02. sistemas de puesta a tierra i - copia

CONFERENCISTA: ING. FAVIO CASAS OSPINA
Ibagué, 12 de diciembre de 2013
Argentina Brasil Colombia CostaRica Ecuador El Salvador México Paraguay Perú Rep.Dominicana Venezuela

© Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: favigel@seguridadelectricaltda.com
1
• PANORAMA ACTUAL
2
• RESISTIVIDAD DEL
TERRENO
3
• CRITERIOS DE DISEÑO

SE DICE QUE…
La búsqueda de una buena
“TIERRA” es similar a la búsqueda
del Santo Cáliz o Grial sagrado, en
muchos aspectos. Según la
leyenda se disipa y desaparece
cuando se acerca a él alguno que
no es puro y santo.
Warren H. Lewis.

BREVERESEÑAHISTÓRICA DELASPUESTASA
TIERRA
1720 S. GRAY y G. Wheeler realizan los primeros estudios
sobre resistividad de rocas.
1746 Watson descubre que el suelo es conductor.
1815 Robert Fox, llamado el “abuelo de los geofísicos”,
descubre el fenómeno de la polarización espontánea.
1879 Primera muerte con energía generada por el hombre a
250V.
1883 Brown patentó un sistema de prospección eléctrica con
dos electrodos.

1883 Carl August Steinheil comprueba que la tierra conduce
electricidad en telegrafía por hilo.
1892 El New York Board of Fire Underwriters (NYBFU)
determina que la práctica de las conexiones a tierra es
peligrosa y estas deben ser retiradas antes del
01/10/1892.
1904 VDE Publica las primeras recomendaciones sobre
sistemas de puesta a tierra en Alemania.
1905 La NCSER publicó una resolución para que en
edificaciones se conectara a tierra el sistema de
corriente alterna a la entrada de la tubería de agua.
BREVERESEÑAHISTÓRICA DELASPUESTAS
ATIERRA

1913 Conrad Schlumberger “Padre la Prospección Eléctrica”
logró el primer hallazgo geofísico de mineral no
magnético.
1915 Schlumberger y Wenner, independientemente idean los
arreglos tetraelectródicos.
1915 Invención de los electrodos marca Copperweld.
1918 O.S. Peters desarrolló el método de los tres electrodos
para medir resistencia de puesta a tierra.
1925 El 25 de septiembre los hermanos Schlumberger,
Conrad y Marcel solicitaron patente de su método.
ATIERRA

1928 Se edita el primer libro sobre el tema: “Erdstroeme” o
“CorrientesTelúricas” de Franz Ollendorf”.
1936 Charles A. Cadwell y F. H. Neff, realizaron con éxito una
soldadura, mediante una reacción de oxido de cobre y
aluminio.
1961 Primera versión de la norma IEEE 80 “Guide for Safety
in A.C. Substation Grounding” Nace el factor de
irregularidad Ki.
1970 IBM y HP comenzaron a utilizar el cable aislado de
tierras para equipo electrónico.
ATIERRA

INCENDIOSENTANQUES PETROLEROS
EN EL MUNDO
OTRAS CAUSAS
5%
POR RAYOS
95%

Más de 20 
43%
Entre 10 y 20 
25%
Menos de 10 
32%
Muestra de 314 torres examinadas
ESTADÍSTICAS DE RESISTENCIA
DE PUESTA A TIERRA
EN TORRES DE TRANSMISIÓN

MAYOR DE 5
OHMIOS
76%
MENOR DE 5
OHMIOS
24%
ESTADÍSTICAS DE RESISTENCIA
DE PUESTA A TIERRA
EN ESTACIONES DE COMUNICACIÓN
MUESTRA DE 100 ESTACIONES EXAMINADAS

El error
fue…

VE USTED EL RIESGO?

QUÉ PUEDE ESTAR MAL?

CORRIENTES EN MODO
COMÚN
88,7

CUÁL ES LA VIOLACIÓN DEL NEC?

