TECNOLOGÍA ELÉCTRICA TEMA 3 INSTALACIONES DE PUESTA

TECNOLOGÍA ELÉCTRICA
TEMA 3
INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA
INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA
Normativa: MIE BT 018. UNE 20-460. MIE RAT 13 Recomendaciones UNESA
- DEFINICIÓN DE PUESTA A
TIERRA (MIE BT 018-2):
Toda ligazón metálica directa, sin
fusible ni protección alguna, de
sección
suficiente,
entre
determinados elementos o partes
de una instalación eléctrica y un
electrodo o grupo de electrodos
enterrados en el suelo, con objeto
de conseguir que en el conjunto de
instalaciones, edificios y superficie
próxima del terreno no existan
diferencias de potencial peligrosas
y que al mismo tiempo permita el
paso a tierra de las corrientes de
falta o la de descargas de origen
atmosférico.
- DEFINICIÓN DE MASA:
Es
cualquier
parte
conductora accesible de un
aparato o instalación eléctrica,
que en condiciones normales
está aislado de las partes
activas, pero que es susceptible
de ser puesto bajo tensión
como consecuencia de un fallo
en las disposiciones tomadas
para asegurar su aislamiento.
ELEMENTO CONDUCTOR
Es
cualquier
objeto
metálico
susceptible de propagar un potencial,
situado en las proximidades de una
instalación
eléctrica
pero
no
perteneciente a ella.
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CONCEPTOS BÁSICOS
INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA
INSTALACIÓN SIN DEFECTO
INSTALACIÓN CON DEFECTO
ESTUDIO DE UNA PUESTA A TIERRA
ELECTRODO SEMIESFÉRICO:
Distribución de los potenciales en el
terreno en el funcionamiento de un
electrodo semiesférico
Variación del
potencial en la
superficie del
terreno.
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ESTUDIO DE UNA PUESTA A TIERRA
PICA VERTICAL:
Variación de la tensión en la superficie del terreno.
La distribución de potenciales dependerá de:
Estudio riguroso:
- Resistividad del terreno (? )
.-UNESA 1989, Bibliografía e.specializada
- Medidas y tipo de electrodo
.- Casos concretos
PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA P.T.
• Resistencia de tierra Rt
• Tensión a tierra Vt
• Tensión de contacto V c
• Tensión de paso Vp
• Tensiones aplicadas:
• Tens. paso aplicada ( Vpa )
• Tens. cto. aplicada (Vca )
• Ten. a tierra transf. VtT
• Ten de contacto transf. VcT
3
FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA
• Puesta a tierra de los neutros (en trasformadores y en generadores)
• Puesta a tierra de las masas en un centro de transformación
• Puestas a tierra de las masas de baja tensión
Ante un fallo fase-tierra ? Uf-t = U C
FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA
4
FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA
P. a T. DE LAS MASAS ? PROTECCIÓN DE LAS PERSONAS: (Disminuir Uc, Ud)
Rcd y Zcd ( ? ? )
I
DIAGRAMA UNIFILAR DE PLANTA
5
PARARAYOS (AUTOVALVULAS)
SECCIONADOR
DE PUESTA A TIERRA
INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA A CONSIDERAR EN EL
DISEÑO DE UNA PLANTA INDUSTRIAL
6
DISTRIBUCIÓN DE PUESTAS A TIERRA EN UNA INSTALACIÓN
ESQUEMAS DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN
ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN TT
(MIE BT 008) Y (UNE 20-460)
ESQUEMA DISTRIBUCION TN-C
ESQUEMA DISTRIBUCION TN-S
7
DISTRIBUCIÓN DE PUESTAS A TIERRA EN UNA INSTALACIÓN
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA DE UNA PUESTA A TIERRA
Tipos de electrodos:
Resistencia de P.T de distintos electrodos
• Otras
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(MIE BT 018) Resistividades (valores Orientativos)
VARIACIONES DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO (? ) CON:
• LA HUMEDAD
LA TEMPERATURA
ESTACIONAL :
1.- ELECTRODO SUPERFICIAL
2.- ELECTRODO PROFUNDO
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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACION DE PUESTA A
TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSION
E: Electrodo
B: Punto de puesta a tierra
CD: Derivación de la línea principal de tierra
CE, DF, DG: Conductores de protección
AB: Línea de enlace a tierra
BC: Línea principal de tierra
C, D: Bornas o regletas de
conexión
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN CIRCUITO DE PUESTA A TIERRA
1
1
M
1
4
1
B
C
2
P
3
T
1: Conductor de protección
2: Conductor de unión equipotencial
3: Conductor de tierra o línea de enlace
con el elemento de puesta a tierra
4: Conductor de equipotencialidad suplementaria
B: Borne principal de tierra
M: Masa
C: Elemento conductor
P: Canalización metálica
principal de agua
T: Toma de tierra
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ESTRUCTURA Y
DIMENSIONADO DE LA
INSTALACIÓN DE PUESTA
A TIERRA DE LAS MASAS
DE BAJA TENSIÓN
ESTRUCTURA TÍPICA
DEL ELECTRODO EN
UN EDIFICIO O NAVE
INDUSTRIAL
ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA
A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN
CONFIGURACIÓN
PRÁCTICA:
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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A
TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN
R t ? ?? ·F (dimensiones) << R adm
Ej: Electrodo a base de conductor enterrado
Dimensionado del electrodo:
Esquema TN: R
adm
=2?
? ?= 200 ? ·m, esquema TT
Esquema TT:
DIMENSIONADO DE CONDUCTORES
.- Conductores de protección
.- Conductor de equipotencialidad
.- Conductor de línea de tierra o enlace
Tipo
Protegido mecánicamente
No protegido mecánicamente
Protegido ? corrosión
Tabla adjunta
16 mm2 Cu ; o 16 mm2 Ac-gal
No protegido ? corrosión
25 mm2 Cu ; 0 50 mm2 Fe
25 mm2 Cu ; 0 50 mm2 Fe
ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA
A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN
Dimensionado de conductores
Línea de enlace con tierra (S > 35 mm 2 )
Línea principal de tierra (S > 16 mm 2 )
UNE 20 460
Otras tablas para determinar k:
Conductores aislados y cond. Desnudos en contacto con cables aislados.
Conductores de protección en cable multiconductor.
Conductores de protección constituidos por armaduras o envolventes de cables.
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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA
A TIERRA DE LAS MASAS DE C.T. (MIE RAT 13)
Líneas de tierra:
En cobre:
?????160 A/mm2 ) S ? ?25 mm2
En acero:
(d ? 60 A/mm2 ) S ? 60 mm2
Electrodos ? ?Electrodos tipo
(cond. Longitudinal enterrado,
anillos rectangulares cuadrados,
con o sin pica)
PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LOS ELECTRODOS
P.T.
Rectángulo de 4.0 x 3.0 m
Sección del conductor = 50 mm2
Diámetro de picas = 14 mm
Lp : Longitud de las picas (m)
Rt=Kr · ? ;
Vpm = Kp · ? · Id;
Profundidad: 0.5 m.
Vcm=Kc · ? · Id
? ( ? ·m )
Profundidad: 0.8 m.
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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DE LAS MASAS DEL C.T.
?CONDICIONES RELATIVAS A LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS
?CONDICIONES RELATIVAS A LA SEGURIDAD DEL MATERIAL
VALORES MÁXIMOS ADMISIBLES PARA LAS TENSIONES DE PASO Y
DE CONTACTO (MIE RAT 13).
Tensión de paso admisible (V):
Tensión de contacto admisible (V):
Siendo:
t : duración de la falta en segundos
K,n: constantes que dependen de t
t (seg)
K
N
0.9 > t > 0.1
72
1
3 > t > 0.9
78.5
0.18
5 >t > 3
64
0
t>5
50
0
14
CURVA DE VIDA: MÁXIMA TENSIÓN APLICADA EN FUNCIÓN DE t
TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO APLICADAS
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TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO APLICADAS
ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DE LAS MASAS DEL C.T.
Medidas adicionales de seguridad:
• Las puertas y rejillas metálicas que den al exterior del centro no tendrán
contacto eléctrico con masas conductoras susceptibles de quedar a tensión debido
a defectos o averías.
