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Mg Ing. HUBER MURILLO MANRIQUE ESPECIALISTA EN SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

1

SISTEMAS DE ATERRAMIENTO 1.- INTRODUCCION 2.- OBJETIVOS DE LA PUESTA A TIERRA. 3.- PARTES DE LAS PUESTAS A TIERRA. 4.- MEDIDA DE LAS RESISTIVIDAD. 5.- TRATAMIENTO DE LOS SUELOS

6.- CALCULO DE PUESTAS A TIERRA. 7.- NORMAS PERUANAS. 8.- INSTRUMENTOS UTILIZADOS 9.- CASOS CONCRETOS 10.- BIBLIOGRAFIA PUETAS A TIERRA

ING. HUBER MURILLO M.

INTRODUCCION Para que un Sistema de Energía Eléctrica opera correctamente con una adecuada continuidad de servicio los sistemas de protección deben garantizar los niveles permisibles, según norma de los parámetros principales dando una óptima seguridad al personal y equipos.

El sistema de aterramiento estabiliza la tensión durante la existencia de los transitorios en el sistema eléctrico provocados por fallas a tierra, conmutaciones, etc., de tal forma que no aparezcan sobretensiones peligrosas durante esos períodos que puedan provocar la ruptura del aislamiento los equipos eléctricos. DEJAR LOS PROBLEMAS ELECTRICOS A LOS ELECTRICISTAS PUETAS A TIERRA

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OBJETIVOS DE LA PUESTA A TIERRA

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HM

OBJETIVOS FUNDAMENTALES DE LAS P.T SON:

• Garantizar la integridad física de las personas que operan sobre elementos que normalmente se hallan bajo tensión.  Evitar voltajes peligrosos entre estructuras, equipos electrónicos y el terreno, durante fallas diversas. • Conducir a tierra las corrientes provenientes de sobre tensiones ocasionadas por rayos y descargas en líneas. • Propiciar un circuito de baja resistencia de falla conectada a un sistema de aterramiento. • Mantener los límites permisibles de las corrientes de falla protegiendo al ser humano y equipos diversos. • Garantizar la operatividad de los equipos e instrumentos de protección para evitar potenciales nocivos. • Mejorar la calidad del servicio.

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EFECTOS DE LA CORRIENTE EN EL CUERPO HUMANO Choque eléctrico.- Es la perturbación de naturaleza y efectos diversos que se manifiestan en el organismo humano cuando éste es recorriendo por una corriente eléctrica. Los efectos de las perturbaciones dependen de:  Recorrido de la corriente eléctrica por el cuerpo.  Intensidad de la corriente eléctrica.  Tiempo de duración del choque eléctrico.  Tensión y frecuencia de la corriente eléctrica.  Estado de la piel del cuerpo humano.  Condiciones orgánicas del individuo. Las perturbaciones se manifiestan por:  Paro respiratorio ( Tetanización )  Fibrilación ventricular.  Quemaduras.

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ACCIDENTES ELECTRICOS

Los factores que influyen en los accidentes eléctricos son :        

Intensidad de la corriente eléctrica. Nivel de tensión Resistencia del cuerpo humano. Recorrido a través del cuerpo humano. Tiempo de contacto. Condiciones físicas de la persona. Condiciones del medio ambiente. La frecuencia de la red.

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CAUSAS DE LOS ACCIDENTES ELECTRICOS

Por condiciones subestándares       

No respetar las distancias de seguridad. Aislamiento deficiente en las instalaciones. Falta de conexión o no uso del SPT. Aislamiento deficiente en herramientas y equipos Equipos y/o materiales de baja calidad. Sobre carga de las instalaciones. Instalaciones en mal estado.

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CAUSAS DE LOS ACCIDENTES ELECTRICOS

Por actos subestándares      

Exceso de confianza. Desconocimiento del riesgo. Desconocimiento del trabajo. Falta de supervisión efectiva. No uso del equipo de protección personal. No uso de equipos y herramientas adecuadas.

