Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones de Baja

Sistemas de Puesta a Tierra en
Instalaciones de Baja Tensi
ón
Tensión
Definición
La puesta a tierra de una instalación comprende
toda unión conductora ejecutada en forma directa,
sin fusible ni protección alguna, y de sección
suficiente entre las partes metálicas no activas
de la instalación y un electrodo o grupo
de electrodos enterrados en el terreno
Definiciones
VEI 195-01-11
Puesta a tierra de protección: es la puesta a tierra de uno o más
puntos de una red, de una instalación o de un equipo o material
por razones de seguridad eléctrica.
VEI 195-01-13
Puesta a tierra de servicio: es la puesta a tierra de uno o más
puntos de una red, de una instalación o de un equipo o material
por razones distintas a las de seguridad eléctrica.
Función principal
Derivar a tierra las corrientes de cualquier naturaleza que
se pueden originar, ya sea debidas a descargas atmosféricas
(corrientes de alta frecuencia) o se trate de corrientes de falla
por contacto accidental con conductores de mayor tensión
(corrientes de defecto a frecuencia industrial).
Funciones principales
También tiene como funciones:
 Limitar la tensión ante condiciones de operación
normales, de manera que cualquier equipo conectado al
sistema, sólo esté sujeto a un cierto nivel de tensión relativo
a tierra.
 Facilitar la operación de los dispositivos de protección,
tales como fusibles, interruptores automáticos, con
actuación termomagnética o electrónica, interruptores
diferenciales o similares cuando hay un defecto simple que
derive corriente a tierra
Tensión de contacto
R1
Rc
Rp / 2
1m
R0
Rc
Rp / 2
R1
R0
Tensión de paso
1m
R1
R2
R0
Rc
Rp
R1
R2
Rp
R0
Rc
Rp
Rp
Resistencia de puesta a tierra
Comprende la suma de las siguientes partes:

Resistencia del conductor

Resistencia de contacto

Resistencia del suelo
Resistencia del conductor
Se determina por los procedimientos usuales:
l
R
s
1   mm 2 
Cu :  


58  m 
1   mm 2 
Al :  


35  m 

Resistencia de contacto
Es la resistencia de contacto entre la superficie del
electrodo y el terreno que lo rodea.
Resistividad del terreno
I
1
m
1m

1m
Influencias en la resistividad
del terreno








Naturaleza del terreno
Humedad
Temperatura
Salinidad
Estratigrafía
Variaciones estacionales
Factores de naturaleza eléctrica
Compactación
Naturaleza del terreno
CONDICIONES CLIMÁTICAS
TIPO DE SUELO
A
Precipitaciones normales y
abundantes
(más de 500 mm por año)
B
Precipitaciones escasas y
condiciones desérticas
(menos de 500 mm por año)
C
Aguas
subterráneas
salinas
Valor más
probable
Gama de valores
medidos
Gama de valores
medidos
Gama de valores
medidos
m
m
m
m
Aluvial y arcillas livianas
5
*
*
1a5
Arcillas (excluyendo al aluvial)
10
5 a 20
10 a 100
3 a 10
Greda
20
10 a 20
50 a 300
3 a 10
Tierra calcárea porosa (por ejemplo
greda)
50
30 a 100
50 a 300
3 a 10
Arenisca porosa
100
30 a 300
> 1000
10 a 30
Cuarzos y piedra caliza compacta y
cristalina
300
100 a 1000
> 1000
30 a 100
Pizarras arcillosas y esquistos
pizarrosos
1000
300 a 3000
> 1000
30 a 100
Granito
1000
300 a 3000
> 1000
30 a 100
Pizarras rajadizas, rocas ígneas
2000
> 1000
> 1000
30 a 100
Humedad
2 0 0 .0 0 0
   . m )
1 6 0 .0 0 0
1 2 0 .0 0 0
8 0 .0 0 0
4 0 .0 0 0
15
0
5
10
H U M E D A D E N % R E F E R ID A A T E R R E N O S E C O
A R C IL L A
T E R R E N O S U P E R F IC IA L
M A R G A A R C IL L O S A
Temperatura
3000
   . m )
2500
2000
1500
1000
500
0
-1 5
-1 0
-5
0
10
20
40
60
T E M P E R A T U R A D E L T E R R E N O
Temperatura
DIC-ENE
20
°C
P = 0,45 m.
Sup. Terreno
15
P = 0,90 m.
5
10
1,5
0
P = 2,00 m.
-1,5
5
P = 5,00 m.
-4
-5
-5,5
0
-10
-10
-5
D
E
F
M
A
M
J
JL
A
S
O
N
Salinidad
. m)
2
10
10
%
0
5
10
SALINIDADDELTERRENO
15
20
Estratigrafía
1

