capi_ curso puest a tierra

1

MScMSc. Ing. Leonidas Sayas Poma. Ing. Leonidas Sayas Pomalsayas@cip.org.pelsayas@cip.org.pe

Sistemas de puesta aSistemas de puesta atierra en instalacionestierra en instalaciones

elelééctricas de MT/ATctricas de MT/AT

Universidad Nacional de IngenierUniversidad Nacional de Ingenier ííaa

FIEEFIEE--PS&EUPS&EU

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Noticias de todo los dNoticias de todo los dííasas ……

2

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Riesgo inminente!!!!!!!

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

ObjetivosObjetivos

• Identificar los gradientes depotencial anormal durante una falla

• Calcular y medir la resistividad delterreno.

• Calcular la tensión de paso y detoque

• Dimensionar el sistema de puesta atierra en una línea de transmisión ysubestación.

• Conocer técnicas de medición deresistencias de puestas a tierra,tensiones de paso y de toque.

3

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CONTENIDOCONTENIDO

1. Introducción2. Resistividad del terreno.3. Calculo de puestas a tierra4. Ejecución de sistemas de puesta a

tierra5. Mediciones de parámetros asociados

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

BibliografBibliografííaa

• www.lem.com

• www.abb.com

• www.avointl.com

• www.cyme.com

• www.loresco.com/cgi-bin/calculator.cgi

• www.etap.com

•lsayas@softhome.net ,CEL: 99009096

• IEEE Std 80-2000 Guide for safety in AC Substation Grounding.

•IEEE Std 81-1983 Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, andEarth Surface Potential of a Ground System.

•IEEE Std 142-1991 80-1986 Grounding of Industrial and Commercial PowerSystems. Green Book

•Sistemas de puestas a tierra para especialistas, Autor: Leonidas Sayas Poma

•Instalaciones de Puestas a Tierra para tecnicos calificados, Autor: Leonidas SayasPoma

4

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

I IntroducciI Introduccióónn

1. Objetivos y finalidad de la puesta a tierra.2. Normas de referencia3. Limites de corriente en el cuerpo humano.4. Duración de las corrientes accidentales5. Aplicaciones

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Definiciones bDefiniciones báásicassicas

TierraTierra

Conexión conductora, ya sea intencionalo accidental, por la cual un circuitoeléctrico o equipo está conectado alsuelo o algún cuerpo conductor de granextensión y que sirve en lugar del suelo.

Efectivamente puesto aEfectivamente puesto atierratierraContacto permanente a tierra a travésde una conexión a tierra de impedanciasuficientemente baja y que tenga unacapacidad de conducción suficiente paraque las corrientes de falla a tierra quepudiera ocurrir no ocacionen tensionespeligrosas para las personas y animales

ResistividadResistividadLa resistividad de un material es elreciproco de su conductividad y seexpresa en: -m, - cm, -pulg

Resistividad superficialResistividad superficialEs la resistividad de la primera capadel terreno utilizado para la puesta atierra.

Resistividad aparenteResistividad aparenteResistividad medida directamente omediante formula en un modelomultiestrato de terreno.

5

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Definiciones bDefiniciones báásicassicas

Puesta a tierra de protecciPuesta a tierra de proteccióónn

Es la conexión directa a tierra de laspartes conductoras de los elementos deuna instalación no sometidosnormalmente a tensión eléctrica, peroque pudieran ser puestos en tensión poraverías o contactos accidentales, a fin deproteger a las personas contra contactoscon tensiones peligrosas.

Puesta a tierra de servicioPuesta a tierra de servicio

Es la conexión que tiene por objeto unira tierra temporalmente parte de lasinstalaciones que normalmente están entensión o permanentemente ciertospuntos de los circuitos eléctricos deservicio.

Estas tierras pueden ser:

· Directas:Directas: cuando no contienenotra resistencia que la propia depaso a tierra.

