REDES DE TIERRA

1. Materia: Redes Tierra
CICLO 01 2021
Ing. Josué Lazo Rivera.
jlazo@ufg.edu.sv
UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA

2. AGENDA DEL DIA
7:30PM
A
8:10PMM
A
8:10PM
PM
Tema: Conceptos sobre Conmutación .
06:30 PM
06:30 PM
A
7:30PM7:2
0PM
ACTIVIDAD
HORA
AGENDA
Tema: Conceptos y definiciones
Tema: Presentación Materia
Tema: Presentación Programa

3. Objetivo
 Que el estudiantes se familiarice con el contenido de la asignatura, la
conceptualización básica que será utilizada en toda la duración del
curso, la normalización.

4. PLAN DE ESTUDIOS
1. Sistemas de Puesta a Tierra
1.1 Introducción. Definiciones.
1.2 Factores que influyen en la selección de la puesta a tierra.
1.3 Métodos de conexión a tierra de los sistemas.
1.4 Selección y diseño de la colocación de la toma de tierra.
1.5 Selección de los puntos de toma de tierra.
1.6 Cálculo de las corrientes de falla.
1.7 Selección de los valores nominales del equipo de puesta a tierra.
1.8 influencia del método de aterrizaje sobre la seguridad de otros equipos.

5. PLAN DE ESTUDIOS
2. Equipo de Puesta a Tierra
2.1 Objetivos básicos de los equipos. Conceptos fundamentales.
2.2 Cableado de conductores y aterrizamiento.
2.3 Conexiones de puesta a tierra asociadas a los equipos.
2.4 Influencia sobre el equipo de puesta a tierra por el tipo de uso.
2.5 Subestaciones de estructura abierta.
2.6 Instalaciones exteriores. Subestaciones exteriores unitarias.
2.7 Subestaciones unitarias interiores. Sistemas de alambrado interior y
centros de
mando.

6. 3. 0 Aterrizaje para Protección Contra Cargas Estáticas y Rayos.
3.1 Aterrizaje de cargas estáticas. Introducción.
3.2 Aterrizaje de cargas estáticas. Magnitudes.
3.3 Aterrizaje de cargas estáticas. Métodos de control estático.
3.4 Aterrizaje de cargas estáticas. Pisos conductivos.
3.5 Protección contra descargas atmosféricas.
3.6 Requisitos de protección contra descargas atmosféricas.
3.7 Practicas de aterrizaje, para protección contra rayos.
PLAN DE ESTUDIOS

7. 4. Conexión a Tierra
4.1 Malla de tierra. Resistencia a tierra.
4.2 Malla de tierra. Electrodos de tierra.
4.3 Métodos y técnicas de construcción de la malla de tierra.
4.4 Medición de la resistencia a tierra.
4.5 Diseño de la malla de puesta a tierra.
5. Aterrizaje de Equipo Electrónico Sensible
5.1 Puesta a tierra para salas de computadoras.
5.2 Puesta a tierra de sitios de telecomunicación.
5.3 Interferencia electromagnética en sistemas electrónicos.
5.4 Blindaje de circuitos electrónicos.
PLAN DE ESTUDIOS

8. ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN
Esta asignatura será evaluada de la manera siguiente:
4 exámenes parciales (60%)
4 laboratorios (40 %), entre las actividades a evaluar se harán al
menos dos de las siguientes:
 Controles de lectura
 Tarea de aplicación
 Trabajos de Investigación
 Proyecto de la asignatura
- BIBLIOGRAFÍA
•ORTEGA DE LA VEGA, M. (2006), Problemas de ingeniería de puesta a tierra; 3º
Edición, México; Limusa.
•DIAZ, P. (2001), Soluciones Prácticas para la Puesta a Tierra de Sistemas
Eléctricos de Distribución, 1ª. Edición, México, McGrawHill.
•TERREL, C., WATT J.H. (2004), Manual del Ingeniero Electricista, 1º Edición,
México, Editorial Reverte, S.A.

9. 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.
 Dispersar rápidamente las elevadas corrientes,
evitando sobretensiones internas y externas.