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COMO EVITAR ACCIDENTES ELECTRICOS Se recomienda seguir las recomendaciones que presentamos a continuación:         

Respete las distancias de seguridad. Limite el uso de cables de extensión. Si tiene niños proteja los tomacorrientes. Considere todo conductor como energizado. Use las conexiones a tierra de los artefactos. No manipule artefactos con manos mojadas. Dejar los problemas eléctricos a los electricistas. No volar cometas cerca de cables o postes de luz. Revise periódicamente sus instalaciones y equipos.

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SISTEMA DE ALIMENTACION DEL CONSECIONARIO

ESQUEMAS DE CONEXIÓN A TIERRA SOLICITE SU FOLLETO

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PASOS A SEGUIR EN UN PROYECTO DE UN PATs

Se recomienda seguir las siguientes etapas:

• Definir el local de aterramiento del sistema. • Realizar varias mediciones (usar método Wenner). • Elaborar la estratificación de los suelos. • Hacer el perfil geométrico de los suelos. • Definir el tipo del sistema de aterramiento adecuado.  Calcular la resistividad aparente del suelo seleccionado.  Dimensionar el sistema de aterramiento y hallar R = ?.  Hacer la evaluación económica.  Tener en cuenta el movimiento de tierras.  Realizar el respectivo protocolo de pruebas.  Elaborar los detalles ingenieriles del proyecto.

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CONCEPTOS BASICOS DE LA PUESTA A TIERRA.

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1. Relación de los Sistemas Eléctricos y Tierra (Suelo).

ZL E

VF

Co

VL Cd

Ic Zc

Co V=0

• • • •

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Todo sistema eléctrico convencional opera referido a “Tierra”. Ocurre en forma natural debido a la Diferencia de Potenciales. El suelo conduce el retorno de las corrientes del Sistema. La conexión a “Tierra” permite aprovechar la corriente de falla y de esa manera poder controlarlo. ING. HUBER MURILLO M.

2. Concepto Natural y Utilidad Eléctrica del “Suelo”

Arcillas y Gravas Océano

osta

C

Pacífico

Paleozoico

• • • •

Sierra

Suelos Delgados

Rocas y Valles Pizarras Alterada

Rocas Profund as Basamento Cristalino

Suelos Gruesos Selva Cuaternario

Jurásico Cretáceo Rocas Metamórficas

Material sólido, conformando depósitos de estratos de origen Geológico. Existe desde la profundidad hasta la superficie de interfaz con el aire. Su Conductividad, es su principal característica aprovechable para (PAT). Sus contenidos de Sales y Humedad definen su Conductividad Eléctrica.

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5. Desempeño Eléctrico del Suelo Natural.

• • •

El Inyectar corriente (I) en un punto del suelo, crea un Potencial (Vmax). Su valor absoluto decrece al alejarse sobre una trayectoria radial recta. Llegando al infinito el Potencial se anula (V∞=0), la Corriente retorna. Así se establece la base física del “Principio de Caída de Potencial”.

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6. El Principio de Caída de Potencial

• • • •

Establece el cumplimiento de las Leyes de Ohm y Pouillet en el Suelo. Es la base para sustentar medidas de Parámetros eléctricos del suelo. Consiste en hacer circular una corriente (I) entre (2) Puntos del suelo. Luego se mide la d.d.p. (Vs) entre (2) Puntos cualesquiera del suelo.

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7. Caracterización y Uso del Suelo para Puesta a Tierra

• Se caracterizan por los siguientes factores: • La Conductividad se explora con series de medidas, método Wenner. • La Composición se determina en Laboratorio, análisis Físico-Químicos. • Corte Estructural con exploraciones profundas, Tomografía Geofísica. • La Capacidad mecánica complementa, Terrazas, Movimientos de Tierra. PUETAS A TIERRA

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8. Puesta a Tierra (PAT) o Aterramiento Eléctrico

• Armado de conductores desnudos enterrado, suelo natural firme. • Enlaza Potencial (V=0) a partes Pasivas/Activas, Sistema Eléctrico • Posibilita la circulación de Corrientes de Falla, activa la Protección. • Seguridad de personas y operación confiable del sistema eléctrico. PUETAS A TIERRA

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9. Función de las PAT Durante Fallas en Sistemas A.T.

