Visualização do documento Varios - puesta a tierra.doc (356 KB) Baixar La importancia de una correcta puesta a tierra http://www.medicionycontrol.com/p-tierra.htm  Potencial "cero" ¿Por qué es importante su instalación? Para la fÃsica el globo terráqueo es considerado, en su conjunto, como que tiene un potencial eléctrico igual a cero (cero volt), aunque para esta ciencia esto es más que todo una cuestion de convención, para los fines prácticos esto es de suma importancia. La tierra (el suelo terrestre, la corteza) es conciderado como un conductor de la corriente electrica, de esta forma cualquier conductor conectado a ella pasa a tener el mismo potencial ( 0v ) y este es también llamado "TIERRA" (earth, ground). Un equivalente es el término MASA, pero éste es utilizable cuando no se trata de una tierra verdadera, sino de un chasis, un soporte metálico o bastidor. También es representada comúnmente por la sigla GND o en algunos instrumentos por las letras E (Kioritsu) o G. En el tendido de cables es indicado con el aislante de color verde-amarillo o un cable desnudo. Ante las posibles fallas de aislamiento de los conductores en algunos equipos eléctricos, se corre el riesgo de que la cubierta metálica de éstos quede con tensión eléctrica. El contacto directo con un equipo electrizado puede producir en el ser humano desde alteraciones del ritmo cardÃaco hasta la muerte.La conexión a tierra eficaz conduce la electricidad indeseable hacia tierra alejando el peligro en forma segura.La cubierta metálica ("shield"), o apantallamiento puesto a tierra, es usual en muchas lÃneas de transmisión de la información, porque protege a los equipos electrónicos contra perturvaciones electromagnéticas.También sirve como referencia de las señales en un equipo electrónico y para eliminar las diferencias de potencial entre diferentes componentes de un sistema de comunicaciones o control automático. Todas estas y otras aplicaciones merecen un tratamiento singular y, por lo tanto, otros artÃculos que profundicen en ellas. Diferencias entre la conección de tierra y neutro Un error comun en la conección de un equipo o en la transmición de tensión en un conducto es la confución entre tierra (GND) y neutro (N). Aunque idealmente estos dos terminan conectados en algun punto a tierra, la función de ellos es muy distinta. Mientras que el cable de neutro es el encargado de la transmición de corriente, el conductor de tierra es una de las seguridades primarias de los equipos contra el shock electrico; de modo que tomandolos como la misma cosa anulamos la seguridad de tierra contra el shock eléctrico. En el hipotético caso que una empresa toma el neutro y tierra como la misma cosa, cuando el cable de tierra se corte o abra, la carcaza de los equipos (conectados a tierra-neutro) tendrá el potencial de lÃnea y asà toda persona que los toque estara expuesto una descarga eléctrica. Elementos de la conexión a tierra El tercer cable, en un sistema eléctrico monofásico, o lÃnea a tierra, es un conductor de cobre conectado a un electrodo contenido en un pozo del patio o jardÃn, o en un sótano. El revestimiento de este cable es comúnmente de color amarillo o amarillo/verde. Generalmente va conectado a una bornera contenida en una caja de caso o en un tablero. En los sistemas eléctricos trifásicos es el cuarto o quinto cable, luego de las tres fases (R, S y T) y el neutro (N), siendo este último correspondiente al suministro en "estrella"; comúnmente se conecta el neutro a tierra. El electrodo es el elemento conductor que se utiliza para transferir la corriente a otro medio. En el caso de las puestas a tierra es una varilla, de sección circular de cobre (Cu) o acero revestido de Cu (denominado Coperweld) y, en otros casos, una platina de sección rectangular, que es enterrada en un pozo vertical u horizontal de tierra cernida y tratada quÃmicamente. El uso del suelo, como medio conductor