2



3
Variaciones estacionales
ENERO FEBRE. MARZO
ABRIL
130%
a
b
100%
70%
a: toma de tierra en superficie
b: toma de tierra en profundidad
MAYO
JUNIO
JULIO AGOSTO SEPTI. OCTUB. NOVIE. DICIEM.
Factores de naturaleza eléctrica
 Gradiente de potencial
 Magnitud de la corriente de defecto
 Descargas atmosféricas directas
Compactación
La resistividad del terreno
disminuye con la compactación
del mismo
Electrodo hemiesférico

R
2 r
Electrodo IRAM 2309
Electrodo IRAM 2309
Electrodo no normalizado
Electrodo IRAM 2309

R
2 L
RPAT

 8L
 1
 ln
d



l

ln
2 l
r
Terrenos mejorados
Cables enterrados
Radio equivalente
El radio equivalente de un electrodo
de puesta a tierra es el radio de un
electrodo hemiesférico que en
igualdad de condiciones presenta
igual resistencia de puesta a tierra (e
igual o mayor tensión de paso)
Radio equivalente

R 
2 r


r 
2 R
re 
RPAT
l


ln
2 l
r
l
l
ln
r
Separación entre puestas a tierra
Designación comercial
1/2“
5/8“
3 / 4”
Diámetro exterior [ mm ]
12,6
14,6
16,2
Longitud [ m ]
10 Re [ m ]
1,5
3,2
3
5,4
4,5
7,6
6
9,8
1,5
3,2
3
5,6
4,5
7,8
6
10
1,5
3,4
3
5,8
4,5
8
6
10,2
Protecciones contra contacto
indirecto