CASO TÍPICO

BARRAJE?

EXAGERACIÓN DEL SOFTWARE

CONTRAPESO
AL AIRE

HAY DOS
VIOLACIONES…

CEMENTERIO DE
ELECTRODOS

MUY PROFUNDO !!!

ACABAN DE TRAER LA HELADERA
NUEVA
OCÚPESE DE CONECTAR
LA TOMA A
TIERRA
AL
RATO
YA ESTÁ, SE-
ÑORA
LA CONECTÉ A LA
TIERRA DE
ESTA MACETA

PASO 1
G
C.C.
+
-
PASO 2
G

PASO 3
PASO 4
G
G

PASO 5
PASO 6
G
G

PASO 7
E

Aire
Tierra (Earth / Ground)
SISTEMA DE PUESTAATIERRA

Aire
Puesta a Tierra
(Grounding /
Earthing) Tierra (Earth / Ground)
r

Puesta a Tierra
(Grounding /
Earthing)
N
T
Red
Equipotencial
(Equipotential
Network /
Grounded)
Electrodo de
puesta a Tierra
(Grounding
Electrode)

Puesta a Tierra
(Grounding /
Earthing)
N
T
Red
Equipotencial
(Equipotential
Network /
Grounded)
S
P
T
Grounding
System
Earthing
System

Aire
Tierra (Earth / Ground)
LEY DE PARETO ENSPT
80 %
20 %

Ground (USA) Earth (Mundo)
TIERRA

Masa conductiva de la tierra con potencial
cero. Para sistemas eléctricos, es una
expresión que generaliza todo lo referente
a conexiones con la tierra. En temas
eléctricos se asocia a suelo, tierra, masa,
chasis, carcasa, armazón, estructura o
tubería de agua.
TIERRA (Ground o Earth)

Conjunto de elementos conductores de un
sistema eléctrico específico, sin
interrupciones ni fusibles; que conectan los
equipos eléctricos con el terreno o una
masa metálica. Comprende la puesta a
tierra y la red equipotencial de cables que
normalmente no conducen corriente.
SPT

Es el que pertenece al circuito de
corriente; sirve tanto para
condiciones de funcionamiento
normal como de falla.
SPT PERMANENTE

Dispositivo de puesta en cortocircuito y
a tierra, para protección del personal
que interviene en redes desenergizadas.
SPT TEMPORAL

PUESTOATIERRA (GROUNDED)

FALLAATIERRA EN 230 kV

Punto
neutro
L
Conductor
Neutro ?
I
V
I
Conductor
puesto a tierra
CONDUCTOR PUESTOATIERRA

TIERRA DE PROTECCIÓN
V=120
I>0
I=0 Tubería
V=0

V=120
Desnudo
Aislado
TIERRAAISLADA

IN
IT
ZF
ZN
ZT
IF
V nT
O
0 onto
V
nntn
nnnt
nnnttt
onntto
IZV
ZIV
ZIVZI
VVV








0
0
TENSIÓN NEUTROTIERRA

nnnt IZV 
I1
IT=0
I3
I2
IN=I1+I2+I3 n
BE
V nt
CARGA
TRIFÁSICA
TENSIÓN NEUTROTIERRA

EXIGENCIADELCONDUCTOR NEUTRO

B
C
A
N
900 W
1500 W
300 W
Subtensión VC-N' = 82,7 V
VB-N' = 127,8 V
VA-N' = 160,9 V
Sobretensión
V0 = 120
+5%
-10%
N'
CONMUTACIÓN DEL NEUTRO

CONCEPTO MICRO-Z

TIERRA
TERRA
TERRE
GROUND
EARTH
ZIEMIA

TIERRA DE PROTECCIÓN

TIERRA AISLADA

MASA

(GROUND / EARTH / MASS)
MASA

EQUIPOTENCIALIDAD

Ánodo de Sacrificio Equipotencialidad
Masa Tierra
SIMBOLOGÍA GENERAL

Conductor de neutro
Conductor de puesta a
tierra
DPS DPS tipo varistor
SIMBOLOGÍA GENERAL

