Criterios para la construcción de Sistemas de Puesta a Tierra MsC. Ernesto Noriega Stefanov [email protected] CONSTRUYA PUESTAS A TIERRA EFECTIVAS Y DURADERAS! Características de PH del suelo: Antes de la construcción de cualquier puesta a tierra, el carácter del suelo (acido, básico o neutro) debe ser chequeado, para conocer cual metal en las condiciones encontradas, garantizan una mayor vida útil para el sistema de puesta a tierra que se pretende instalar. De encontrarse un pH básico, pH>7 es recomendable el uso de cobre, en cambio en caso de encontrarse un pH < 7, el comportamiento del acero galvanizado y estaño, presentaran un mejor comportamiento en este ambiente ácido. No existe un índice único de corrosividad. En general, un suelo corrosivo es ácido, contiene una elevada humedad, contiene arcilla y el color del suelo es normalmente oscuro, tiene materia orgánica, es caliente y cuenta con muy poca cantidad de oxigeno. Suelos no corrosivos usualmente tienen un elevado pH, bajo contenido de humedad, una estructura arenosa y un color claro. Además, tiene muy poca materia orgánica, un alto contenido de oxigeno y una baja temperatura. El cobre es el metal más usualmente utilizado para la construcción de sistemas de puesta a tierra. El acero con revestimiento de cobre es frecuentemente utilizado para picas o electrodos tipos varillas y algunas veces como conductores de tierra. Existen 4 razones por las cuales el cobre ha sido utilizado principalmente para la construcción de sistemas de puesta a tierra. 1. Familiaridad con las características eléctricas del cobre cuando es usado como conductor de puesta a tierra. 2. Una alta conductividad (comparada con el acero) haciendo este muy adecuado para instalaciones con corrientes de falla elevadas. 3. Buena fortaleza mecánica. 4. Libre de corrosión subterránea. Es muy poco familiar el uso del acero, por falta de experiencia en su uso, no conocimiento de la existencia de normativas que establezcan su uso, y el miedo de perder la integridad en un sistema de puesta a tierra por problemas de corrosión. Todo esto contribuye a que el acero no se quiera utilizar como material para construir sistemas de puestas a tierra. También las normas de la IEEE más conocidas en el continente americano brindan limitada información acerca del diseño de sistemas de puestas a tierra con materiales diferentes al cobre. Existen sin embargo, dos desventajas cuando se usa el cobre que pueden anular sus beneficios en algunas circunstancias: - Relativamente un costo inicial elevado - El cobre forma “celdas galvánicas” con su proximidad a tuberías de acero enterradas, barras de refuerzo, fierros, torres de líneas de transmisión, etc. y por lo tanto corroe el acero. A pesar que técnicas de protección contra la corrosión podrían ser adoptadas, los daños pueden extenderse a todos los elementos de acero o galvanizados, tales como tuberías conduit, estructuras, bases de torres, barras de refuerzo, fierros, etc. El acero ha sido utilizado como substituto del cobre para la construcción de sistemas de puesta a tierra por las siguientes razones: 1. Bajo costo 2. Reducción del efecto o acción galvánica entre metales diferentes (particularmente con cobre) 3. Habilidad de brindar protección catódica a tuberías de acero y otras estructuras metálicas conectadas a él. 4. Mayor resistencia mecánica. 5. Las características más relevantes del acero son: - El adsorbe aproximadamente 1.36 veces mucho más calor, que un igual volumen de cobre antes de fundirse (cuando consideramos el peso especifico, el calor específico, y la temperatura de fusión) - El acero puede soportar una mayor temperatura antes de fundirse (1510 oC comparado con 1083 oC del cobre) - Es aproximadamente el doble más fuertemente mecánico en comparación con el cobre, para una misma sección transversal. - Una comparación generalizada y simple basada solamente en el costo económico, para determinar cual material usar para implementar un sistema de puesta a tierra es difícil. Cada instalación necesita ser evaluada independientemente. - Basado en el precio del acero y el cobre en los Estados Unidos, un ahorro substancial de hasta el 40 % puede lograrse en algunos diseños de puestas a tierra usando acero en determinadas instalaciones, después de incorporar el efecto de protección contra la corrosión y de protección catódica. ELEMENTOS DE PUESTAS A TIERRA DE ACERO GALVANIZADO EN CALIENTE PUESTAS A TIERRA CONSTRUIDAS EN LOS CIMIENTOS DE LAS EDIFICACIONES CON PLETINAS DE ACERO GALVANIZADO COMPATIBILIDAD DE METALES La siguiente tabla refleja la compatibilidad entre los metales más comunes que se utilizan para construir sistemas de puestas a tierra: OJO. El único metal que es compatible con el cobre, el acero galvanizado y el aluminio es el ACERO INOXIDABLE. En caso de poderse utilizar conectores de este material se deberán utilizar conectores bimetálicos cuando se realizan uniones entre estos metales mencionados. Es importante señalar que el aluminio esta prohibido utilizar para construir puestas a tierra, no obstante puede ser utilizado para construir bajantes y para construir el sistema de protección externo contra rayos: sistema de mallado, puntas franklin, etc. MATERIALES, CONFIGURACIONES Y DIMENSIONES MÍNIMAS DE LOS ELÉCTRODOS DE TIERRA Fuente: Standard IEC 62305-3 Ed. 1.0: Protection against lightningPart 3: Physical damage to structures and life hazard.2010