• • • •

Dispersan Corrientes en el suelo local cuando Falla a Tierra local. Concentran Corrientes desde el suelo cuando Falla a Tierra lejos. Conducen Corriente entre 2 partes del Patio, Fallas a T. “Cortas”.

Reciben Pot. transferidos de Fallas en distinto sistema eléctrico.

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10. Función de las PAT Durante Fallas de Sistema de BT

• • • •

Las Fallas en BT son de “cola” del Sistema y tienen carácter local. Dispersan corrientes, corresponden a la Potencia de la Carga local. Aseguran Protección de Personas en posible contacto con Masas. Ubicación de Falla en Barras producen muy elevadas corrientes.

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11. Cómo Circulan las Corrientes de Sistema por el Suelo

• • • •

Varios Sistemas eléctricos pueden funcionar en un emplazamiento. Corrientes de cualquier tipo y frecuencia circulan libres por el suelo.

Sus trayectorias son propias e inequívocas, no pasan a otro sistema. Falla crea nuevo circuito, funciona y asimismo tiende a estabilizarse.

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12. Alimentadores Eléctricos de Conexión en Triángulo.

•

• • •

Sistemas trifásicos, Bobinado Triángulo no tienen Conexión a Tierra. Neutro Virtual flota (V≠0), sus corrientes de Falla son muy pequeñas. Puede fijarse la Tensión aterrando un Vértice o con Transfo. ZigCarecen de Referencia de Tensión fija, protección debe ser Zag. especial.

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13. Alimentadores Eléctricos de Conexión en Estrella. ECT TT

• • • • PUETAS A TIERRA

Sistemas trifásicos de Bobinado Estrella, exigen conexión a Tierra.

Su Referencia de Potencial firme (V=0), protección es convencional. Neutro es Real accesible, las corrientes de Falla son muy grandes. Se controla (IF) insertando Resistencias o Inductancias al Neutro. ING. HUBER MURILLO M.

MEDIDA DE LAS RESISTIVIDAD. 5.- TRATAMIENTO DE LOS SUELOS

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MÉTODOS DE MEDIDA: • • •

Método de Wenner. Método de Lee. Método de Schlumberger - Palme.

El método más usado es el de WENNER.

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1. Objetivo de las Medidas • Medir Ra para obtener ρ1, ρ2 y h1 • Medir un juego de Resistencias Aparentes (Ra) a distintas profundidades del suelo para obtener mediante procesado el perfil estratificado de Resistividades del Suelo (ρ1, ρ2 y h1) 2. Ejecucio´n de las Medidas en el Campo • Cada juego de Medidas se hace sobre su propia directriz • Se obtienen curvas (ρa vs a), para procesamiento

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3. Ventajas del Método • Permite exploración del suelo a pequeña profundidad • Los errores por variación lateral del Suelo, son m´ınimos • El procesamiento de los datos es más confiable 4. Características de Aplicación del Método • Mide la (Ra), entre dos puntos del Suelo (P1,P2) • La (ρa) resulta de la expresio´n general del Potencial Resist. Aparente 1 V F (rn ) = , Ra = S , a I ρa = 2π a Ra

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5. Interpretación de las Caracteristicas Wenner (CSG)

• • • •

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Puntos de inflexión indican cambio en la Resistividad Se requieren al menos 4 curvas en cada Juego de Medidas Con las medidas se obtienen mayormente curvas biestrato Se grafica la caracteristica (ρa,a) para obtener (ρ1,ρ2,h1) mediante el procesado del primer segmento (max-min)

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CoMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS a: Es ascendente

Distancia-profundidad

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a: Es descendente

Distancia-profundidad

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6. Modelo Matematico de Tagg

• Considera estratos paralelos de espesor (h1) con un factor • • • •

de reflexión (K ) (atenuación) Constituyen dos medios conductores de (ρ1) y (ρ2) Se obtiene (UP ) y luego con (ρa = 2πaVS/I) la Ec. de Tagg Potencial en un punto P

Iρ1 UP = 2π

∞

1 +2Σ r

n=1

Kn . , 2 r 2 + (2nh1)

