadamente cumpliendo cualquiera de las funciones
anteriores, el SPAT debe generalmente tener una baja impedancia, de modo que
ya sea dispersando o recogiendo corriente desde el terreno, no se produzca un
aumento de voltaje excesivo y peligroso.
II. Normas más destacadas
Los cálculos de los Sistema de Puesta a Tierra se basa fundamentalmente en el
Los método expuesto en las siguientes publicaciones:
IEEE serie ―de colores‖ de estándares
IEEE Green Book™: IEEE STD 142-2007— Recommended Practice for
Grounding of Industrial and Commercial Power Systems.
IEEE Emerald Book™: IEEE STD 1100-2005— Recommended Practice for
Powering and Grounding Electronic Equipment.
IEEE Std 80-2000 AC Substation grounding ―Aterramiento subestaciones‖
NEC (Código de normas sobre instalaciones eléctricas): NFPA-70. La norma
de México, Perú, Costa Rica, Venezuela.
NOM-001-SEDE-2005 Norma de instalaciones eléctricas de México.
FAA Std-019d Norma para aterramiento & pararrayos de la Agencia Federal
de Aviación de los EEUU.
MIL-HDBK-419A Manual de Aterramiento, Dpto de Defensa, EEUU.
NTP-370.056 Norma peruana ―Electrodos de cobre para puesta a tierra.
Motorola R56 ―Standards and Guidelines for Communications Sites‖;
Estándares y Directrices para Sitios de Comunicaciones.
Cómo describen las Normas Nacionales e Internacionales a un sistema de Puesta
a Tierra:
NationalElectrical Code (NEC) En su Artículo 100:
“Una Conexión conductora, ya sea intencional ó accidental, entre un circuito
eléctrico ó equipo y la tierra, ó algún cuerpo conductor que sirve en lugar de la
tierra”.
Secretaria del Trabajo y Previsión Social: NSTPS-022-2008:
Es la acción y efecto de unir eléctricamente elementos de un equipo ó circuito a
un electrodo ó a una red de puesta a tierra.
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE):
“Es una conexión conductora, ya sea intencional o accidental, por medio de la
cual un circuito eléctrico ó equipo se conectan a la tierra o algún cuerpo
conductor de dimensiones relativamente grande que cumple la función de la
tierra”.
Qué dicen las Normas sobre el valor de Resistencia
Idealmente, una conexión a tierra debe tener una resistencia de cero ohmios. La
NFPA y la IEEE recomiendan un valor de 5 Ohms ó menos. En México, la
Secretaria del Trabajo y Previsión Social en su norma NOM-STPS-022-2008
indica lo siguiente: “Asegúrese de que la resistencia para Sistema de Tierras sea
menor a 10 Ohms y para sistema de Pararrayos menor a 25 Ohms. La industria
de las telecomunicaciones con frecuencia ha utilizado 5,0 ohmios ó menos
como su valor para conexión a tierra o menos. El objetivo es lograr el mínimo
valor de resistencia”
III. Mediciones de resistividad del suelo
Resistividad del terreno o suelo
El factor restante de mayor importancia que afecta la impedancia del sistema de
tierra es la impedancia del medio en el cual está situado el electrodo, es decir, el
terreno.
Debido a que la resistividad del terreno es un factor de suma importancia en el
comportamiento de electrodos de tierra, necesita discutirse en más detalle. La
resistividad del terreno se espresa en [ohm-metro]. Esta unidad es la resistencia
entre dos caras opuestas de un cubo de 1 metro por lado de tierra homogénea. El
valor obtenido así es ohm-metro2.
Algunos valores típicos de resistividad
http://www.analfatecnicos.net/archivos/08.PuestaATierra.pdf
Los dos factores principales que afectan el valor de resistividad de suelo son la
porosidad del
material y el contenido de agua. Porosidad es un término que describe el tamaño y
número de huecos dentro del material, lo cual está relacionado con su tamaño de
partícula y diámetro del poro. Varía entre 80/90% en el sedimento de lagos, hasta
30/40% en el caso de arena y arcilla no consolidada y menos en piedrá caliza
consolidada.
Como se mencionó previamente, es muy poco frecuente encontrar terreno que
puede describirse como terreno uniforme para propósitos de puesta a tierra.
Estamos interesados en el terreno hasta una cierta profundidad, que corresponde
a aquella hasta la cual pueden fluir las corrientes de falla a tierra. Puede ser una
delgada capa de terreno superficial, si hay capas de roca más abajo. Cada capa de
roca sucesiva puede tener menos grietas, ser más sólida y se esperaría que tuviese
una resistividad mayor.
Si un electrodo se instala en la superficie, entonces la distancia, espesor y
resistividad real de cada una de las capas serán factores importantes que afectan
el valor de su resistencia a tierra.
La temperatura y el contenido de agua tienen una influencia importante en la
resistividad del terreno y luego en el comportamiento del sistema de tierra. Un
incremento en el contenido de agua provoca una reducción drástica de la
resistividad, hasta alcanzar un 20% del nivel original cuando el efecto tiende a
estabilizarse. Minerales y sales disueltas en el agua pueden ayudar a reducir aún
más la resistividad, particularmente cuando éstas están produciéndose en forma
natural y no terminan diluyéndose con el tiempo. El contenido de agua varia
estacionalmente y es probable que origine variaciones en la impedancia del
sistema de tierra. Aún cuando existe información respecto del efecto que esto
tiene en barras individuales, no se puede aún garantizar el efecto en grandes
subestaciones que abarcan una gran área.
La resistividad tan alta del hielo comparada con la del agua muestra por qué es
necesario instalar los electrodos bajo la línea de congelamiento, en zonas heladas.
Esta línea puede estar más profunda que los 0,6 metros típicos, en zonas
montañosas.
Medición de la resistividad
La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la
profundidad y grueso de la roca en estudios geofísicos, así como para encontrar los
puntos óptimos para localizar la red de tierras de una subestación, sistema
electrónico, planta generadora o transmisora de radiofrecuencia. Asimismo puede
ser empleada para indicar el grado de corrosión de tuberías subterráneas.
En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosión.