de corrientes eléctricas, depende de su conductividad, que es de naturaleza electroquÃmica y electrolÃtica. Esto significa que requiere de la presencia de sustancias solubles y concentradoras de humedad, que varÃan según los terrenos y pueden ser mejoradas técnicamente. Los aditivos quÃmicos más conocidos son la sal industrial combinada en capas con carbón, que es la fórmula clásica, o los productos denominados sales higroscópicas o gel. Quien diseña un sistema de puesta a tierra debe saber combinar estos componentes para obtener un resultado óptimo. La sal industrial (C1Na) multiplica la conductividad del terreno, el carbón conserva un cierto nivel de humedad y ayuda a que el agua descienda a niveles más bajos, hasta el extremo inferior del electrodo. Las sales higroscópicas, como lo indica su nombre, tienen la cualidad de conservar una mayor cantidad de humedad en el volumen en que están contenidas. Es algo análogo al efecto de una esponja. Eso se denomina higroscopÃa. En una buena construcción de puesta a tierra debemos evitar que el pozo contenga piedras o desperdicios aislantes tales como los plásticos. Igualmente debe evitarse que existan derrames de aceite o petróleo porque degradan la conductividad del terreno. Si bien la humedad es muy importante, existe el peligro del exceso de agua. Es necesario evitar que haya una acequia o derrame de agua porque estas corrientes arrastran los componentes quÃmicos de la P.A.T. y también empobrecen la conductividad de la puesta a tierra. La mayor o menor conductividad de un sistema de puesta a tierra, con respecto a otro, implica que entre ambos se puede presentar una diferencia de potencial y, por ende, un daño en uno de los equipos de comunicaciones o control. Por eso, se prefiere unir los sistemas de P.A.T. cuando se ha interconectado dos sistemas de comunicaciones, de control u otra aplicación electrónica, ecepto en los enlaces con fibra óptica. TopologÃas y arreglos de sistemas de puesta a tierra Un sistema de P.A.T. puede basarse en un pozo o en varios unidos, en este caso hablamos de una malla. En la costa, en la mayorÃa de puestos a tierra, se construye fácilmente pozos verticales de dos a tres metros de profundidad. En las zonas altas (3,000 a 4,000 ó más metros) es habitual construir pozos horizontales con menor profundidad pero mayor extensión horizontal. Estos últimos son realizados con conductores flexibles y/o con platinas de Cu en diferentes longitudes y arreglos, tienen la ventaja de no sólo dispensar corrientes indeseables sino también de controlar gradientes peligrosas en un sistema eléctrico.Cuando se trata de obtener una baja resistencia de puesta a tierra se diseña una malla, es decir un arreglo de dos o más pozos. Cuando son tres o más pozos, el arreglo más conveniente para un máximo aprovechamiento es una fi-gura geométrica (triángulos, cuadrados, etc.); si no existe esa posibilidad, por limitaciones del terreno, el arreglo de la malla se hace simplemente lineal. La distancia entre los pozos verticales enmallados debe ser el doble de la longitud del electrodo, es asà que para dos pozos con varillas estándar de 2.40 metros se estima una distancia de cinco metros. Mediciones de la resistencia de una puesta a tierra Como estamos apreciando, se trata de obtener una baja resistencia o alta conductividad en el terreno que rodea al electrodo que hemos instalado. Para medir esta resistencia se utiliza un instrumento denominado TELURÓMETRO. El método más difundido por su eficacia y exactitud es el denominado Método del Potencial, que emplea tres electrodos. Uno de los tres electrodos es el correspondiente al pozo de puesta a tierra (E o G). Los otros dos deben ser clavados en el terreno. Los manuales de los telurómetros nos indican que las distancias razonables son d y 2d, la primera es para clavar el electrodo de potencial (P) y la segunda para el electrodo de corriente (C). La