ρ2 − ρ1 K= ρ2 + ρ1

Ecuación de Tagg ∞ Σ Σ

ρa = 1 + 4 ρ1 n=1 PUETAS A TIERRA

√1

Kn

+

u2

−

Kn √

4 + u2

,

u = 2nh1/a

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• Ec. Tagg genera la Fam. Estándar (STD) • Gráfica: Escala Doble Logarítmica • CSG: Forma biconvexa opuesta • Se compara la (CSG) con la (STD), trasladando el origen virtual O1 • Como resultado, se obtienen ρ1, ρ2, h1 PUETAS A TIERRA

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7. Tendido de los Circuitos de Medidas • • • • •

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Se utilizan 2 Circuitos: de Corriente y de Potencial Permiten aplicar el Principio de Caída de Potencial Se mide (V ) entre (C1 = P1) y (P2) (R) resulta de la Ley de Ohm VI cuando (e = 0) Si (d >> r ), entonces (e = 0) cuando (p/d = 0, 62)

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HM

MODELO UTILIZADO WENER

MEGGER EARTH TEST WELL BALANCE

Electrodo de Corriente

C1 P1 G P2 C2

Electrodo de potencial C1

Electrodo de potencial P1

D

Electrodo de corriente P2

D

C2

D

MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO METODO WENNER

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VALORES RECOMENDADOS DE RESISTENCIA DE PAT

• • • • • •

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R < 1Ω : Subestaciones (IEEE Std 142) R < 5Ω : Industrias y Comercios (IEEE Std 142) R < 10Ω : Descargas Atmosfericas (NFPA 780) R < 25Ω : PAT Común (IEEE Std 142) R < 25Ω : PAT Común (NFPA 70). R < 25Ω : PAT Común (CNE).

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ELECTRODO Ó JABALINAS

DATOS ANTIGUOS - Cuando es de cobre el  no menor de 12 mm. - Longitud no menor de 2 m. DATOS ACTUALES - Cuando es de cobre el  no menor de 16 mm. - Longitud no menor de 2.5 m. NO USAR COOPERWELL LOS ELECTRODOS DEBEN SER UNICAMENTE DE COBRE ELECTROLITICO PUETAS A TIERRA

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FACTORES DE LA RESISTIVIDAD Factores que determinan la resistividad de los suelos: • • • • • • •

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Naturaleza del terreno. La humedad. La temperatura. La concentración de sales disueltas. La estratigrafía. La compactación del terreno. Variaciones estacionales.

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CNE - UTILIZACIÓN TABLA A2-06 RESISTIVIDADES MEDIAS DE TERRENOS TÍPICOS TIPO

Resistividad

TERENO Naturaleza del terreno GW

Grava de buen grado, mezcla de grava y arena

600 a 1000

GP

Grava de bajo grado, mezcla de grava y arena

1000 a 2500

GC

Grava con arcilla, mezcla de grava y arcilla

SM SC

200 a 400

Arena con limo, mezcla de bajo grado de arena 100 a 500 con limo Arena con arcilla, mezcla de bajo grado de arena 50 a 200 con arcilla

ML

Arena fina con arcilla de ligera plasticidad

MH

Arena fina o terreno con limo, terrenos elásticos

CL

Arcilla pobre con grava, arena limo

CH PUETAS A TIERRA

(Ω-m)

Arcilla inorgánica de alta plasticidad

30 a 80 80 a 300 25 a 60 10 a 55 ING. HUBER MURILLO M.

FACTORES QUE AFECTAN A LA RESISTIVIDAD

Rho (Ohm -m)

1.- LA HUMEDAD La resistividad que se presenta está en directa relación a los porcentajes de humedad contenida en él. Utilización de la arcilla roja

% Humedad 15%

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FACTORES QUE AFECTAN A LA RESISTIVIDAD

Rho (Ohm -m)

2.- CONCENTRACIÓN DE SALES Al presentarse una mayor concentración de sales disueltas en un terreno, se mejora notablemente la conductividad del mismo.

% de Sal 2%

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FACTORES QUE AFECTAN A LA RESISTIVIDAD

3.- TEMPERATURA La resistividad de los suelos, también depende de la temperatura.

