TEXTO UNICO DE LA LEY-DE-CONTRATACIONES-ESTADO.pdf
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1. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Tomas Eccoña Fuentes
INSTALACIÓN DE MÁQUINAS Y EQUIPOS INDUSTRIALES
2. CONTENIDO:
• Generalidades y conexiones de la puesta
a tierra.
• Resistividad del terreno
• Medición de la resistividad del suelo.
• Cálculo de la resistencia de la puesta a
tierra
5. JUSTIFICACIÓN DE LA PUESTA A TIERRA:
Cuando se trata de instalaciones eléctricas que
darán servicio a una extensa gama de aparatos
eléctricos y electrónicos ya sean fijos o móviles;
con carcazas metálicas y no metálicas,
susceptibles al deterioro desde el punto de vista
eléctrico, es fundamental la protección contra
las fallas debido al deterioro del aislamiento que
originan la aparición de tensiones por contactos
indirectos.
6. TOQUE ELÉCTRICO:
Es el contacto accidental con un conductor
u objeto electrizado que ocasiona
inicialmente estremecimiento y
contracciones súbitas en una persona o en
un animal; la severidad y consecuencias de
estas y otras manifestaciones, dependerán
de la intensidad de la corriente eléctrica y
del tiempo que ésta circule por el cuerpo.
10. Corrientes Admisibles Por El Cuerpo
Humano:
IK (60 HZ) SENSACIÓN
Menor 1,0 mA LÍMITES DE PERCEPCIÓN
De 1,0 a 6,0 mA FASTIDIO, HORMIGUEO
De 6,0 a 25 mA MALESTAR, CALAMBRES
De 25 a 50 mA ASFIXIA, DESCONTROL
11. Según el peso medio de la
persona (70 kg asignado
para los hombres y 50 kg.
para las mujeres.), las
normas adoptan como
límite de corriente
admisible, 50 mA, en
intervalos de hasta 3,0
segundos
14. OBJETIVOS DE LA PUESTA A TIERRA:
• Conducir a tierra todas las corrientes
anormales que se originan como
consecuencia de carcazas de los equipos
eléctricas energizados.
• Evitar que aparezcan tensiones peligrosas
para la vida humana en las carcazas
metálicas de los equipos eléctricos.
• Permitir que la protección del circuito
eléctrico, despeje la falla inmediatamente
ocurrida ésta.
15. CONEXIONES TÍPICAS DE ATERRAMIENTO
DEL NEUTRO:
En los sistemas eléctricos el neutro de un
transformador puede adoptar diferentes
formas de tratamiento:
• Neutro aislado.
• Neutro aterrado.
19. Retorno de la corriente de falla
Neutro a Tierra (U=0)
Retorno de corrientes de falla
Real
Real
Vn/√3
Vn
Falla
I f
Conexión a
tierra
Puesta a
tierra
N
25. RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS:
La resistividad de
terreno es la
resistencia que
presenta al paso de
la corriente un cubo
de terreno de 1
metro de arista. Se
mide en Ω m y se
representa con la
letra ρ.
I
1 m
1 m
1 m
l
s
R
Donde:
ρ: Resistividad en (Ω m)
R: Resistencia en (Ω)
S: Sección en (m2)
l : Longitud en (m)
26. Factores Que Determinan la Resistividad de los
Suelos:
En la resistividad del terreno influyen los
siguientes factores y es necesario su
evaluación:
• Naturaleza de los suelos.
• La humedad.
• La temperatura del terreno.
• La concentración de sales disueltas.
• La compactación del terreno.
• La estratificación del terreno.