En este punto es necesario aclarar que la medición de la resistividad del terreno,
no es requisito para hacer una malla de puesta a tierra. Aunque para diseñar un
sistema de tierras de gran tamaño, es aconsejable encontrar el área de más baja
resistividad para lograr la instalación más económica.
El perfil de la resistividad del suelo determinará el valor de la resistencia a tierra y
la profundidad de nuestro sistema de puesta a tierra.
Para medir la resistividad del suelo se requiere de un terrómetro (llamado en otros
países: telurómetro) o Megger de tierras de cuatro terminales.
Los aparatos de mayor uso, de acuerdo a su principio de operación, pueden ser de
2 tipos: del tipo de compensación de equilibrio en cero y el de lectura directa.
Los terrómetros deben inyectar una corriente de frecuencia que no sea de 60 Hz
para evitar se midan voltajes y corrientes que no se deban al aparato sino a ruidos
eléctricos. Por ejemplo, si estamos cerca de una subestación o de una línea en
servicio, y vamos a realizar mediciones de resistividad y resistencia de tierra, con
un aparato de 60 Hz, dichos sistemas van a inducir corrientes por el suelo debido a
los campos electromagnéticos de 60 Hz y darán una lectura errónea.
De igual manera sucede cuando los electrodos de prueba están mal conectados o
tienen falsos contactos, darán señales falsas de corriente y voltaje. Si hay
corrientes distintas a las que envió el aparato, éste leerá otras señales de voltaje y
corriente que no son las adecuadas.
También estos aparatos de repente tienen oscilaciones en sus lecturas y no es
posible leerlas.
Los terrómetros son analógicos o digitales y deben contener 4 carretes de cable
calibre 14 AWG normalmente. También traen 4 electrodos de material con la
dureza suficiente para ser hincados en la tierra, son de una longitud aproximada de
60 cm y un diámetro de 16 mm. Además de lo anterior se hace necesario contar
con una cinta no metálica para la medida de distancias.
Los terrómetros tienen cuatro terminales 2 de corriente (C1, C2) y 2 de potencial
(P1, P2) y están numerados en el aparato C1 P1 P2 C2. Los terrómetros deben estar
certificados y probados en el campo con una resistencia antes de realizar las
mediciones.
Como la medición obtenida por un terrómetro es puntual, se deben hacer
mediciones en un sentido, en otro a 90 grados del primero, y, en el sentido de las
diagonales. En la medición de resistividad de un terreno, es común encontrar
valores muy dispares, causados por la geología del terreno, por lo que es una
práctica común de una tabla con lecturas, el eliminar los valores que estén 50%
arriba o abajo del promedio aritmético de todos los valores capturados.
Megger de Cuatro Terminales. Cortesía AVO International.
http://www.ruelsa.com/notas/tierras
MÉTODO DE WENNER.
En 1915, el Dr. Frank Wenner del U.S. Bureau of Standards desarrolló la teoría de
este método de prueba, y la ecuación que lleva su nombre.
Con objeto de medir la resistividad del suelo se hace necesario insertar los 4
electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una
misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de
la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno, y por el contrario no
dependen en forma apreciable del tamaño y del material de los electrodos, aunque
sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.
El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de
baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el
potencial que aparece se mide entre dos electrodos P1 y P2. Estos electrodos están
enterrados en línea recta y a igual separación entre ellos. La razón V/I es conocida
como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno es una función
de esta resistencia y de la geometría del electrodo.
El principio básico de inyección de corriente directa o de baja frecuencia
http://www.ruelsa.com/notas/tierras
En la figura se observa esquemáticamente la disposición de los electrodos, en
donde la corriente se inyecta a través de los electrodos exteriores y el potencial se
mide a través de los electrodos interiores. La resistividad aparente está dada por la
siguiente expresión:
Si la distancia enterrada (B) es pequeña comparada con la distancia de separación
entre electrodos (A). O sea A > 20B, la siguiente fórmula simplificada se puede
aplicar:
La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la
resistividad promedio de un hemisferio de terreno de un radio igual a la separación
de los electrodos.
Como ejemplo, si la distancia entre electrodos A es de 3 metros, B es 0.15 m y la
lectura del instrumento es de 0.43 ohms, la resistividad promedio del terreno a
una profundidad de 3 metros, es de 8.141 ohm-m según la fórmula completa y de
8.105 ohms-m según la fórmula simplificada.
Se recomienda que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de
otras para que no sean afectadas por estructuras metálicas subterráneas. Y, que
con ellas se obtenga el promedio.
MÉTODO DE SCHLUMBERGER
El método de Schlumberger es una modificación del método de Wenner, ya que
también emplea 4 electrodos, pero en este caso la separación entre los electrodos
centrales o de potencial (a) se mantiene constante, y las mediciones se realizan
variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos
interiores, a distancia múltiplos (na) de la separación base de los electrodos
internos (a).
La configuración, así como la expresión de la resistividad correspondiente a este
método de medición se muestra en la figura.
Configuración de la resistividad- Schlumberger
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El método de Schlumberger es de gran utilidad cuando se requieren conocer las
resistividades de capas más profundas, sin necesidad de realizar muchas
mediciones como con el método Wenner. Se utiliza también cuando los aparatos
de medición son poco inteligentes. Solamente se recomienda hacer mediciones a
90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras
subterráneas.
También existen programas computacionales capacitados para calcular la
resistividad del suelo cuando el espaciamiento entre estacas es arbitrario. Esto
permite tomar lecturas de resistividad de terreno en lugares donde hay
obstrucciones físicas (caminos, pavimentos, losa de concreto, etc.) que estorban la
aplicación del método de Wenner.
Finalmente, otro método para determinar la resistividad del suelo implica medidas
de resistencia obtenidas a diferentes profundidades, cuando un electrodo de tierra
penetra en la tierra. Las medidas se repiten en diversas ubicaciones alrededor de la
subestación, y se emplea los valores promedio para determinar la resistividad del
suelo y la estructura. Debido a efectos locales, este método generalmente no es
tan preciso como el de Wenner u otras técnicas, pero puede ser el único método
disponible en áreas urbanas.