10. ¿Por Qué Conectar a Tierra Sistemas y
Circuitos?
Para limitar tensiones debido a:
a. Rayos.
b. Sobretensiones.
c. Contactos indirectos frente a falla de aislamiento.
Y para:
a. Estabilizar la tensión durante operaciones normales
(maniobras).
b. Facilitar la operación de los interruptores de circuito
(Ej. Interruptor diferencial).

11. La trayectoria de la puesta a tierra debe ser:
Intencionalmente realizada.
a. Debe ser permanente.
b. Debe ser continua.
c. Debe tener amplia capacidad para conducir en
forma segura cualquier corriente de falla.
d. Debe ser una trayectoria de baja impedancia.

12. La impedancia debe ser mantenida a un
valor bajo por tres razones:
a. Limitar la tensión a tierra.
b. Facilitar la operación de los dispositivos de
protección.
c. Conducir a tierra corrientes indeseables que
causan ruidos lo mismo que corrientes
estáticas y de fuga.

13. Tipos de Puesta a Tierra
Conexiones típicas de aterramiento del neutro de un
sistema:
El neutro de un transformador o máquinas rotativas puede
adoptar diferentes formas de tratamiento.
1. Sistema eléctrico con neutro aislado.
2. Sistema eléctrico con neutro a tierra.

14. Puesta a tierra de los equipos eléctricos
Su propósito es:
Eliminar los potenciales de toque que pudieran
poner en peligro la vida y los equipos.
Para que operen las protecciones por sobrecorriente de
los equipos.
¿Cómo se logra ?
Conectando todas las partes metálicas, mediante un
conductor al punto de conexión del sistema de tierra.

15. Conexión a tierra del sistema de las carcazas (masas) de
los equipos y aparatos eléctricos.

16. Tipos de Puesta a tierra: en señales
electrónicas
Para evitar la contaminación con señales de
frecuencias diferentes a la deseada.
Se logra mediante blindajes de todo tipo
conectados a una referencia cero, que puede ser
la tierra física.

17. Puesta a tierra de protección electrónica
Para evitar la destrucción de los elementos
semiconductores por sobretensión, se colocan
dispositivos de protección conectados entre los
conductores activos y la referencia cero, que puede
ser la tierra física.

18. Puesta a tierra de la protección atmosférica
 Sirve para canalizar la energía de los rayos a
tierra sin mayores daños a personas y
propiedades.
 Se logra con una malla metálica igualadora de
potencial conectada a tierra que cubre los
edificios o equipos a proteger.

19. Puesta a tierra de protección electrostática
 Sirve para neutralizar las cargas electrostáticas
producidas en los materiales dieléctricos.
 Se logra teniendo todas las partes metálicas y
dieléctricas, utilizando la tierra como referencia
de potencial cero.

20. • Caída de potencial o tensión: Es la diferencia entre las
tensiones medidas en dos puntos diferentes de una línea en un
momento dado.
• Conductor de protección: Conductor usado para conectar
las partes conductivas de los equipos, canalizaciones y otras
cubiertas, entre sí y/o con el (los) electrodo (s) de puesta a
tierra, o con el conductor neutro, en el tablero, el equipo de
conexión o en la fuente de un sistema derivado
separadamente.
• Conductor de puesta a tierra: Conductor usado para
conectar el electrodo de puesta a tierra al conductor de
protección.
Términos importantes a definir

21. Conductor de protección y de puesta a tierra

22. Calibre de Conductor de Puesta a
Tierra

23. Ejemplo de Conductor de Puesta a Tierra y de Protección

24. • Contacto directo: Es el contacto accidental de personas con un conductor
activo (fase o neutros) o con una pieza conductora que habitualmente está con
tensión.
• Contacto indirecto: Es el contacto de una persona con masas metálicas
accidentalmente puestas bajo tensión, siendo esto el resultado de un defecto de
aislamiento.

