5 red de puesta a tierra

7/16/2019 5 Red de Puesta a Tierra

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Ciclo:Tcnicoeninstalacioneselctricasyautomticas|Autor:ArturoSolsParra

SALESIANOS

MANUELLORA

TAMAYOREDDEPUESTAATIERRA


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Salesianos Manuel Lora TamayoMdulo: Instalaciones Elctricas y Automticas.

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6 Red de puesta a tierra. ....................................................................................................... 3

6.1 Introduccin. ................................................................................................................ 3

6.2 Elementos de puesta a tierra. ....................................................................................... 3

6.2.1 Toma de tierra .......................................................................................................... 4

6.2.1.1 Electrodos .......................................................................................................... 46.2.1.2 Lnea de enlace con tierra. ................................................................................. 6

6.2.1.3 Punto de puesta a tierra...................................................................................... 6

6.2.1.4 Lnea principal de tierra..................................................................................... 6

6.3 Clculo de puesta a tierra. ........................................................................................... 7

6.4 Disposiciones en conexin de tierra de edificios. ........................................................ 8

6.4.1 Tensin mxima admisible por el ser humano. ....................................................... 8

6.4.2 Condiciones para la instalacin de tierra. ................................................................ 9

6.5 Disposiciones de conexin a tierra en centros de transformacin. ............................. 9

6.5.1 Medidas a vigilar en la tierra de un CT. ................................................................. 10

6.6 Medida de la resistencia de tierra. ............................................................................ 10

6.6.1 Mtodo Voltiamperimtrico. .................................................................................. 11

6.6.2 Mtodo de Resistencia del Bucle de Fallo. ............................................................ 11

6.7 Tecnicas especiales de unin de puesta a tierra. ....................................................... 12


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6 Red de puesta a tierra.

6.1 Introduccin.La puesta a tierra es un sistema de seguridad que se instala en las instalaciones elctricas, para

evitar las descargas de origen esttico o las derivaciones originadas por fallo en un conductor activo.

El efecto de tierra se basa en el principio que el potencial de tierra vale cero. Cuando aparece un

defecto el potencial en contacto con la lnea de tierra hace circular la corriente al punto de menor

potencial, o sea a tierra.

Se define la puesta a tierra como:

El sistema de tierra debe procurar que las tensiones o diferencias de tensin en las partes no

activas de nuestra instalacin estn por debajo de 24 voltios. Para ello se ejecuta un sistema enparalelo con la instalacin de enlace del edificio, encargada de derivar a tierra toda corriente de fuga,

derivacin, sobretensiones debidas a rayos, etc.

En conexiones de neutro tipo TT, la red de tierra permite la circulacin de corrientes de que

puedan aparecer en la instalacin y si sta se combina con la proteccin diferencial, asegura la

proteccin del las personas y animales contra contactos indirectos, cerrndose el circuito a travs

de las masas metlicas de los aparatos y la puesta a neutro de los transformadores.

Por ltimo, en la instalacin de puesta a tierra se deben cumplir estas dos condiciones: La

puesta a tierra tiene que serbuena, refirindonos a que debe permitir la circulacin de corrientes muy

elevadas, como las que aparecen en las descargas atmosfricas (rayos) del orden de 20 a 30 kA,

adems ha de sernica, puesto que si se instala ms de una red de tierra en un mismo edificio, y

debido a la variabilidad de la resistencia del terreno, pueden aparecer diferencias de potencial

peligrosas entre las distintas tomas.

6.2Elementosdepuestaatierra.Para realizar la configuracin de la puesta a tierra y la seleccin de los elementos que forman

parte de ella se deben tener en cuentas las siguientes indicaciones:

El valor de la resistencia de puesta a tierra debe cumplir las normas de la ITC- BT-24 y lasdems normas particulares e instrucciones tcnicas de las compaas suministradoras.

