puestas a tierrra
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8/10/2019 puestas a tierrra
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Integrantes:Juan GuamnDiego IiguezLuis Barrera.
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8/10/2019 puestas a tierrra
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Por qu es necesaria una puesta a tierra?
La puesta a tierra consiste en realizar una conexin elctrica
entre un punto dado de la red, de una instalacin o de unmaterial y una toma de tierra. Esta toma de tierra es una
parte conductora, que se puede incorporar en el suelo o
dentro de un medio conductor, en contacto elctrico con
la Tierra.
La puesta a tierra permite as conectar a una toma de tierra,
a travs de un cable conductor, las masas metlicas quecorren el riesgo de entrar en contacto casualmente con la
corriente elctrica debido a un defecto de aislamiento en
un dispositivo elctrico. La corriente de defecto no representar
en este caso ningn peligro para las personas, ya que podr
eliminarse por la tierra. Sin una puesta a tierra,
la persona quedar sometida a una tensin elctrica que,
segn su importancia, puede ocasionar la muerte.La puesta a tierra permite entonces eliminar sin riesgo las
corrientes de fuga y, asociada a un dispositivo de corte
automtico, originar la desconexin de la instalacin elctrica.
Una buena puesta atierra garantiza por lo tanto la
seguridad de las personas, perotambin la proteccin de los bienes e
instalaciones en caso de rayo o deintensidades de defecto.
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PUESTA A TIERRA
Conexin de equiposelctricos y electrnicos a
tierra, evitando as que sedaen en caso de unacorriente transitoria
peligrosa
Proteccin a
equipos
Elementos
Bsicos para suinstalacin
Tipo de Suelo(si es o no
tierra)
Factor masimportante
Encargado dedisipar todas lasenergas que a l
accedan.
Elemento aProteger
Equipo destinado aproteger de
cualquier descargao de sobretensinentre otras en estecaso pude ser una
antena, unos
equipos elctricos oelectrnicos,maquinarias etc.
Lnea deEnlace
Conductorconectado a
loselectrodos
Punto deEnlace
Punto situadofuera del
terreno quesirve de uninde la lneas detierra con el
electrododirectamente o
a travs delneas de enlace
Electrodo
Elementosmetlicos que
permanecen encontacto directocon el terreno.
Proteccin a
usuarios
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Materiales, Equipos yHerramientas a
utilizar para el diseo
de un Sistema Puesta aTierra Externo.
SueloAcondicionado
Electrodos ausar
Tipos
En estrella
Varilla
De anillos
Rehilete
Placa y placaestrellada
Malla
Resistividaddel suelo
Salessolubles
Determinada por:
Composicinpropia del
terreno
Temperatura
Estratigrafa
Estadohigromtrico
Compactacin
Granulometra
Con estos parmetros determinamos la estructura delterreno y a su vez la medicin dada por los siguientes
mtodos
Mtodo deWennerMtodo deSchlumberger Mtodo de 3Polos
Medicin deResistencia Puesta
Tierra
Este valor ser
comparado con el dediseo y ser utilizado
para calificar la
efectividad esperadade la puesta a tierra.
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Resistividad del terreno
Electrod
o
Conduct
tierraBornes
Conduct
protecc
Conduct
equipot
Resistencia
medida entredos carasopuestas de uncubo del terrenode un metro dearista
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VARIABLES QUE AFECTAN LARESISTIVIDAD DE UN TERRENO.
HumedadTemperatura
Compactacin del suelo
Concentracin de sales disueltas
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HUMEDAD
La humedadque posee el
terrenodetermina
fuertemente suresistividad.
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TEMPERATURALa temperatura delterreno tambin es
un factorimportante aconsiderar
dentro del estudiode los factores que
determinan laresistividad de los
suelos.
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CONCENTRACIN DE SALES
DISUELTAS
La concentracinde sales disueltas en
el terreno es unfactor determinante
en la resistividaddel mismo.
