Puesta a tierra

1. Introducción a los
Sistemas de Puesta a
Tierra SPT.
Generalidades de las Subestaciones Eléctricas

2. Contenido
1. Historia. Sistemas de Puesta
Definiciones a Tierra
Generalidades.
2. Subestaciones.

3. 1. HISTORIA
1760-1849 Primera Revolución
Industrial
-Máquina de Vapor, James Watt.
-Barco de Vapor
-Ferrocarril
-Telégrafo de Morse
1850-1914 Segunda Revolución
Industrial
-Motor de Combustión Interna
-Desarrollo de la Energía Eléctrica
-Primera Guerra Mundial

4. NORMATIVIDAD APLICADA
Para la presentación, se consultaron las normas aplicables a
instalaciones eléctricas finales.
RETIE 2013
NTC 2050, 2237
IEC 60364, 61000,
IEEE 80, 2206, 519, 1100,

5. TIERRA: Para sistemas eléctricos, es una expresión que generaliza todo
lo referente a sistemas de puesta a tierra. En temas eléctricos se asocia a
suelo, terreno, tierra, masa, chasis, carcasa, armazón.
El termino "masa" solo debe utilizarse para aquellos casos en que no es el
suelo, como los aviones, barcos y automóviles.
RESISTIVIDAD ELECTRICA: Es la
resistencia específica de una sustancia. Su
valor describe el comportamiento de
un material frente al paso de corriente
eléctrica: un valor alto
de resistividad indica que el material es
mal conductor mientras que un valor bajo
indica que es un buen conductor.
Numéricamente es la resistencia ofrecida
por un cubo de un metro de arista, medida
entre dos caras opuestas.
Su unidad es el -m.
1. DEFINICIONES

6. 1. DEFINICIONES
• ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA: Elemento conductor o grupo de
ellos en íntimo contacto con el suelo, para proporcionar una
conexión eléctrica con el terreno.
• CONECTOR DE PUESTA A TIERRA: Borne destinado asegurar, por medio
de una conexión especialmente diseñada, dos o mas componentes de un
SPAT.
• BARRAJE DE IGUAL POTENCIAL: Conductor de tierra colectiva,
usualmente una barra de cobre, pero puede ser un cable de gran diámetro.
• PUESTA A TIERRA: Grupo de elementos conductores equipotenciales, en
contacto eléctrico con el suelo o una masa metálica de referencia común,
que distribuyen las corrientes eléctricas de falla en el suelo o en la masa.
• Comprende electrodos, conexiones y cables enterrados. También se le
conoce como Toma de Tierra o Conexión a tierra.

7. 1. DEFINICIONES
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA:
• Conjunto de elementos
conductores de un sistema de
potencia específico, sin
interrupciones ni fusibles, que
unen los equipos eléctricos con el
suelo o terreno.
• Comprende la puesta a tierra y
todos los elementos puestos a
tierra

8. 1. GENERALIDADES
Los objetivos de un sistema de puesta a tierra (SPT) son:
 La seguridad de las personas.
 La protección de las instalaciones.
 La compatibilidad electromagnética.
Toda instalación eléctrica que le aplique el RETIE, excepto donde se
indique expresamente lo contrario, tiene que disponer de un Sistema de
Puesta a Tierra (SPT), para evitar que personas en contacto con la misma,
tanto en el interior como en el exterior, queden sometidas a tensiones de
paso, de contacto o transferidas, que superen los umbrales de
soportabilidad del ser humano cuando se presente una falla.

9. Las funciones de un sistema de puesta a tierra son:
a. Garantizar condiciones de seguridad a los seres vivos.
b. Permitir a los equipos de protección despejar rápidamente las
fallas.
c. Servir de referencia común al sistema eléctrico.
d. Conducir y disipar con suficiente capacidad las corrientes de
falla, electrostática y de rayo.
e. Transmitir señales de RF en onda media y larga.
f. Realizar una conexión de baja resistencia con la tierra y con
puntos de referencia de los equipos.
1. GENERALIDADES

10. 1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA
Requisitos:
a. Las elementos metálicos que no forman
parte de las instalaciones eléctricas, no se
utilizaran como conductores del sistema
de puesta a tierra. Pero se deben
conectar a tierra.
b. Los elementos metálicos de refuerzo
estructural de una edificación deben tener
una conexión eléctrica permanente con el
sistema de puesta a tierra general.
c. Las conexiones que van bajo del suelo
(puesta a tierra), deben ser realizadas con
soldadura exotérmica o conector
certificado para enterramiento directo
conforme a la norma IEEE 837 o la norma
NTC 2206.

