Comparación sistemas puestas a tierra

1. COMPARACION DE ALTERNATIVAS DE SISTEMAS DE
PUESTA A TIERRA
Autor : Mg. Sc. Ing. Luis Alberto Arcos Salazar
Se compara entre 04 Sistemas de puesta a Tierra
1. Sistema de puesta a tierra convencional con cobre puro y coperweld
2. Sistema de puesta a tierra con Acero Galvanizado
3. Sistema de puesta a tierra con Cemento conductivo
4. Sistema de puesta a tierra cobre Chem-Rod
1. PUESTA A TIERRA CONVENCIONAL
Es la unión eléctrica directa, sin fusibles ni protección alguna, de una parte del circuito
eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo, mediante una toma de
tierra con un electrodo o grupos de electrodos enterrados en el suelo.
Se utiliza para la protección de:
Protección de usuarios
Contra los efectos de las descargas atmosféricas o de los cortocircuitos Derivando las
corrientes de defecto a tierra sin que se generen tensiones peligrosas
protección de equipos
Facilitando una ruta de evacuación de baja impedancia de las corrientes de defecto,
que evite la presencia de sobretensiones peligrosas en dichos equipos
Existen dos conceptos que se consideran en los sistemas de protección.
Tensión de Puesta a Tierra
Tensión que parece entre el sistema de puesta a tierra y la tierra de referencia, cuando
un determinado valor de la corriente de tierra fluye a través del sistema de puesta a
tierra.
Potencial Superficial de Tierra
Diferencia de tensión entre un punto x sobre la superficie del terreno y la tierra de
referencia

2. 2. PUESTA A TIERRA CON CEMENTO CONDUCTIVO
(CONDUCRETE)
El CONDUCRETE® es un material a base de cemento y carbón que reduce de
manera significativa la impedancia y mejora el desempeño, confiabilidad y
durabilidad de los sistemas de tierras. Esto le da una mayor protección a sus
equipos contra descargas eléctricas y descargas atmosféricas
El CONDUCRETE® agrega una protección substancial para cualquier sistema que
requiera tierra física de baja impedancia y ha sido exitosamente utilizado para mejorar
y proteger sistemas de tierras en diferentes industrias incluyendo las siguientes:
Empresas de Energía, Telecomunicaciones
Los electrodos del CONDUCRETE® no requieren de mantenimiento durante su vida
útil. El CONDUCRETE® no requiere hidratación o rellenos adicionales de material con
las sales u otros productos que así lo requieren.
El CONDUCRETE® no tiene impacto negativo en el ambiente, de hecho ha sido
aprobado para su uso por agencias reguladoras en muchos lugares donde son
particularmente sensibles a la contaminación ambiental, donde la contaminación
cruzada de acuíferos subterráneos es una preocupación latente.
CONDUCRETE® indican que son capaces
de soportar fallas de 1682V/688 amperes con duración de 500 ms. Otros materiales
intensificadores de tierras de menor fuerza de compresión han explotado bajo las
mismas condiciones de prueba, que hacen que este tipo de sistemas de tierras sean
inútiles. EL CONDUCRETE® en cambio es el único relleno conductivo que tiene
evidencia documentada que demuestra que soporta altas
Corrientes de Falla.
Instalaciones Verticales
1. Perfore un hoyo a la profundidad y diámetro determinados por la resistividad del
suelo en el sitio y el valor requerido de Resistencia. El tipo de taladro usado depende
de las condiciones del suelo.
2. Coloque un conductor en medio del hoyo perforado.
3. Mezcle el CONDUCRETE® en forma de suspensión con Agua (16 litros o 4.2
gallones de Agua/bolsa de 24.9Kg) y bombéelo al hoyo desde el fondo para desplazar
cualquier lodo o agua, conforme el hoyo se llena. Para hoyos superficiales (3 m/10
pies) es probable que se pueda utilizar el material en seco.