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TRATAMIENTO DE LOS SUELOS

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Datos de Diseño Convencional de PATs Perfil de Resistividades del Suelo (ρS, Ω.m), modelo TAGG. Área disponible (largo, ancho) (A, m2), parámetro restrictivo. Corriente de Falla a Tierra (If , kA), en S.E. y L.TX. Tiempo de despeje de Falla (t, s), en S.E. y L.TX. Resistencia PAT Objetivo (Robj , Ω), CNE y Std. IEEE. r

d=2r

r

R

Zanja

Re

dr

r

Req

d=2r

Rr

Rd

I

Re

U=0

Pozo D=2Req D=2R

2 / 22 PUETAS A TIERRA

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Parámetros Típicos, Diseño PAT, LTX. y S.E. Resistividad de la Grava (ρg, Ω.m), 3 - 8 kΩ.m, Tamiz 1,5 pulg. Capa Ripio (Grava) (hS, m), 0,05 - (0,15) m, mayor (Vt tol ) y (Vp tol ).

Profundidad de Enterramiento (H, m), por diseño (≥ 0, 50m). LTX. con C.G., C.T. y Neutro corrido (N◦, p.u.), aplica a S.E. Factor de División de Corriente (Fd , p.u.), aplica a S.E. VT

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If

VP

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Uso de Resistividades de Suelo Biestrato para Diseño

Obtenidas por procesamiento TAGG de Medidas WENNER. Mínima (Robj ) define profundidad y geometría de electrodos.

(ρ1 < ρ2) favorece instalación en estrato superficial. (ρ1 > ρ2) favorece instalación en estrato subyacente. Varilla, 02 Estratos: ρeq =

h

A.ρ1.ρ2

ρ2.h + ρ1. (A − h)

h1

[1 + B (K,n,h,A,d ) ]

h1

1 h

1 -h

-h

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2

2

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Determinación de la Geometría, Armado de PAT Cálculo heurístico y convergente, Stds. y Logiceles de cálculo.

Administrar (H) en función de (ρ1) y (ρ2), uso de rellenos, etc. En LL.EE. y SS.EE., cálculo de (If ) mediante EMTPs. Criterio de diseño con seguridad: (Vt ≤ Vt tol ) y (Vp ≤ Vp tol ). Requerimiento operativo: (RPAT ≤ Robj ).

H

H

H

R

d

d

B

d

d L

D A

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MATERIALES UTILIZADOS EN LAS PAT Los sistemas de aterramiento dependen de la compenetrabilidad y resistividad del suelo, si físicamente esta definido la única manera de disminuir su resistividad eléctrica es alterando las propiedades del (utilizando un tratamiento químico). Un tratamiento químico debe ser usado cuando es necesario dentro de las condiciones del sistema, por la dificultad del local o por que presenta una resistividad alta. Los materiales a utilizarse para un buen tratamiento químico del suelo deben tener las siguientes características: • No corrosivo. • Baja resistividad eléctrica. • Químicamente estable. • No ser tóxico. • NO causar daño a la naturaleza. • Sin óxidos de aluminio y silicio ( tienen alta resistencia ) • Buena característica higroscópica. • No lixiviable. PUETAS A TIERRA

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MATERIALES UTILIZADOS EN LAS PAT

Los tipos de tratamiento según su importancia son los siguientes:

BENTONITA.- Es un material arcilloso que tiene excelentes propiedades que a continuación presentamos: • Absorbe fácilmente el agua. • Retiene la humedad. • Buena conductora de la electricidad. • Muy baja resistividad ( 1.2 a 4  - m ). • No es corrosiva ( PH alcalino ) y protege al sistema de aterramiento contra la corrosión natural del suelo. • Tiene los colores:Plomo y amarillo ( se recomienda el amarillo ). • No se utiliza pura, se mezcla con tierra de cultivo.

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MATERIALES UTILIZADOS EN LAS PAT EARTHRON.- Es un material líquido de lignosulfato (principal componente de la pulpa de madera) mas un agente gelificador y sales inorgánicas sus propiedades se presentan a continuación: • No es soluble en agua. • No es corrosiva debido a la presencia del Gel. • Su efecto dura un buen tiempo ( esta en función del terreno ). • Es de difícil aplicación en los suelos. • Quimicamene estable. • Retiene la humedad.