1. GARANTIZAR LA SEGURIDAD DE LAS
PERSONAS.
2. GARANTIZAR LA PROTECCIÓN DE LAS
INSTALACIONES.
3. GARANTIZAR LA COMPATIBILIDAD
ELECTROMAGNÉTICA.
OBJETIVOS DE UN SPT

FUNCIONES DELSPT
1. Brindar condiciones de seguridad a los seres
vivos.
2. Permitir a los equipos de protección despejar
rápidamente las fallas.
3. Servir de referencia al sistema eléctrico.
4. Conducir y disipar con suficiente capacidad, las
corrientes de falla.
5. Servir como conductor de retorno en
transmisión de señales de RF en onda media.

REQUISITOS DELSPT
1. El valor de la resistencia debe ser el adecuado para cada
tipo de instalación.
2. La variación de la resistencia debida a cambios
ambientales debe ser mínima.
3. Su vida útil debe ser mayor de 20 años.
4. Debe ser resistente a la corrosión.
5. Su costo debe ser el más bajo posible, sin que se
comprometa la seguridad.
6. Debe permitir su mantenimiento periódico.
7. Debe cumplir los requerimientos de las normas y
especificaciones.

TIPOS DESPT
1. PERMANENTES (PARA SISTEMAS ELÉCTRICOS)
 Configurados artificialmente
 De alta frecuencia
 De corriente continua
 De equipos de comunicaciones
 De equipos de cómputo
 De estática
 De pararrayos
 De protección catódica
 De subestación

2. TEMPORALES (PARA TRABAJOS DE
MANTENIMIENTO)
 De baja tensión
 De media tensión
 De alta tensión
 De electricidad estática
 Para cargue y descargue de combustibles
TIPOS DESPT

COMPONENTES DE UN SPT

COMPONENTES DE LACORTEZA
TERRESTRE

CAPASSUPERIORES DE LACORTEZA
TERRESTRE
HORIZONTE A:
HUMUS O ZONA DE
LIXIVACIÓN
HORIZONTE B:
ZONA DE ACUMULACIÓN
HORIZONTE C:
SAPROLITO
HORIZONTE D:
ROCA VIVA, ROCA FRESCA O
ROCA MADRE
SUBSUELO

ESTADOSDEASOCIACIÓN
DELASARCILLAS

CLASE A (ARCILLOSOS): Suelo blando ácido, que
a pesar de su baja resistividad (50 a 200 .m),
presenta acción corrosiva alta.
CLASE B (ARENOSOS): Suelo seco, fácil de
trabajar, con mediana resistividad, entre 500 y 1.000
.m.
CLASE C (ROCOSO): Suelo de rocas duras, con
alta resistividad, normalmente entre 1.000 y 10.000
.m
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

CIRCUITOREPRESENTATIVO DE
CUALQUIER ROCAMINERALIZADA
Fuente: Electrical Methods

PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA
+ _

PERMITIVIDAD RELATIVA

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL
COMPORTAMIENTO DEL SUELO
1. Absorción
2. Actividad Electroquímica
3. Adsorción
4. Anisotropía
5. Capacidad de Intercambio
Catiónico (CIC)
6. Capacidad de Intercambio
aniónico (CIA)
7. Compactación y presión del
suelo
8. Concentración de Sales
9. Conductividad (resistividad)
10. Densidad
11. Estratificación del suelo
12. Factor de Formación
13. Fluidos Saturados
14. Frecuencia
15. Humedad del suelo
16. Nivel freatico
17. Permeabilidad magnética
18. Permitividad
19. Polarización o
polarizabilidad
20. Porosidad
21. Potencial de Hidrógeno
22. Potencial de ionización
23. Solubilidad
24. Granulometria del Suelo
25. Temperatura del suelo
26. Textura
27. Tipo de suelo
28. Tixotropía

