Presentación de ICA-Procobre, Mayo de 2016: Sistema de puesta a tierra.

1. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
M en C. Salvador Chávez Negrete
Mayo de 2016

2. Acerca de la International Copper Association
2
Promueve el uso y consumo de aplicaciones de cobre mediante una
adecuada gestión de información.

3. Acerca de la International Copper Association
3
Cables Eléctricos
Tuberías de Cobre
Calentadores Solares
Motores y Transformadores
Eficiencia Energética
El Cobre en la Salud
Normalización y Regulación
Información de Mercado
Comunicación
Entrenamiento o Capacitación
Organismos Públicos y Privados
Ingenieros
Técnicos
Usuarios Finales
Frentes
Público
Campañas

4. Contenido
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• Introducción
• El sistema de puesta a tierra
• Modelado del sistema
• Riesgo de descarga eléctrica
• Estudios Realizados
• Conclusiones
Esta presentación fue elaborada por Soluciones Integrales en Alta Tecnología en colaboración con Procobre Centro
Mexicano de Promoción del cobre A.C. con el propósito de difundir y diseminar diferentes aspectos relacionados con
ventajas y beneficios para quienes adopten o implementen las recomendaciones aquí expuestas. Ha sido preparado y
revisado por personas conocedoras del tema, sin embargo, el Centro Mexicano de Promoción del Cobre y otros
organismos participantes no se responsabilizan de su aplicación ni de la profundidad en relación al contenido aquí
expuesto, ni por cualquier daño directo, incidental o consecuencial que pueda derivarse del uso de la información o de
los datos aquí contenidos.

5. Introducción
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El sistema de puesta a tierra es parte de la instalación eléctrica y como
cualquier otro componente de esta tiene una función, en este caso, un
elemento de seguridad al usuario.
• Limita el nivel de potencial al que pudieran estar expuestos los seres
vivos en condición de falla.
• Proporciona plataforma equipotencial sobre la que opera equipo
eléctrico/electrónico.
• Proporciona trayectoria predeterminada de corriente de retorno a la
fuente en caso de falla de aislamiento.
El sistema de puesta a tierra es protección al
usuario de aparatos eléctricos.

6. Introducción
6
El terreno (tierra)
• Su potencial eléctrico (voltaje) se considera cero, se utiliza como
referencia.
• Por causas naturales o artificiales pueden aparecer en forma temporal
cargas o corrientes eléctricas en ciertas zonas de la tierra comparadas
con otras, generan potencial eléctrico que puede ser peligroso.
• Esos potenciales eléctricos distintos son la causa de la puesta a tierra.

7. Introducción
7
El electrodo de puesta a tierra permite tener el potencial del terreno en la
carcasa de los aparatos eléctricos.
Las paredes, lozas, pisos, toman
el potencial (voltaje) del terreno.
Electrodo

8. El sistema de puesta a tierra
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El sistema de puesta a tierra es parte de la instalación eléctrica* es uno
de los elementos de seguridad al usuario de la energía eléctrica, de la
instalación y del inmueble que lo contiene.
Las funciones principales de la puesta a tierra son:
• Mantener elementos metálicos no portadores de corriente a la tensión
del terreno.
• Proporcionar trayectoria a corrientes de falla.
• Disipar en el terreno la energía de cargas electrostáticas.
* Se permite que algunas instalaciones no tengan sistema de puesta a
tierra, ver la norma NOM-001-SEDE-2012 (para México).

9. El sistema de puesta a tierra
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Razones de puesta a tierra:
• Marco normativo: Para protección de personas y otros seres vivos,
mantiene equipos, cubiertas y gabinetes metálicos a un mismo
potencial.
• Operación de equipo eléctrico: Es la referencia en tensión para
diferentes equipos y sistemas.
Componentes básicos:
• El terreno.
• Electrodo de puesta a tierra.
• Conductor de electrodo.
• Conductor de puesta a tierra.
• Equipo o sistema puesto a tierra.

10. El sistema de puesta a tierra
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Marco normativo
Ley del servicio Público de energía eléctrica
Artículo 28:
“ ... las instalaciones eléctricas deberán satisfacer los requisitos técnicos
y de seguridad que fijen las Normas Oficiales Mexicanas...”
Reglamento de la ley del Servicio Público de energía eléctrica
Artículo 35.- El suministrador suspenderá el suministro, cuando...
III.- Las instalaciones del usuario no cumplan con las normas oficiales
mexicanas.
NOM-001-SEDE-2012
4.1.2.2 Protección contra falla (protección contra contacto indirecto)
NOTA: En relación con la protección contra los contactos indirectos, la
aplicación del método de conexión de puesta a tierra, constituye un
principio fundamental de seguridad.