Las corrientes de defecto a tierra y las de fuga deben circular sin peligro. La solidez y resistencia a los agentes debe ser tal que asegure el funcionamiento en las

condiciones ms desfavorables.

Hay que tener en cuenta los posibles defectos de electrlisis que puedan afectar a las partesmetlicas de la instalacin de tierra.

Unin elctrica directa, sin fusibles ni proteccin alguna, de una parte delcircuito elctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo mediante

una toma de tierra con un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo.

La instalacin de puesta a tierra estar constituida por uno o varios

electrodos enterrados y por las lneas de tierra que conectan dichos electrodos a los


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6.2.1Tomadetierra

Se define como toma de tierra al elemento metlico de unin entre el terreno y el circuito de

tierra. La toma de tierra se divide a su vez en cuatro elementos fundamentales:

6.2.1.1 Electrodos

Se define como electrodo a toda material conductor, generalmente metlico, en contacto

perfecto con el terreno, encargando de derivar a tierra todo defecto de origen atmosfrico o debido a la

instalacin elctrica del edificio al que pertenece.

El electrodo utilizado deber garantizar un buen valor de resistencia (siempre inferior a 20ohmios) evitando los posibles efectos adversos que originen la presencia de hielo, la perdida de

humedad del suelo u otros efectos meteorolgicos. Por ello se aconseja que electrodo sea enterrado auna profundidad superior a 0,5 m.

Estos electrodos suelen estar construidos en cobre, hierro o acero galvanizado. Es muy comnla construccin de picas o planchas de acero con un recubrimiento de cobre, el acero garantiza una

mayor resistencia y la capa exterior de cobre mejora la conductividad entre red de tierra y terreno.

Podemos destacar los siguientes tipos de electrodos:

Placas.

Suelen ser electrodos de forma rectangular

que permiten una gran superficie de contacto con el

terreno. Suelen ser de cobre o hierro galvanizado y

su superficie ser igual o superior a 0,5 m2. Los

ms utilizados se presentan en tamaos de 0,5 x 1

m. o de 1 x 1 m.

En la imagen de la derecha se puede

apreciar la disposicin de una placa conectada auna caja de registro de puesta a tierra

Electrodos.

Lnea de enlace con tierra.

Punto de puesta a tierra.

Lnea principal de tierra.


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Picas.

Barras alargadas con longitudes variables (1; 1,5; 2 m.) siendo las ms utilizadas las de 2

metros de longitud, que se clavan en el terreno verticalmente. Pueden estar fabricadas con distintos

materiales.

Pueden utilizarse varias picas que se pueden conectar en dos disposiciones distintas.

En paralelo:una vez introducida una primera pica,

se mide su resistencia de paso a tierra. Con el valor

obtenido se calcula el nmero de picas que hay quecolocar en paralelo para que el valor de resistencia de paso

sea igual al que se ha prefijado. Las picas se sitan a una

distancia de dos veces la longitud enterrada y se unen entre

s mediante cable de cobre desnudo de 35 mm2. La unin

del cable a la pica se realiza mediante soldadura alumino-

trmica o grapas de presin inoxidables.

En profundidad: Se introducen en el terreno unapica detrs de otra hasta el nmero que sea necesario para

conseguir el valor de resistencia de paso que se desea.

Conductores enterrados.Constan de cables o pletinas desnudas enterradas horizontalmente bajo la cimentacin de los

edificios y en contacto con el terreno. Las ms utilizadas son.

La profundidad a la que debe instalarse ser de 0,8 m. con una tolerancia del 10 % segn laNTE siendo necesario en el caso de instalacin de cables en paralelo que ambos estn separados entre

s como mnimo 5 m.

Las zanjas se rellenarn de materiales que retengan la humedad, como tierras arcillosas, tierra

vegetal etc. Nunca con guijarros, cascotes o materiales de desecho. Para mantener su continuidad, si

es necesario el conductor se podr unir a otro tipo de electrodos, como por ejemplo la estructura

metlica de pilares y vigas del edificio, mediante soldadura de alto punto de fusin.