Se define como la
resistencia expresada en
ohmios entre dos caras
opuestas de un cubo de
lado unitario, de un material
especifico.
LA RESISTIVIDAD
La resistividad se expresa
en ohmios por metro (.m)

DATOS Y
RESULTADOS

DATOS Y RESULTADOS
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8
r
Distancia
RESISTIVIDAD

RESISTIVIDAD VS. TEMPERATURA

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE
RESISTIVIDADDELTERRENO
 POR TOMA DE MUESTRAS
 DE CUATRO ELECTRODOS
 DE SCHLUMBERGER O DE GRADIENTE
 DE SCHLUMBERGER MODIFICADO
 DE A.L. KINYON
 DE WENNER O DE POTENCIAL
 DE PALMER
 DE LEE
 DIPOLARES (6)
 DE DOS ELECTROS
 POR MEDIDA DE RESISTENCIA

FALLASATIERRA
Corrientes en el suelo
PERMANENTES
 De estática.
 De fuga (mal aislamiento)
 De rectificación.
 Inducidas.
 De cargas monofásicas.
 Errantes.
 Homopolares.
 Geomagnéticas.
OCASIONALES
 Por rayos
 Por maniobras.
 Por lazos inducidos.
 Por fallas a tierra.

CAÍDA DE
POTENCIAL
ALREDEDOR DE
UN ELECTRODO
TIPO VARILLA

Si r0 =L R = 94%
ÁREA DE INFLUENCIA DE UN
ELECTRODO
r1
r0
L
Cílindro crítico
Electrodo

R Baja
Frecuencia
Comportamiento
con Ionización
V
(A/m )2
Gradiente Ec
L
30 A/m2
1000 A/m2
Comportamiento
sin Ionización
COMPORTAMIENTO DELSUELO

CÁLCULO DE RESISTENCIA DE
PUESTA A TIERRA

TENSIONES DE PASOY DECONTACTO

TENSIÓN DE MALLA ENUNA MALLA
INCLINADA

TENSIÓN DESUPERFICIE ENUNA
MALLAINCLINADA

VALORES MÁXIMOS DE RESISTENCIADE
PUESTAATIERRA
USO PARA VALOR MÁXIMO DE RESISTENCIA
DE PUESTA A TIERRA
Estructuras de líneas de transmisión. 20 Ω
Subestaciones de alta y extra alta tensión. 1 Ω
Subestaciones de media tensión en poste. 10 Ω
Subestaciones de media tensión de uso interior. 10 Ω
Protección contra rayos. 10 Ω
Neutro de acometida en baja tensión. 25 Ω
Descargas electrostáticas. 25 Ω
Equipos electrónicos sensibles. 5 Ω

REQUISITOS PARA LOS RCT
 Garantizar seguridad a las personas por tensión de
contacto (equipotencialidad).
 Garantizar que no circulen corrientes por los
conductores de puesta a tierra.
 Garantizar un camino de retorno al punto neutro para
las fallas a tierra y discriminar cortocircuitos de fallas a
tierra
 Obligar a que el Operador de Red (OR) de distribución
quede conectado a tierra y el usuario también.
 Para TN C-S, compartir las funciones de N y T en una
zona y separarlas en otra.

FUENTE: RETIE COLOMBIA

FUENTE: IEC 2272/05
LA NORMA INTERNACIONAL

CONEXIONES Y TÉRMINOS PARA
SISTEMA TN-C-S

TOPOLOGÍA
DE
TIERRAS Y
NEUTROS

EJEMPLO DE
CONEXIONES
EN PREDIO
DEL USUARIO

INTERCONEXIÓN DE PUESTASATIERRA
Configuraciones prohibidas

INTERCONEXIÓN DE PUESTASATIERRA
Sistema de puestas a tierra dedicadas e
interconectadas

CABLEADO DE PUESTA A TIERRA PARA
EQUIPOS SENSIBLES

CONEXIONES PARA CORRIENTE CONTINUA

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