11. El sistema de puesta a tierra
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Marco normativo
Aplicando la norma NOM-022-
STPS-2015 para protección
contra descarga atmosférica.

12. El sistema de puesta a tierra
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Marco normativo
Es recomendable que las instalaciones eléctricas se prueben e
inspeccionen periódicamente (4.4.2 de la NOM-001-SEDE-2016).
Elementos del sistema de tierra
con degradación por corrosión.
Es necesaria la revisión y
mantenimiento periódico.
Bajo estas condiciones la
instalación eléctrica ya no tiene un
sistema de tierra efectivo.

13. El sistema de puesta a tierra
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Diseño del sistema de puesta a tierra
• Especificar requerimientos y área disponible.
• Determinar las características geológicas de la zona (fuentes de agua,
nivel máximo y mínimo de mantos acuíferos, tipo de terreno,
formaciones rocosas, línea de congelación).
• Determinar las características climáticas de la zona (temperatura,
precipitación pluvial, granizo, nieve, humedad, nivel isoceraúnico).
• Determinar posibles fuentes de interferencia eléctrica. (Líneas de
transmisión de media y alta tensión, subestaciones transmisoras,
estaciones de radio o TV, líneas metálicas subterráneas).
• Determinar ubicación de metales enterrados.
• Seleccionar la ubicación del electrodo en el terreno.
• Realizar mediciones y cálculos.

14. El sistema de puesta a tierra
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El diseño basado en alcanzar valores normativos*
El electrodo de puesta a tierra:
Artificiales*
- Placa, no menos de 0,186 m2.
- Anillo de cobre, ≥ 6,2 m, calibre 2AWG, profundidad…
- Tubo, ≥ 1,8 m,  19 mm.
- Varilla, ≥ 2,4 m.
• Naturales*
- Tubería metálica de transporte de agua.
- Estructura metálica del inmueble.
* Ver Normatividad local para electrodos permitidos.

15. El sistema de puesta a tierra
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Protección de seres vivos: Tensión de paso, tensión de contacto.
Protección de equipo eléctrico: Diferencia de tensión entre equipos.
densidad de
corriente
j = I / 2r2
jA > jB
VAB = (I/2) (1/A - 1/B)
El diseño basado en necesidades de protección

16. Modelado del sistema
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La resistencia a tierra se modifica al paso del tiempo, tiene
características estacionales y se puede perjudicar con tratamientos
químicos.
Resistencia a tierra en un terreno:
No tratado.
Con diferente permeabilidad y tratado químicamente.
Tratado con productos de alta solubilidad, puede dejar oquedades.

17. Modelado del sistema
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Equipo crítico, bajo falla, electrodo “independiente”.
• Trayectoria de corriente; La corriente de falla circula por el terreno.
• Tensiones en la instalación: Diferentes entre A, B y C.
• Posible daño o malfuncionamiento: Tarjeta de enlace.
• Magnitud de I y V: I =VL/Req
• Duración de l..a falla: …
El diseño basado en la respuesta esperada

18. Modelado del sistema
18
Cada circuito de puesta a tierra (o equipo) solo debe cerrar el circuito
eléctrico que le corresponde. Para disminuir la interacción entre
diferentes equipos en condición normal o de falla.
El diseño basado en la respuesta esperada

19. Modelado del sistema
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- Conductores de bajada de cobre.
- Línea recta, ventajas inductivas (IEC60364).
- En el exterior del inmueble.
- Tensión entre diferentes superficies metálicas.
En el diseño se pueden utilizar algunos supuestos

20. Modelado del sistema
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El diseño* puede depender del tipo de equipo o sistema
eléctrico/electrónico a proteger. Telecomunicaciones, centros de
cómputo, industria metalmecánica son diferentes, así también vivienda,
hospitales y escuelas.
* Si hay una norma local obligatoria no se desvíe de ella.
Puesta a tierra de cables de soporte
en torre de telecomunicaciones
¿si no esta puesto a tierra?
El diseño basado en la respuesta esperada de cables y electrodos

21. Modelado del sistema
21
Sistema de electrodos de puesta a tierra en centro de telecomunicaciones

22. Riesgo de descarga eléctrica
22
Combinación de fallas pueden dar lugar a un accidente de origen eléctrico:
• Sistema eléctrico sin puesta a tierra, y
• Falla de aislamiento en equipo eléctrico.
Combinación de fallas
Riesgo de electrocución por combinación
de fallas.
El sistema de puesta a tierra mantiene la
carcasa del equipo al potencial del terreno.