Acero galvanizado (25mm dimetro mnimo)

Perfiles de acero galvanizado (60mm de lado como mnimo)

Barras de cobre o acero recubierto de cobre (19 mm mnimo)

Cables de cobre macizo o de hilos (35 mm2

como mnimo)

Pletinas de cobre (35 mm2 de seccin y 2 mm espesor como mnimo) o acero

galvanizado (95 mm2 seccin)

Alambre de acero de 20 mm2 se seccin con una ca a externa de cobre de 6 mm.


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6.2.1.2 Lneadeenlacecontierra.

Es la parte de la instalacin que une los electrodos, o conjunto de electrodos con los puntos de

puesta a tierra. Se utilizarn conductores desnudos o aislados de cobre, siguiendo la norma establecida

en el REBT.

Cuando aparezca una corriente de derivacin a tierra, hay que evitar en el conductor unatemperatura prxima a la fusin. Tambin debe protegerse contra este aumento brusco de la

temperatura los empalmes y conexin, todo ello para un fallo de dos segundos de tiempo y de acuerdocon las protecciones de la instalacin la seccin mnima ser de 25 mm2 en conductores de cobre y de

50 mm2 en conductores de hierro.

6.2.1.3 Puntodepuestaatierra.

Se denomina punto de puesta a tierra a las piezas y conexiones que situadas fuera del terreno

permiten la unin elctrica entre la puesta a tierra y los conductores que forman parte del circuito de

proteccin. Tambin se encarga de conectar los conductores que permiten unir entre s varioselectrodos de puesta a tierra.

Estar constituido por un elemento que permita la conexin y desconexin de la toma de tierrapara poder aislarla de la instalacin de proteccin del edificio, y de esta forma realizar la medicin

correcta del valor de resistencia de tierra.

Normalmente los bornes de puesta a tierra se sitan en los patios de luces de los edificios, cerca

de la centralizacin de contadores, en la base de la estructura metlica de los aparatos elevadores, y en

puntos situados en las proximidades de la caja general de proteccin.

Estos bornes se colocarn en el interior de arquetas donde aparezca claramente el indicativo depunto de puesta a tierra mediante su smbolo normalizado.

6.2.1.4 Lneaprincipaldetierra.

Es el conductor que conecta con el terminal del punto de puesta a tierra y conecta con las

derivaciones de las distintas partes que configuran la instalacin de proteccin del edificio. Est

formado por un conductor de cobre de 16 mm2

como mnimo segn lo indicado en la ITC-BT-18.

La lnea principal de tierra podr discurrir por las mismas canalizaciones que la lnea generalde alimentacin. Se procurar que el recorrido sea lo ms corto posible y sin cambios bruscos de

direccin.


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6.3Clculodepuestaatierra.Se entiende como clculo de puesta a tierra al procedimiento por el que se establece el nmero

de elementos (picas, placas o conductores) necesarios para que el valor de tensin de paso y decontacto sea inferior a los valores que se recogen el Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin.

A ttulo informativo los valores de resistencia de tierra para edificios que garantizan la

seguridad de las personas ante una corriente de defecto son los siguientes:

Otro aspecto importante a conocer es la resistividad aparente del terreno. Esta va a variar en

funcin del sustrato del terreno en donde vamos a instalar nuestras picas.

La resistencia de tierra puede no permanecer constante en el tiempo ya que factores como unestrato helado pueden hacer que el valor aumente en varios cientos y hasta miles de ohmios en

funcin de la capa de hielo. Otro factor que hace aumentar nuestra resistencia de tierra es la sequedaddel terreno variando tambin las medidas hasta el orden de miles de ohmios. Sin embargo un elevado

grado de salinidad en el terreno disminuye la resistencia de forma considerable.

Valor de resistencia de paso

Placas = 0,8

!

aresistividadaparentedelterreno.