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CLASIFICACIN DE LOS SUELOS
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Es importante resaltarque siempre se
recomienda realizar latoma de tierra lo
ms profundo posible.
La resistividad de los terrenos
La resistividad () de un terreno se expresa en hm-metro (.m). Esto corresponde a la resistencia
terica en Ohmios de un cilindro de tierra de 1 m2 de seccin y de 1 m de longitud.
Su medida permite conocer la capacidad del terreno para conducir la corriente elctrica. Por lo tanto,
cuanto ms dbil sea la resistividad, ms dbil ser la resistencia de la toma de tierra construida en estelugar. La resistividad es muy variable segn las regiones y lanaturaleza de los terrenos. Depende del ndice de humedad y de la temperatura (las heladas o la sequa
la aumentan).
Por ello una resistencia de tierra puede variar segn las estaciones y las condiciones de medida. Dado
que la temperatura y la humedad son ms estables al alejarse de la superficie de la tierra, cuanto ms
profundo est el sistema de puesta a tierra menos sensible ser elmismo a los cambios medioambientales.
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METODO ARTIFICIAL PARAREDUCIR
LA RESISTIVIDAD DELTERRENO
MARCONITA
Es esencialmente unconcreto conductivo en elcual un agregadocarbonceo reemplaza el
agregado normal usadoen la mezcla del concreto.
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BENTONITA
Es una arcilla color pardo,
de formacin natural, que
es levemente cida, con
un pH de 10,5. Puedeabsorber casi cinco veces
su peso de agua y de este
modo, expandirse hastatreinta veces su volumenseco.
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YESO
Ocasionalmente, el sulfato de
calcio (yeso) se usa comomaterial de relleno, ya sea soloo mezclado con Bentonita ocon el suelo natural del rea.
Tiene baja solubilidad, por lotanto no se desprendefcilmente lavndolo y tiene
baja resistividad(aproximadamente 5-10 ohm-metro en una solucinsaturada).
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OTROS MATERIALES
A menudo se presentannuevos materiales, porejemplo una solucinde cobre que crea ungel al mezclarse conotros qumicos.
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MATERIALES DE RELLENOINACEPTABLES
En el pasado se us
ceniza y escoria deestaciones de potencia(centrales), cuando sepens que su contenidode carbn poda ser
beneficioso..
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Utilidad de la medida de resistividad
La medida de resistividad permitir:
Elegir la ubicacin y la forma de las tomas detierra y de las redes de tierra antes deconstruirlas.Prever las caractersticas elctricas de las tomasde tierra y de las redes de tierra.
Reducir los costes de construccin de las tomasde tierra y de las redes de tierra (ahorro detiempo para conseguir la resistencia de tierradeseada).
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Resistividad del terreno
Tipo de terreno
Resistividad del terreno [m]
Margen de valores Valor medio
Terreno pantanoso. 2-50 30
Barro mezclado con paja. 2-200 40Terreno fangoso y arcilloso, humus. 20-260 100
Arena y terreno arenoso. 50-3000 200 (hmedo)
Turba. >1200 200
Grava (hmeda) 50-3000 1000 (hmedo)Terreno pedregoso y rocoso. 100-8000 2000
Hormign: 1 parte cemento y 3 partes de arena. 50-300 150
Hormign: 1 parte cemento y 5 partes de arena 100-8000 400
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Resistividad del terreno en funcin de lahumedad
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Parmetros del sistema de puesta a tierra
Resistencia de la
puesta a tierra
Configuracin del
electrodo de tierra
RD
, Resistencia dedisipacin, que es laresistencia propia delterreno, medida entre elelectrodo y una tierra dereferencia, y
RL, resistencia de las partes
conductoras del sistema(electrodo de tierra yconductores de puesta atierra).
Picas o tubos, que se clavan a una profundidadde tres, o ms, metros.
Pletinas o cables desnudos enterradoshorizontalmente a poca profundidad.
Placas
Malla del fondo de zanja, estructurados comouna rejilla colocada horizontalmente.