23. Riesgo de descarga eléctrica
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Una pequeña corriente (0,05 A) a través del cuerpo apenas para encender
una lámpara de 6 watts (a 127 V) puede ser mortal para una persona.
El peligro de electrocución se incrementa en relación a la actividad que
realiza la persona, al lugar en el que se encuentra, a su vestimenta y
hasta por algunas condiciones atmosféricas.
Los aparatos eléctricos pueden presentar
falla de aislamiento y seguir operando.

24. Riesgo de descarga eléctrica
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En ambiente húmedo o con presencia de agua, el riesgo es mayor, puede
ocurrir en los lugares siguientes:
• Cuarto de baño.
• Zona de lavado.
• Cocina.
• Área exterior.
• Alberca.
Acciones inseguras
Algunas veces el sistema de puesta a tierra no es suficiente,
es necesario utilizar elementos de protección adicionales.

25. Riesgo de descarga eléctrica
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Contacto accidental con un objeto electrificado:
Contacto directo
• Cables sin aislamiento, aislamiento roto
o insuficiente.
• Al tocar las terminales de la clavija.
• Al introducir elementos metálicos en el
contacto.
• Manipular aparatos eléctricos con
partes eléctricas accesibles.
Contacto Indirecto
• Derivado de electrificación de la
carcasa de equipo eléctrico por
deficiencia en el aislamiento interior
(falla de aislamiento).
• Electrificación externa de un
aparato de doble aislamiento por
haberse mojado.
Persona en contacto
con el terreno.es.slideshare.net es.slideshare.net

26. Riesgo de descarga eléctrica
26
Clase de aislamiento
Equipo eléctrico Clase I
El chasis esta conectado al sistema de tierra por un conductor de puesta
a tierra (conductor con aislamiento en color verde o sin aislamiento).
Equipo eléctrico Clase II
No requiere una toma de tierra. Esta construido con dos capas de
material aislante que rodea las partes con tensión eléctrica peligrosa o
aislamiento reforzado.
Símbolo Clase II
Símbolo Clase I
Es necesario (obligado para personal de mantenimiento) saber la clase de
aislamiento del equipo del usuario.

27. Riesgo de descarga eléctrica
27
Acciones adicionales de protección
• Vestimenta adecuada a la actividad.
• Dispositivos adicionales de protección eléctrica.
Ciertas condiciones pueden
provocar falla de aislamiento
en el equipo eléctrico.

28. Riesgo de descarga eléctrica
28
Acciones adicionales de seguridad
El sistema de puesta a tierra no siempre es suficiente.
Los accidentes eléctricos más comunes a seres
vivos son la descarga eléctrica y la electrocución,
muchas veces causado por la falta del sistema de
puesta a tierra o uso inadecuado de aparatos
eléctricos.
Grupos de riesgo:
• En vivienda: niños (principalmente menores de 5 años) y ancianos.
• En oficinas:
• En industria:
• En industria de la construcción:

29. Riesgo de descarga eléctrica
29
Dispositivos adicionales de protección eléctrica
Se puede incrementar la protección utilizando otros elementos de
protección.
Interruptor diferencial
Tomacorriente (contacto)
con interruptor de circuito
por falla a tierra
Otras acciones
• Sustituir conductores con aislamiento deteriorado.
• Energizar equipos de operación eléctrica solo con sus accesorios
originales (contacto y clavija).
• …

30. Riesgo de descarga eléctrica
30
La descarga eléctrica generalmente los reciben personas que:
Trabajan con energía eléctrica
• Por insuficiencia en conocimientos, habilidad o experiencia.
• Por descuido.
• Por exceso de confianza.
• Por falta de equipo y ropa de seguridad.
• Por trabajar en una red eléctrica deteriorada, con desviaciones
normativas u omisiones.
Utilizan energía eléctrica
• Por descuido o desconocimiento del riesgo.
• Por falla en el sistema eléctrico o equipo.
• Por instalación deteriorada, con desviaciones normativas u omisiones.

31. Errores frecuentes en el sistema de puesta a tierra
31
No realizar cálculo, no tomar en cuenta:
• Los terrenos son diferentes: tipo de terreno, formaciones rocosas,
oquedades, humedad, fuentes de agua, nivel y mantos acuíferos, …
• Características climáticas de la zona: temperatura, precipitación
pluvial, línea de congelación, nivel isoceraúnico.
• La corriente a conducir: es diferente para diferentes instalaciones
eléctricas, derivado de la potencia instalada y la ubicación de diversos
elementos eléctricos.
• Utilizar siempre el mismo tipo de electrodo de tierra sin tomar en
cuenta patrones de radiación.
• Área insuficiente para colocación de electrodos.
• No determinar tensiones de paso y de contacto.
• Posibles fuentes de interferencia eléctrica: Líneas de transmisión de
media y alta tensión, subestaciones transmisoras, estaciones de radio
o tv, líneas metálicas subterráneas o superficiales.