25. En este caso el contacto se produce cuando una persona toca con una mano una fase
de la línea y con la otra mano otra fase distinta o el neutro. Para redes de distribución de
baja tensión en C.A., esta tensión será de 230 V si el contacto se produce entre fase y
neutro, y 400 V si el contacto es entre fases
En este tipo de accidente eléctrico, la trayectoria que sigue la corriente por el organismo puede
atravesar el tórax, lo que unido a las tensiones elevadas de contacto puede llevar al accidentado a
la muerte.
El contacto directo se puede producir de tres formas diferentes:
1 Entre Fases

26. 2. Contacto directo con un conductor activo de línea y masa o tierra
Se produce cuando una persona toca una fase con la mano y los pies tocan tierra, siempre y cuando el
neutro del sistema de distribución esté puesto a tierra, como suele ser habitual.
En este caso el circuito se cierra entre la mano que toca la fase y los pies que tocan tierra hasta el neutro
del transformador de distribución que está puesto a tierra. La tensión de contacto dependerá de la
resistencia del calzado y la del suelo conductor, siendo casi siempre inferior a los 230 V, por lo que el
riesgo es algo inferior al del contacto con dos conductores activos. La trayectoria de la corriente resulta
peligrosa ya que puede producir un paro cardiaco.

27. 3. Contacto eléctrico indirecto
Se suele conectar el neutro del transformador a tierra; de esta forma la tierra es como si fuese un
conductor eléctrico más del sistema trifásico.
En estas condiciones, veamos qué ocurre cuando, por cualquier causa, falla un aislamiento (por
ejemplo, un conductor que se queda sin su funda aislante) y un conductor eléctrico entra en contacto
directo con una masa metálica accesible a las personas. Supongamos que dicha masa es el chasis
de una máquina herramienta.

28. Al ponerse en contacto un conductor activo con el chasis de la máquina, toda su masa queda sometida a una
cierta tensión respecto al suelo (tierra). Si en esas condiciones una persona toca el chasis, someterá a su
cuerpo a dicha tensión. Un punto de contacto será el de la mano con el chasis y el otro contacto se
establecerá al tocar con los pies el suelo. Esto origina un paso de corriente eléctrica, a través del cuerpo
humano, muy peligrosa, que puede llegar a ocasionar accidentes mortales.

29. Para evitar que la corriente atraviese el cuerpo de la persona, se conecta el chasis a tierra mediante el
conductor de protección o de tierra.
Al ser mucho menor la resistencia del conductor de protección que la del cuerpo humano, la corriente
tiende a desviarse en su mayor parte por dicho conductor, lo que hace que la tensión de contacto
indirecto quede reducida a valores menos peligrosos.

30. Ocurre cuando una parte desprotegida del cuerpo humano hace
contacto limpio con una pieza desprovista de aislamiento o con una
parte de un conductor activo (energizado), en tanto que otra parte
del cuerpo está en contacto con otro punto de menor potencial
(suelo); generalmente se trata de componentes defectuosos o
averiados por el uso, tales como tomacorrientes o enchufes, o bien
conductores pelados de artefactos eléctricos domésticos.
EN GENERAL PODEMOS DECIRI QUE : El contacto directo

31. EN GENERAL PODEMOS DECIR QUE El contacto indirecto
Constituye el contacto de una parte del cuerpo humano con la masa (caja
metálica o cubierta) de una máquina, artefacto o instalación eléctrica que se
ha electrizado debido a la falla interna del aislamiento, mientras que otra
parte está en contacto con un punto de menor potencial. Puede
ocurrir con la máxima conducción de corriente “Falla Franca” o a
través de una resistencia espontánea que limita dicha corriente “Falla
Amortiguada”
Los toques indirectos a veces son menos peligrosos porque el
contacto ocurre a través de un medio que limita la corriente; sin embargo,
son difíciles de evitar al igual que las fallas eléctricas.

32. Electrodo de puesta a tierra: Electrodo que se hinca en tierra para ser
utilizado como terminal a tierra, tal como una barra de cobre.
• Impedancia: Una cantidad compleja cuyo coeficiente es el módulo de la
impedancia, cuyo argumento es el ángulo de fase de la tensión menos el
ángulo de fase de la corriente. También, se define como la oposición total o
una corriente alterna. Se presenta por Z y se expresa en ohm. Puede
consistir sólo en resistencia, reactancia, reactancia inductiva, reactancia
capacitiva o una combinación de estos efectos.

