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“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos”

Colegio de Ingenieros del Peru “Sistemas de Puesta a Tierra”

Ing. Flavio Tito Fuentes ftito@para‐rayos.com 944531748  998990551

NORMATIVA Y TECNOLOGÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA

“Sistemas de Puesta a Tierra”

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“Sistemas de Puesta a Tierra”

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“Sistemas de Puesta a Tierra”

•

INTRODUCCION

•

Conceptos –

Es el conjunto de instalaciones o arreglos que se utiliza como referencia para poner a tierra el conductor neutro de los sistemas de AC, que limita las tensiones de toque y paso a valores seguros.

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“Sistemas de Puesta a Tierra” •

CONCEPTOS – El SPAT absorbe una descarga de rayo o sobretensión

a

través

de

una

trayectoria

controlada; protegiendo la vida humana y la infraestructura de las instalaciones.

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•

CONCEPTOS – También se utiliza como referencia cero de los instrumentos electrónicos sensibles donde los puntos comunes de la señal están conectados con las carcasas metálicas que se conectan a tierra.

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“Sistemas de Puesta a Tierra” •

PARTES QUE COMPRENDE EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA a. El suelo b. Los electrodos c. Líneas de tierra d. Conductores de protección

e. Partes metálicas o carcasas

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2. Resistividad eléctrica de los suelos La resistividad del suelo es una variable que se puede determinar solamente por medidas. Los

factores

principales

que

afectan

resistividad del suelo son los siguientes:

la

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• Naturaleza del terreno: • Concentración y composición de sales disueltas

• Humedad • Temperatura • Compactación

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“Sistemas de Puesta a Tierra”

La Resistividad de suelos R  =   l/s donde: R = resistencia en  = resistividad en (-metro) l = longitud del conductor en metros S = sección en metros cuadrados

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La resistividad electrica del suelo es una medida de la dificultad que la corriente eléctrica encuentra a su paso en un material determinado, pero igualmente se considera la facilidad de paso, resultando así el concepto de, Conductividad, que expresado numéricamente es inverso a la resistividad y se expresa en siemens-metro de modo que:

 = 1/ 

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“Sistemas de Puesta a Tierra” Metales Electrónica { Semiconductores

Conductividad { Electrólitos sólidos Iónica

{

(dieléctricos) Electrólitos líquidos

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“Sistemas de Puesta a Tierra” 10-8 Metales

10-6

10-4

10-2

1

Calcopirita Pirrotita

102

Margas

104

106

108

Anhidrita Cinabrio Sal Gema

1010 1012

1014

Feldespatos

Galena Blenda Grafito

Azufre

Arcillas Calizas

Limos Arenas Pirita y Magnetita Gravas Pizarras

Rocas hipogénicas y metamórficas

Agua de mar Agua Dulce

Cuarzo Micas

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“Sistemas de Puesta a Tierra” NATURALEZA DEL TERRENO Terrenos Pantanosos Limo Humus Turba Húmeda Arcilla Plástica Marga y Arcillas Compactas Margas del jurásico Arena Arcillosa Arena Silícea Suelo Pedregoso Cubierto de Césped Suelo Pedregoso Desnudo Calizas Blandas Calizas Compactas Calizas Agrietadas Pizarras Roca de Mica, Feldespato o Cuarzo Granito y Gres procedentes de Alteraciones Roca Ígnea

RESISTIVIDAD EN  - m De algunas unidades a 30 20 a 100 10 a 150 5 a 100 50 100 a 200 30 a 40 50 a 500 200 a 300 300 a 500 1,500 a 3,000 100 a 300 1,000 a 5,000 500 a 1,000 50 a 300 500 1,500 a 10,000 5,000 a 15,000

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3. Medición de la resistividad eléctrica del terreno ∙ Medida de la resistividad eléctrica de suelos a. 

Condiciones para la medición de la resistividad eléctrica  del suelo

b. 

Para la seguridad del operador que mide cerca de  instalaciones eléctricas energizadas

c. 

