Sistemas electricos de puesta a tierra

¿Por

qué es tan común la práctica de poner
a tierra los sistemas eléctricos?
1. CONDUCCION EN TERRENOS

2. CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

3. VARIABLES QUE AFECTAN LA
RESISTIVIDAD DE UN TERRENO.

a. Humedad
b. Temperatura
c. Compactación del suelo
d. Concentración de sales disueltas

HUMEDAD
La humedad
que posee el
terreno
determina
fuertemente
su
resistividad.

TEMPERATURA
La temperatura
del terreno
también es un
factor importante
a considerar
dentro del
estudio de los
factores que
determinan la
resistividad de
los suelos.

COMPACTACIÓN DEL SUELO
Una mayor
compactación del
suelo disminuye
la distancia entre
las partículas y
se logra una
mejor
conducción a
través de la
humedad
contenida.

CONCENTRACIÓN DE SALES
DISUELTAS
La concentración
de sales disueltas
en el terreno es
un factor
determinante
en la resistividad
del mismo.

Como se mencionó al comienzo, la resistividad del
terreno es de importancia decisiva en el proyecto de
una puesta a tierra y la única forma de conocerla con
exactitud es mediante medidas directas de campo.

los cuatro electrodos se ubican sobre un mismo
eje; se inyecta corriente al terreno a través de los
electrodos de corriente externos y se mide la
diferencia de potencial entre los electrodos de
potencial internos.

CONFIGURACIÓN DE 4
ELECTRODOS

MATERIALES
 Telurometro GEOHM 3
 4 estacas (electrodos)

 Cables banana
 2 carretes de cable
 Huincha de medir
 Mazo

ELECTRODOS DE TIERRA
El electrodo de tierra es
el componente del
sistema de puesta a tierra
que está en contacto
directo con el terreno
y así proporciona un
medio para botar o
recoger cualquier tipo de
corrientes de fuga a
tierra.

EL ELECTRODO PUEDE TOMAR
DIVERSAS FORMAS: BARRAS
VERTICALES, PLACAS Y
CONDUCTORES
HORIZONTALES. LAS FORMAS
MÁS COMUNES SE DESCRIBEN A
CONTINUACIÓN.

BARRAS
Esta es la forma más
común de electrodos,
porque su costo de
instalación es
relativamente barato y
pueden usarse para
alcanzar en profundidad,
suelo de baja
resistividad, sólo con
excavación limitada y
relleno.

PLACAS
Se usa varios tipos de
placas para propósitos de
puesta a tierra, pero el
único tipo que se
considera generalmente
como electrodo debe ser
sólido y de tamaño
sustancial.

Sistemas electricos de puesta a tierra

ELECTRODOS HORIZONTALES

Están hechos de cintas de cobre de alta conductividad
o conductores retorcidos (cables).
o barras verticales

ELECTRODOS SECUNDARIOS
Existen algunos tipos interesantes de electrodos
secundarios, cuyo propósito es mejorar el
comportamiento de un
electrodo de tierra. Ellos incluyen pozos de tierra y
embalses de terreno.

METODO ARTIFICIAL PARA REDUCIR
LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
 MARCONITA

Es esencialmente un
concreto conductivo en
el cual un agregado
carbonáceo reemplaza el
agregado normal usado
en
la
mezcla
del
concreto.

BENTONITA
Es una arcilla color
pardo, de formación
natural, que es
levemente ácida, con un
pH de 10,5. Puede
absorber casi cinco veces
su peso de agua y de este
modo, expandirse hasta
treinta veces su volumen
seco.

YESO
Ocasionalmente, el sulfato
de calcio (yeso) se usa
como material de relleno,
ya sea solo o mezclado con
Bentonita o con el suelo
natural del área. Tiene baja
solubilidad, por lo tanto no
se desprende fácilmente
lavándolo y tiene baja
resistividad
(aproximadamente
5-10
ohm-metro
en
una
solución saturada).

OTROS MATERIALES
A menudo se presentan
nuevos materiales, por
ejemplo una solución de
cobre que crea un gel al
mezclarse con otros
químicos.

MATERIALES DE RELLENO INACEPTABLES
En el pasado se usó
ceniza y escoria de
estaciones de potencia
(centrales), cuando se
pensó que su contenido
de
carbón podía ser
beneficioso..

El mantenimiento de los sistemas de tierra
normalmente forma parte del mantenimiento de todo
el sistema eléctrico en su conjunto. La calidad y
frecuencia del mantenimiento debe ser suficiente para
prevenir daño, en la medida que sea practicado
razonablemente.

pueden encontrarse algunas recomendaciones
respecto del tipo de mantenimiento requerido y la
frecuencia para varios tipos de instalaciones:

a. Inspección
b. Examen

INSPECCIÓN
La inspección del sistema
de tierra en una
instalación normalmente
ocurre asociada con la
visita para otra labor de
mantenimiento.

EN LO QUE SIGUE SE RESUME EL
PROCEDIMIENTO EN DIFERENTES
INSTALACIONES:

INSTALACIONES DOMÉSTICAS Y
COMERCIALES.
La inspección
normalmente toma lugar
asociada con otro trabajo
en el local, por ejemplo,
mejoramiento del
servicio, extensiones,
etc.

FÁBRICAS
Se recomienda una
inspección regular de la
instalación eléctrica,
según la reglamentación
pertinente. Debiera
mantenerse un registro
de la fecha y
observaciones de cada
inspección.