33. Tipos de Tierra

34. Tierra del Circuito
Es el conductor conectado a tierra como por ejemplo el neutro del circuito.
Tiene como función, en caso de un cortocircuito o falla a tierra, de
transportar la corriente desde el sistema eléctrico hasta el electrodo de
tierra o tierra física.
Tierra del Equipo
Se denomina también tierra de seguridad. Está destinada a la protección
del personal y el equipo contra fallas o cortocircuitos.
Interconecta las partes metálicas de
los equipos, que puede ser
energizado y entrar en contacto con
personas, que usualmente no
acarrean corriente y así permiten
mantenerlos a una referencia cero
“0” o plano equipotencial. En
algunos países, como España, se
le denomina “masa “para
diferenciarlo de la tierra física.
Tierra del equipo o tierra de seguridad

35. Tierra de Protección Contra Rayos
Es un sistema separado que según la sección 250 el código eléctrico
nacional debe interconectarse al sistema de tierra de la planta o del edificio.
El sistema de tierra asociado a pararrayos lo rige el código de protección
contra rayos, NFPA- 780 y otras normas tales como la IEC-61024. Las
metodologías de diseño deben considerar los aspectos dinámicos que el
rayo impone a través de los acoplamientos resistivos, capacitivos e
inductivos.

36. La función específica del sistema es actuar como interfase para drenar la
energía del rayo a tierra manteniendo en valores seguros los voltajes de
toque y de paso que se generan.
Los sistemas de tierra asociados a pararrayos deben interconectarse
con los sistemas de tierra para 60 Hz de forma que se conforme un
plano equipotencial en presencia de la descarga atmosférica.
Tierra de Protección Contra Rayos
El voltaje que genera un rayo es
aproximadamente 2milo y 200kA, a estos
niveles si los dos sistemas de tierra, el del
edificio y el protección contra rayo no
interconectados, existiría una diferencia
de potencial entre estos, y se produciría el
salto del arco o chispa, que podría graves
danos y aun la muerte a las personas

37. Conductor Conectado a Tierra
También se conoce como conductor neutro de acuerdo a NEC. Tiene la
función de transportar la corriente de retorno del conductor de fase para
un sistema monofásico y el retorno de las corrientes de fase que no se
cancelaron en un sistema trifásico
Según el NFPA-70(NEC-EEUU) es la referencia a tierra del sistema ya
que se conecta a tierra en el transformador de la empresa de suministro y
se trae corrido al equipo de servicio a la entrada de la planta o del edificio.
En este punto se establece la unión neutra- tierra (interconexión), a través
de la barra de tierra del tablero.

38. Tierra Aislada
Este sistema ofrece una tierra libre de ruido eléctrico para equipos
electrónico sensibles y se usa especialmente en computadoras. También
se le conoce como tierra dedicada.
Por ese motivo se invento otro conductor de tierra, como cable
separado, distinto del cable de seguridad, con la exclusiva función de
proporcionar una tierra libre de ruido, separado de la tierra contaminada
o “tierra sucia “de la instalación.

39. Tierra de Referencia de Señal
Es el sistema de referencia cero para todos los equipos de señales digitales.
Sistema inventado por fabricantes de los equipos electrónicos con el objeto
de proporcionar una tierra sin contaminación, separada de la tierra del
equipo, sino están interconectadas es una violación, según NEC.

40. Beneficios Intangibles: El entendimiento de la norma unifica criterios en el
área técnica permitiendo una efectiva retroalimentación para el mejoramiento
de la misma, en la medida en que se estimula su aplicación.
La práctica de la PAT en los sistemas eléctricos, nace precisamente de los
objetivos básicos para el seguro uso de la electricidad, su principal misión es
garantizar la seguridad del personal y posteriormente garantizar la seguridad
de equipos y continuidad del servicio eléctrico, su normalización nos
proporciona las instrucciones a seguir para garantizar estos puntos
Normas y Estándares.