· Indirectas:Indirectas: cuando se realizana través de resistencias oimpedancias adicionales.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Definiciones bDefiniciones báásicassicas

Gradiente de potencialGradiente de potencialEs la derivada del potencial conrespecto a la distancia (dV/dx)

TensiTensióón de Paso (n de Paso (VpVp))Es la diferencia de potencialsuperficial que puede experimentaruna persona con los pies separados a1 metro de distancia y sin hacercontacto con algún objeto aterrizado.

TensiTensióón de Contacto (n de Contacto (VcVc))

Es la diferencia de potencial entre laelevación del potencial de tierra y elpotencial superficial en el punto endonde una persona esta paradamientras al mismo tiempo tiene unamano en contacto con una estructurametálica aterrizada.

TensiTensióónn dede TransfTransferenciaerenciaEs un caso especial del voltaje decontacto en donde un voltaje estransferido hacia el interior o la partede afuera de la subestación desde unpunto externo remoto.

6

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Definiciones bDefiniciones báásicassicas

TensiTensióón de Malla (n de Malla (VmVm))Es la máxima tensión de contactodentro de una malla de tierras.

CConductoronductor de Puesta ade Puesta aTierra de los EquiposTierra de los EquiposConductor utilizado para conectar laspartes metálicas no conductoras decorriente eléctrica de los equipos,canalizaciones y otras envolventes, alconductor del sistema puesto a tierra,al conductor del electrodo de puestaa tierra o a ambos.

Resistencia ElResistencia Elééctrica delctrica delCuerpo HumanoCuerpo HumanoEs la resistencia eléctrica medidaentre extremidades, esto es, entreuna mano y ambos pies, entre ambospies o entre ambas manos.

Sistema de TierrasSistema de TierrasComprende a todos los dispositivosde tierra interconectados dentro deun área específica.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

• Físicamente Sistema depuesta a tierra (PAT) es unconjunto de elementos quepermiten un contactoeléctrico conductivo entre latierra y las instalaciones,equipos, estructuras, etc.

La PAT es de gran importancia en elcomportamiento del SEP y en laseguridad de las personas,especialmente durante anomalías.

7

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

•Durante las anomalíasque puede sercorrientes de falla odescargas atmosféricas,el flujo de la corriente atierra da lugar a laaparición de gradientesde potencial (GP)peligrosos, ya seadentro o fuera de lainfraestructura eléctrica

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

•De estos GPdependen latensión que sepuede obtenerentre dospuntos de lasuperficie delterreno,ejemplo latensión detoque y de pasoo lospotencialestransferidos.

1.0m

8

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

Los GP podrían poneren peligro la integridadfísica de las personasque se encuentrenpróximas y provocar ladestrucción del materialeléctrico y electrónicosituado en su radio deinfluencia. Vp

1.0m

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

Incluso en el caso deque en el lugar deldefecto existieranelementos conductorestales como:conduccionesmetálicas, cercados,conductoresapantallados, etc.podrían transferirsetensiones peligrosas alugares muy alejados.

9

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

Los factores que intervienen en estas condiciones de peligro son:

1º La elevada magnitud de la corriente de falla en relación al área ocupadapor la PAT.

2º Resistencia de PAT insuficientemente baja.3º Resistividad del suelo y distribución de las corrientes de paso a tierra

tales que permitan la aparición de gradientes de tensión importantes enla superficie del terreno.

4º Presencia de un individuo en el lugar, instante y posición tales que estéen contacto con puntos de diferente potencial.

5º Suficiente duración de la falla para causar daño a las personas.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

POTENCIAL TRANSFERIDO DE TIERRA.

El Green book de la IEEE Std. 142-1991, Prácticas recomendadas parapuesta a tierra de Sistemas de potencia en Industrias y Comercios,contiene información especifica referente al potencial transferido detierra (TEP) en secciones 1.6.4, 1.6.7 y 4.2.6.