IV. Proceso de diseño; calculando resistencia
Para el diseño de un SPAT en general es necesario identificar los distintos
elementos que lo conforman y los factores que de una u otra podrían afectarlo,
para así determinar cuál es el camino más fiable en la implementación del mismo,
garantizando un sistema confiable, seguro y de larga duración.
Resistividad del Terreno
Esta es la magnitud característica de toda materia, que expresa su aptitud para la
conducción de corrientes eléctricas.” representa la resistencia de una materia
considerada, cuyas dimensiones son la unidad, por ejemplo un cubo de un metro
de lado la resistividad será expresada en (Ohm-m).
Las medidas de resistividad de la tierra tienen un triple propósito:
1. Este tipo de datos es usado para realizar reconocimientos geofísicos debajo
de la superficie como ayuda para identificar zonas de mineral,
profundidades de roca y otros fenómenos geológicos.
2. La resistividad posee un impacto directo sobre el grado de corrosión en
tuberías bajo tierra. Una baja resistividad, tiene relación con un aumento
en actividad corrosiva y así dicta el tratamiento protectivo a usar.
3. La resistividad de la tierra afecta directamente el diseño de un sistema de
toma de tierra y a este último propósito es el que será explicado en el
presente trabajo.
Al diseñar un SPAT extenso, es recomendable localizar el área de menor
resistividad de la tierra para conseguir la instalación de puesta a tierra más
económica.
La resistividad del terreno varía ampliamente y afectada por varios aspectos:
Naturaleza del terreno, humedad, temperatura, salinidad, estratigrafía, variaciones
estacionales, factores de naturaleza eléctrica, compactación.
Métodos Tradicionales para la Medición de Resistividad de Tierra
La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la
profundidad de la roca, así como para encontrar los puntos óptimos para localizar
el conjunto de electrodos que conformaran el SPAT.
Método de los cuatro electrodos o método de Wenner
Este método fue desarrollado por Frank Wenner del U.S. Bureau Of Standards en
1915, F. Wenner, A Method of Measuring Earth Resistivity; Bull, National Bureau of
Standards, Bull.
Este método consiste en introducir cuatro electrodos de prueba en línea recta y
separados a distancias iguales (a), enterrados a una profundidad (b) que es igual a
la vigésima parte de la separación de los electrodos de prueba (b= a/20) y van
conectados al equipo de medición, el cual introduce una intensidad de corriente
entre los electrodos C1 y C2, generando una diferencia de potencial entre los
electrodos P1 y P2 (VP1 ,P2), que será medida por el equipo, a su vez en la pantalla
tendremos el resultado de la relación (V/I) que por ley de Ohm es R.
La separación entre los electrodos dará la medida de resistencia a un estrato de
espesor de terreno que es igual a: h = a, con este valor de resistencia se calculará la
resistividad aparente del terreno mediante la ecuación:
Sistema Simétrico
Es una variante del método de Wenner que se utiliza cuando los electrodos de
prueba no pueden introducirse a intervalos regulares. Para aplicar este método se
utilizan dos electrodos de corriente y dos de potencial que se conectan al equipo
de medición.
Los cuatro electrodos de prueba se colocan simétricos con respecto a un punto O
que se sitúa en el centro de la medición.
El valor de la resistividad será la del estrato de terreno que está debajo del punto
O. La relación entre la distancia de los electrodos de corriente y la profundidad o
estrato de terreno a la cual se está midiendo la resistividad aparente es:
Al igual que en el método de los cuatro electrodos, se irán separando los
electrodos de corriente, y por lo tanto aumentando la distancia L y así se conocerá
el valor de la resistividad a una profundidad h mayor.
El valor de la resistividad aparente se obtiene por medio de la siguiente ecuación:
El valor de R se obtiene igual que en el método de los cuatro electrodos.
Métodos de Cálculo de Resistividad en Terrenos Bi- Estratificados
Uno de los usos más importantes de las medidas de resistividad en suelos bi-
estratificados, es que mediante ellas se pueden determinar la profundidad de la
superficie de la primera capa, su densidad real, y su factor de reflexión, así como
también características de la capa siguiente, de esta forma es posible modelar los
suelos de acuerdo a sus características eléctricas. Como resultado, se ha prestado
una atención considerable a la interpretación de lo que es conocido como las
curvas de profundidad.
Si es usada la configuración de Wenner, cuatro electrodos igualmente espaciados,
y mediante estas se realizan diferentes medidas variando la separación de los
electrodos para cada caso, es posible graficar las resistividades resultantes vs la
separación de los electrodos, teniendo como consecuencia una curva de
profundidad.
Desde la primera aparición de la inspección de la resistividad la interpretación de
tales curvas ha sido una cuestión de gran preocupación y controversia para algunos
investigadores, lo que hace este estudio un problema de gran envergadura.
Los métodos de interpretación que han sido desarrollados pueden ser
aproximadamente divididos en dos clases. El primero de estos es netamente
empírico y basado en la experiencia. El segundo consiste en un número de
métodos que son basados en las teorías y cálculos de varios autores.
Método Empírico
Debido a que el estudio de los suelos puede tornarse bastante complejo,
representando una meta de gran envergadura para los profesionales del campo,
muchos expertos prefieren basarse en la experiencia; por tanto han desarrollado
técnicas no muy precisas, con la salvedad de que en muchos casos
sobredimensionan dichos SPAT y por ende llegan a resultados favorables, que se
ven contrarrestados por la inversión económica que se debe realizar. La
experiencia de campo tiene muchos métodos, que se basan en las medidas de
resistividad del terreno donde se va a ubicar el sistema.
El primero de los métodos a mencionar consiste en tomar las medidas de campo
del terreno en estudio, y llevarlas a una grafica, la cual se denomina curva de
resistividad aparente o curva de profundidad. Dado a que el método de medida de
resistividad comúnmente usado es el método de Wenner, se requiere graficar las
medidas de resistividad obtenidas vs la separación de los electrodos a la cual
corresponde cada una ver figura Nº 7.
Fig 1. Curva Ejemplo de Resistividad Aparente
El primer criterio que se tiene es evaluar la variación entre las medidas adyacentes.