longitud d es igual a dos veces la del electrodo de un pozo individual o a la longitud de un arreglo lineal. En el caso de un arreglo geométrico se aplica una fórmula que es función del área de la figura geométrica construida. En todos los casos se puede efectuar una sola medición o tomar muestras a distancias escalonadas para hallar el valor promedio. En los lugares en que el piso está cubierto de cemento o concreto (patios, sótanos, etc.), se sugiere construir puntos de medición, tratando de hacerlos con los criterios del párrafo anterior y dándoseles un acabado que permita su utilización en cualquier momento. Un telurómetro comúnmente opera inyectando una corriente con frecuencia de 500 Hz por el electrodo C y registrando la caÃda de tensión o potencial en el electrodo P. Internamente, en virtud de la Ley de Ohm, se halla la resistencia alrededor del electrodo de P.A.T. (E). Mantenimiento Es necesario hacer una especie de "historia técnica" del sistema de puesta a tierra, basada en datos de su construcción, asà como de mediciones periódicas. Según la geografÃa y el terreno especÃfico, se debe implementar un plan de mantenimiento. Puede ser requerida una irrigación, o la adición periódica de sales electrolÃticas y/o higroscópicas. También se debe medir la continuidad entre la puesta a tierra y los puntos importantes que se están protegiendo, porque puede haberse producido una desconexión accidental o una ampliación no supervisada de la red. Cabe reiterar que cada caso tiene singularidades que deben tenerse en cuenta. Como habrá podido apreciar el lector, este tema tiene una gran amplitud y merece otras contribuciones que enfaticen, por ejemplo, sobre el tratamiento del riesgo eléctrico, los pararrayos, la tierra como referencia de señales, los métodos y equipos de medición de la resistividad de los terrenos, las puestas a tierra de área extensa o de gran profundidad. Para más información . . . http://www.rpinstal.cl/archivos/tierra/puesta.htm  PUESTA A TIERRA SEGURA Como un aporte adicional al artÃculo denominado, "Un problema grave que a todos parece normal" del profesor Jorge Valenzuela, el cual compartimos plenamente, serÃa interesante reforzar algunos aspectos conceptuales básicos. Primero es necesario recordar el concepto de tierra eléctrica.. Una tierra eléctrica está formada por tres elementos: 1.La interfase con el suelo o malla de tierra; 2. La unión con el sistema eléctrico y 3. La distribución de tierra. Al igual que una cadena, cualquiera de las tres que tenga deficiencias posibilita un funcionamiento defectuoso del conjunto. La Tierra (SPT) 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 la energÃa durante la ocurrencia de una falla, asà como evitar la presencia de voltajes peligrosos en las estructuras y por tanto es un medio esencial para que la operación de las protecciones (fusibles, interruptores automáticos u otras protecciones especiales) ocurra en el momento y con la rapidez apropiada, primero para evitar la muerte de operadores o usuarios de la instalación y segundo para evitar la falla de los equipos que se alimentan del sistema eléctrico. Como bien menciona el colega Jorge Valenzuela, con respecto al área de seguridad que provee una malla de tierra, "la tecnologÃa disponible a la fecha solo permite asegurar que el peligro ante una falla podrá ser controlado sobre el área cubierta por la malla de tierra" Esto debido a que ese es un plano equipotencial que debió ser diseñado para controlar el riesgo. Ilustraremos con el caso muy tÃpico de una planta faenadora de animales, ya que este es un proceso industrial que está caracterizado por superficies de trabajo constantemente humedecidas debido a las necesarias condiciones de higiene y donde los operarios se encuentran en contacto con ella permanentemente con sus manos y utensilios húmedos, esto crea un mecanismo natural de transferencia de potenciales peligrosos. En