GEL.- Esta compuesto por diversas sales, en presencia de agua, forma un agente activo del tratamiento sus propiedades son: • No es soluble en agua. • No es corrosiva. • No es atacado poor los ácidos que contienen los suelos. • Es higroscópico. • Quimicamene estable. • Retiene la humedad y su efecto es de larga duración. PUETAS A TIERRA

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EVALUACION DE LA RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS  130

Suelo no tratado

120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 10 10

Suelo tratado

0 Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Setiem.

Octub.

Noviem

Diciem

Perfil del comportamiento de los suelos durante el año.

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TENSIONES DE TOQUE Y PASO

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TENSIONES PELIGROSAS DE TOQUE Y PASOS CAUSADAS POR LA FALLA A TIERRA

UT : tensión de toque UP : tensión de paso UE : tensión a tierra

UT

UP

UE

UP

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TENSIONES PELIGROSAS DE TOQUE Y PASOS 1. Modelo Analo´gico del Suelo como Conductor

• Considera el Suelo como Conductor Eléctrico, mediante un segmento volumétrico de sección (∆S), Resistividad (ρ) • Se calcula su Resistencia (R), como conductor convencional, aplicando las Leyes de Pouillet y Ohm Ley de Pouillet R=ρ

∆k ∆S

Ley de Ohm R=

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∆V ∆I

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TENSIONES PELIGROSAS DE TOQUE Y PASOS 2. Modelo Analógico del Suelo como Conductor • El modelo reproduce la expresión del Campo Eléctrico (E ) con la Resistividad del Suelo (ρ) y la Densidad de Corriente (J) • Se concluye que el Campo Eléctrico en el suelo funciona de idéntica forma que en el aire o en el vacío

Campo Eléctrico ∆V ∆I =ρ ∆k ∆S

−E = ρJ =

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ρI 2πr 2

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TENSIONES PELIGROSAS DE TOQUE Y PASOS 3. Potencial Absoluto en Suelo Homoge´neo • La Dispersión de la Corriente, produce: a) Un Potencial Máximo absoluto en el punto de inyección b) Revela la Resistencia máxima que opone el Suelo • El Potencial en (C) disminuye radialmente y se hace cero en el Infinito, ello verifica la existencia de la Tierra Remota Potencial Absoluto

∆V =

Vo = PUETAS A TIERRA

1 ρI . 1 − Σ 2πro rp

ρI , 2πro

ρ Ro = 2πro ING. HUBER MURILLO M.

TENSIONES PELIGROSAS DE TOQUE Y PASOS 4. Principio de Caída de Potencial para Medidas en el Suelo • Se hace circular una Corriente (I) entre dos puntos (C1,C2) del Suelo con retorno por un circuito externo • Se mide el potencial entre dos puntos (P1,P2) cualesquiera del Suelo, y se halla la Resistencia entre dichos puntos. Resistividad

ρI F (rn ), 2π F (rn ) = f (r1, r2, R1, R2) 1 ρ = 2πR , F (rn ) VP1,P2 =

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TENSIONES PELIGROSAS DE TOQUE Y PASOS 5. Origen de los Potenciales Peligrosos • • • •

PAT dispersa, concentra y conduce IF durante ts Aparecen Potenciales de Toque y de Paso VT ,VP VT ,VP pueden crear riesgo en la superficie del Suelo La evaluacián de la Medida cumplirá (VT < VTA,VP < VPA)

VTA = (1000 + 1, 5ρs Cs ) k/ts VPA = (1000 + 6ρs Cs ) k/ts k50kg = 0,116, k70kg = 0,157 . Σ ρ 0, 09 1 − ρs Cs=1 − 2hs + 0,09

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INSTRUMENTOS UTILIZADOS

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CRITERIOS PARA EJECUTAR MEDICIONES 1. Tendido de Circuitos de Medida • Utiliza el mismo circuito que para medir la Resistencia de PAT • Pequeñas PATs : Se mide con instrumento portátil (V = IF .Rm ) • Redes de PAT : Se mide con fuente independiente (V = Vm.IF /I) • Se mide en mV , electrodos planos (200cm2), carga de 25kg c/u