Si se cumple que la variación entre medidas es mayor o igual al 10%, se tiene
asume que el suelo es heterogéneo, y que puede estar compuesto por varios
estratos, en donde el valor de resistividad al primer estrato corresponde a la
medida patrón, es decir la medida con la cual se esta comparando.
Asimismo se menciona otro método de cálculo un poco más radical, el método
aplicado consiste en observar la curva punto a punto de manera que se pueda leer
el primer punto de inflexión presentado, en este caso casualmente corresponde al
mismo valor arrojado por el primer método.
El método que mayormente se usa en la práctica, es el de realizar un promedio de
las medidas tomadas en el terreno, y asumir que el suelo es homogéneo, aunque
los resultados generalmente sean favorables, no conllevan a la mejor solución
económica ya que cuando se aplica este método, el diseñador se ve obligado a
sobredimensionar el sistema de manera tal de que se cumpla con los objetivos
propuestos.
Cuando los estudios del suelo, arrojan valores altamente críticos, es decir valores
de resistividad mayores a 3000 Ω-m la práctica conlleva a introducir barras a libre
albedrío hasta que se tenga una resistencia de puesta a tierra favorable para el
cliente.
V. Elementos útiles para elaborar SPAT
VI. Medición de resistencia
La resistencia del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la
profundidad de la roca, así como para encontrar los puntos óptimos para localizar
la red de tierras de una subestación, planta generadora o transmisora en
radiofrecuencia. Asimismo puede ser empleada para indicar el grado de corrosión
de tuberías subterráneas.
En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosión. En
este punto es necesario aclarar que la medición de la resistividad del terreno, no es
un requisito para obtener la resistencia de los electrodos a tierra.
Las conexiones de puesta a tierra en general poseen impedancia compleja,
teniendo componentes inductivas, capacitivas y resistivas, todas las cuales afectan
las cualidades de conducción de la corriente.
Las resistencias de la conexión son de particular interés en los sistemas de
transmisión de energía (bajas frecuencias), debido a la conexión. Por el contrario,
los valores de capacitancia e inductancia son de particular interés en altas
frecuencias como en comunicaciones de radio y descargas atmosféricas.
Además de lo anteriormente expuesto, las mediciones de puesta a tierra se hacen
para:
Proteger efectivamente los sistemas contra los efectos de las descargas
atmosféricas.
Proporcionar un medio para disipar la corriente eléctrica en la tierra bajo
condicione normales o de corto circuito, sin exceder ningún límite
operacional de los equipos o suspender la continuidad del servicio.
Minimizar la interferencia de los circuitos eléctricos de transmisión y
distribución con los sistemas de comunicación y control.
PRINCIPIOS Y METODOS DE PUESTA A TIERRA.
Dentro de los propósitos principales para los cuales se determinan los valores de
impedancia de puesta a tierra están:
Determinar la impedancia actual de las conexiones de puesta a tierra.
Como control y verificación los cálculos en el diseño de sistemas de
distribución de puesta a tierra.
La adecuación de una puesta a tierra para transmisión de radiofrecuencia.
La adecuación de la puesta a tierra para protección contra descargas
atmosféricas.
Asegurar, mediante el diseño apropiado de la puesta a tierra, el buen
funcionamiento de los equipos de protección.
A la par de la resistencia de valor óhmico (activa), existe una componente reactiva
que hay que tener en cuenta cuando el valor óhmico es menor a 0.5 W , pero es
despreciable cuando el valor óhmico es mayor a 1 W .
La resistencia de toma de tierra es, prácticamente, la resistencia del volumen del
material del terreno que rodea el elemento de la toma hasta una distancia
aproximada 5 m. Las mediciones de tierra deben realizarse, no solo durante la
energización, sino periódicamente para determinar las posibles variaciones.
La medición de resistencia a tierra de electrodos es una técnica que requiere
conocer aparte del método de medición, algunos factores que afectan los
resultados de las mediciones, y que son:
El tipo de prueba.
El tipo de aparato empleado.
El lugar físico de las puntas de prueba
TIPO DE PRUEBA
Existen dos tipos de pruebas fundamentalmente. Las demás son variaciones de
éstas. Aunque muy parecidas, los resultados de las mediciones no son
exactamente los mismos. Los métodos son:
a. Método de caída de potencial. Llamado también: Tres Puntos, 62%, etc.
b. Método Directo. También conocido como: Dos Puntos. - No reconocido en la
NOM-001-SEMP- 1994
TIPO DE APARATO.
No todos los aparatos de medición de resistencia a tierra trabajan de la misma
manera. Existen diferencias muy marcadas en el tipo de corriente empleada. A
manera de ilustrar estas diferencias, los aparatos más utilizados en nuestro medio
son el Vibroground y el Megger de tierras. Ambos emplean corriente alterna para
la medición pero el primero a una frecuencia de 25 Hz, el último a 133 Hz. Y los
voltajes en circuito abierto son respectivamente de 120 y 22 Volts.
LUGAR FISICO
Las varillas electrodos de los instrumentos de medición pueden ser colocadas en
todas direcciones como a una infinidad de distancias entre ellas. Aunque es el
mismo punto de medida, las lecturas no son idénticas; a veces ni en terrenos
vírgenes debido a la presencia de corrientes de agua o de capas de distinta
resistividad. En los terrenos industriales es aún mayor la diferencia debido a la
presencia de objetos metálicos enterrados como tuberías, varillas de construcción,
rieles, canalizaciones eléctricas, etc.
Todos los resultados son aproximados y se requiere cuidado tanto con el equipo de
prueba como con la selección de los puntos de referencia de la puesta a tierra.
Dentro de los métodos para la medición de las impedancias de puesta a tierra se
conocen los siguientes:
Método de la tierra conocida.
Método de los tres puntos.
Método de la caída de potencial..
A continuación cada uno de estos métodos es expuesto con sus ventajas y
desventajas.
MÉTODO DE LA TIERRA CONOCIDA.
Este método consiste en encontrar la resistencia combinada entre el electrodo a
probar y uno de resistencia despreciable.
Figura 1. Método de la tierra conocida.
