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• JuanEnrique

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Sistema de Puesta a Tierra La importancia de entender el comportamiento de la electricidad y cuáles son sus aplicaciones, hoy en día es un hecho que todas las personas se ven involucradas de cualquier modo con electricidad tanto en sus casas como en el trabajo. Nos enfocaremos solo a una parte muy importante de las protecciones de electricidad como son las protecciones de puesta a tierra. Un ”Sistema de Puesta a Tierra”, o simplemente ”Tierra Física”, es un conjunto de elementos formados por electrodos, cables, conexiones, platinas y líneas de tierra física de una instalación eléctrica, que permiten conducir, drenar y disipar al planeta tierra una corriente no deseada. Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de artefactos eléctricos y electrónicos a tierra, para evitar que sufran daño, tanto las personas como nuestros equipos, en caso de una corriente de falla.

Funciones: • Brindar seguridad a las personas. • Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección. • Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la tensión eléctrica a tierra, bajo condiciones normales de operación. • Mejorar la calidad del servicio eléctrico, disipar la corriente asociada a descargas atmosféricas y limitar las sobre tensiones generadas. Por estas razones, se recomienda que se realicen las instalaciones de puesta atierra debido a que la corriente eléctrica siempre busca el camino de menor resistencia, y al llegar a tierra se disipa.

La necesidad de instalar un sistema de puesta a tierra es porque una descarga atmosférica o un corto circuito, sin tierra física, las personas estarían expuestas a una descarga eléctrica, los equipos tendrían errores en su funcionamiento. Si las corrientes de falla no tienen un camino para disiparse, por medio de un sistema de conexión correctamente diseñado, entonces éstas encontrarían caminos no intencionados que podrían incluir a las personas. 1. Seguridad Humana 2. Seguridad de los Equipos eléctricos ó electrónicos 3. Buen funcionamiento de los equipos

Otras razones de la necesidad de instalar una puesta a tierra son: • Estabilizar los voltajes fase a tierra en líneas eléctricas bajo condiciones de régimen permanente, por ejemplo, disipando cargas electrostáticas que se han generado debido a nubes, polvo, aguanieve, o la fricción de materiales o maquinaria, etc. • Una forma de monitorear la instalación del sistema de suministro de potencia. • Para eliminar fallas a tierra con arco eléctrico persistente.

• Para asegurar que una falla que se desarrolla entre los embobinados de alto y bajo voltaje de un transformador pueda ser manejada por la protección primaria. • Proporcionar una trayectoria alternativa para las corrientes inducidas y así minimizar el “ruido” eléctrico en cables. • Proporcionar una plataforma equipotencial sobre la cual pueda operar correctamente el equipo electrónico.

Toma a Tierra La toma a tierra es un sistema de protección al usuario de los aparatos conectados a la red eléctrica. Consiste en una pieza metálica, conocida como pica, electrodo, enterrada en suelo con poca resistencia y si es posible conectada también a las partes metálicas de la estructura de un edificio. Se conecta y distribuye por la instalación por medio de un cable de aislante de color verde y amarillo, que debe acompañar en todas sus derivaciones a los cables de tensión eléctrica, y debe llegar a través de contactos específicos en las bases de enchufe, a cualquier aparato que disponga de partes metálicas accesibles que no estén suficientemente separadas de los elementos conductores de su interior. Cualquier contacto directo o por humedades, en el interior del aparato eléctrico, que alcance sus partes metálicas con conexión a la toma a tierra encontrará por ella un camino de poca resistencia, evitando pasar al suelo a través del cuerpo del usuario que accidentalmente pueda tocar el aparato. La protección total se consigue con el interruptor diferencial, que provoca la apertura de las conexiones eléctricas cuando detecta que hay una derivación hacia la tierra eléctrica en el interior de la instalación eléctrica que controla. Debe evitarse siempre enchufar un aparato dotado de clavija de enchufe con toma de tierra en un enchufe que no disponga de ella.

Elementos que forman una puesta a tierra A los elementos que forman el conjunto de una puesta a tierra los podemos clasificar de la siguiente forma:

Tierra: Necesitamos un terreno que será capaz de disipar



las energías que pueda recibir. Toma de tierra: Esta es la instalación de conexión a tierra, consta de



las siguientes partes: 

Electrodos o picas (también llamados jabalinas): Partes metálicas enterradas.



Línea de enlace con tierra: Conductor conectado a los electrodos.

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Bornes de puesta a tierra: conexión entre la línea de enlace y los distintos conductores de protección.

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Conductores de protección: unen los distintos puntos de la instalación con la línea de enlace.

Conceptos Generales: Una eficiente conexión a tierra tiene mucha importancia por ser responsable de la preservación de la vida humana, maquinarias, aparatos y líneas de gran valor. Muy importante es insistir y exigir a una instalación a tierra, eficaz y adecuada a su servicio para seguridad, buen trabajo y preservación. Al estudiar una instalación a tierra es necesario conocerlas características de la línea, la intensidad y tensión a la que puesta ser usada. Conocer el funcionamiento de los electrodos en sus resistencias al paso de la corriente eléctrica. Por lo consiguiente tenemos los siguientes conceptos: Tierra de Protección. Los sistemas eléctricos se conectan a tierra con el fin de limitar la tensión que pudiera aparecer en ellos, por estar expuestos a descargas atmosféricas, por interconexión en casos de fallas con sistemas de conexiones superiores, o bien, para limitar el potencial máximo con respecta a tierra, producto por la tensión nominal del sistema. Este tipo de conexión se denominará Tierra de Servicio.