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CRITERIOS PARA EJECUTAR MEDICIONES 2. Criterios para Ejecución de Medidas • La directriz de medidas será equidistante a las hileras paralelas de conductor enterrado, o radial a una PAT puntual • Si la PAT es simétrica en ambos ejes (x ,y ), sólo se mide en un paño sobre las directrices paralelas a ambos ejes

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CRITERIOS PARA EJECUTAR MEDICIONES 3. Disposición para las Medidas

• VT : Se mide entre un punto de Masa conectada a la PAT y un punto de la superficie del Suelo a 1m de distancia • VP : Se mide entre dos puntos cualquiera de la superficie del Suelo, separados a 1m de distancia

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EQUIPO DE MEDIDAS 1. Medida Indirecta de Resistividades del Suelo

• Utilizan instrumentos porta´tiles ligeros estandarizados • Pequeñas corrientes de medidas (10 − 250mA) • Pequeña profundidad de exploracio´n (8 − 16m) 2. Medida Directa de la Resistencia de Dispersión • PATs puntuales/pequeñas: Instrumentos convencionales • PATs de gran cobertura : Fuente independiente Potente 3. Medida Directa de los Potenciales en el Suelo • PATs puntuales/pequeñas: Fuente indep. pequeña Potencia • PATs de gran cobertura : Fuente independiente Potente

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EQUIPO DE MEDIDAS 4. Instrumentos Convencionales - Telurómetros • • • •

Aplican el Principio de Caída de Potencial Se utilizan para PAT de pequeña a mediana cobertura Son portátiles y disponen de una Fuente de Corriente propia Funcionan con corrientes de frecuencia propia (Alta o Baja)

5. Instrumentos No Convencionales • Para instalaciones con varias conexiones a PAT (ej; LL.EE.) • Se mide la Corriente a Tierra en cada punto conectado

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EQUIPO DE MEDIDAS 6. Instrumentos, Fuente y Equipo de Medidas • • • • • •

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Se utilizan para PAT de mediana y gran extensión Proveen Corriente de medidas permanente y estable Corrientes Parásitas normalmente no afectan las medidas Aplican los circuitos y distancias de los Std IEC,IEEE Usan Fuente autónoma de Corriente con Variador de Tensión Valores se obtienen con instrumentos de precisión

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MEDICION DE LA PUESTA A TIERRA

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EL TELUROMETRO

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Telurómetro

Hioki 3151 (Homologado) ING. HUBER MURILLO M.

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APLICACIÓN

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Ej. 01: Diseño de PAT puntual Para (H ≥ 0,5m) y (b = 0,0075m), (Robj = 25 Ω). Espacio disp.: 16m2. Concepto a (m)

1,0

Medidas Wenner 2,0 3,0 4,0 6,0 8,0 12,0

ρ a (Ω.m ) 101 157 207 226 302 327 377

Suelo Estratificado (TAGG): ρ1 = 75 Ω.m, ρ2 = 500 Ω.m y h1 = 1.00 m (ρ1 < ρ2), se prefiere electrodo en anillo en vez de electrodo vertical. Electrodo horizontal (anillo) pasiva (ZT ) en AF: . Σ ρ 1, 27L RT = Ln √ (Ω) π ·L b·H Cálculo por fórmula: L = 4,40 m, r = 0,70 m, RT = 24 Ω < 25 Ω. Logicel comp.: L = 11,00 m, r = 1,75 m, RT = 24,66 Ω < 25 Ω. Estrato subyacente (ρ2 >ρ1) influye sobre (RT ) final. Expresión estandarizada para Suelos homogéneos no perturbados. Si (PMD ≥ Vt tol ), considerar PAT de Control de Potenciales. PUETAS A TIERRA

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Ej. 02: Diseño PAT Mixta (Anillo + Varilla) Para (H ≥ 0,5m) y (Robj = 5 Ω). Espacio disponible: 36m2. • Suelo Estratificado: ρ1 = 195 Ω.m, ρ2 = 65 Ω.m y h1 = 0.50 m Electrodo vertical, alcanza estrato con (ρ2 < ρ1). • Electrodo en anillo, mitiga (Vt ) y (Vp ) a FI y (ZT ) en AF. • Fórmulas adecuadas al uso de rellenos (m): ρ D ρ 4A R1 = r Ln + eq Ln 2πA d 2πAm D