En este método se hace circular una corriente entre las dos tomas de tierra, esta
corriente se distribuye en forma similar a las líneas de fuerza entre polos
magnéticos. El inconveniente de este método es encontrar los electrodos de
resistencia conocida y los de resistencia despreciable.
MÉTODO DE LOS TRES PUNTOS O TRIANGULACIÓN.
Consiste en enterrar tres electrodos (A, B, X), se disponen en forma de triángulo,
tal como se muestra en la figura 2, y medir la resistencia combinada de cada par:
X+A, X+B, A+B, siendo X la resistencia de puesta a tierra buscada y A y B las
resistencias de los otros dos electrodos conocidas.
Figura 2 . Método de las tres puntas.
Las resistencias en serie de cada par de puntos de la puesta a tierra en el triángulo
sera determinada por la medida de voltaje y corriente a través de la resistencia. Así
quedan determinadas las siguientes ecuaciones:
R1= X+A De donde:
R2= X+B
R3= A+B X= (R1+R2-R3)/2
Este método es conveniente para medidas de resistencias de las bases de las
torres, tierras aisladas con varilla o puesta a tierra de pequeñas instalaciones. No
es conveniente para medidas de resistencia bajas como las de mallas de puesta a
tierra de subestaciones grandes. El principal problema de este metodo es que A y B
pueden ser demasiado grandes comparadas con X (A y B no pueden superar a 5X),
resultando poco confiable el calculo.
MÉTODO DE LA CAIDA DE POTENCIAL.
Figura 3. Método de la caída de potencial.
Es el método mas empleado, los electrodos son dispuestos como lo muestra la
figura 3; E es el electrodo de tierra con resistencia desconocida; P y C son los
electrodos auxiliares colocados a una distancia adecuada (). Una corriente (I)
conocida se hace circular a través de la tierra, entrando por el electrodo E y
saliendo por el electrodo C. La medida de potencial entre los electrodos E y P se
toma como el voltaje V para hallar la resistencia desconocida por medio de la
relación V/I .
La resistencia de los electrodos auxiliares se desprecia, porque la resistencia del
electrodo C no tiene determinación de la caída de potencial V. La corriente I una
vez determinada se comporta como contante. La resistencia del electrodo P, hace
parte de un circuito de alta impedancia y su efecto se puede despreciar.
VII. Materiales para larga vida
VIII. Buenas y malas practica
IX. Como lograr 5-10 Ω o menos
CONEXIONES
Los electrodos de tierra tienen que ser conectados entre si de alguna manera y es
normal que sea vía cobre desnudo si es posible, ya que esto ayudará a reducir el
valor de impedancia global. Las conexiones entre los diferentes componentes
deben ser mecánicamente robustas, tener buena resistencia a la corrosión y baja
resistividad eléctrica. Es prudente evitar uniones y conexiones innecesarias. Debe
considerarse el valor de corriente de falla y la duración de la falla que se espera
que soporte el sistema de tierra. Varios estándares indican especificaciones para
los materiales que son mínimos aceptables, por ejemplo, establecen que las coplas
para barras de cobre necesitan un contenido mínimo de cobre de 80%. A
continuación se explican en más detalle los métodos de unión que se emplean,
incluyendo métodos mecánicos, bronceados (soldadura en fuerte), soldadura
exotérmica y soldados por fusión autógena.
Conexiones mecánicas
Se usan comúnmente y pueden ser mecánicas (conexión apernada) o hidráulicas
(compresión). Los conectores deben satisfacer los requerimientos de los
estándares aplicables. El proceso de probar el cumplimiento de las normas
involucra habitualmente una serie de pruebas de vida durante las cuales el
conector es sometido a impactos mecánicos, eléctricos y térmicos. En
consecuencia son factores importantes el diseño, tamaño y material usado –
particularmente ya que tales conectores pueden permanecer invisibles en el
terreno por cierto número de años, antes de que sean solicitados para operar. Es
esencial una conexión eléctrica de baja resistencia, especialmente en sistemas de
electrodos del tipo radial. Durante la mantención, se han descubierto conexiones
con resistencia de más de 20 ohms. Claramente, esto perjudica el comportamiento
del sistema de electrodos.
Cuando se apernan entre sí cintas de cobre, debe tenerse cuidando con el tamaño
de las perforaciones efectuadas para acomodar el perno. Si son demasiado
grandes, la capacidad de transporte de corriente de la cinta se perjudicará. Por
esta razón, los estándares y reglamentos de práctica normalmente limitan el
diámetro de la perforación a un tercio del ancho de la cinta o menos.
Cuando se apernan metales diferentes (por ejemplo cintas de cobre y aluminio),
las superficies deben ser minuciosamente limpiadas y protegidas por un inhibidor
de óxido. Una vez efectuada la conexión, el exterior debe ser cubierto por pintura
bituminosa u algún otro medio para proteger contra el ingreso de humedad.
Cuando se une cobre y aluminio, el cobre primero debe ser estañado. Una unión
apernada de este tipo es actualmente el método recomendado preferentemente
en los estándares para conectar metales diferentes, en el caso de instalaciones
exteriores y en subestaciones eléctricas. Estas conexiones deben estar a una
mínima distancia sobre tierra y no pueden ser enterradas.
Para unir distintos tipos de conductores, por ejemplo, barras de tierra a cinta o
cable, se dispone de abrazaderas apropiadas. Estas deben tener un alto contenido
de cobre. No deben usarse bandas metálicas.
En alguna oportunidad se usó uniones de tipo estañado y remachado. La cinta de
cobre se perforaba, luego era estañada y remachada. Sin embargo, los remaches
algunas veces se rompen y sueltan debido a vibración, etc. Este método de unión
claramente no es recomendado para tratar los altos valores de corriente de falla
encontrados ahora.
Conexiones bronceadas (soldadas en fuerte)
La conexión bronceada se aplica ampliamente al cobre y aleaciones de cobre. Este
método tiene la ventaja de proporcionar una baja resistencia de unión la cual no se
corroe. Actualmente, es el método preferido descrito por los estándares para
conectar cintas de cobre en el interior de subestaciones. Sin embargo, es esencial
que el bronceado sea efectivo. Puede ser difícil hacer una buena unión en terreno,
particularmente donde están involucradas grandes áreas de sección transversal.