La sección 1.6.7 es más especifica:El termino Potencial Transferido de Tierra se refiere al voltaje hacia y del

terreno vigente en un sistema de puesta a tierra que aparecerá en losconductores como resultado de que el electrodo de puesta a tierra delsistema de tierra llegue a estar por encima del potencial normal delterreno.

10

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

POTENCIAL TRANSFERIDO DE TIERRA.

El nivel mas alto de voltaje usualmente es originado porcorrientes geoelectromagnéticas, navegando a través delterreno.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

GeneralidadesGeneralidades

POTENCIAL TRANSFERIDO DE TIERRA.

Otro fenómeno común es una falla a tierra de un conductor,que esta aterrizando a un transformador de unasubestación primaria, a través del sistema de mallas que esusado para conectar a tierra el X0 del secundario deltransformador. Si esta malla de puesta a tierra no estaconectada a la puesta a tierra del sistema de alto voltaje,puede haber un aumento de voltaje significativo por encimadel terreno en cuanto la corriente de falla fluya hacia elterreno.

11

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Objetivos y finalidad de laObjetivos y finalidad de laPATPAT

a) Proveer un medio seguro paraproteger al personal que seencuentre en la proximidad delsistema de tierras o de los equiposconectados a tierra de los peligros deuna descarga eléctrica debida acondiciones de falla o por descargaatmosférica.

La infraestructura eléctrica deben tener un adecuado sistema de tierra al cualse conectan todos los elementos de la instalación que requieran ser puestos atierra para:

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Objetivos y finalidad de laObjetivos y finalidad de laPATPAT

b) Proporcionar un circuito de muybaja impedancia para la circulaciónde las corrientes a tierra, ya seandebidas a una falla a tierra delsistema, o a la propia operación dealgunos equipos.

c) Proveer un medio para disipar lascorrientes eléctricas indeseables atierra, sin que se excedan los l ímitesde operación de los equipos

d) Facilitar la operación de losdispositivos de protección adecuadospara la eliminación de fallas a tierra.

12

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Objetivos y finalidad de laObjetivos y finalidad de laPATPAT

e) Proveer un mediode descarga ydesenergización deequipos, antes deproceder a las tareasde mantenimiento.

f) Dar mayorconfiabilidad yseguridad al servicioeléctrico.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Normatividad de referenciaNormatividad de referencia

13

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

ESTRUCTURA DEL SUBSECTOR ELECTRICIDADESTRUCTURA DEL SUBSECTOR ELECTRICIDAD

CR

CL

GeneraciGeneracióónnTransmisiTransmisióónn

DistribuciDistribucióón yn yComercializaciComercializacióónn

CR

UUSSUUAARRIIOOSS

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CCÓÓDIGO NACIONAL DE ELECTRICIDADDIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD

TOMO I TOMO IV TOMO V

Normas:

• “Símbolos Gráficos enElectricidad”

• “Terminología enElectricidad”

14

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

NormatividadNormatividad

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Código Nacional de ElectricidadTI-Prescripciones Generales 1978

Capítulo 1: Definiciones Generales (NO)Capítulo 2: Símbolos electrotécnicos ( no)Capítulo 3: Requisitos mínimos de seguridad

contra accidentes eléctricos

15

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

NORMA TÉCNICA PERUANA NTP

NTP 370.052:1999 SEGURIDAD ELÉCTRICA. Materiales queconstituyen el pozo de puesta a tierra,1ra ed 13 de dic1999.

NTP 370.053:1999 SEGURIDAD ELÉCTRICA. Elección de losmateriales eléctricos en las instalaciones interiores parapuesta a tierra, Conductores de protección de cobre,1ra ed13 de dic 1999.

NTP 370.054:1999 SEGURIDAD ELÉCTRICA. Enchufes ytomacorrientes con protección a tierra para uso domésticoy uso general similar,1ra ed 13 de dic 1999.

NTP 370.055:1999 SEGURIDAD ELÉCTRICA. Sistemas depuesta a tierra. Glosario de términos,1ra ed 13 de dic1999.