3. Resumen de los Beneficios y Ventajas clave del CON DUCRETE ®
1. Protege los sistemas de tierra contra robo y sabotaje
2. Neutral al ambiente (no contaminante)
3. Extiende significativamente la vida de los sistemas de tierras
4. Mejora dramáticamente el desempeño de los sistemas de tierra para proveer una
protección superior a sus activos contra descargas eléctricas
5. En general provee un Valor de Excelencia
3. PUESTA A TIERRA TIPO CHEM-ROD
El electrodo tipo Chem-rod es un sistema de tierra física
ultra eficiente diseñado para:
• Sistema de Tierra Física para protección contra descargas atmosféricas
• Sistema de Tierra Física que Elimina Transitorios y Sobretensiónes
• Cumple con los requerimientos de Sistema de Tierra para Subestaciones
• Sistema de Tierra Fisica que Protege Equipo Electrónico contra disturbios eléctricos
• Aterrizamiento de sistemas de CA
• Efectivo aterrizamiento del Neutro
• Tierra Fisica para cualquier sistema de Telecomunicaciones y Equipo Electrónico
El electrodo Tipo Chem-Rod cumple y exede todo los codigos y estandares
diseñados para protección de personas y equipo sensible. Ahora mismo los electrodos
tipo Chem-Rod estan siendo usados para proteger personas equipo electrónico valioso
y sensible en Radio y TV transmisores, aereopuertos, control de tráfico áreo, plantas
generadoras de electricidad, subestaciones eléctricas, sistemas meteorologicos,
gasolinerias, depositos de combustible, refinerias, plantas quimicas, centros de
telecomunicaciones y aún en parques de diversiones.
El daño provocado por descargas atmosféricas y corrientes indeseables pueden costar
millones de SOLES en pérdidas de equipo, apagones y malfuncionamiento de equipo,
o la posible pérdidas de vidas humanas. Es por eso que es importante tener un
adecuado Sistema de Tierra Fisica , el electrodo tipo Chem-Rod es de los mas
eficientes una vez instalados. Provee una confiable baja resistencia y estable interface
de aterrizamiento.
El tiempo de vida útil exede a los electrodos convencionales.
El electrodo tipo Chem- Rod provee la perfecta baja resistencia acondicionando
continuamente la tierra que lo rodea.
Diferente a otros sistemas de tierra el electrodo tipo Chem-Rod acondiciona
quimicamante un extenso volumen de tierra. Las sales minerales especialmente
formuladas y distribuidas a lo largo del electrodo continuamente acondicionan el
terreno asegurando una ultra baja resistencia que es mas efectiva que otros sistemas
alternativos.
De hecho los electrodos tipo Chem-Rod son tan eficientes que pueden reemplazar
hasta 10 electrodos convencionales ( varillas ) Este es un factor importante cuándo
uno estima el número de electrodos en un área de tierra para alcanzar una baja
resistencia menos de 3 ohms. Esto aún es mas importante cuándo uno entiende que
hay que bajar significativamente la resistencia del sistema de tierras y para lograr esto
el número de electrodos y el área requerida crecen espontáneamente.

4. Los electrodos Tipo Chem-Rod fueron desarrollados para ser mas efectivos en roca ,
climas congelados , desierto o selva. Chem-Rod proveen protección estable por
muchos años.
La inspección es simple, solo desatornille la tapa e inspeccione el nivel del compuesto
químico dentro del tubo. Si las sales conductivas se están acabando, simplemente
recarge el electrodo con el relleno economico. El tiempo de recarga entre rellenos esta
en función de la composición del del terreno. El sistema es virtualmente libre de
mantenimiento
.
Los electrodos tipo Chem-Rod están disponibles en configuración horizontal y vertical
y en diámetro de 2 pulgadas . Este diámetro provee mayor área de contacto con
superficie así como el mas largo deposito para las sales. Cuándo el suelo es rocoso o
las condiciones para excavar son difíciles, los electrodos horizontales son enterrados
en trincheras. La longitud varia desde 1.2 metros hasta 6 metros.
Los electrodos están disponibles con mecanismos de conexión mecánico o
exotérmico. Otros accesorios u opciones de diseño están disponibles.
Para acomodarse en la ancha variedad de suelos, cargas de diferentes sales estan
disponibles para todo tipo de clima y condiciones de terreno . Los electrodos pueden
ser colocados casi en cualquier lugar bajo el pavimento en interior o exterior.
Especificaciones Técnicas
1. Hecho de cobre altamente conductivo, con un diámetro nominal de 2” y 1.2 mts de
longitud
2. Contiene sales minerales no menos de 9 kg
3. Capaz de absorver la humedad del ambiente y del terreno que lo rodea.
4. Puede ser rellenado con fácil acceso
5. Permite la filtración de las sales minerales dentro del electrodo con el terreno a
través de perforaciones a lo largo del electrodo.
6. Provisto de un cable calibre 2/0 para la conexión externa
7. Puede proveerse en configuración horizontal o vertical.
8. Garantia de 5 años

5. 4. COMPARACION DE RESULTADOS DE PUESTAS A TIERRA
Para la comparación de los 04 sistemas de puesta a tierra se selecciona un tipo de suelo
pedregoso, con una resistividad de 300-1000 ohm-metro.
El tipo de puesta a tierra es vertical, para conseguir valores dentro de la normatividad menor a
25 ohm, en instalación en edificaciones el tipo de conexión es paralelo.
TIPO DE TERRENO
TIPO DESCRIPCION þ
A TERRENO VEGETAL 10-50
B ARCILLA, LIMOS 20-80
C TIERRA DE CULTIVO 50-100
D ARENA ARCILLOSA 80-200
E FANGO, TURBAS 150-300
F TIERRA ALUVIONAL 200-500
G ARENA Y DUNAS 250-800
H PEDREGAL 300-1000
Puesta a Tierra Convencional
1 Varilla de Cobre de 5/8" x 2,40 m
Ohmiaje conseguido
Individual 22 Ohm
paralelo 11 Ohm
resistividad
Suelo con bastante piedra 1000 Ohm
Costo instalación -600 Soles
duración instalación 1 años
tiempo de comparación 7 años
mantenimiento instalación -400 Soles
costo remanente 180 Soles
Costo Total -3220 Soles
rendimiento -292,73 soles/ohm
Cobertura de riesgo
Vandalismo, hurto Alto
Destrucciòn por descarga
atmoferica (rayo) bajo