Son esenciales las superficies planas limpias pues los materiales de bronceado
generalmente no fluyen como la soldadura. Existe así la posibilidad de conexiones
adecuadas sólo en los puntos de contacto, pero con vacíos importantes que
quedan sin llenar. Para este trabajo es esencial una buena fuente de calor,
particularmente para conectores grandes.
5.6.3 Uniones exotérmicas
Estas uniones se realizan mediante un molde de grafito que se diseña para ajustar
el tipo específico de unión y el tamaño de los conductores. Usando una pistola con
pedernal se enciende una mezcla de polvo de aluminio y de óxido de cobre y la
reacción que se crea forma una unión de cobre virtualmente puro en torno a los
conductores. La reacción de alta temperatura se produce en el interior del molde
de grafito. Si se ocupa y mantiene adecuadamente, cada molde puede usarse para
realizar entre 50 y 70 uniones. Este tipo de unión asegura los siguientes beneficios:
• Proporciona una unión permanente, de baja resistencia eléctrica y resistente a la
corrosión.
• La técnica empleada no requiere adiestramiento, relativamente.
• Puede operar a alta temperatura, permitiendo eventualmente reducir el calibre
del conductor.
DETERMINACIÓN DEL CALIBRE DE LOS CONDUCTORES DEL SISTEMA DE TIERRA
Conductor del electrodo de puesta a tierra
Aparato mecánico de conexión para partes puestas a tierra de un circuito eléctrico,
capas de soportar durante un tiempo especifico corrientes eléctricas en
condiciones anormales como las de un cortocircuito, pero que no se requiere para
conducir corriente eléctrica en condiciones normales del circuito eléctrico.
De acuerdo a la NOM-001-SEDE-1999.
Materiales. Los materiales del conductor del electrodo de puesta a tierra se
especifican en los siguientes incisos:
a) Conductor del electrodo de puesta a tierra. El conductor del electrodo de puesta
a tierra debe ser de cobre o aluminio. El material elegido debe ser resistente a la
corrosión que se pueda producir en la instalación, y debe estar adecuadamente
protegido contra la corrosión. El conductor debe ser macizo o cableado, aislado,
forrado o desnudo, y debe ser de un solo tramo continuo, sin empalmes ni
uniones.
Excepción 1: Se permiten empalmes en barras conductoras.
Excepción 2: Cuando haya una acometida con más de un envolvente, está
permitido conectar derivaciones al conductor del electrodo de puesta a tierra.
Cada una de estas derivaciones debe llegar hasta el interior del envolvente. El
tamaño nominal del conductor del electrodo de puesta a tierra debe estar de
acuerdo con lo indicado en 250-94, pero los conductores de la derivación pueden
tener un tamaño nominal de acuerdo con los conductores del electrodo de puesta
a tierra especificados en 250-94, según el conductor de mayor tamaño nominal
que entre en los respectivos envolventes. Los conductores de la derivación se
deben conectar al conductor del electrodo de puesta a tierra de modo que este
conductor no contenga ningún empalme o unión.
Excepción 3: Se permite empalmar el conductor del electrodo de puesta a tierra
por medio de conectadores de presión del tipo irreversible aprobados y listados
para ese fin o mediante un proceso de soldadura exotérmica.
b) Tipos de conductores para la puesta a tierra de equipo. El conductor de puesta a
tierra de equipo tendido con los conductores del circuito o canalizado con ellos,
debe ser de uno de los siguientes tipos o una combinación de varios de ellos:
1) un conductor de cobre u otro material resistente a la corrosión. Este
conductor debe ser macizo o cableado, aislado, cubierto o desnudo y
formar un cable o barra de cualquier forma;
2) un tubo metálico tipo pesado;
3) un tubo metálico tipo semipesado;
4) un tubo metálico tipo ligero;
5) un tubo metálico flexible, si tanto el tubo como sus accesorios están
aprobados y listados para puesta a tierra;
6) la armadura de un cable de tipo AC;
7) el blindaje de cobre de un cable con blindaje metálico y aislamiento
mineral;
8) el blindaje metálico de los conductores con blindaje metálico y los
conductores de puesta a tierra que sean cables de tipo MC;
9) los soportes para cables tipo charola, tal como se permite en 318-3(c) y
318-7;
10) cableductos, tal como se permite en 365-2(a);
11) otras canalizaciones metálicas con continuidad eléctrica, aprobadas para
usarse para puesta a tierra.
Excepción 1: Cuando los conductores de un circuito, como los contenidos en este
Artículo, estén protegidos por dispositivos de sobrecorriente de 20 A nominales o
menos, se permiten como medios de puesta a tierra de esos circuitos a tubo
metálico flexible y tubo metálico flexible hermético a los líquidos de tamaños
nominales de 10 a 35 mm, siempre que se cumplan las condiciones siguientes:
a) Que la longitud sumada del tubo metálico flexible y del tubo metálico flexible
hermético a los líquidos en el mismo tramo de retorno de tierra, no sea superior a
1,8 m.
b) Que el tubo termine en accesorios aprobados y listados para puesta a tierra.
Excepción 2: Cuando los conductores de un circuito contenidos en ellos estén
protegidos por dispositivos de sobrecorriente de más de 20 A nominales pero que
no excedan de 60 A, se permite utilizar como medios de puesta a tierra de esos
circuitos al tubo metálico flexible y hermético a los líquidos aprobado y listado en
diámetros nominales 19 a 32 mm, siempre que se cumplan las condiciones
siguientes:
a. Que la longitud total del tubo metálico flexible del tramo de retorno de tierra, no
sea superior a 1,8 m.
b. Que no haya otro tubo metálico flexible o tubo metálico flexible hermético a los
líquidos de tamaños nominales de 10 a 35 mm que sirva como conductor de
puesta a tierra de equipo en el mismo tramo de retorno de tierra.
c. Que el tubo termine en accesorios aprobados y listados para puesta a tierra.
c) Puesta a tierra suplementaria. Se permiten electrodos suplementarios de puesta
a tierra para aumentar los conductores de puesta a tierra de equipo especificados
en 250-91(b), pero el terreno natural no se debe utilizar como el único conductor
de puesta a tierra de equipo.