Para asegurar la representatividad de las medidas de  campo

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• Método Wenner o de los cuatro electrodos a. Procedimiento de medición b. Dispositivo Wenner c. Sondeo Wenner d. Ventajas y limitaciones del método

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“Sistemas de Puesta a Tierra”

ρa = 2πaR

en Ohm‐m

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“Sistemas de Puesta a Tierra” HOJA DE DATOS DE RESISTIVIDAD POR EL METODO DE WENNER

PARA ‐ RAYOS SAC PLANTA CAJAMARQUILLA A

B

C

P

Nº de Prueba

ESPACIAMIENTO

RESISTENCIA

RESISTIVIDAD

AB=BC=CD

R

=2 PI*a*R

1,00  

1,00  

100,00  

628,32  

2,00  

2,00  

53,00  

666,02  

3,00  

4,00  

35,00  

659,73  

4,00  

4,00  

23,00  

578,05  

Rfinal

647,17  

PLOTEO DE DATOS WENNER NORMATIVA Y TECNOLOGÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA PLANTA CAJAMARQUILLA

“Sistemas de Puesta a Tierra”

RESISTIVIDAD APARENTE

1,000.00

Series1

10.00 1.00

10.00

DISTANCIA PROFUNDIDAD

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Método de Schlumberger a. Dispositivo Schlumberger b. Sondeo Schlumberger

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ρa = πL2R   en Ohm‐m

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PLOTEO DE DATOS SCHLUMBERGER NORMATIVA Y TECNOLOGÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA PLUS PETROL PLANTA DE GAS 2B

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Resistividad aparente Ohm-m

10,000.00

1,000.00

Pa

100.00 1.00

10.00

Distancia-profundidad m.

100.00

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Otros métodos para medir la resistividad eléctrica del  terreno a. Medición de la resistividad utilizando muestras del suelo b. Calicata Eléctrica

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“Sistemas de Puesta a Tierra” Standard Test Method for Field Measurement of Soil Resistivity Using the Wenner  Four Electrode Method

ASTM 57 G 

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• 4. Medición de resistencia de puesta a tierra a. Principio de caída de potencial b. Medición de resistencia de un electrodo  por el método de caída de potencial Método del 62% o de caída de potencial c.  Medición de la resistencia de mallas de  tierra d.  Protocolos de Medición

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5. Punto de conexión de conductores de puesta a tierra. Sistema de corriente (continua y alterna) a ser conectados a tierra,  Cables Mensajeros y Retenidas, Corriente en el Conductor de Puesta a  Tierra y Cercos Perimétricos.

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6. Conductor de puesta a tierra y medios de conexión. Conductores de Puesta a Tierra, Conexión de  Conductores de Puesta a Tierra, Capacidad de  Corriente y Resistencia Mecánica.

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“Sistemas de Puesta a Tierra” 7. Electrodos de puesta a tierra. Electrodos Existentes, Electrodos Diseñados para Puesta a  Tierra. 8. Método de conexión a los electrodos. Conexiones de Puesta a Tierra, Punto de Conexión al Sistema  de Tuberías, Superficies de Contacto.

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9. Requerimientos de resistencia de puesta a tierra. Valores Objetivo de Resistencia de Puesta a Tierra,  Tensiones de Toque y de Paso, Modelos,  dimensionamiento y diseños, Verificación a través de  mediciones de sistemas puestos a tierra.

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos” Requerimientos básicos para el diseño de un SPAT

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos” Requerimientos básicos para el diseño de un SPAT

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“Sistemas de Puesta a Tierra” Zonas tiempo/corriente de los efectos de la ca (de 15 Hz a 100 Hz) CEI 60479-1.

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos” Duración máxima de mantenimiento de la tensión de contacto según la norma CEI 60 364.

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Paso de la corriente por el terreno

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10.  Consideraciones practicas sobre la reducción  de la resistencia eléctrica en sistemas de  puesta a tierra de la puesta a tierra.

∙  ∙ 

Diseño Tratamiento

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Normatividad: CNE CNE 036.B. Sistemas puestos a tierra en un punto.

La puesta a tierra con un solo electrodo deberá, tener una resistencia a tierra que no exceda 25  Si la resistencia con un solo electrodo excede 25 , deberá utilizarse dos electrodos conectados en paralelo.

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“Sistemas de Puesta a Tierra” NOTA: Pueden presentarse casos especiales donde los valores de resistencia eléctrica del sistema de puesta a tierra cumplan con lo indicado en este código, pero el sentido práctico y la experiencia para esta especial situación obligue a disponer de una menor resistencia, por lo que –indistintamente se cumpla- lo que siempre deberá asegurarse del sistema es que ante una falla no se presenten tensiones de toque o de paso peligrosas.

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Cuando tenga que disminuirse la resistencia de puesta a tierra se podrá usar otros métodos, como puede ser el empleo de tratamiento químico o suelos artificiales, que deberá ser aceptable y certificado por una entidad especializada e imparcial competente, asegurándose que dicho tratamiento no atente contra el medio ambiente.