27. NATURALEZA DE LOS SUELOS:
NATURALEZA DEL TERRENO RESISTIVIDAD
Ω-m
TERRENO PANTANOSO
LIMO
HUMOS
TURBA HÚMEDA
ARCILLA PLÁSTICA
MARGAS Y ARCILLAS COMPACTAS
MARGAS DE JURÁSICO
ARENA ARCILLOSA
ARENA SILÍCEA
SUELO PEDREGOSO CUBIERTO DE CÉSPED
SUELO PEDREGOSO DESNUDO
CALIZA BLANDA
CALIZA COMPACTA
CALIZA AGRIETADA
PIZARRA
ROCAS DE MICA Y CUARZO
GRANITO Y GRES PROCEDENTES DE ALTERACIÓN
GRANITO Y GRES MUY ALTERADOS
HASTA 30
20 A 100
10 A 150
5 A 100
50
100 A 200
30 A 40
50 A 500
200 A 3000
300 A 500
1500 A 3000
100 A 300
1000 A 5000
500 A 1000
50 A 300
800
1500 A 10000
100 A 600
28. La Humedad:
% Humedad
% Humedad
Rho
Rho
(Ohm
(Ohm
-
-
m)
m)
15%
15%
La Humedad
La Humedad
% Humedad
% Humedad
Rho
Rho
(Ohm
(Ohm
-
-
m)
m)
15%
15%
La Humedad
La Humedad
29. La Temperatura Del Terreno:
Temp. ( ° C )
Temp. ( ° C )
Rho
Rho
(Ohm
(Ohm
-
-
m)
m)
0 ° C
0 ° C
hielo
hielo
agua
agua
4 10 50 90
4 10 50 90 100
100
-
-20
20 -
-10
10
La Temperatura
La Temperatura
Temp. ( ° C )
Temp. ( ° C )
Rho
Rho
(Ohm
(Ohm
-
-
m)
m)
0 ° C
0 ° C
hielo
hielo
agua
agua
4 10 50 90
4 10 50 90 100
100
-
-20
20 -
-10
10
La Temperatura
La Temperatura
30. La concentración de Sales Disueltas:
% de Sal
% de Sal
Rho
Rho
(Ohm
(Ohm
-
-
m)
m)
2%
2%
Concentración De Sales
31. La Compactación Del Terreno:
Compactación
Compactación
Rho
Rho
(Ohm
(Ohm
-
-
m)
m)
2%
2%
% Humedad
% Humedad
W1
W1
W2
W2
W3
W3
Compactación Del Terreno
Compactación Del Terreno
Compactación
Compactación
Rho
Rho
(Ohm
(Ohm
-
-
m)
m)
2%
2%
% Humedad
% Humedad
W1
W1
W2
W2
W3
W3
Compactación Del Terreno
Compactación Del Terreno
32. La Estratificación Del Terreno:
I I
I
I
h
2
1
2
1
2
1
2
1
I I
I
I
h
2
1
2
1
2
1
2
1
34. MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD:
Para conseguir un valor bajo de resistencia
de puesta a tierra es necesario saber la
resistividad del terreno y su espesor
respectivo, para ello debe evaluarse el
comportamiento del suelo como conductor
eléctrico a partir de medidas realizadas con
un instrumento llamado Telurómetro.
35.
36. ESTRATOS DEL TERRENO:
En gran parte de las ciudades del país, a la
profundidad que se entierran los electrodos de
puesta a tierra (máximo 3,5 m) el suelo está
compuesto mayormente de dos estratos:
SUPERFICIEDELSUELO
T
IE
R
R
AL
IMOS
A
O AR
E
NOS
A
E
S
T
R
A
TO
S
U
PE
R
FICIAL h1
2
CONGL
OME
R
ADO
T
IE
R
R
AFINA
P
IE
DR
AME
NU
DA
YGRU
E
S
A
E
S
T
R
A
TO
S
U
B
Y
ACE
NTE
• Un estrato superficial:
De 0,3 a 1,2 m
• Un estrato subyacente:
37. FINALIDAD DE LA MEDICIÓN DE LA
RESISTIVIDAD:
• Obtener la resistividad de cada estrato o capa.
• Encontrar la profundidad de los estratos o
capa.
• Ubicación óptima de las instalaciones de
puesta a tierra.
I I
I
I
h
2
1
2
1
2
1
2
1
I I
I
I
h
2
1
2
1
2
1
2
1
I I
I
I
h
2
1
2
1
2
1
2
1
38. MÉTODO WENNER PARA LA MEDICIÓN DE LA
RESISTIVIDAD:
Se colocan cuatro electrodos auxiliares en una
línea recta, con igual separación e igual
profundidad de penetración en el terreno.
C1
V
I
a a
a
P1
P2
C2
39. Ecuación para determinar la resistividad del
terreno:
Donde:
: Resistividad del terreno (ohmio – metro)
R: Resistencia medida (ohmios)
a: Distancia entre electrodos (metros)
b: Profundidad de penetración de los electrodos
(metros)
n: Factor aproximado que tiene un valor entre 1 y 2
(depende de la relación b/a)
La ecuación puede aproximarse a:
= 4 a R ; Si b > a
= 2 a R ; Si b a
n
aR
4
40. Profundidad de la capa de terreno en estudio:
La profundidad de la capa de terreno del que
estamos midiendo la resistividad, es
directamente proporcional a la separación entre
electrodos; su valor es:
a
P2 C2
C1 P1
a a
I
V
MEDIDOR DE RESISTIVIDAD
h
0.3
m
a
h
4
3
51. CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA DE LAS
PUESTAS A TIERRA
Los otros factores relevante en todo
sistema de puesta a tierra son los
electrodos a tierra y de la configuración
geométrica.
