instuo ecnologico de cerro azul
insalaciones elecricas
unidad 4 siema de terra
mc: aruro luna salcedo
inegranes: jackson dominguez luis javier rosales barolo francisco alexander arbona hernandez david
Sisema de terra:
La Tierra es la parte del sistema eléctrico, cuya finalidad es proveer un plano equipotencial de referencia para los equipos durante la operación normal, y un medio para disipar en el suelo (terreno) la energía durante la ocurrencia de una descarga atmosférica, así como evitar la presencia de voltajes peligrosos en las estructuras metlicas durante una falla a !erra, y por tanto, es un medio esencial para que la operación de las protecciones (fusi"les, interruptores autom!cos u otras protecciones especiales) se ac!ve o se dispare en el momento y con la rapide# apropiada, primero, para evitar el da$o al personal, y segundo, para evitar la falla de los equipos que se alimentan del sistema eléctrico%
Tierra &sica: 'na !erra &sica se define como un sistema de coneión formado por electrodos y líneas de !erra de una instalación eléctrica%
actor de potencia:*e define factor de potencia, f%d%p%, de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia ac!va, +, y la potencia aparente, *% a una medida de la capacidad de una carga de a"sor"er potencia ac!va% +or esta ra#ón, f%d%p - . en cargas puramente resis!vas y en elementos induc!vos y capaci!vos ideales sin resistencia f%d%p - /% 4.1.1 imporancia de un sisema de terra
0l sistema de puesta a !erra es una parte "sica de cualquier instalación eléctrica, y !ene como o"je!vo:
1 Limitar la tensión que presentan las masas metlicas respecto a !erra% 1 2segurar actuación de las protecciones% 1 0liminar o disminuir el riesgo que supone una avería en el material eléctrico u!li#ado%
0isten principalmente dos !pos de protecciones que dependen de la puesta a !erra de forma "sica para su correcto funcionamiento, que son la protección contra so"retensiones transitorias (protección de equipos), y protección diferencial contra contactos indirectos (protección de personas)%
Los efectos de las so"retensiones transitorias so"re una instalación se evitan mediante protectores contra so"retensiones transitorias (*+)% 3stos act4an derivando la energía de la so"retensión 5acia la puesta a !erra, evitando así da$os en equipos eléctricos y electrónicos%
La calidad de la protección contra so"retensiones est muy ligada al sistema de puesta a !erra, pues un camino de impedancia elevada puede eponer en mayor medida los equipos sensi"les a los efectos de dic5a so"retensión% irectamente, en caso de pérdida o ineistencia de la puesta a !erra, la protección contra so"retensiones pierde toda su eficacia%
to 6 +ara entender la relación entre la calidad de la puesta a !erra y la eficacia de la protección contra so"retensiones, se suele recurrir a un símil 5idrulico muy intui!vo% *i equiparamos la energía de la so"retensión a un determinado volumen de líquido, la puesta a !erra se representa a modo de em"udo% +ara este em"udo, iden!ficamos el dimetro de la o"ertura de evacuación con la calidad de la puesta a !erra% 7uando el em"udo 5aya terminado de evacuar todo el volumen de líquido, la so"retensión 5a"r sido derivada a !erra y los equipos volvern a ver una tensión completamente normal%
0*8'092109';*1/. 0n este grfico comparamos lo que sucede con un mal !erra (em"udo a la i#quierda < o"ertura peque$a) vs lo que sucede con uno "ueno (em"udo a la derec5a < o"ertura grande) ante un evento de so"retensión% =emos como la puesta a !erra de mayor resistencia (em"udo a la i#quierda) se ve saturada con la energía de la descarga (el em"udo se llena por no poder desaguar a suficiente velocidad)% >ntui!vamente, esto prolonga el !empo durante el cual los equipos a proteger se ven some!dos a los efectos de la so"retensión, que por ende sufren un mayor desgaste(el em"udo tarda ms en vaciarse de"ido a su menor apertura)%
7omo todos los equipos estn referenciados a !erra, esto puede 5acer incluso que la corriente, al no encontrar un camino mejor para la evacuación, termine por da$ar directamente a los equipos, 5aciendo que la protección sea inefica#% 0l em"udo de la i#quierda no puede evacuar "ien la energía y se ve des"ordado, lo que representa intui!vamente esta situación de da$o a los equipos%
0n el caso etremo de pérdida o ineistencia de la puesta a !erra, la protección contra
so"retensiones pierde toda su eficacia%