Emplazamiento en local no conductor

Utilización de equipamiento Clase II

Conexiones equipotenciales locales no conectadas a
tierra

Seccionamiento o separación eléctrica

Empleo de relevadores de tensiones de defecto

Desconexión automática de la alimentación
Impedancia del cuerpo humano
Tabla 2-2005 de IEC TS 60479-1 – Impedancia total mano a mano a 50/60 Hz, para
superficie de contacto importante en condiciones húmedas
Tensión de contacto
[V]
Valores de la Z total () del cuerpo humano que no son sobrepasadas
por el:
5% de la población
50% de la población
95% de la población
25
1175
2175
4100
50
1100
2000
3675
75
1025
1825
3275
100
975
1675
2950
125
900
1550
2675
150
850
1400
2350
175
825
1325
2175
200
800
1275
2050
225
775
1225
1900
400
700
950
1275
500
625
850
1150
700
575
775
1050
1000
575
775
1050
Asintótico
575
775
1050
IEC TS 60479-1 (2005)
t [m s]
a
10.000
5.000
2.000
1.000
500
AC-1
200
100
50
20
I b [m A]
10
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200
500
1.000
2.000
5.000 10.000
IEC TS 60479-1 (2005)
AC-1
Zona sin reacción
IEC TS 60479-1 (2005)
t [m s]
a
c1
10.000
5.000
AC- 3
2.000
1.000
500
AC-1
200
100
50
20
Ib [m A]
10
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200
500
1.000 2.000 5.000 10.000
IEC TS 60479-1 (2005)
AC-3
Generalmente ningún daño orgánico.
Probabilidad de contracciones musculares y
dificultades en la respiración
IEC TS 60479-1 (2005)
t [m s]
a
c1c2 c3
10.000
AC- 4.1
5.000
AC- 3
2.000
AC- 4.2
1.000
AC- 4.3
500
AC-1
200
100
50
20
Ib [m A]
10
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200
500
1.000 2.000 5.000 10.000
IEC TS 60479-1 (2005)
AC-4
Paro cardíaco, paro respiratorio y quemadoras
AC-4.1
Aumento de fibrilación ventricular (5%)
AC-4.2
Aumento de fibrilación ventricular (50%)
AC-4.3
Aumento de fibrilación ventricular (Mayor al 50%)
IEC TS 60479-1 (2005)
t [m s]
a
b
c1c2 c3
10.000
AC- 4.1
5.000
AC- 3
2.000
AC- 4.2
AC- 2
1.000
AC- 4.3
500
AC-1
200
100
50
20
I b [m A]
10
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200
500
1.000 2.000 5.000 10.000
Lazo de falla esquema IT
Origen de la
Alimentación instalación Utilización
Zt
R
S
T
Id
C3
Masa
PE
Ra
Id
C2
C1
Lazo de falla esquema TN-C
Origen de la
Alimentación instalación Utilización
Id
R
Zt
S
T
PEN
Id
PE
N
PE
Masa
Rb
Masa
Lazo de falla esquema TN-S
Origen de la
Alimentación instalación Utilización
Zt
R
Id
S
T
N
PE
Id
Masa
Rb
Masa
Lazo de falla esquema TT
Origen de la
Alimentación instalación Utilización
Zt
R
Id
S
T
N
Masa
PE
Rb
Ra
Id
Valores máximos de resistencia
de PAT de protección
Columna 1
Valor máximo de la
resistencia de la
toma de tierra de
las masas
eléctricas Ra ()
para UL 50 V
Columna 2
Valor máximo de la
resistencia de la
toma de tierra de
las masas
eléctricas Ra ()
para UL 24 V
Columna 3
Valor máximo
permitido de la
resistencia de la
toma de tierra de
las masas
eléctricas Ra ()
20 A
2,5
1,2
0,6
10 A
5
2,4
1,2
5A
10
4,8
2,4
3A
17
8
4
1A
50
24
12
500 mA
100
48
24
300 mA
167
80
40
100 mA
500
240
40
Hasta 30 mA
inclusive
Hasta 1666
800
40
Corriente diferencial máxima
asignada del dispositivo
diferencial
In
Sensibilidad
baja
Sensibilidad
media
Sensibilidad
alta
Equipotencialidad
PUNTA
CAPTORA
PUNTA
CAPTORA
7
7
1
TABLERO SECCIONAL
CES
Medidor de
agua
PE conductor de protección de tablero seccional
PE cond. de protección de circ. de tomacorrientes
PE conductor de protección de circ. de iluminación
CEP a instalaciones sanitarias
FS
CEP a antena
2
PE o BPT
PE
Guías del
ascensor
CEP a central telefónica
Cañería con toma
de tierra separada
por causa del
servicio
(por ejemplo
por poseer
protección
catódica)
PE
TABLERO PRINCIPAL
L3
L2
L1
2
N
8
PE o BPT
CEP a
barra PE
Caño de Caño de
gas
agua
M
1
Conductos de
calefacción
M
Equipotencialidad
Medidor de
agua
Caño de Caño de
gas
agua
M
M
Conductos de
calefacción
Grapa
9
Medidor de
gas
A central
telefónica
del edificio
M
Pieza de
aislación
PE Conductor de protección
del descargador de
corriente de rayo
FS
Desagües
3
BEP
4
Electrodo de
puesta a tierra
(jabalina)
Puente de conexión Agujero libre para
conexión transitoria
(removible con
de PAT
herramientas)
5
6
3
Puesta a tierra
de cimientos
4
Medición de resistencia de PAT