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos”

QUE SISTEMAS DEBEN PONERSE A TIERRA?: 

Sistemas Eléctricos de Potencia



Equipos eléctricos y estructuras metálicas



Sistemas con señales electrónicas



Sistemas de protección atmosférica

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos” Sistemas con puesta a tierra dedicadas e interconectadas

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Puestas a tierra separadas (prohibido)

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos”

Una sola puesta a tierra (prohibido)

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“Sistemas de Puesta a Tierra” MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA  El aumento del número de electrodos.  El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos.  El aumento de la longitud de los electrodos.  El aumento del diámetro de los electrodos.  El cambio del terreno existente por otro de menor resistividad.

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“Sistemas de Puesta a Tierra”

La

construcción

de

mallas

o

zanjas

de

interconexión con cambio de tierra y tratamiento químico para aprovechar las propiedades de los electrodos en contrapeso con cables desnudos de adecuado calibre. El tratamiento químico electrolítico del terreno.

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“Sistemas de Puesta a Tierra” Distintas configuraciones de mallas de puesta a tierra

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“Sistemas de Puesta a Tierra” Electrodos Compuestos, Reticulado

 2L k1L R1 = ----- ( ln------- +------- - k2) l hd S

•Barras

método de Schwartz Donde:  = Resistividad aparente en ohm-m L = Longitud reticulado en m

 4 2k1L R2 = --------- { ln---- - 1 + ------- (N - 1)2} 2 Nl a S

h = Profundidad enterramiento en m.

•Resistencia mutua

N = Numero de barras

•

 l R12 = R21 = R1 - ----- { ln------ - 1 } L hd

•Resistencia combinada

R1 R2 - R122 RT = -------------------R1+ R2 - 2 R12

Ing. Flavio Tito Fuentes

S = Superficie cubierte por malla en m2

l = Longitud de cada barra en m. a = Radio de lasbarras en m. d = Diametro del contrapeso en m. k1= 1.43 - 2.3h/ S - 0.044 * A/B k2 = 5.5 - 8h/S - (0.15 - h/S) * A/B

CALCULO DE RESISTENCIA ELECTRICA DE MALLAS  POR EL METODO DE SCHWARZ

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“Sistemas de Puesta a Tierra” HOLZGROUP RESISTIVIDAD DEL TERRENO LONGITUD PROFUNDIDAD DIAMETRO CONDUCTOR DE COBRE LADO MAYOR/MENOR RETICULADO A/B AREA TOTAL DEL RETICULADO

CASO 1 162,50  76,00  0,60  0,009 1,67  60,00 

CASO 2 250,00  Ohm‐m 76,00  m. 0,60  m. 0,012 m. 1,67  60,00  m2.

RESISTENCIA RETICULADO

9,65 

14,73 

Ohm

ELECTRODOS PROFUNDIDAD EFECTIVA DEL ELECTRODO DIAMETRO NUMERO DE ELECTRODOS

2,70  0,02  3,00 

2,70  0,02  4,00 

m. m.

21,25  7,89  9,45 

25,93  12,14  14,32 

Ohm Ohm Ohm

1,18  5,00 

1,18  5,00 

RESISTENCIA ELECTRODOS RESISTENCIA MUTUA RESISTENCIA TOTAL K1 K2

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∙ Tratamiento de suelos para reducir la R del SPAT

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“Sistemas de Puesta a Tierra” Metales Electrónica { Semiconductores

Conductividad { Electrólitos sólidos Iónica

{

(dieléctricos) Electrólitos líquidos

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Tratamientos para reducir la resistencia de Datos y Equipos Electrónicos”

puesta a tierra

24/05/2007

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THOR-CEM

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“Sistemas de Puesta a Tierra” 1.    

Pruebas tipo según norma IEC62561‐7 Determinación de sulfuros Determinación de resistividad Ensayo de corrosión Leaching test

2. 3.

ISO 9000 U OTRO PROCESO DE CALIDAD Hoja técnica de seguridad MSDS,  elaborado por entidad de prestigio o  profesional calificado Manual de instalación Experiencia de aplicaciones Tabla de rendimientos Pruebas de campo

4. 5. 6. 7.

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“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos”

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos” Tratamientos para reducir la resistencia de puesta a tierra

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos” Tratamientos para reducir la resistencia de puesta a tierra

“Diseño de SPATs aplicado a redes de BT, MT, AT, Redes de  Datos y Equipos Electrónicos”

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NORMATIVA Y TECNOLOGÍA EN INGENIERÍA ELÉCTRICA

“Sistemas de Puesta a Tierra”

11. Separación de los conductores de puesta a tierra.

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Colegio de Ingenieros del Peru “Sistemas de Puesta a Tierra”

Ing. Flavio Tito Fuentes ftito@para‐rayos.com 944531748  998990551 Li M 2019