32. Errores frecuentes en el sistema de puesta a tierra
32
No dar mantenimiento a sus componentes:
• Uniones mecánicas a base de tornillo se aflojan por efecto de cambios
de temperatura.
• Puede existir corrosión en algunos componentes.
No revisar el entorno físico y eléctrico (el entorno puede cambiar):
• Nuevas edificaciones, con mayor altura o con varios niveles (sótano)
hacia abajo.
• Incremento en la probabilidad de descarga atmosférica.
• Incremento de la potencia eléctrica disponible en la zona.
• Incremento de la potencia eléctrica disponible en el inmueble a
proteger.

33. Errores frecuentes en el sistema de puesta a tierra
33
Sin antecedentes suficientes
• Sin planos.
• Sin memoria de cálculo.
• Sin modificaciones en los planos (si existen) por modificaciones al
sistema eléctrico.

34. Estudios realizados
34
Estudio realizado por el programa en vivienda, indicó que
el 90% de las instalaciones de 15 años o mas de antigüedad no cuentan
con sistema de puesta a tierra.
Generales de la instalación eléctrica
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Incumplimiento a
la norma eléctrica
vigente
Sin mantenimiento
rutinario
Sin plano
eléctrico
Sin ICFT Conductores sin
código de
colores
Sin sistema de
tierra
Porciento
Guad
Mtrrey
D. F.

35. Estudios realizados
35
“Se busca el máximo rendimiento en la inversión, cuidando aspectos de
distribución de espacios y acabados, en las instalaciones hidráulica y
sanitaria se cuida el costo de materiales, en la instalación eléctrica no se
toman en cuenta aspectos de seguridad. En la obra terminada se observa:”
Verificación en la aplicación de la norma de instalaciones eléctricas en
construcción de vivienda nueva 2008-2010, realizado por:
- Colegio de Ingenieros Mecánicos y Electricistas de Yucatán
- Federación de Colegios de Ingenieros Mecánicos y Electricistas

36. Estudios realizados
36
• Uno o dos circuitos para toda la vivienda.
• Circuitos sin la adecuada protección.
• Un tomacorriente por habitación.
• Ausencia de conductor de puesta a tierra.
• Ausencia de receptáculos con protección de falla a tierra.
Desviaciones
normativas
Bajo estas circunstancias las personas y sus bienes se
encuentra en riesgo innecesario en el uso de la energía eléctrica.

37. Conclusiones
37
Electricista: Se conoce como electricista a la persona que realiza
trabajos de electricidad (proyectista, instalador, mantenimiento,
supervisor, perito, unidad de verificación, etc.).
La obra (civil y eléctrica): Debe realizarse de acuerdo a normas y leyes
vigentes.
Construcción: La construcción de instalaciones eléctricas debe
ejecutarse por personas calificadas… (4.4.1.1 de la NOM-001-SEDE-2012).
Persona calificada: Persona con habilidades y conocimientos
relacionados con la construcción y el funcionamiento de las
instalaciones y los equipos eléctricos…

38. Conclusiones
38
El sistema de puesta a tierra es la primer línea de defensa en la
instalación eléctrica (en el uso de la energía eléctrica). Una instalación
sin puesta a tierra somete a su usuario a riesgos innecesarios.
Una instalación eléctrica puesta a tierra tiene como misión establecer
contacto físico con ella, para derivar corrientes ó tomar el mismo
potencial.
El diseñador de un sistema de tierra tiene dos tareas básicas:
• Lograr un valor determinado de resistencia a tierra.
• Asegurar que las tensiones de paso y de contacto no sean peligrosos
a los seres vivos.
Variables del valor de la resistencia a tierra:
• Las características del terreno.
• Las dimensiones físicas del electrodo y de su ubicación en el terreno.