6. Puesta a Tierra Convencional
1 Varilla de CoperWell de 5/8" x 2,40 m
Ohmiaje conseguido
Individual 32 Ohm
paralelo 16 Ohm
resistividad
Suelo con bastante piedra 1000 Ohm
Costo instalación -482 Soles
duración instalación 1 años
tiempo de comparación 7 años
mantenimiento instalación -400 Soles
costo remanente 144,6 Soles
Costo Total -3137,4 Soles
rendimiento -196,09 soles/ohm
Cobertura de riesgo
Vandalismo, hurto medio
Destrucciòn por descarga
atmoferica (rayo) bajo
Puesta a Tierra Acero Galvanizado
Varilla rectangular de AoGo 14x50x2400 mm
* planteado por Luis Alberto Arcos Salazar
Ohmiaje conseguido
Individual 30 Ohm
paralelo 15 Ohm
resistividad
Suelo con bastante
piedra 1000 Ohm
Costo instalación -500 Soles
duración instalación 1 años
tiempo de comparación 7 años
mantenimiento
instalación -400 Soles
costo remanente 150 Soles
Costo Total -3150 Soles
rendimiento -210,00 soles/ohm
Cobertura de riesgo
Vandalismo, hurto bajo
Destrucciòn por descarga
atmoferica (rayo) bajo

7. Puesta a tierra Cemento Conductivo
Cemento conductivo "Conducrete"
Ohmiaje conseguido
Individual 12 Ohm
paralelo 6 Ohm
resistividad
Suelo con bastante piedra 1000 Ohm
Costo instalación -1600 Soles
duración instalación 10 años
tiempo de comparación 7 años
mantenimiento instalación 0 Soles
costo remanente 480 Soles
Costo Total -1120 Soles
rendimiento -186,67 soles/ohm
Vandalismo, hurto bajo
Destrucciòn por descarga atmoferica
(rayo) medio
Puesta a tierra Cobre Chem ROD
Ohmiaje conseguido
Individual 3 Ohm
paralelo 1,5 Ohm
resistividad
Suelo con bastante piedra 1000 Ohm
Costo instalación -3000 Soles
duración instalación 7 años
tiempo de comparación 7 años
mantenimiento instalación 0 Soles
costo remanente 1140 Soles
Costo Total -1860 Soles
rendimiento -1240,00 soles/ohm
Vandalismo, hurto muy alto
Destrucciòn por descarga
atmoferica (rayo) bajo
De las resultados de puesta a tierra se observa que, efectivamente la puesta a tierra
tipo CHEM.Rod, consigue valores de 1,5 ohm, los cuales son ideales para equipos de
cómputo e instalaciones electrónicas cuya resistividad recomendada es de 5 ohm.

8. El cemento conductivo, tiene un valor muy próximo al valor de 5 ohm, por lo que se
requiere de una adecuación para llegar a alcanzar el valor deseado.
Las puestas a tierra convencionales con conductor de cobre o acero galvanizado,
alcanzan los valores de 25 ohm, pero para alcanzar 5 ohm, se requiere una camilla de
malla a tierra.
Los sistemas de puesta a tierra de coper Weld, acero galvanizado y cobre puro tienen
un costo de instalaciòn bajo respecto a la instalación de sistemas de puesta a tierra de
cemento conductivo y Chem Rod, sin embargo en un tiempo de 7 años, su costo de
operación resultan mas altos.
El riesgo por vandalismo es muy alto, respecto a los electrodos CHEM ROD, Alto en las
puesta a tierra de cobre puro, medio en los electrodos de coperweld y bajo en los de
cemento conductivo y los de acero galvanizado, en este ultimo tiene una ligera ventaja
respecto a vandalismo por su menor costo.
El sistema de puesta a tierra de cemento conductivo, tiene el riesgo de reventar en
zonas de alto nivel isoceraunico, pero son ideales respecto de la zona de bajo nivel
isoceraunico, los sistema de puesta a tierra de cobre, acero galvanizado y Chem Road
soportan descargan atmosféricas.
Fuente Bibliografica:
http://www.leonardo-energy.org/espanol/
http://www.saeinc.com/Spanish
http://www.tierrafisica.com.mx/#axzz1Nmg01Hu7