NTP 370.056:1999 SEGURIDAD ELÉCTRICA. Electrodos decobre para puesta a tierra,1ra ed 13 de dic 1999.

NTP 370.304:2002 INSTALACIONES ELÉCTRICAS ENEDIFICIOS Verificación inicial previa a la puesta enservicio.1ra ed 09 de mayo del 2002

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Código Nacional de ElectricidadTV-UTILIZACIÓN 1982

Capítulo 1: DefinicionesCapítulo 2: Requisitos para instalaciones eléctricasCapítulo 3: Diseño y protección de las instalaciones

eléctricasCapítulo 4: Métodos y materiales de instalaciónCapítulo 5: Instalación de artefactos eléctricosCapítulo 6: Instalación en emplazamientos especialesCapítulo 7: Condiciones especialesCapítulo 8: Sistemas de comunicaciónCapítulo 9: Verificaciones y pruebas de las

instalaciones

16

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

• Código Nacionalde Electridad– Utilización

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

OBJETIVO DEL CNEOBJETIVO DEL CNE--UtilizaciUtilizacióónn

Establecer las reglas preventivas parasalvaguardar las condiciones de seguridad delas personas, de la vida animal y vegetal, y de lapropiedad, frente a los peligros derivados deluso de la electricidad;

Así como la preservación del ambiente y laprotección del Patrimonio Cultural de la Nación.

17

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNECNE--UtilizaciUtilizacióónn

El Código no está destinado a ser un compendio deespecificaciones para proyectos, ni un manual deinstrucciones.

Cumpliendo con las reglas del Código,utilizando materiales y equipos aprobados ocertificadosy efectuando la instalación, operación ymantenimiento,con personal calificado y autorizado,

se logrará una instalación esencialmente segura.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

ESTRUCTURAConsta de 44 Secciones:

18

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

ESTRUCTURA

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Niveles de tensión:

Numeral 017.A y B

• Podrán continuar los niveles de tensiónexistentes y las tensiones recomendadasson las siguientes:

0,38 / 0,22 kV 60 kV22,9 / 13,2 kV 138 kV22,9 kV 220 kV

• Baja Tensión recomendada: 380 / 220 V4 hilos, con neutro efectivamente puesto atierra.

CNE - SUMINISTRO

19

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

NIVEL DE TENSIÓN 220 V AISLADO

CNE - SUMINISTRO

R

S

T

N

En este tipo de sistema ninguna de las fasesse encuentra conectada a tierra

NO POSEE CONDUCTOR PUESTO A TIERRA.

220 V

220 V

220 V

R

ST

R

S

T

N

En este tipo de sistema ninguna de las fasesse encuentra conectada a tierra

NO POSEE CONDUCTOR PUESTO A TIERRA.

220 V

220 V

220 V

R

ST

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

NIVEL DE TENSIÓN 380/220 V

R

CNE - SUMINISTRO

R

S

T

N

220 V

220 V

380 V

N

En este tipo desistema el punto

neutro deltransformador y el

neutro se encuentranconectados a tierra

POSEE CONDUCTORPUESTO a TIERRA.

R

S

T

N

220 V

220 V

380 V

N

En este tipo desistemas el punto neutro

del transformadory el neutro se encuentran

conectados a tierra

POSEE CONDUCTORPUESTO A TIERRA.

20

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

21

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Lo que debemos tener en cuenta ...Lo que debemos tener en cuenta ...

PT de la S.E.

RST

TENSIÓN 220 V AISLADO

2 Conductoresno puestos atierra

ConexiónMonofásica

220 V

ConexiónTrifásica

220 V

3 Conductoresno puestos atierra

22

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Lo que debemos tener en cuenta ...Lo que debemos tener en cuenta ...

PT de la S.E.

RSTN

TENSIÓN 380/220 V

1 Conductorpuesto a

tierra

ConexiónMonofásica

220 V

ConexiónTrifásica

380/220 V

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

23

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

24

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

25

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

26

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

CNE - SUMINISTRO

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

060-000 Alcance

(1) Esta Sección cubre la protección de lasinstalaciones eléctricas por medio de la puesta atierra y del enlace equipotencial o conductor deprotección.