• Electrodo vertical.
• Electrodo horizontal.
• Malla.
52. ELECTRODOS VERTICALES (BARRAS )
• a : Radio de la barra (m)
• R : Resistencia a tierra de la barra (Ohm)
• L : Longitud de la barra (m)
• ρ : Resistividad equivalente del terreno (Ohm - m)
a
2L
Ln
L
2
ρ
R
L
53. Varillas para puesta a tierra:
Los electrodos tipo jabalina, son varillas de cobre duro que
en el mercado los podemos encontrar en longitudes
estandarizadas de 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 m con diámetros a
escoger de 0,016 y 0,019 m. Estos electrodos se
introducen en el terreno en forma vertical (por lo general)
o en forma horizontal.
3/4” = 19 mm
5/8” = 16 mm
54. Partes de una Puesta a Tierra con Electrodo Vertical
1.- Acabado Exterior
* Modelo Cerrado (con caja)
* Modelo Abierto (en hoyo)
* Modelo Ciego (cubierto)
2.- Electrodo Principal
* Simple
* Con Auxiliar
3.- Grapa Desmontable
4.- Conductor de Conexión
5.- Auxiliares del Electrodo
6.- Empalme Múltiple Soldado
7.- Pozo (Vertical)
8.- Relleno Conductor
9.- Lechos de Sal
10.- Niveles de Impregnación
55. APLICACIÓN
Determinar la resistencia de puesta a tierra de una
barra en las siguientes condiciones:
L = 2,0 m ; = 100 Ohm - m
a = 0,008 m
Solución :
2 L 100 2 * 2
R = -------- Ln ------ = --------------- Ln -----------
2 L a ( 2* 3,14* 2) 0,008
R = 49,45 Ohm
56.
57. Resistencia de puesta a tierra de dos o mas
electrodos en paralelo:
Si bien, el objetivo es disminuir la resistencia
equivalente, esto se logra teniendo un
espaciamiento mínimo entre jabalinas al doble
de su longitud con el fin de evitar zonas de
interferencia.
58.
59.
60. ELECTRODOS HORIZONTALES
• a : Radio del electrodo (m).
• R : Resistencia a tierra del conductor (Ohm).
• L : Longitud del electrodo (m).
• ρ : Resistividad equivalente del terreno (Ohm - m).
• h : Profundidad de enterramiento (m).
L
h
h
L
a
L
2
Ln
2
R
2
61. Partes de una Puesta a Tierra con Electrodo Horizontal
1.- Acabado Exterior
* Modelo Cerrado (con
caja)
* Modelo Abierto (en hoyo)
* Modelo Ciego (cubierto)
2.- Electrodo Principal
* Simple
* Con Auxiliar
3.- Grapa Desmontable
4.- Conductor de Conexión
5.- Auxiliares del Electrodo
6.- Relleno conductor
7.- Lecho de sal.
8.- Nivel de impregnación
62. APLICACIÓN
Determinar la resistencia de puesta a tierra de un
conductor horizontal en las siguientes condiciones :
L = 50m; ρ = 100 Ohm - m
d = 0,0022 m; h = 0,6 m
Solución :
2* L2 100 2 * 502
R = ---------- Ln -------- = ------------------ Ln ----------------
2 L a * h (2 * 3,14 * 50) ( 0,0011 * 0,6)
R = 4,6 ( Ohm )
63.
64. MALLA A TIERRA (MÉTODO APROXIMADO DE
LAURENT )
• S : Superficie que cubre la malla (m2).
• R : Resistencia a tierra de la malla (Ohm).
• L : Longitud total del conductor de la malla (m).
· 𝝆 : Resistividad equivalente del terreno (Ohm - m).
65. APLICACIÓN
Determinar la resistencia de puesta a tierra de una
malla en las siguientes condiciones:
100 100
R = --------------- + -------- = 14,16 Ohm
4 * 6*3/ 27
6 m
3
m
R = --------------- + ------
4 * s/ L
= 100 Ohm-m
66. CONCLUSIÓNES:
• 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.
77. E P
C
A B
M
G
F
Zona de medida para el cálculo del
verdadero valor de la resistencia del
electrodo E
Resistencia
de
medida
Distancia entre E y
el electrodo auxiliar
C