250-92. Instalación. Los conductores de puesta a tierra se deben instalar como se
especifica en los siguientes incisos:
a) Conductor del electrodo de puesta a tierra. Un conductor del electrodo de
puesta a tierra o su envolvente debe sujetarse firmemente a la superficie sobre la
que va instalado. Un conductor de cobre o aluminio de 21,15 mm2 (4 AWG) o
superior se debe proteger si está expuesto a daño físico severo. Se puede llevar un
conductor de puesta a tierra de 13,3 mm2 (6 AWG) que no esté expuesto a daño
físico, a lo largo de la superficie del edificio sin tubería o protección metálica,
cuando esté sujeto firmemente al edificio; si no, debe ir en tubo metálico tipo
pesado, semipesado, ligero, en tubo no- metálico tipo pesado, o un cable armado.
Los conductores de puesta a tierra de tamaño nominal inferior a 13,3 mm2 (6
AWG) deben alojarse en tubo metálico tipo pesado, semipesado, ligero, en
tubo no-metálico tipo pesado, o en cable armado
No se deben usar como conductores de puesta a tierra, conductores aislados o
desnudos de aluminio que estén en contacto directo con materiales de albañilería
o terreno natural, o si están sometidos a condiciones corrosivas. Cuando se utilicen
a la intemperie, los conductores de puesta a tierra de aluminio no se deben instalar
a menos de 45 cm del terreno natural.
b) Envolventes para conductores del electrodo de puesta a tierra. Las envolventes
metálicas del conductor del electrodo de puesta a tierra deben ser eléctricamente
continuas desde el punto de conexión a los envolventes o equipo hasta el
electrodo de puesta a tierra, y deben estar sujetas firmemente a las abrazaderas o
herrajes de tierra. Las envolventes metálicas que no sean continuas físicamente
desde el envolvente o equipo hasta el electrodo de puesta a tierra, se deben hacer
eléctricamente continuas mediante un puente de unión de sus dos extremos al
conductor de puesta a tierra. Cuando se utilice una canalización como protección
del conductor de puesta a tierra, su instalación debe cumplir los requisitos del
Artículo correspondiente a las canalizaciones.
c) Conductor de puesta a tierra de equipo. Un conductor de puesta a tierra de
equipo se debe instalar como sigue:
1) Cuando consista en una canalización, un soporte para cables tipo charola,
armadura o forro de cables o cuando sea un conductor dentro de una canalización
o cable, se debe instalar cumpliendo las disposiciones aplicables de esta NOM
usando accesorios para uniones y terminales que estén aprobados para usarlos con
el tipo de canalización o cable utilizados. Todas las conexiones, uniones y
accesorios se deben fijar firmemente con los medios adecuados.
2) Cuando haya un conductor independiente de tierra de equipo, como establece
la Excepción de 250-50(a) y (b) y la Excepción 2 de 250-57(b) se debe instalar de
acuerdo con lo indicado en el inciso (a) anterior en lo que respecta a las
limitaciones del aluminio y a la posibilidad de daño físico.
Excepción: No es necesario que los cables inferiores a 13,3 mm2 (6 AWG) se alojen
dentro de una canalización o armadura cuando se instalen por los espacios huecos
de una pared o cuando vayan instalados de modo que no sufran daño físico.
250-93. Tamaño nominal del conductor del electrodo de puesta a tierra para c.c.
En los siguientes incisos se fijan los tamaños nominales de los conductores del
electrodo de puesta a tierra de una instalación de c.c.
a) No debe ser de tamaño nominal inferior al del neutro. Cuando un sistema
eléctrico de c.c. consista en un circuito balanceado de tres conductores o un
devanado de equilibrio con protección contra sobrecorriente, como se establece
en 445-4(d), el conductor del electrodo de puesta a tierra no debe ser de tamaño
nominal inferior al del neutro.
b) No debe ser de tamaño nominal inferior al del conductor más grande. En
instalaciones de c.c. distintas a las del anterior inciso (a), el conductor del electrodo
de puesta a tierra no debe ser de tamaño nominal inferior al del conductor de
mayor tamaño nominal del suministro de energía.
c) No debe ser inferior a 8,367 mm2 (8 AWG). En ningún caso el conductor del
electrodo de puesta a tierra debe ser inferior a 8,367 mm2 (8 AWG) de cobre o de
13,3 mm2 (6 AWG) de aluminio.
Excepciones a los anteriores (a) a (c):
a. Cuando esté conectado a electrodos fabricados como se indica en 250-83(c) o
(d), no es necesario que la parte del conductor del electrodo de puesta a tierra que
constituya la única conexión con dicho electrodo sea superior a 13,3 mm2 (6 AWG)
de cobre o 21,15 mm2 (4 AWG) de aluminio.
b. Cuando esté conectado a un electrodo empotrado en concreto, como se indica
en 250-81(c), no es necesario que la parte del conductor del electrodo de puesta a
tierra que constituya la única conexión con dicho electrodo sea superior a 13,3
mm2 (6 AWG) de cobre o 21,15 mm2 (4 AWG) de aluminio.
c. Cuando esté conectado a un anillo de tierra como se indica en 250-81(d), no es
necesario que la parte del conductor del electrodo de puesta a tierra que
constituya la única conexión con dicho electrodo sea de mayor tamaño nominal
que el conductor utilizado en el anillo de tierra.
250-94. Tamaño nominal del conductor del electrodo de puesta a tierra en
instalaciones de c.a. El tamaño nominal del conductor del electrodo de puesta a
tierra de una instalación de c.a. puesta o no puesta a tierra, no debe ser inferior a
lo especificado en la Tabla 6.