Tierra de Servicio. Los equipos eléctricos se conectan a tierra para evitar que la carcasa o cubierta metálica de ellos represente un potencial respecto de tierra que pueda significar un peligro para el operario u usuario del equipo. Este tipo de conexión a tierra se denominará Tierra de Protección. Tierra de Referencia. Se entiende por tierra de referencia a la tierra que se le asigna potencial. Electrodo de Tierra. Se entiende por electrodo de tierra a un conductor (cable, barra, tubo, placa, etc.) enterrado en contacto directo con la tierra o sumergido en agua que este en contacto con la tierra. Mallas de Tierra. Es un conjunto de electrodos unidos eléctricamente entre sí. Conexión a Tierra. Es la conexión eléctrica entre una malla o electrodo en tierra y una parte exterior. Las partes de conexiones a tierra no aisladas y enterradas, se consideran como parte de la malla de electrodo. Poner a Tierra. Cuando un equipo o eléctricamente a una malla o electrodo a tierra.

instalación

está

conectado

Resistividad de un Terreno. Es la relación entre la tensión de la malla con respecto a tierra de referencia y la corriente que pasa a tierra a través de la malla. Gradiente Superficial. Es la diferencia de potencial que existe entre dos puntos de la superficie del terreno o del agua, distante entre sí en 1 m.

Tipos de sistemas de puesta a tierra De acuerdo a su aplicación los sistemas de puesta a tierra son: Puesta a tierra para sistemas eléctricos. Puesta a tierra de los equipos eléctricos.

Puesta a tierra para sistemas eléctricos. El propósito de aterrar los sistemas eléctricos es limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar de rayos, fenómenos de inducción o de contactos

no intencionales con cables de voltajes más altos. Esto se realiza mediante un conductor apropiado a la corriente de falla a tierra total del sistema, como parte del sistema eléctrico conectado a tierra. Los sistemas eléctricos se conectan a tierra con el fin delimitar la tensión que pudiera aparecer en ellos, por estar expuestos a descargas atmosféricas, por interconexión en casos de fallas con sistemas de conexiones superiores, o bien, para limitar el potencial máximo con respecto a tierra, producto por la tensión nominal del sistema. Este tipo de conexión se denominará Tierra de Servicio. Se conectarán a tierra los elementos de la instalación necesarios como ser:     

Los neutros de los transformadores, que lo precisan en instalaciones o redes con neutro a tierra de forma directa o a través de resistencias o bobinas. El neutro de los alternadores y otros aparatos o equipos que lo precisen. Los circuitos de baja tensión de transformadores de medida. Los limitadores, descargadores, auto válvulas, pararrayos, para eliminación de sobretensiones o descargas atmosféricas. Los elementos de derivación a tierra de los seccionadores de puesta a tierra.

Puesta a tierra de los equipos eléctricos. Su propósito es eliminar los potenciales de toque que pudieran poner en peligro la vida y las propiedades, de forma que operen las protecciones por sobre corriente de los equipos. Utilizado para conectar a tierra todos los elementos de la instalación que en condiciones normales de operación no están sujetos a tensiones, pero que pueden tener diferencia de potencial con respecto a tierra a causa de fallas accidentales en los circuitos eléctricos, así como los puntos de la instalación eléctrica en los que es necesario establecer una conexión a tierra para dar

mayor seguridad, mejor funcionamiento y regularidad en la operación y en fin, todos los elementos sujetos corrientes eléctricas importantes de corto circuito y sobretensiones en condiciones de falla. Generalmente la resistencia a tierra en cualquier punto del sistema, no debe ser mayor a 10 Ohms. Para la conexión a tierra de los equipos, se instalan en los edificios, una barra de cobre electrolítico de dimensiones adecuadas, instaladas a unos 60 cm sobre el nivel de piso con una leyenda indicativa, que es de uso exclusivo para el sistema de fuerza en las concentraciones de tableros de cada piso.

Costos: Los costos por no contar con un sistema de tierras y protecciones son entre otros: - Costo de pérdidas humanas: por muerte o lesiones: además de la irreparable pérdida de una vida de cualquier persona, es demasiado costoso para las empresas un siniestro por accidente causado por no tener un sistema de protección de falla eléctrica, pérdida de empleados, demandas, sanciones por el seguro social, indemnizaciones. - Costo de tiempos improductivos: tanto por lesiones a personas como por maquinaria fuera de operación. Esto es la suma de los salarios improductivos que se tienen que pagar, unidades dejadas de producir, o servicios dejados de prestar. - Costo de equipos averiados (quemados) parcial o totalmente por falla eléctrica: Al anterior costo, se suma el costo del equipo a reponer o reparar. - Costo del deducible del seguro contra daños o pérdida de equipos: en el mejor de los casos, si se cuenta con un seguro contra daños, mínimo en un siniestro, lo que le cuesta a la empresa es el deducible, que es del orden del 20% del valor asegurado. Cuando la compañía aseguradora verifica que no se cuenta con sistema adecuado de puesta a tierra, probablemente no pagará el valor asegurado, pues esta razón es una cláusula del contrato de seguro. - Costo de ineficiencia: Por no tener un buen sistema de puesta a tierra, las empresas experimentan pérdidas de valor considerable porque sus equipos y maquinaria no funcionan correctamente.