Ppermetrodelaplaca.

Picas

=!

! = !


Llongituddelapicaenmetros.

R1resistenciadepasoenparauna

solapica

Conductores

enterrados =2

!


Llongituddelapicaenmetros.

Estas tensiones sern:

24 V en caso de locales hmedos y muy conductores.

50 V en el resto de los casos

Edificios destinados a vivienda, 80 mximo.

Edificios que disponen de pararrayos, 15 mximo. Instalaciones elctricas de mxima seguridad de 2 a 5 .

Instalaciones de ordenadores de 1 a 2 .


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Existen en la actualidad varios tratamientos que permiten mejorar el valor de resistencia del

terreno en el caso de no poder obtener una buena tierra. Nos encontramos con tratamiento de sales,

esta se mezcla con la tierra del suelo que al diluirse con la humedad y la lluvia, hace que la resistencia

baje. Su duracin es de un ao aproximadamente. Otro mtodo es la utilizacin de geles, compuestos

por dos sustancias que es arrastrado por el agua de lluvia, su duracin es de seis a ocho aos. Por

ltimo se puede realizar un abono electroltico a base de sulfato de calcio tratado, muy poco soluble,

pero con una alta conductividad. Este abono puede durar hasta 15 aos.

6.4Disposicionesenconexindetierradeedificios.Cualquier instalacin de puesta a tierra en edificio debe cumplir las siguientes prescripciones

que garantizan y salvaguardan la seguridad de las personas:

6.4.1Tensinmximaadmisibleporelserhumano.

La instalacin de puesta a tierra se disear de tal forma que no aparecer una tensin mxima

de contacto aplicada de:

!"=

!

Siendo K=72 y n=1 para tiempos inferiores a 0,9 segundos.

K=78,5 y n=0,18 para tiempos superiores a 0,9 e inferiores a 3 segundos.

Si bien es cierto que estas formulas son difciles de concretar, por lo que se utilizaran los

valores de tensin de paso y de contacto que se desprenden de las siguientes frmulas empricas:

! = 10!

1+6

!

1000

!=

!

1+1,5

!

1000


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6.4.2Condicionesparalainstalacindetierra.

Se han de tener en cuenta una serie de factores a la hora de disear una red de tierra, sabiendopreviamente las tensiones mximas de paso y contacto que pueden aparecer en nuestra instalacin. Se

seguir el siguiente procedimiento:

En aquellas instalaciones que las medidas de resistencia estn por encima de las calculadas, o si

no podemos garantizar una tensin de paso y de contacto inferior al valor mximo calculado para

nuestra instalacin se optar por la aplicacin de medidas de seguridad adicionales que permitan el

funcionamiento de nuestra instalacin dentro de los mrgenes de seguridad para las personas.

En las instalaciones de edificios se deben poner o conectar a tierra todas las partes metlicas

con riesgo de ponerse en tensin, esto es: chasis y bastidores de aparatos de maniobra, armarios

metlicos, puertas metlicas de locales, vallas y cercas metlicas, columnas, soportes, porticos,

blindajes metlicos de cables, tuberas y conductos metlicos, carcasas de transformadores, motores y

dems mquinas, aparatos elevadores, antenas.

6.5Disposicionesdeconexinatierraencentrosdetransformacin.En los centros de transformacin es necesario aplicar unas condiciones de puesta a tierra

especficas que mejoran el funcionamiento de ste, tanto en los aparatos como en las personas.

Debemos destacar las siguientes condiciones:

Separacin de la tierra de los neutros. Para evitar tensiones peligrosas producidas por fallos

en A.T. los neutros de B.T. se debern conectar a tierra (conexin del secundario en estrella)

Aislamiento entre las instalaciones de tierra. Cuando se conectan los neutros de B.T. a una

tierra separada de la general del centro se deben cumplir estas prescripciones.