(2) Se acepta como medida adicional a la puesta atierra, o como alternativas, cuando el Código lopermita, a lo siguiente: aislamiento eléctrico,separación física de los circuitos y barrerasmecánicas contra contacto accidental.

Sección 060: PT y Enlace Equipotencial

CNE - UTILIZACIÓN

27

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

060-002 Objetivo

La PT y el enlace equipotencial sirven para:

(a) Proteger y cuidar la vida e integridad física de laspersonas, daños a la propiedad, enlazando a tierra laspartes metálicas; y

(b) Limitar las tensiones en los circuitos cuando quedenexpuestos a tensiones superiores a su diseño; y

(d) Limitar las sobretensiones por descargas atmosféricas; y

(e) Facilitar la operación de equipos y sistemas eléctricos.

PT y Enlace Equipotencial

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

1. INTERNATlONAL STANDARD. lEC 61024-1. 1990-03

"Protección de estructuras contra los rayos. Parte 1 :Principios generales".

2.3.1 General

Desde el punto de vista de la protección contra rayos, espreferible un sistema único integrado de terminación entierra, adecuado para todos los fines (o sea, proteccióncontra rayos. sistemas electroenergéticos de bajatensión, sistemas de telecomunicaciones).

¿Una sola tierra eléctrica?¿Tierras separadas?

¿Tierras interconectadas?

28

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

La equipotencialización es una medida muy importante parareducir los peligros de incendio y explosión, y la amenazaa la vida, en el espacio a proteger. Laequipotencialización se alcanza por medio deconductores de enlace o supresores de impulsos queconectan el sistema de protección contra rayos, laarmadura metálica de la estructura, la instalaciónmetálica, las partes conductoras extrañas y lasinstalaciones eléctricas y de telecomunicaciones dentrodel espacio a proteger.

¿Una sola tierra eléctrica?¿Tierras separadas?

¿Tierras interconectadas?

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

2. INTERNATIONAL STANDARD. IEC 61024-1-2. 1998-05

"Protección de estructuras contra los rayos. Parte 1-2:Principios generales. Guía B -Diseño, instalación,mantenimiento e inspección de sistemas de proteccióncontra rayos",

¿Una sola tierra eléctrica?¿Tierras separadas?

¿Tierras interconectadas?

29

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

2. INTERNATIONAL STANDARD. IEC 61024-1-2. 1998-05

Desde el punto de vista de la protección contra rayos, espreferible un sistema único integrado de terminación entierra, adecuado para todos los fines (o sea, proteccióncontra rayos, sistemas electroenergéticos de bajatensión, sistemas de telecomunicaciones),

¿Una sola tierra eléctrica?¿Tierras separadas?

¿Tierras interconectadas?

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

3. USA STANDARD. ANSI/NFPA 78. 1986 "Código deprotección contra rayos"

3.14 Puesta a tierra común

Todos los medios de puesta a tierra en una estructura, osobre ella, se interconectarán para proporcionar unpotencial común a tierra, Esto incluirá las tierras de laprotección contra los rayos, el servicio eléctrico, teléfonoy antenas, así como los sistemas de tuberías metálicassoterradas.

¿Una sola tierra eléctrica?¿Tierras separadas?

¿Tierras interconectadas?

30

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Corrientes de falla enCorrientes de falla ensubestacionessubestaciones

LAS CAUSALES DE LAS CORRIENTESDE FALLA SON:

a)a) DDescargasescargas atmosfatmosfééricasricas, el demayor ocurrencia y deterioranlas líneas aéreas y los equipos dela subestación u ptros edificios.

b)b) ReducciReduccióón del aislamienton del aislamientoexterno,externo, fenómeno debido a lacontaminación del medioambiente.

c)c) Actos de vandalismoActos de vandalismo

d)d) SobretensionesSobretensiones de maniobrade maniobra

e)e) Contacto accidental a tierraContacto accidental a tierrade las fases del sistema.de las fases del sistema.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Corrientes de falla enCorrientes de falla ensubestacionessubestaciones

ATERRAMIENTO DEL NEUTRO DESEP :

a)a) Neutro aislado, mayorNeutro aislado, mayorcontinuidad del servicio,continuidad del servicio,poca seguridad.poca seguridad.