Armadura de hormign enterrado, queproporcione una gran superficie de contacto conel terreno.
Conducciones metlicas de agua, encondiciones especiales
Otras estructuras enterradas apropiadas
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Elemento metlico que encontacto directo con el
terreno disipa las corrientesde defecto o de fugaprocedentes de la instalacin,as como las procedentes delas descargas atmosfricas
Electrodos depuesta a tierra o
tomas de tierra
Se dimensionar de forma que suresistencia de tierra, en cualquiercircunstancia previsible, no sea
superior al valor especificado paraella en cada caso
Este valor de la resistencia detierra ser tal que ninguna masapueda dar lugar a tensiones decontacto superiores a 24 V enlocales o emplazamientosconductores, o a 50 V en losdems casos
Dimensionamiento
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BARRAS
Esta es la forma ms
comn de electrodos,
porque su costo de
instalacin esrelativamente barato y
pueden usarse para
alcanzar en profundidad,suelo de baja resistividad,slo con excavacin
limitada y relleno.
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PLACAS
Se usa varios tipos de
placas para propsitosde puesta a tierra, peroel nico tipo que seconsidera generalmentecomo electrodo debe
ser slido y de tamaosustancial.
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ELECTRODOSHORIZONTALES
Estn hechos de cintas de cobre de alta conductividad oconductores retorcidos (cables).
o barras verticales
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ELECTRODOSSECUNDARIOS
Existen algunos tipos interesantes de electrodos secundarios,cuyo propsito es mejorar el comportamiento de un
electrodo de tierra. Ellos incluyen pozos de tierra y embalses de
terreno.
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Resistencia de tierra segn tipo de electrodo
ElectrodoResistencia de tierra en
Ohmios
Placa enterrada R = 0,8/P
Placa superficial R = 1,6/P
Pica vertical R = /L
Conductor enterrado horizontalmente R = 2 /L
Malla de tierra R = /4r + /L
, resistividad del terreno, en Wm. P, permetro de la placa, en m..
L, longitud de la pica, del conductor o de la malla, en m
r, radio del crculo con la misma superficie que el rea cubierta por la malla, en m
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MEDICIN DE PUESTA A TIERRA
En cualquier instalacin domstica e industrial,la conexin de una toma de tierra es una de las
reglas bsicas a respetar para garantizar laseguridad de la red elctrica.
La ausencia de una toma de tierra podrasuponer serios riesgos para la vida de laspersonas y poner en peligro las instalaciones
elctricas y los bienes.
Sin embargo, la presencia de una toma de tierra no es suficiente paragarantizar una seguridad total. Slo controles realizados con regularidadpueden probar el correcto funcionamiento de la instalacin elctrica.
Existen numerosos mtodos de medicin de tierra dependiendo deltipo de regmenes de neutro, del tipo de instalacin (domstico,industrial, medio urbano, rural, etc.) y de la posibilidad de dejar sin
tensin la instalacin.
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MTODO DE LA TIERRA CONOCIDA.
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MTODO DE LA TIERRA CONOCIDA.
MTODO DE LA TIERRA CONOCIDA
Este mtodo consiste en encontrar la resistencia combinada entre el electrodo aprobar y uno de resistencia despreciable.
En este mtodo se hace circular una corriente entre las dos tomas de tierra, estacorriente se distribuye en forma similar a las lneas de fuerza entre polos
magnticos.
El inconveniente de este mtodo es encontrar los electrodos de resistencia
conocida y los de resistencia despreciable.
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METODO DE WENNER
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MEDICIN DE LA RESISTIVIDAD POR EL MTODODE LOS DOS PUNTOS
Tanto el instrumento de Shepard como otros mtodos semejantes de dos puntos,permiten efectuar una estimacin rpida del valor de la resistividad de los suelos naturales,adems de ser fcilmente transportable y permitir mediciones en volmenes reducidos desuelos, como por ejemplo en el fondo de excavaciones.