39. PARA MAYOR INFORMACIÓN:
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Procobre México
Procobre México
Procobre en Español
39
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40. PREGUNTAS
40
A continuación se enlistan las preguntas que no pudieron ser respondidas durante la sesión.
Pregunta 1: ¿Qué es la tierra dedicada?, porqué se recomienda que las instalaciones informáticas no se conecten a las tierras de las instalaciones
eléctricas?
Respuesta:
Las dos preguntas son desviaciones (errores) en la aplicación de la norma “NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones eléctricas, utilización”, según se observa en
el artículo siguiente:
250-50. Sistema de electrodos de puesta a tierra. Todos los electrodos … que estén presentes en cada edificio o estructura alimentada, se deben unir entre sí
...
Pregunta 2: Al realizar medición de la red de tierras físicas para verificar su valor aceptable o no, ¿se debe realizar desconexiones y medir
directamente en los electrodos o de todo el sistema?
Respuesta:
De acuerdo a lo establecido en la norma “NOM-022-STPS-2015, Electricidad estática en los centros de trabajo”, sin demérito de lo establecido en otras
normas de carácter obligatorio.
9.4 La medición de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra se deberá realizar conforme a lo siguiente:
a) Verificar que el electrodo bajo prueba (que corresponde a la red de puesta a tierra) esté desconectado de la red de puesta a tierra, considerando lo
siguiente:
1) Realizar la desconexión de la red de puesta a tierra, con los equipos eléctricos desenergizados, y
2) Efectuar la medición de la resistencia a tierra desconectando cada electrodo de forma individual, cuando ésta se realice en condiciones de operación
normal, a fin de no desproteger a los trabajadores;
Pregunta 3: ¿Qué cuidados se deben tener cuando se instala un Convertidor (transformador con dos fases en media tensión) salida en b.t 220/127v.
Respuesta:
- Seguir lo establecido en la norma que aplique (para México NOM-001-SEDE-2012), el personal que lo instala esta calificado para dicho trabajo (media
tensión/baja tensión),
Artículo 100 Definiciones:
Persona calificada: Persona con habilidades y conocimientos relacionados con la construcción y el
funcionamiento de las instalaciones y los equipos eléctricos y que ha recibido capacitación en seguridad para
reconocer y evitar los peligros implicados.
- El neutro del transformador puesto a tierra (ver posibles restricciones en el artículo 250 de la norma NOM-001-SEDE-2012)

41. PREGUNTAS
41
Pregunta 4: ¿Cuál es la diferencia entre una prueba de continuidad a tierra y una de puesta a tierra?
Respuesta:
- Las pruebas de continuidad aplican a conductores, sus uniones y conexiones.
- No he escuchado “prueba de puesta a tierra”, Considero la verificación de los parámetros establecidos en la norma que somete a revisión a cierta
instalación en particular, ejemplo de la NOM-022-STPS-2015, numeral 9.4 La medición de la resistencia a tierra de la red de puesta a tierra se deberá
realizar conforme a lo siguiente: h) Verificar que los valores de la resistencia a tierra, de la red de puesta a tierra que se obtengan en esta prueba, sean
menores o iguales a 10 ohms para el (los) electrodo(s) del sistema de pararrayos, y/o tener un valor menor o igual a 25 ohms para la resistencia a tierra de
la red de puesta a tierra.
Pregunta 5: En caso de desconocerse la resistividad de un terreno y de carecer de aparato, ¿cómo efectuamos un cálculo práctico para elaborar
nuestro sistema de tierras?
Respuesta:
No se pueden realizar “Cálculos”, no es un caso de adivinación.
Pregunta 6: ¿Valores permitidos de voltajes (normales) al realizar mediciones de tensión entre neutro y tierra física? En teoría 0 volts, pero sí se
llegan a medir en ocasiones una diferencia de potencial.
Respuesta:
Hace algunos años IBM solicitaba valores entre 1 y 2 volts, si era menor de 1 volt “presumían” que existía una conexión irregular entre barras de neutro y
tierra en lugar diferente al permitido (primer desconexión, junto a la acometida), mayor de 2 volts “presumían” que esa diferencia de tensión era suficiente para
operación peligrosa de tarjetas electrónicas y de enlace entre diferente equipo informático.
La diferencia de tensión entre neutro y tierra se calcula con facilidad, depende de la caída de tensión en el neutro (V = IR), las dos variables son: La corriente
en el neutro (I, la corriente en el conductor de puesta a tierra es cero o casi). La resistencia (impedancia) del neutro.
Los valores “permitidos” dependen de la empresa 0 persona calificadora, Tandem Computers a veces acepta hasta 3 volts, un dato típico para IEEE es de 5
volts para una tensión 220/127.
- Si la corriente en el neutro es cero (corrientes balanceadas) la tensión en el neutro será cero.
- Si se desea disminuir dicha tensión, balancee cargas o incremente el calibre del conductor neutro.