11. d. Se deben dejar puntos de conexión
accesibles e inspeccionables al momento
de la medición. Mediante cajas de
inspección, sus dimensiones internas deben
ser mínimo de 30 cm x 30 cm, o de 30 cm
de diámetro si es circular y su tapa debe ser
removible, no aplica a los electrodos de
líneas de transporte.
En sistemas trifásicos de instalaciones de
uso final con cargas no lineales, los
conductores de neutro deben ser
dimensionados por lo menos al 173% de la
corriente de fase según los lineamientos de
las normas la IEEE 519 o IEEE1100.
Igualmente, se debe aceptar el
dimensionamiento del conductor de neutro
como se indica en la norma IEC 60364-5-
52 (artículos 523, 524 y Anexo E
1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA

12. 1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA
e. Cuando por requerimientos
de un edificio existan varias
puestas a tierra, todas ellas
deben estar interconectadas
eléctricamente, según criterio
adoptado de IEC-61000-5-2, tal
como aparece en la Figura.
f. Para un mismo edificio,
quedan expresamente
prohibidos los sistemas de
puesta a tierra que aparecen en
las Figuras, según criterio
adoptado de la IEC 61000-5-2,
el cual está establecido
igualmente en la NTC 2050 y
en la IEC 60364.

13. 1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA

14. 1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA
El diseñador de sistemas de puesta
a tierra para centrales de
generación, líneas de transmisión
de alta y extra alta tensión o
subestaciones, debe comprobar
mediante el empleo de un
procedimiento de cálculo,
reconocido por la práctica de la
ingeniería actual, que los valores
máximos de las tensiones de paso y
de contacto a que puedan estar
sometidos los seres humanos, no
superen los umbrales de
soportabilidad. Dichos cálculos
deben tomar como base una
resistencia del cuerpo de 1000 Ω y
cada pie como una placa de 200
cm2 aplicando una fuerza de 250 N.

15. a. Investigar las características
del suelo, especialmente la
resistividad.
b. Determinar la corriente
máxima de falla a tierra, que
debe ser entregada por el
Operador de Red, en media y
alta tensión para cada caso
particular.
c. Determinar el tiempo máximo
de despeje de la falla para
efectos de simulación.
d. Investigar el tipo de carga.
1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA

16. e. Calcular de forma
preliminar la resistencia de
puesta a tierra.
f. Calcular de forma
preliminar las tensiones de
paso, contacto y transferidas
en la instalación.
g. Evaluar el valor de las
tensiones de paso, contacto
y transferidas calculadas con
respecto a la soportabilidad
del ser humano.
1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA

17. h. Investigar las posibles
tensiones transferidas al exterior,
debidas a tuberías, mallas,
conductores de neutro, blindaje
de cables, circuitos de
señalización, además del estudio
de las formas de mitigación.
i. Ajustar y corregir el diseño
inicial hasta que se cumpla los
requerimientos de seguridad.
j. Presentar un diseño definitivo.
1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DE
PUESTA A TIERRA

18. SUBESTACIONES
ELÉCTRICAS
GENERALIDADES

19. Subestaciones Eléctricas
2. Definiciones, tipos y configuraciones
• Una subestación es el desarrollo e
implementación de un nodo del
sistema.
• Conjunto de equipos utilizados
para dirigir el flujo de energía en
un sistema de potencia y
garantizar la seguridad del
sistema por medio de dispositivos
automáticos de control y
protección y para redistribuir el
flujo de energía a través de rutas
alternas.

20. 2. Equipos en una
subestación
Interruptor:
• Maniobra:
– Control de flujo
– Aísla para mantenimiento o
trabajos
• Protección:
– Aísla elementos con falla (capaz
de operar con Icc)
Transformadores de
instrumentación: interfaz entre la
alta tensión y los equipos de
medida, control y protección.
• Transformadores de corriente
• Transformadores de tensión
Seccionadores:
Aislan para mantenimiento
Operan sin carga
Pararrayos: Protección contra
sobretensiones
Sistema de medida, protección y
control
Sistemas auxiliares

21. Conjunto de equipos y
barrajes de una
subestación que tienen el
mismo nivel de tensión y
que están eléctricamente
asociados.
Generalmente ubicados en
la misma área de la
subestación.
2. Equipos en una
subestación

22. 2. Patio de conexiones

23. Área de la subestación en donde se ubican los transformadores de potencia.
Generalmente entre patios de conexión de diferente niveles de tensión.
2. Patio de transformadores

24. • Campo (bahía o módulo) de conexión
– Es el conjunto de equipos necesarios para conectar un circuito
(generación, transformación, interconexión o distribución, equipo
de compensación, etc) al sistema de barrajes colectores de un
patio de conexiones.
• Barrajes colectores
– Elemento físico de un patio de conexiones que representa el nodo
del sistema, es decir, el punto de conexión en donde se unen
eléctricamente todos los circuitos que hacen parte de un
determinado patio de conexiones.
• Disposición física
– Es el ordenamiento físico de los diferentes equipos constitutivos de
un patio de conexiones para una configuración determinada.
2. Otras definiciones

25. • Subestación de generación
– Asociadas a centrales generadoras. Dirigen directamente el flujo
de potencia al sistema.
• Subestación de transformación
– Con transformadores elevadores o reductores (pueden ser
terminales o no).
• Subestación de maniobra
– Conectan varios circuitos (o líneas) para orientar o distribuir el
flujo de potencia a diferentes áreas del sistema.
2. Tipos de subestación

26. 2. Tipos de subestación

27. • Las subestaciones también pueden ser:
– Convencionales o aisladas al aire - AIS
– Encapsuladas o aisladas en SF6 - GIS
– Y a su vez éstas pueden ser de ejecución interior o exterior
– También celdas para subestaciones de media y baja tensión
2. Tipos de subestación

28. GRACIAS