Deben ir aisladas entre s para evitar las tensiones que pueden aparecer entre ambas.

Investigar las caractersticas del suelo.

Calcular las corrientes mximas a tierra y el tiempo mximo de eliminacin del

defecto.

Realiza un diseo preliminar de la instalacin de tierra.

Calcular la resistencia de tierra, las tensiones de paso y de contacto de la

instalacin.

Comprobar las tensiones de paso y contacto y compararlas con las obtenidas en

clculo (deben ser menores)

Investigar la posible transferencia de tensin al exterior por tuberas, rejas,blindaje de cables y estudiar su posible reduccin o eliminacin.

Corre ir el diseo inicial establecer el de initivo.

Hacer inaccesible las zonas peligrosas. Suelos o pavimentos aislantes, (tambin mandos y pasamanos, as como

conductores de tierra en su entrada al terreno)

Establecer superficies equipotenciales.


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El conductor de conexin ente el neutro de B.T. del transformador y su electrodo de tierra ha

de quedar aislado dentro de la zona de influencia de la tierra general.

Las instalaciones de B.T. en el interior del C.T. deben tener, con respecto a tierra, un

aislamiento correspondiente a la tensin sealada en el primer punto.

En caso de que el aislamiento propio del equipo de B.T, alcance este valor, todos los elementosconductores del mismo (canalizaciones, cuadros, carcasas de aparatos) se conectarn a tierra general

del centro, uniendo solamente los neutros de B.T. a tierra separada.

Cuando el equipo de B.T. no presente el aislamiento indicado anteriormente, los elementos

conductores (canalizaciones, cuadros, carcasas de aparatos) se montarn sobre aisladores con nivel

de aislamiento correspondiente a la tensin sealada en el primer punto. En este caso, dichoselementos se conectarn a tierra del neutro de B.T., teniendo especial cuidado con las tensiones de

contacto que pudieran aparecer.

Las lneas de B.T. deben aislantes dentro de la zona de influencia de la tierra general teniendo

en cuenta las tensiones sealadas en el primer punto. Cuando las lneas de salida sean en cable aislado

con envolventes conductoras, deber tenerse en cuenta la posible transferencia al exterior de tensionesa travs de dichas envolventes.

6.5.1MedidasavigilarenlatierradeunCT.

Se deben vigilar en un centro de transformacin, a la luz de lo sealado en el apartado anterior,los siguientes puntos en la instalacin de tierra.

1) Las tensiones de paso y de contacto aplicada deben estar dentro de los lmitesadmisibles y debern ser medidas con un voltmetro de resistencia interna de valor

1.000 .

2) Cada electrodo de medida para simulacin de los pies debe tener una superficie de 200cm2 y debe ejercer una fuerza contra el suelo de 250 N.3) Se deben emplear fuentes de alimentacin de potencia adecuada pasa simular el

defecto, de forma que la corriente inyectada sea suficientemente alta, a fin de evitar que

las medidas queden falseadas como consecuencia de corrientes parsitas que circulen

por el terreno; se procurar que la corriente inyectada sea del orden del 1% de la

corriente para la cual ha sido dimensionada la instalacin, y en cualquier caso no

inferior a 50 A para centrales y subestaciones y 5 A para C.T.

4) Los clculos tienen que hacerse suponiendo que existen proporcionalidad paradeterminar las tensiones posibles mximas.

5) En instalaciones de tercera categora que responden a configuraciones tipo, comoocurre en la mayora de los C.T., el rgano territorial competente puede admitir que seomita la realizacin de las anteriores mediciones, sustituyndolas por la correspondientea la resistencia de puesta a tierra.

6.6Medidadelaresistenciadetierra.Para determinar la medida de resistencia del terreno existen varios mtodos de clculo, pero

estos siempre van ha depender del equipo que utilicemos para realizar sta medida. En este apartado

veremos dos de los mtodos ms utilizados en la actualidad, pero siempre es aconsejable familiarizarse

con el equipo de medida que el operario posea y seguir estrictamente las indicaciones de empleo y

conservacin de este.