El aparato consta de dos electrodos, uno mas pequeo que el otro, que se conectan a
sendas prtigas aislantes. El borne positivo de una batera se conecta a travs de unmiliampermetro al electrodo mas pequeo y el borne negativo al otro electrodo. Elinstrumento puede ser calibrado para expresar las mediciones directamente en Ohm-centmetro a la tensin nominal de la batera.
Cabe acotar que se han desarrollado una gran variedad de instrumentos digitales y analgicos que utilizan numerosas
variantes de los mtodos descriptos anteriormente, brindando lecturas directas. Por ejemplo, existe un gran parque dehmetros marca Megger que utilizan un instrumento de bobinas cruzadas que opera como cocientmetro y posee ungenerador de CA accionado a manivela. Tambin hay equipos que utilizan generadores electrnicos de alta frecuenciapara efectuar mediciones de puesta a tierra en torres de alta tensin sin desconectar el hilo de guardia, considerando
que a esas frecuencias dicho hilo presenta una reactancia inductiva suficientemente elevada como para considerarlo uncircuito abierto. Adems hay que tener en cuenta que las descargas atmosfricas contienen componentes de alta
frecuencia.
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MTODO DE LOS TRES PUNTOS O TRIANGULACIN
Consiste en enterrar tres electrodos (A, B, X), se
disponen en forma de tringulo, tal como se muestra enla figura 2, y medir la resistencia combinada de cada
par: X+A, X+B, A+B, siendo X la resistencia de puestaa tierra buscada y A y B las resistencias de los otros dos
electrodos conocidas.
Las resistencias en serie de cada par de puntos de la puesta a tierra en el tringulosera determinada por la medida de voltaje y corriente a travs de la resistencia. As
quedan determinadas las siguientes ecuaciones:
R1= X+AR2= X+BR3= A+BDe dondeX= (R1+R2-
R3)/2
Este mtodo es conveniente para medidas de resistencias de las bases delas torres, tierras aisladas con varilla o puesta a tierra de pequeas
instalaciones. No es conveniente para medidas de resistencia bajas comolas de mallas de puesta a tierra de subestaciones grandes. El principalproblema de este metodo es que A y B pueden ser demasiado grandescomparadas con X (A y B no pueden superar a 5X), resultando poco
confiable el calculo.
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MEDICIN DE LA RESISTIVIDAD POR ELMTODO DE LOS CUATRO PUNTOS
Generalmente la resistividad del terreno se mide por el mtodo universal de
cuatro puntos desarrollado por F. Wenner en 1915. El mismo resulta el masseguro en la prctica para medir la resistividad promedio de volmenes
extensos de suelos naturales.
En este mtodo se clavan en el suelo 4 electrodos pequeos (jabalinas)dispuestos en lnea recta con la misma distancia "a" entre ellos y a unaprofundidad "b" que no supere 1/10 de "a" (preferentemente 1/20 de
"a").Entonces se inyecta una corriente de medicin "I" que pasa por elterreno a travs de los dos electrodos extremos y simultneamente se mide lacada de tensin "U" entre los dos electrodos interiores, utilizando un
potencimetro o un voltmetro de alta impedancia interna.
La teora indica que laresistividad promedio del
suelo a
una profundidad igual a ladistancia "a" vale
aproximadamente:
Si se efectan una serie de mediciones realizadas a diferentes
distancias "a" se puede construir un diagrama de resistividadesdel suelo en funcin de la profundidad, que permite detectar laexistencia de distintas capas geolgicas en el terreno. Cabe acotarque en los emplazamientos donde el terreno presenta diferentesvalores de resistividad en funcin de la profundidad, laexperiencia indica que el valor mas adecuado para el diseo deldispersor a tierra es el que se obtiene a una profundidad mayor.