Σ ρeq 1, 27L a Σ Rm= Ln − πLa A 1

ρr Dz + ρeq Ln√ 1.27La R2 = Ln 2πLa b πLam Dz · H

2 R R − R 1 2 m Rt = R1+ R 2− 2R

m

Se satisface uso de area disponible y Robj < 5 Ω. Cálculo por fórmulas: Cálculo numérico por logicel: PUETAS A TIERRA

RT = 2,22 Ω. RT = 2,00 Ω. ING. HUBER MURILLO M.

PARTES DEL SISTEMA DE TIERRA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Tapa ó registro del pozo. varillas de cobre electrolítico Conector de cobre. Alimentador principal. Perfil del terreno natural. Tierra cernida ó de cultivo. Tierra natural del suelo.

El alimentador principal realiza la conexión física a tierra de los equipos eléctricos y electrónicos ubicados en los predios unifamiliares.

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MANTENIMIENTO • • • •

INSPECCIÓN ANUAL MEDICIÓN CADA 2 AÑOS LLEVAR REGISTRO VERIFICAR CORROCIÓN GALVÁNICA • MEJORAMIENTO • Tratamiento con sales (2 años): cloruro de sodio, carbonato de sosa, sulfito de cobre, sulfito de magnesio, etc. • Tratamiento con geles (6 á 8 años) • Tratamiento-electrolitos (10 á 15 años): sulfato de calcio - yeso y anhidrita. • Mecanismo de conducción: Los suelos están compuestos, principalmente, por óxidos de silicio y óxidos de aluminio que son muy buenos aislantes, sin embargo la presencia de sales y agua contenida en ellos, mejora notablemente la conductividad de los mismos. PUETAS A TIERRA

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CONCLUSIÓN • No todos los terrenos son eléctricamente iguales. • En un mismo terreno, cada sistema de electrodos de puesta a tierra da origen a valores de resistencia diferentes. • No existe una solución única al problema de las puestas a tierra, cada situación es particular y por lo tanto se debe asumir como tal.

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BIBLIOGRAFÍA NORMAS TECNICAS PERUANAS • • • • •

NPT 370.052:1999 NPT 370.053:1999 NPT 370.054:1999 NPT 370.055:1999 NPT 370.056:1999

DIRECCIONES WEB www.procobreperu.org www.procobre.cl www.indeco.com.pe www.ceper.com.pe www.ar.pirelli.com www.mem.gob.pe PUETAS A TIERRA

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NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES Normas Nacionales de Referencia CNE - Código Nacional de Electricidad. MEM - Ministerio de Energía y Minas. NTP - Norma Técnica Peruana. Estándares Internacionales de Referencia IEEE Std 80 - Guide for Safety in AC Substation Grounding. IEEE Std 81 - Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of Grounding System IEEE Std 837 - Standard for Qualifying Permanent Connections used in Substation Groundings. IEEE Std 367 - Determining the Electric Power Station Ground Potential Rise and Induced Voltage from a Power Fault. IEEE Trans. on PAS, Vol. PAS-97, No. 1, Jan./Feb. 1978. IEC 479-1 - Effects of Current in human beings and livestock. “Transferred Earth Potentials in Power Systems”.

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NORMAS PERUANAS

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NORMAS PERUANAS

NTP 370.056 1999 ELECTRODOS, CLASES E IDENTIFICACIÓN. PUETAS A TIERRA

NTP 370.052 1999 MATERIALES DEL POZO DE TIERRA ING. HUBER MURILLO M.

NORMAS PERUANAS

NTP 370.053 1999 CONDUCTORES DE PROTECCIÓN PUETAS A TIERRA

NTP 370.054 1999 ENCHUFES Y TOMACORRIENTES

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PARAMETROS PRINCIPALES EN CA Ahora Ud. esta listo para dar su autoevaluación. Buena suerte…

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COMO SE DETERMINA LA RESISTIVIDAD DEL SUELO?

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