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6.6.1MtodoVoltiamperimtrico.

El mtodo ms empleado para la medida de resistencia de tierra es tambien denominado comometodo de caida de tensin. En este mtodo se utilizan dos pica auxiliares que se clavan a una

determinada distancia del punto de puesta a tierra. El mtodo calcula la tensin entre la pica a medir y

la de referencia ms cercana y la intensidad con la pica de referencia ms alejada. Esta medida sepuede realizar con un voltimetro y un ampermetro pero en la prctica stas medidas las realiza un solo

aparato, denominado Telurmetro.

El principio de funcionamiento del esquema de conexin es la ley de ohm donde se cumplirque:

! =

6.6.2MtododeResistenciadelBucledeFallo.

La UNE 29460-6 describe un mtodo seguro y fcil para comprobar la resistencia de tierracuando, en un sistema TT, la ubicacin de la instalacin (p.ej. en ciudades) no permite clavar las picas

auxiliares. Este mtodo consiste en medir la resistencia del bucle de fallo con un medidor de Bucle

que, en sistemas TT, permite en la prctica proporcionar el valor de la resistencia de tierra.

La impedancia total del bucle de fallo a tierra puede medirse conectando el medidor de bucle a

un enchufe. El valor de la impedancia del bucle de fallo a tierra medido representa la suma de la

resistencia de la bobina del transformador, conductor de la fase (L3) resistencia del conductor deproteccin (PE) as como la resistencia del centro transformador y la resistencia de tierra de la

instalacin. Seleccionando uno de los mrgenes de IPCC (Intensidad probable de cortocircuito), esposible tambin medir la intensidad de fallo a tierra.


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6.7Tecnicasespecialesdeunindepuestaatierra.En el Reglamento Electrotcnico de Baja Tensin, en la norma ITC-BT-18 se especifican las

condiciones que deben cumplir las conexiones de los conductores que forma la red de puesta a tierra,en especial lo referente a conexiones con masas y parte metlicas.

La reglamentacin aconseja que las uniones presenten un buen contacto elctrico. Para ello se

debern utilizar piezas de unin adecuadas que ejerzan una conexin efectiva y en el que la presin

est asegurada. Adems se ha de garantizar durabilidad en estas conexiones, fundamentalmente porque

muchos de estos elementos se encontrarn enterrados o en lugares de difcil acceso para su revisin o

reparacin.

Para alcanzar estos niveles de durabilidad y garanta de conexin en la actualiza se tiende a

realizar las conexiones mediante un tipo especial de soldadura denominada soldaduraaluminotrmica. Su utilizacin se ha generalizado gracias a su punto de fusin elevado, que garantiza

una unin firme, su buena conductividad elctrica y su durabilidad y simplicidad de ejecucin.

Su fundamento es la reaccin qumica exotrmica que originamos con oxido de cobre aluminioy una fuente de ignicin segn la siguiente ecuacin:

3+ 2 = 3 + !! +

El calor desprendido de la reaccin hace que el cobre del conductor y la pica se fundan y el

Al2O3 sobrante, al tener menor densidad, queda en la parte superior de la soldadura.

El equipo de soldadura aluminotrmica est compuesto por un molde de grafito especial que

nos permite realizar la soldadura de forma contenida y segura, unas tenazas de soporte que permiten

mantener cerrado el molde y manipular con seguridad el material, los cartuchos y discos de reaccin,

que contendrn los componentes necesarios para la reaccin, la pistola de ignicin necesaria para

comenzar la soldadura y los materiales de limpieza (cepillo metlico, brocha y rascador de moldes)

encargados de limpiar antes y despus de la realizacin de la soldadura.

En la siguiente hoja se puede observar el procedimiento a seguir para la realizacin de este tipode soldadura de forma adecuada y segura.


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