0n cuanto a los contactos indirectos, estos se producen cuando una persona entra en contacto con una masa metlica de la instalación que accidentalmente est puesta a tensión de"ido generalmente a un fallo de aislamiento%
Los encargados de la protección contra contactos indirectos son los protectores diferenciales% *u principio de funcionamiento consiste en la detección de fugas de corriente mayores a su valor de sensi"ilidad (del orden de miliamperios), mediante la comparación entre la corriente entrante y la corriente saliente de un determinado circuito% La diferencia entre am"as corresponder a una fuga de corriente, lo cual comportar que el protector diferencial a"ra el circuito para evitar una situación de riesgo para los usuarios de la instalación%
0n el caso de la protección diferencial, la coneión de los equipos a las puestas de !erra es de vital importancia para la seguridad ante contactos indirectos, ya que sin coneión a !erra, no se produce la fuga necesaria para que el diferencial pueda actuar antes de que alguien toque la carcasa metlica y se produ#ca un contacto indirecto, descargando la fuga de corriente a través de él% 0l uso generali#ado en instalaciones industriales de diferenciales de mayor cali"re, aumenta si ca"e la relación entre la puesta a !erra y la seguridad, de"ido a que un contacto indirecto representaría un potencial peligro muc5o mayor para las personas%
=emos, por tanto, como el estado del sistema de puesta a !erra es esencial para el correcto funcionamiento de las protecciones en cualquier instalación% 4.1.2 elemenos de un sisema de terra
0lementos de un sistema de puesta a !erra
Los elementos que usamos para efectuar una instalación de puesta a !erra son los siguientes:
0lectrodos: 0stas son varillas (generalmente de co"re) que sean resistentes a la corrosión por las
sales de la !erra, que van enterradas a la !erra a una profundidad de ?m para servirnos como el elemento que nos disipara la corriente en la !erra en caso de alguna falla de nuestra instalación o de alguna so"recarga, las varillas mas usadas para este !po de instalaciones son las varillas de marca copper@ell ya que son las que cumplen con las mejores caracterís!cas%
7onductor o ca"le: este como ya se 5a"ía mencionado es el que nos permi!r 5acer la coneión de nuestro electrodo 5acia las dems partes dentro de nuestro edificio% e"e procurarse que este ca"le no sea seccionado y en caso de ser necesario de"e preferentemente ser soldado para poder asegurarse de su contacto y con!nuidad del sistema de coneión, pero 5ay que aclarar que no se puede usar cualquier soldadura sino que de"e usarse soldadura eotérmica, ya que al calentar el co"re del conductor este puede da$arse y ya no tendría un "uen contacto con la soldadura que se le coloque%
;tra cosa importante so"re este conductor es de que de"e procurarse usar un ca"le desnudo para que todas las partes metlicas de la instalación queden conectadas a !erra% 0n el caso de que se use un ca"le con aislante este de"e ser color verde para poder dis!nguirlo de los otros ca"les%
Los fenómenos fisiológicos que produce la corriente eléctrica en el organismo 5umano dependen del valor de la intensidad de la corriente, !empo de duración del contacto, callosidad, seo, estado de epidermis, peso, altura, estado de animo, estado del punto de contacto a !erra%
Aespecto al concepto de alta o "aja tensión, se de"e de tener en cuenta que la corriente eléctrica provoca la muerte por fi"rilación ventricular, al contrario de la de alta tensión, que lo 5ace por la destrucción de los órganos o por asfiia, de"ido al "loqueo del sistema nervioso%
0stos efectos fisiológicos so"re el cuerpo 5umano varían en función del valor de la intensidad 0fectos fisiológicos de la corriente eléctrica
Todos estos valores y efectos pueden variar seg4n el !empo que dure el paso de la corriente eléctrica% Los valores mimos de intensidad y corriente son:
+ara !empos inferiores a .B/ milisegundos no 5ay riesgo, siempre que la intensidad no supere los ?// m2
+ara !empos superiores a .B/ milisegundos no 5ay riesgo, siempre que la intensidad no supere los ?/ m2
La fi"rilación ventricular del cora#ón es una acción independiente de las fi"ras musculares cardiacas, que produce una contracción incoordinada y que entra$a la supresión inmediata de la ac!vidad fisiológica del cora#ón%
2l no poder circular la sangre oigenada, y en par!cular, no llegar al cere"ro, se producen lesiones cere"ro "ul"ares graves%