• En el piso del C.T. se instala un mallazo electro soldado constituido con redondos
de diámetro no inferior a 4 mm 2 , formando una retícula no superior a 0.3 x 0.3
m. Este mallazo se conecta como mínimo a dos puntos opuestos del electrodo de la
puesta a tierra de las masas y se cubre con una capa de hormigón de espesor no
inferior a 10 cm.
Vpm,ex ? Vpad Vp(acc)m = Vcm,ex ? Vp(acc)ad
Id ? Ia
Rt ? Rtmax
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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DEL NEUTRO DEL
TRANSFORMADOR.
Línea de enlace con tierra: cable aislado 0.6/1 KV protegido con tubo PVC
Electrodos:
TT
RB ? F (? , dimensiones) << 37 ?
TN
RB ? 2 ?
si Id =650 mA (BT) ? VN ? 24 V
PUESTA A TIERRA (MIE RAT 13)
MEDIDA:
CÁLCULO:
10 · K
Vpa ? Vpa,ad = t K
Vp? VP,ad
Vc? Vc,ad
Vca? Vca,ad = K ? ? curva
?
n
t
RELACIONES:
? seguridad
Vp,ad? Vpa,ad ??1 ? 6 ?? ??
?
1000 ?
Vca? Vca,ad ??1 ? 1 .5 ?? ??
?
1000 ?
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TIERRAS INDEPENDIENTES; SEPARACIÓN ENTRE LAS
DISTINTAS TOMAS DE TIERRA
ITC BT 18 :
Una P.T. (B) independiente de (A) ? ?U trans . de B a A ??50 V
RELACIÓN ENTRE LAS P.T. DE LAS MASAS DE B.T. Y M.T.
P.T. masas B.T.
Independiente P.T. masas M.T. ? ??Utr de M.T. a B.T.? ?50 V
Si no se pueden cumplir ?
CONDICIONES (ITC BT 18-11):
•No existe canalización metálica que una la zona de tierras del CT con la zona donde
están los aparatos de utilización.
•La distancia entre las tomas de tierra de las masas del CT y la toma de tierra de las masa
de BT es 15 m si ? =100, si el terreno es mal conductor la distancia aumenta.
•El CT está situado en un recinto aislado de los locales de utilización o está construido
de tal manera que sus elementos metálicos no están unidos eléctricamente a los
elementos metálicos constructivos de los locales de utilización.
TIERRAS INDEPENDIENTES; SEPARACIÓN ENTRE LAS
DISTINTAS TOMAS DE TIERRA
RELACIÓN ENTRE LA P.T. DEL NEUTRO Y DE LAS MASAS DE M.T.
U tr de M.T. a Neut. ??1000 V ? ?V ft = V fn + V n,trans?
MIE BT 017 ? 2U + 10000 >=1500 V
?
1000VV
?V N ,TRANS ?? 1000
?
?
? ?Id
D ? Dmin ?
2000?·??
2000
TIERRA ÚNICA EN EL C.T.:
•U D mt = I D · R t MT ??1000 V ? D min = 0 Puesta a tierra común
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PROYECTO DE INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA
DE LAS MASAS DEL C.T. (RT )
I.
Investigación de las características del suelo.
II.
Determinación de las corrientes máximas de defecto a tierra y de l tiempo máximo de
eliminación del defecto. (I d , t a , característica i/t del relé, X n , R n )
III.
Diseño preliminar de la instalación.
?
?
?
Determinar los elementos que hay que conectar a tierra y el punto de conexión.
REVISONES
PERIODICAS
POR
Determinar las secciones de
los conductores.
Definir
la forma y composición
del electrodo. (Normalizado)
PERSONAL
ESPECIALIZADO
IV.
Cálculo de la resistencia de la puesta a tierra.
V.
Cálculo de las tensiones de paso y de contacto.
VI.
Cálculo de las tensiones de paso y de contacto admisibles.
VII.
Comparación; en su caso tomar medidas adicionales.
VIII. Investigación de las tensiones transferidas.
IX.
Corrección y ajuste del diseño inicial.
X.
Una vez hecha la instalación : Medidas y contrastación de los resultados
(Medidas: R t ; V p,ap ; V c,ap ).
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