41. Existen normas tanto nacionales como internacionales que abordan el tema dando
recomendaciones para la elaboración del estudio de las propiedades resistivas del
suelo, así como métodos tradicionales de medición e interpretación de resultados.
A continuación se citan las principales normativas de referencia asociadas al área
de puesta a tierra y protección contra rayos:
IEEE Std C37.101-2006 Guide for Generator Ground Protection (Guía para
protección a tierra del generador): Esta norma se refiere a la puesta a tierra de
diferentes grupos de generadores, y protecciones asociadas ante fallas a tierra.
IEEE Std C62.92.1-2000 Guide for the Application of Neutral Grounding in
Electrical Utility Systems (Guía para la aplicación de puesta a tierra del neutro en
sistemas eléctricos de utilidad): Esta guía es la introducción de las cinco (5) series
de las guías para la puesta a tierra del neutro en sistemas eléctricos trifásicos.
Provee definiciones del sistema de puesta a atierra y consideraciones generales
para todos los tipos de sistemas eléctricos.
IEEE 80 IEEE guide for safety in AC Substation Grounding (guía para la seguridad
en la puesta a tierra de subestaciónes de CA) : Cubre subestaciones del Corriente
Alterna a la intemperie, convencional o aislados con gas. Las subestaciones de
transmisión, distribución y plantas generadoras también están incluidos. Los
métodos descritos en esta norma son también aplicables a las áreas interiores de
las subestaciones con las consideraciones que aplique. Este documento no
Normas y Estándares.

42. IEEE81-1983 IEEE guide for measuring earth resistivity, ground
impedance, and earth surface potentials of a ground system ( guía
para medir la resistividad de la tierra, la impedancia de tierra y los
potenciales superficie de la tierra de un sistema de tierra). Esta
guía ha sido dividida en dos partes. Parte 1, Métodos de medición
normales: la mayoría de medidas del campo que no requieren de
equipo de alta-precisión y qué no encuentra mayores dificultades
como los que puede encontrarse con los sistemas extensos
conectando a tierra. Parte II, Medidas especiales que describe las
mediciones que hay que hacer cuando los sistemas de puesta a
tierra son muy extensos y se requiere de equipos de potencias muy
grandes para realizar la medición (ver IEEE 81.2)
IEEE 998-1996 Guide for Direct Lightning Stroke Shielding of
Substations (Protección contra impactos de subestaciones). El
alcance de esta guía es la identificación y discusión de
procedimientos para el apantallamiento contra descargas
atmosféricas de subestaciones de distribución, transmisión, y las
subestaciones de plantas generadoras. Incluye todos los métodos
conocidos de apantallamiento, y se presentan dos métodos: a) El
método empírico clásico b) El modelo del electro-geométrico.

43. NFPA 780 Standard for the Installation of Lightning Protection Systems
(Estándar para la instalación de sistemas de protección contra rayos) :
este documento trata de los métodos, materiales y formas de
instalación del sistema de protección contra rayos para estructuras,
como consecuencia esta norma presenta los requsitos mínimos para la
protección contra rayos y constituye una herramienta de referencia
para los diseñadores en el área.

44. IEEE 142-2007 (Green Book) IEEE Recommended Practice for Grounding of
Industrial and Commercial Power Systems. Todos los problemas de sistema
de puesta a tierra, es decir, conexión del neutro del sistema eléctrico, de la
esquina del delta, o del midtap de una fase, se cubre en esta norma. Las
ventajas y desventajas del sistema puesto a tierra y los sistemas aislados.
Asimismo se informa de los métodos de conexión para la instalación de las
puestas tierra. La conexión de marcos y cerramientos de la aparamenta
(distribuidora) eléctrica, como los motores, el switchgear (tablero general
en alta tensión), los transformadores, cables, canalizaciones, y los equipos
portátiles. Los problemas de electricidad estática - cómo se genera, qué
procesos pueden producirlo, cómo es moderado, y lo que debe hacerse
prevenir su generación o drenar la electricidad estática a tierra. Los
métodos de proteger las estructuras contra las descargas de rayos. Se
incluye un capítulo para la puesta a tierra de los equipos electrónicos.
Etc………etc……