0sto no alerta so"re la rapide# con que de"e interrumpirse el paso de la corriente por el organismo% 0isten otros fenómenos fisiológicos producidos por la intensidad de la corriente eléctrica o por el trayecto seguida por esta que pueden conducir a la muerteC lesiones enceflicas, "loqueo de la epiglo!s, laringoespasmo, espasmo coronario, y s5ocD glo"al%
;tra manifestación que puede provocar la corriente eléctrica en el cuerpo 5umano es la quemadura, generada de dos formas dis!ntas:
2ccidentes producidos por cortocircuitos: provocan radiaciones originadas por el arco eléctrico que dan lugar a lesiones por quemaduras%
2ccidentes producidos por diferentes acoplamientos eléctricos: provocan quemaduras internas y eternas en el cuerpo% 4.2 pueso a terra de euipos segun normas
La forma en que de"e de conectarse una instalación eléctrica a un sistema de puesta a !erra es mediante un ca"le que ese conectado a un electrodo que este en contacto con la !erra, es decir que este electrodo se encuentre enterrado% *eg4n la Eorma ;ficial 9eicana de >nstalaciones 0léctricas E;91//.1*001.FFF, este electrodo de"e de estar enterrado a ?m de profundidad
para asegurar el contacto con el terreno (adems de que a esta profundidad 5ay mas 5umedad)%
0l conductor que se use para la instalación de puesta a !erra no de"e de estar seccionado, es decir de"e procurarse que sea un conductor con!nuo para asegurar la coneión a !erra, en caso de que tuviese que seccionar el conductor se recomienda que las uniones sean soldadas esto con el fin de que 5aya un "uen contacto ente los conductores que estemos usando%
Tam"ién es recomenda"le que el ca"le usado para la instalación del sistema de puesta a !erra, sea un ca"le desnudo, en el caso de que se decida usar un ca"le forrado, por norma este conductor de"e ser color verde con el fin de poder iden!ficarlo mas fcilmente de los ca"les de neutro y fase, por si se necesita 5acer mantenimiento en el sistema de puesta a !erra% E;A92 ;ficial 9eicana E;91//.1*001G/.G, >nstalaciones 0léctricas (u!li#ación) (7on!n4a en la Tercera *ección) (=iene de la +rimera *ección1=esper!na) GB/16% Aequisitos generales para puesta a !erra y unión% Los siguientes requisitos generales iden!fican lo que se eige que cumplan la puesta a !erra y unión de los sistemas eléctricos% a) *istemas puestos a !erra% .) +uesta a !erra de los sistemas eléctricos% Los sistemas eléctricos que son puestos a !erra se de"en conectar a !erra de manera que limiten la tensión impuesta por descargas atmosféricas, so"retensiones en la línea, o contacto no intencional con líneas de tensión mayor y que esta"ilicen la tensión a !erra durante la operación normal% E;T2: 'na consideración importante para limitar la tensión impuesta es el direccionar los conductores de unión y del electrodo de puesta a !erra, de modo tal que no sean ms largos de lo necesario para completar la coneión sin pertur"ar las partes permanentes de la instalación, así como evitar do"leces y "ucles innecesarios% G) +uesta a !erra del equipo eléctrico% Los materiales conductores que normalmente no transportan corriente, que alojan a los conductores o equipo eléctrico, o que forman parte de dic5o equipo, de"en estar conectados a !erra con el fin de limitar la tensión a !erra en estos materiales% ?) 'nión en el equipo eléctrico% Los materiales conductores que normalmente no transportan corriente, que alojan a los conductores o equipo eléctrico, o que forman parte de dic5o equipo, se de"en conectar entre sí y a la fuente de alimentación eléctrica de manera que esta"le#can una trayectoria efec!va para la corriente de falla a !erra%
6) 'nión de materiales eléctricamente conduc!vos y otros equipos% Los materiales eléctricamente conduc!vos que normalmente no transportan corriente, que !enen pro"a"ilidad de energi#arse, se de"en conectar entre sí y a la fuente de alimentación eléctrica de manera que esta"le#can una trayectoria efec!va para la corriente de falla a !erra% B) Trayectoria efec!va de la corriente de falla a !erra% Los equipos y el alam"rado eléctrico y otros materiales eléctricamente conduc!vos que !enen la pro"a"ilidad de energi#arse, se de"en instalar de forma que esta"le#can un circuito de "aja impedancia, que facilite la operación del disposi!vo de protección contra so"recorriente o del detector de falla a !erra para sistemas puestos