caso de una falla por pérdida de aislamiento en el transformador, conectores o conductores, de una una S/E que se encuentre montada al interior de dicha planta, con una malla de tierra diseñada de forma convencional, esto es cubriendo solamente la superficie ocupada por la subestación y si además la planta tiene estructura y pilares metálicos incrementando el riesgo, podrÃa dejar energizada al potencial de la falla (miles de Volts) las partes metálicas enterradas (Piping) o las superficies de trabajo tales como paredes, válvulas y cualquier parte metálica conectada de alguna forma con el suelo. Si el operario no se encuentra parado en una superficie que esté al mismo potencial, cosa que ocurre solo en caso de estar sobre el sistema de puesta a tierra, puede recibir una descarga que le podrÃa provocar una fibrilación ventricular y la muerte en un par de minutos o al menos graves secuelas. El mecanismo de transferencia de potenciales en una aplicación dada no depende únicamente de la malla o la distancia entre ella y las estructuras, depende de: a) Disponibilidad de cortocircuito en la S/E; b) Diseño de la Malla; c) Caracterización geoeléctrica del suelo circundante a la malla y bajo el galpón y d) CaracterÃsticas fÃsicas y operacionales de la instalación, galpón o estructura donde residen o trabajan las personas expuestas a este riesgo. El hecho de que en la mayorÃa de los casos la S/E y su malla están instaladas en un lugar remoto al de las edificaciones, reduce el riesgo de este fenómeno, pero no es garantÃa suficiente para prevenir la transferencia de potenciales peligrosos al interior de un galpón o edificación cercana.  En el caso del ejemplo, se deberá contemplar en el diseño un análisis que descarte el peligro como parte de la memoria de cálculo y en caso de existir, verificar un diseño apropiado del sistema de puesta a tierra y protecciones eléctricas asociadas o bien si la instalación es existente, se deberá hacer una minuciosa evaluación, no limitada a la malla de tierra únicamente, con el objeto de implementar las medidas de control necesarias y evitar que bajo alguna condición de falla, por improbable que parezca, posibilite que partes de la estructura de la instalación o el mismo piso, queden energizadas y provoque un shock eléctrico a alguna de las personas en el recinto. Asegurar la protección de esas personas utilizando técnicas de mitigación y control, podrá ser determinado con precisión una vez hecha la evaluación del sistema. La situación en comento, es susceptible de ser evaluada con gran precisión por cualquier especialista, utilizando el paquete de software de ingenierÃa CDEGS, mediante una simulación de distribución de corriente de falla, drenando desde al malla hacia el suelo y el despliegue de los correspondientes potenciales de superficie en cualquiera de los puntos dentro de la planta o edificio, para establecer si existen o no puntos o áreas donde los valores superan los márgenes de seguridad establecidos por los criterios del IEEE Standard 80, referencia ampliamente difundida en nuestro medio. Autores : Ing. Florentino Galvez/ Rafael Pantoja F. Referencias: 1.- IEC Safety Handbook (Normas IEC Básicas de Seguridad 1era Edición 1985). 2.- Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmueble. - (1992). 3.- Normas VDE 0I00 de Protección Eléctrica. 4.- Nuevos conocimientos sobre el efecto de las corrientes eléctricas sobre el cuerpo humano - Protección contra contactos directos - H.C.Buhler Profesor Emérito de Instalaciones Eléctricas del Instituto de IngenierÃa de la Universidad de Tucumán. 5.- Puesta a Tierra de Sistema Eléctricos - Código de Práctica Consideraciones particulares para Inmuebles - Norma IRAM 2281 - Parte III Diciembre de 1984. 6.- Código de Práctica para Puesta a Tierra de Sistemas Eléctricos Generalidades Norma IRAM 2281 - Parte I -. 7.