MTODO DE LA CAIDA DE POTENCIAL.La resistencia de los electrodos auxiliares se desprecia, porque la resistencia del electrodo C no tiene determinacin de la cada de potencial V. La corriente I una vez determinada seLa resistencia de los electrodos auxiliares se desprecia, porque la resistencia del electrodo C no tiene determinacin de la cada de potencial V. La corriente I una vez determinada se
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MTODO DE LA CAIDA DE POTENCIAL
Es el mtodo mas empleado, los electrodos son dispuestos como lo muestra la figura;E es el electrodo de tierra con resistencia desconocida; P y C son los electrodosauxiliares colocados a una distancia adecuada (). Una corriente (I) conocida se hacecircular a travs 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 hallarla resistencia desconocida por medio de la relacin V/I .
La resistencia de los electrodosauxiliares se desprecia, porque laresistencia del electrodo C no tienedeterminacin de la cada depotencial V. La corriente I una vez
determinada se comporta comocontante. La resistencia delelectrodo P, hace parte de uncircuito de alta impedancia y suefecto se puede despreciar.
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Componentes de una instalacin
TT : Electrodos
de puesta a
tierra
CT: Conductor
de tierra
BT : Borne
principal de
tierra
CP:
Conductores de
proteccin
CEP : Conductores
de equipotencialidad
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Electrodos
de puesta a
tierra
Conductores
de tierra
Bornesprincipales
de tierra
Conductores
de
proteccin
Conductores de
equipotencialidad
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Electrodos
de puesta a
tierra
Conductores
de tierra
Bornesprincipales
de tierra
Conductores
de
proteccin
Conductores de
equipotencialidad
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Electrodos
de puesta a
tierra
Conductores
de tierra
Bornesprincipales
de tierra
Conductores
de
proteccin
Conductores de
equipotencialidad
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Electrodos
de puesta a
tierra
Conductores
de tierra
Bornesprincipales
de tierra
Conductores
de
proteccin
Conductores de
equipotencialidad
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Los sistemas de puesta a tierrapresentan fallas a causa de los
siguientes problemas:
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1. Falta de normativa, eldiseador o usuario,desconoce o no aplica losprincipios establecidos en
las normas; sean NTC
2050, RETIE donde se
previenen todas estasfallas.
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2. Errores de medicin,la principal causa deesta falla es al efectuarmediciones incompletastanto en el terreno
como en el sistemacompleto.
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3. Mantenimiento, lagran mayora de lasinstalaciones requierenun mantenimientoperidico, que
usualmente no seefecta.
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4. Costo, es la falta deevaluacin de los costosde las fallas comparadascontra los costos deinversin de estossistemas; adicionalmente,la equivocada creencia deutilizar sistemas pequeoso tierras aisladas.
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5. Efectos de laTemperatura, es eldesconocimiento delclculo de capacidad dedescarga del sistema, queocasiona que no hayaproteccin cuando sesobrepasa el valor detemperatura entre elterreno y el electrodo.
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6.Terreno heterogneo,falla a causa de unamedicin incompleta enun terreno casi siempreno homogneo.
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7. Humedad, loscambios de humedad delos terrenos con lasestaciones del ao,frecuentemente haceninoperativos a los
sistemas, debido a quela disipacin es decarcter electroltica.
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8. Electrodos ymateriales utilizados, lamala calidad, y la faltade clculo, disminuyeno limitan altamente a
los sistemas.
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9. Factor deAgrupamiento, en elque demuestra que loselectrodos saturan sudisipacin por
interaccin deagrupamiento a cortasdistancias.
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1 Prueba de conexin entre el electrodo de tierra y partesmetlicas normalmente accesibles.
2Recorrido del electrodo enterrado y examen de ste enalgunos sitios para asegurar que no ha sufrido corrosin.
3Se mide el valor de resistencia del electrodo a tierra dellado de alta tensin y se compara con valores previos o
de diseo.
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4 Se revisa el valor del ndice de acidez pH del suelo.
5Una prueba de grado de separacin, para asegurarseque el electrodo de alta tensin y el electrodo de bajatensin estn elctricamente separados. Esta pruebano se requiere si las condiciones de diseo permiten
conectar ambos sistemas de electrodos.
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