INSTALACIONES CON PROTECCIÓN CONTRA
DESCARGA DE RAYO.
Nuevamente se
recomienda una
inspección regular, y
debe ser documentada,
para cumplir las
disposiciones
reglamentarias
pertinentes

SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN
INDUSTRIALES O DE LA COMPAÑÍA ELÉCTRICA.
Estas requieren
inspección regular,
típicamente una vez al
año, con inspección
visual de todo el arreglo
visible de conductores
del sistema de tierra.

SUBESTACIONES PRINCIPALES DE
COMPAÑÍAS ELÉCTRICAS.
Estas son monitoreadas
continuamente por
control remoto e
inspeccionadas
frecuentemente típicamente 6 a 8 veces
al año.

EXAMEN
El examen de un
sistema de tierra
normalmente es
parte del examen del
sistema eléctrico en
su conjunto.

INSTALACIONES DOMÉSTICAS Y
COMERCIALES
El examen de estas
instalaciones por
parte de un
contratista eléctrico
se hace normalmente
a solicitud del
cliente.

COMO PARTE DEL EXAMEN SE REQUIEREN
DOS TIPOS DE PRUEBAS INDEPENDIENTES:
1… Una prueba de impedancia del circuito de tierra. Se
dispone de instrumentos de prueba comerciales para
este propósito.

2… Una prueba de funcionamiento de todos los
interruptores de corriente residual existentes en la
instalación. Esta prueba debe ser independiente del
botón de ensayo incorporado en el interruptor.
Fábricas. Se requiere de un examen regularmente, de
acuerdo con el tipo de instalación.

3… Una prueba de impedancia del circuito de prueba.
4… Una prueba de funcionamiento de todos los interruptores
de corriente residual.
5… Una prueba de conexión de todas las partes metálicas
ajenas al sistema eléctrico, es decir, tableros metálicos,
gabinetes de control, distribuidores automáticos, etc.

RESISTENCIA DEL ELECTRODO DE
TIERRA
Si la instalación tiene
su propio electrodo
de tierra
independiente,
entonces como parte
del examen debe
medirse el valor de
resistencia a tierra
del electrodo y
compararlo con su
valor de diseño.

INSTALACIONES CON PROTECCIÓN
CONTRA DESCARGA DE RAYO.
Se recomienda que el
examen se realice
confrontando con una
norma relativa al tema
para asegurar que la
instalación cumple con
la reglamentación
vigente, se requiere las
siguientes pruebas:

1
Valor de resistencia a
tierra del electrodo.
Esto significa
previamente aislar el
electrodo de los
conductores de bajada
del sistema de
protección contra
rayos

SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN
INDUSTRIALES O DE LA COMPAÑÍA ELÉCTRICA.
El examen se realiza
menos frecuentemente típicamente una vez cada
5 ó 6 años. Se
recomienda una
inspección muy
rigurosa, removiendo
cubiertas, etc.,

LAS SIGUIENTES PRUEBAS SE REALIZAN
TÍPICAMENTE, CON EL EQUIPO NORMALMENTE
EN SERVICIO.
1… Prueba de conexión entre el electrodo de tierra y partes
metálicas normalmente accesibles.
2…Recorrido del electrodo enterrado y examen de éste en
algunos sitios para asegurar que no ha sufrido corrosión.
3…Se mide el valor de resistencia del electrodo a tierra del
lado de alta tensión y se compara con valores previos o
de diseño.

4… Se revisa el valor del índice de acidez pH del suelo.
5…Una prueba de grado de separación, para asegurarse
que el electrodo de alta tensión y el electrodo de baja
tensión están eléctricamente separados. Esta prueba
no se requiere si las condiciones de diseño permiten
conectar ambos sistemas de electrodos.

Los sistemas de puesta a tierra presentan
fallas a causa de los siguientes problemas:

1.

Falta de normativa, el
diseñador o usuario,
desconoce o no aplica los
principios establecidos
en las normas; sean NTC
2050, RETIE donde se
previenen todas estas
fallas.

2. Errores de medición,
la principal causa de esta
falla es al efectuar
mediciones incompletas
tanto en el terreno como
en el sistema completo.

3. Mantenimiento, la
gran mayoría de las
instalaciones requieren
un mantenimiento
periódico, que
usualmente no se
efectúa.

4. Costo, es la falta de
evaluación de los costos
de las fallas comparadas
contra los costos de
inversión de estos
sistemas;
adicionalmente, la
equivocada creencia de
utilizar sistemas
pequeños o tierras
aisladas.

5.

Efectos de la
Temperatura, es el
desconocimiento del
cálculo de capacidad de
descarga del sistema, que
ocasiona que no haya
protección cuando se
sobrepasa el valor de
temperatura entre el
terreno y el electrodo.

6.Terreno heterogéneo,
falla a causa de una
medición incompleta en
un terreno casi siempre
no homogéneo.

7. Humedad, los cambios
de humedad de los
terrenos con las
estaciones del año,
frecuentemente hacen
inoperativos a los
sistemas, debido a que la
disipación es de carácter
electrolítica.

8. Electrodos y
materiales utilizados, la
mala calidad, y la falta de
cálculo, disminuyen o
limitan altamente a los
sistemas.

9. Factor de
Agrupamiento, en el que
demuestra que los
electrodos saturan su
disipación por
interacción de
agrupamiento a cortas
distancias.

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