- Materiales para Puesta a Tierra - Jabalina CilÃndrica de Acero - Cobre y sus accesorios. Norma IRAM 2309 - Mayo de 1989. 8.- Materiales para Puesta a Tierra - Jabalina CilÃndrica de Acero cincado y sus accesorios. Norma IRAM 2310 - Agosto 1990. 9.- Tabla Práctica para realizar Puesta a Tierra en Sistema Eléctricos. Revista de Seguridad Eléctrica N 6-7/ 1987- Ing. Victor L. Poggi. 10.- Norma IRAM N 2169 - Interruptores Termomagnéticos. (1991) 11.- Norma IRAM N 2301 - Interruptores Diferenciales.  a) Nuevos conceptos sobre el efecto de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano. Ultimas Investigaciones: De las mediciones realizadas por el Ing. Biegelmeier en un circuito tal como se describe en la Figura Nro. IV se arrojó luz sobre una serie de aspectos de la electro patologÃa del accidente eléctrico. El resumen de dichas mediciones puede establecerse a partir de la ecuación: I .t = 50 a 100 A .s.10 2 2 -6  que establece el lÃmite para un sensación neta de dolor, con una duración de tres medias ondas (30 milisegundos). Una electrificación con valores de I .t = 500 A s.10 se consideró insoportable. 2 2 -6   Tabla que relaciona el I .t y los efectos fisiológicos (para circulación longitudinal y transversal) 2 I .t  2 A . s. 10 2 -6 4a8 Percepciones y Reacciones Fisiológicas Sensaciones leves en dedos y en tendones de los pies. 10 a 30 Choque tetánico en dedos, muñecas y codos con suave contracción. 15 a 45 Choque tetánico en dedos, muñecas, codos y hombros Sensación en las piernas. 40 a 80 Choque tetánico y doloroso en brazos y piernas. 70 a 120 Choque tetánico y ardiente dolor en brazos, hombros y piernas.  Ejemplos: a) Valor de corriente del Interruptor Diferencial = 30 mA. Tiempo de disparo = 100 mseg. I .t = 90.10 A .seg. 2 -6  b) Valor de corriente = 30 mA Tiempo de disparo = 30 mseg. I .t = 27.10 A .seg. 2 -6  Esto nos indica que si tomamos en cuenta la sensación de dolor ocasionada por el paso de la corriente eléctrica y no el efecto de fibrilación cardiaca deberÃamos utilizar interruptores diferenciales de I= 30 mA pero con un tiempo de corte no superior a 30 mseg. Nota: Estos valores concuerdan con las recomendaciones de instalaciones de puesta a tierra indicados en el punto 4.1 punto III del Código de Práctica de la Norma IRAM 2281 - Parte III del 12/84. y la Ley de Higiene y Seguridad Industrial Nº24557. Debe dejarse aclarado que la corriente que pasa por el cuerpo humano mientras el diferencial no corta, según la aislación de nuestros pies sobre el suelo y la aislación del mismo con respecto a la tierra de referencia, puede ser de varias veces la corriente diferencial nominal y ello puede ocasionar sensaciones muy dolorosas como hemos mencionado. En el caso del baño, una persona que toca con ambas manos a un dispositivo en falla con pies desnudos y piso mojado puede recibir una corriente de alrededor de 1 amper. "De todo ello se de deduce que los tiempo de corte no deberÃan ser superiores a 30 mseg en el interruptor diferencial que se utilice", si queremos evitar sensaciones muy dolorosas. b) Puesta a tierra en instalaciones eléctricas de inmuebles. Conceptos Generales: Para evitar los contactos indirectos de las masas de la instalaciones se tomarán las siguientes disposiciones de seguridad preventiva: b1) Toma de tierra. b2) Dispositivos de protección adecuados. - Fusibles (Norma IRAM 2245) - Interruptores termomagnéticos (Norma IRAM 2169) - Interruptores diferenciales (Norma IRAM 2301) b3) Conductor de Protección para hacer la unión equipotencial de todas las masas con la toma de tierra. b4) Conexiones de las masas de la instalación a la puesta de tierra.  b1) Toma de Tierra Clasificación de las tomas de tierra: 1) Viviendas unifamiliares - departamentos - locales comerciales. 2) Grandes edificios para viviendas colectivas - hospita- les - colegios hoteles - supermercados y todo lugar con acceso al público. 3) Talleres, fábricas pequeñas y locales para depósito. 