a !erra a través de una alta impedancia% e"en tener la capacidad de transportar con seguridad la corriente mima de falla a !erra que pro"a"lemente sea impuesta so"re él desde cualquier punto del sistema de alam"rado en donde pueda ocurrir una falla a !erra 5asta la fuente de alimentación eléctrica% La !erra no se de"e considerar como una trayectoria efec!va para la corriente de falla a !erra% ") *istemas no puestos a !erra% .) +uesta a !erra del equipo eléctrico% Los materiales conduc!vos que no transportan corriente, que alojan a los conductores o equipo eléctrico, o que forman parte de dic5o equipo, de"en estar conectados a !erra con el fin de limitar la tensión a !erra impuesta por descargas atmosféricas o contacto no intencional con líneas de mayor tensión y limitar la tensión a !erra en estos materiales% G) 'nión del equipo eléctrico% Los materiales conduc!vos que no transportan corriente, que alojan a los conductores o equipo eléctrico, o que forman parte de dic5o equipo, se de"en conectar entre sí y al equipo puesto a !erra del sistema de alimentación, de manera que esta"le#can una trayectoria de "aja impedancia para la corriente de falla a !erra, y que sean capaces de transportar la mima corriente de falla que pro"a"lemente sea impuesta so"re ellos% ?) 'nión de materiales eléctricamente conduc!vos y otros equipos% Los materiales eléctricamente conduc!vos que !enen pro"a"ilidad de energi#arse, se de"en conectar entre sí y al equipo puesto a !erra del sistema de alimentación, de manera que esta"le#can una trayectoria de "aja impedancia para la corriente de falla a !erra, y que tenga la capacidad de transportar la mima corriente de falla, que pro"a"lemente sea impuesta so"re ellos% 6) Trayectoria para la corriente de falla% Los equipos y el alam"rado eléctrico y otros materiales eléctricamente conduc!vos que !enen pro"a"ilidad de energi#arse, se de"en instalar de forma que esta"le#can un circuito de "aja impedancia desde cualquier punto del sistema de alam"rado 5asta la fuente de alimentación para que facilite la operación de los disposi!vos de protección contra so"recorriente si ocurriera una segunda falla a !erra desde una fase diferente en el sistema de alam"rado% 0l terreno natural o el suelo o la Tierra no se de"en considerar como una trayectoria efec!va para la corriente de falla a !erra%
4.2.1 terra !sica
La toma de !erra, tam"ién denominado 5ilo de !erra, toma de coneión a !erra, puesta a !erra, po#o a !erra, polo a !erra, coneión a !erra, coneión de puesta a !erra, o simplemente !erra, se emplea en las instalaciones eléctricas para llevar a !erra cualquier derivación inde"ida de la corriente eléctrica a los elementos que puedan estar en contacto, ya sea directa o indirectamente, con los usuarios (carcasas, aislamientos, etc%) de aparatos de uso normal, por un fallo del aislamiento de los conductores ac!vos, evitando el paso de corriente al posi"le usuario%
La puesta a !erra es una unión de todos los elementos metlicos que mediante ca"les de sección suficiente entre las partes de una instalación y un conjunto de electrodos, permite la desviación de corrientes de falla o de las descargas de !po atmosférico, y consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y superficie próima al terreno%
4.2.2 euipos de poencia
Los *istemas de +rotección se u!li#an en los sistemas eléctricos de potencia para evitar la destrucción de equipos o instalaciones por causa de una falla que podría iniciarse de manera simple y después etenderse sin control en forma encadenada% Los sistemas de protección de"en aislar la parte donde se 5a producido la falla "uscando pertur"ar lo menos posi"le la red, limitar el da$o al equipo fallado, minimi#ar la posi"ilidad de un incendio, minimi#ar el peligro para las personas, minimi#ar el riesgo de da$os de equipos eléctricos adyacentes% 7omponentesHeditarI Los sistemas de protección de un sistema de potencia se componen generalmente de los siguientes elementos:
0lementos de mediciónC que permiten sa"er en qué estado est el sistema% 0n esta categoría se clasifican los transformadores de corriente y los transformadores de voltaje% 0stos equipos son una interfa# entre el sistema de potencia y los relés de protección% Aeducen la se$ales de intensidad de corriente y tensión, respec!vamente, a valores adecuados que pueden ser conectados a las entradas de los relés de protección% Los relés de protección ó relevadoresC que ordenan disparos autom!cos en caso de falla% *on la parte principal del sistema de protección% 7on!enen la lógica que de"en seguir los interruptores% *e comunican con el sistema de potencia por medio de los elementos de medida y ordenan operar a disposi!vos tales como interruptores, reconectadores u otros% Los interruptoresC que 5acen la coneión o desconeión de las redes eléctricas% *on go"ernados por los relés y operan directamente el sistema de potencia% *istema de alimentación del sistema de protecciones% *e acostum"ra alimentar, tanto interruptores como relés con un sistema de alimentación de energía eléctrica independiente del sistema protegido con el fin de garan!#ar autonomía en la operación% e esta forma los relés e interruptores puedan efectuar su tra"ajo sin interferir% 0s com4n que estos sistemas sean de tensión con!nua y estén alimentados por "aterías o pilas% *istema de comunicaciones% 0s el que permite conocer el estado de interruptores y relés con el fin de poder reali#ar operaciones y anali#ar el estado del sistema eléctrico de potencia% 0isten varios sistemas de comunicación% 2lgunos de estos son: Eivel /% *istema de comunicaciones para operación y control en si!o% Eivel .% *istema de comunicaciones para operación y control en cercanías del si!o% Eivel G% *istema de comunicaciones para operación y control desde el centro de control local% Eivel ?% *istema de comunicaciones para operación y control desde centros de control nacional% 4.4." euipos elecricos
0l o"je!vo principal del sistema es "rindar un punto de desacarga para las partes sin corriente%
0l correcto funcionamiento de este !po de protecciones garan!#a seguridad a sus usuarios% 7on los a$os, de"ido a su importancia, se 5an ido mejorando% 0iste una norma que las regula, pero eventualmente no se cumple% en la actualidad, de diferentes formas, todas las personas nos vemos involucradas con la electricidad% 0n nuestras casas u oficinas, estamos en constante relación con ella% 0ntender su comportamiento y aplicaciones aporta conocimiento relevante% La puesta a !erra en sistemas eléctricos es una de las tantas formas de protección eistentes, ya que se puede orientar 5acia la protección de equipos eléctricos, se$ales electrónicas o protección atmosférica%
0l ingeniero contra!sta, Ao"erto Auelas Jóme#, afirma que la puesta a !erra en sistemas eléctricos es sumamente necesaria, ya que, primeramente, resguarda la seguridad de las personas que estn cerca de las instalaciones y, en segundo lugar, protege sus posesiones%
e igual forma, los ingenieros Kosé Lópe# ernnde# y 2risteo Eavarro amin agregan que tam"ién garan!#a la correcta operación de las protecciones de so"recorriente, esta"lece un potencial de referencia y mejora la confia"ilidad del servicio de suministro eléctrico% o"je!vo de la puesta a !erra de un sistema eléctrico 2) 0sta"ili#ar el voltaje a !erra
) +roveer un camino para que circule la corriente de falla a !erra, lo cual permi!r que los disposi!vos de protección contra so"recorriente operen para li"erar la falla
4.2.4 elecrodo de terra
0lectrodos
Los electrodos o varillas puestas a !erra, como tam"ién se les conoce son u!li#ados para aterri#ar las descargas eléctricas que sufren ocasionalmente los equipos eléctricos% +ermite la protección de las personas y de los "ienes contra los efectos de la caída de rayos, descargas est!cas, se$ales de interferencia, y electromagné!cas y contactos indirectos por corrientes de fugas a !erra% 2 los electrodos puesta !erra, tam"ién se les conoce como: =arillas puesta !erra% +icas para puesta !erra, =arillas 7opper@elld, arras puesta !erra o =arillas electrolí!cas%
E'0*TA2* A00A0E7>2*
9anejamos cuatro !pos de referencias:
T>+; E;A92 (ET7 GG/M, 2E*> referencial 'L 6MN y A0T>0): Las micras de recu"rimiento de este electrodo es de mínimo GB/ micras o seg4n necesidades del cliente%
T>+; >E2 (no cumplen norma ): Las micras de recu"rimiento de este electrodo van desde .// a .B/ micras o seg4n necesidades del cliente%
T>+; 07;EO9>72 (no cumplen norma ): Las micras de recu"rimiento de este electrodo o varilla van desde 6/ a M/ micras o seg4n necesidades del cliente%
T>+; A;*722: *e u!li#a para etensión de longitud o seg4n necesidad de la instalación% +ara los 6 !pos de referencia se manejan dimetros desde P 5asta . pulgada y en longitudes desde /%M/ m% asta ?%// m o seg4n necesidad del cliente