Excepción:
a. Cuando esté conectado a electrodos fabricados como se indica en la sección
250-83(c) o (d), no es necesario que la parte del conductor del electrodo de puesta
a tierra que constituye la única conexión con dicho electrodo, sea superior a 13,3
mm2 (6 AWG) de cobre o 21,15 mm2 (4 AWG) de aluminio.
b. Cuando esté conectado a un electrodo empotrado en concreto, como se indica
en 250-81(c), no es necesario que la parte del conductor del electrodo de puesta a
tierra que constituye la única conexión con dicho electrodo sea superior a 13,3
mm2 (6 AWG) de cobre o 21,15 mm2 (4 AWG) de aluminio.
c. Cuando esté conectado a un anillo de tierra como se indica en 250-81(d), no es
necesario que la parte del conductor del electrodo de puesta a tierra que
constituye la única conexión con dicho electrodo sea de mayor tamaño nominal
que el conductor utilizado en el anillo de tierra.
Tamaño nominal del mayor conductor de
entrada a la acometida o sección
equivalente de conductores en paralelo
mm2 (AWG o kcmil)
Tamaño nominal del conductor
al electrodo de tierra
mm2 (AWG o kcmil)
Cobre Aluminio Cobre Aluminio
33,62 (2) ó menor 53,48 (1/0) ó menor 8,367 (8) 13,3 (6)
42,41 o 53,48 (1 ó
1/0)
67,43 o 85,01 (2/0 ó
3/0) 13,3 (6) 21,15 (4)
67,43 o 85,01 (2/0 ó
3/0) 4/0 ó 250 kcmil 21,15 (4) 33,62 (2)
Más de 85,01 a
177,3
(3/0 a 350)
Más de 126,7 a 253,4
(250 a 500) 33,62 (2) 53,48 (1/0)
Más de 177,3 a
304,0
(350 a 600)
Más de 253,4 a
456,04
(500 a 900) 53,48 (1/0) 85,01 (3/0)
Más de 304 a
557,38
(600 a 1100)
Más de 456,04 a
886,74
(900 a 1750) 67,43 (2/0) 107,2 (4/0)
Más de 557,38
(1100) Más de 886,74 (1750) 85,01 (3/0) 126,7 (250)
Tabla 6. Conductor del electrodo de tierra de instalaciones de c.a.
250-95. Tamaño nominal de los conductores de puesta a tierra de equipo. El
tamaño nominal de los conductores de puesta a tierra de equipo, de cobre o
aluminio, no debe ser inferior a lo especificado en la Tabla 7.
Cuando haya conductores en paralelo en varias canalizaciones o cables, como se
permite en 310-4, el conductor de puesta a tierra de equipo, cuando exista, debe
estar instalado en paralelo. Cada conductor de puesta a tierra de equipo instalado
en paralelo debe tener un tamaño nominal seleccionado sobre la base de la
corriente eléctrica nominal del dispositivo de protección contra sobrecorriente que
proteja los conductores del circuito en la canalización o cable, según la Tabla 7.
Cuando se usen varios grupos de conductores de entrada a la acometida, como
permite la Sección 230-40 Excepción No. 2, la sección transversal equivalente del
mayor conductor de entrada a la acometida se debe calcular por la mayor suma de
las secciones transversales de los conductores de cada grupo.
Cuando no haya conductores de entrada a la acometida, la sección transversal del
conductor al electrodo de puesta a tierra se debe calcular por la sección
transversal equivalente del mayor conductor de entrada a la acometida de acuerdo
con la corriente eléctrica de carga calculada.
Véanse las restricciones de instalación en 250-92(a).
NOTA: Para el tamaño nominal del conductor de puesta a tierra de una instalación
de c.a. conectado con el equipo de la acometida, véase 250-23(b).
Cuando el tamaño nominal de los conductores se ajuste para compensar caídas de
tensión eléctrica, los conductores de puesta a tierra de equipo, cuando deban
instalarse, se deberán ajustar proporcionalmente según el área en mm2 de su
sección transversal.
Cuando solo haya un conductor de puesta a tierra de equipo con varios circuitos en
el mismo tubo o cable, su tamaño nominal debe seleccionarse de acuerdo con el
dispositivo de sobrecorriente de mayor corriente eléctrica nominal de protección
de los conductores en el mismo tubo o cable.
Si el dispositivo de sobrecorriente consiste en un interruptor automático de
disparo instantáneo o un protector de motor contra cortocircuitos, como se
permite en 430-52, el tamaño nominal del conductor de puesta a tierra de equipo
se puede seleccionar de acuerdo con la capacidad nominal del dispositivo de
protección del motor contra sobrecorriente, pero no debe ser inferior a lo
especificado en la Tabla 7.
Excepción 1: Un conductor de puesta a tierra de equipo no-inferior a 0,8235 mm2
(18 AWG) de cobre y no menor al tamaño nominal de los conductores del circuito y
que forme parte de cables de aparatos eléctricos, según se establece en 240-4.
Excepción 2: No es necesario que el conductor de puesta a tierra de equipo sea de
mayor tamaño nominal que el de los conductores de los alimentadores de equipo.
Excepción 3: Cuando se use como conductor de puesta a tierra de equipo un tubo
o armadura o blindaje de cable, como se establece en 250-51, 250-57(a) y 250-
91(b).
Capacidad o ajuste
máximo del dispositivo
automático de protección
contra sobre corriente en
el circuito antes de los
equipos, canalizaciones,
etc.
(A)
Tamaño nominal mm2 (AWG o
kcmil)
Cable de
cobre
Cable
de
alumini
o
5 2,082 (14) ---
20 3,307 (12) ---
30 5,26 (10) ---
40 5,26 (10) ---
60 5,26 (10) ---
100 8,367 (8) 13,3 (6)
200 13,3 (6) 21,15 (4)
300 21,15 (4) 33,62 (2)
400 33,62 (2) 42,41 (1)
500 33,62 (2) 53,48 (1/0)
600 42,41 (1) 67,43 (2/0)
800 53,48 (1/0) 85,01 (3/0)
1000 67,43 (2/0) 107,2 (4/0)
1200 85,01 (3/0) 126,7 (250)
1600 107,2 (4/0) 177,3 (350)
2000 126,7 (250) 202,7 (400)
2500 177,3 (350) 304 (600)
3000 202,7 (400) 304 (600)
4000 253,4 (500)
405,37
(800)
5000 354,7 (700) 608 (1200)
6000 405,37 (800) 608 (1200)
Tabla 7. Tamaño nominal mínimo de los conductores de tierra para canalizaciones
y equipos.
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