1) Tomas de tierra en viviendas unifamiliares, departamentos y locales comerciales: La resistencia a tierra medida desde cualquier masa de la instalación, para el caso de usar interruptores diferenciales, no será mayor de 10 ohm (preferentemente 5 ohm). En el caso que no se aplique el interruptor diferencial, el valor de la resistencia se calculará para lograr una tensión de contacto indirecto no mayor que 24 VCA para ambientes secos y 12 VCA para pisos mojados. Los valores de resistencia según el tipo de protector que se utilice están dados en el Curso 1ro. de Seguridad y no son mayores de 0,50 ohm lo cual es muy difÃcil de lograr. La conexión del electrodo dispersor de la corriente a tierra desde la caja de toma se efectuará mediante conductor electrolÃtico cuya sección se calcula según se indica (1er. Curso de Seguridad ) y que sea como mÃnimo de 10 mm . Si el conductor es desnudo se lo protege dentro de un conductor no metálico enterrado 0,30 m. por debajo del nivel del suelo. 2 Se puede utilizar:         Jabalina         Placas         Cables, alambres o flejes enterrados Jabalinas: Se instalan preferentemente por hincado directo sin perforación. Su diámetro exterior mÃnimo será de 12,6 mm para las de Acero - Cobre IRAM (2309) y 14,6 mm para las de acero cincado en caliente (IRAM 2310). Ver figura pág.17 de IRAM 2310. La unión en la caja de toma de tierra se efectuará de forma de evitar pares electro-quÃmicos y se harán por ejemplo con grapas de bronce o soldadura termoquÃmica. Placas: Las placas de cobre tendrán un espesor mÃnimo de 3 mm., un área mÃnima de 0,50 m2 y se enterrarán 1,50 m. como mÃnimo debajo del nivel del suelo. La unión con el conductor de protección se efectuará por soldadura termoquÃmica o autógena. Cables, alambres, etc.: Serán de cobre electrolÃtico con sección mÃnima de 25 mm2, cada uno de los alambres tendrá un diámetro de 2 mm como mÃnimo y se enterrarán a la profundidad de 70 cm. como mÃnimo. 2) Tomas de Tierra de Grandes edificios para viviendas colectivas y oficinas, hospitales, establecimientos educacionales, hoteles, bancos, supermercados, comercio y todo lugar con acceso de público. En instalaciones por construir se colocará un conductor como toma de tierra, ubicándolo en el fondo de las zanjas de los cimientos en contacto Ãntimo con la tierra y de manera que recorra el perÃmetro del edificio. Este conductor servirá de electrodo dispersor de la corriente de falla a tierra y podrá ser de: a) Cable de cobre electrolÃtico desnudo de 35 mm de sección nominal (IRAM 2022) mÃnimo y el diámetro mÃnimo de los alambres que lo componen será de 1,80 mm. 2 b) Alambre de acero-cobre de 5mm de diámetro con el 40% de conductividad respecto del cobre como mÃnimo. c) Planchuelas de cobre electrolÃtico de 20 mm por 3 mm como mÃnimo. En estos casos la sección se calcula en base a la formula: Estos conductores se instalarán en forma de anillos o mallas y de ellos se realizarán derivaciones hasta el nivel del suelo a una caja de inspección (una por cada 30 m. de perÃmetro como mÃnimo). El conductor de derivación tendrá una sección por lo menos equivalente y será del mismo metal que el de la malla. Se unirán por medio de soldadura autógena o termoquÃmica, o por compresión con deformación plástica en frÃo. NOTA: No se permiten uniones roscadas, abulonadas o remachadas. La resistencia a tierra será igual o menor que 2 ohm. En los lugares donde el conductor de puesta a tierra pueda ser dañado, será protegido convenientemente colocándolo en un conducto preferentemente no metálico. 3) Tomas de tierra en talleres, pequeñas fábricas y locales para depósitos. Se aplicara al sistema de las viviendas unifamiliares, con la diferencia que la conexión del electrodo dispersor de la corriente a la tierra desde la caja del toma será de 16 mm como mÃnimo. En todos los casos la sección se calcula por: 2   ... 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