R s

T

TensiónNeutro -Tierra

UNT=0

Neutro Flotante

Retorno deCorrientesde Falla

Flotante

Real

Vn/3

Falla

I f

31

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Corrientes de falla enCorrientes de falla ensubestacionessubestaciones

ATERRAMIENTO DEL NEUTRO DESEP :

Neutro puesto a tierra, masNeutro puesto a tierra, masseguro poca continuidad.seguro poca continuidad.

•• Solidamente a tierraSolidamente a tierra

•• AA travestraves de una Rde una R

•• AA travestraves de unade unareactanciareactancia

R s

T

Neutro FijoUN

Neutro a Tierra (U=0)

Retorno deCorrientesde Falla

Real

Real

Vn/3

Falla

I f

Conexión aTierra

Puestaa Tierra

N

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Contornos equipotencialesContornos equipotenciales enensubestacionessubestaciones durante una falladurante una falla

32

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Potenciales peligrososPotenciales peligrosos enensubestacionessubestaciones durante una falladurante una falla

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Corrientes de falla en lCorrientes de falla en lííneasneas

LAS CAUSALES DE LAS CORRIENTESDE FALLA SON:

a)a) Perturbaciones muy rPerturbaciones muy ráápidaspidas,por el orden de uS, da lugar auna onda que viaja a al velocidadde la luz.

b)b) Perturbaciones rPerturbaciones ráápidas,pidas,Tiempo de duración por el ordende mS y son todas las fallasshunt.

33

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Corriente de falla a tierraCorriente de falla a tierra

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Valor de la corriente de fallaValor de la corriente de fallaa tierraa tierra

21333

ZZZoZfZsV

If

Donde:

If: Valor rms de la corriente de falla a tierra en el instante de inicio de lafalla en amperios.

V: Tensión de fase en Voltios.

Zs:Impedancia de puesta a tierra de la instalación en .

Zf: Impedancia de falla en .

Zo,Z1,Z2: Impedancias de secuencia del sistema en el lugar de falla en

34

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Factores que influyen en el GPFactores que influyen en el GPalrededor de una estructuraalrededor de una estructura

1. Magnitud de la If2. Localización de la falla con

respecto a los terminales de lalínea

3. Resistencia de PAT de la SE en losterminales de la LT

4. Arreglo del conductor en la torre ylocalización de la fase fallada

5. RPAT promedio de la LT y RPATde la torre mas ceercana a la falla

6. Sección, material y dimensionesdel CG y delos contrapesos dePAT

7. Resistividad del suelo

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Perfil de GP alrededor dePerfil de GP alrededor deuna estructurauna estructura

Los potencialesa normalesalcanzan sumáximo valoren la base de latorre ydecrecenrapidamente alalejarse de ella.

35

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Corrientes de falla enCorrientes de falla eninstalaciones de MTinstalaciones de MT

LAS CAUSALES DE LAS CORRIENTESDE FALLA SON:

a) Predominantemente fallas atierra por deterioro delaislamiento, soluciónincremento de frecuencia demantenimiento o aumentarla linea de fuga delaislamiento.

b) Fallas evolutivas pordeficiencia de aislamiento.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Origen de las fallas en MTOrigen de las fallas en MT

36

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Potenciales anormalesPotenciales anormalesdurante la falla en MTdurante la falla en MT

Vp

VC

1m

1m

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Corriente a través del Cuerpo Humano

El cuerpo humano, constituido de tejidos celularescomplejos (contenido de agua y diferentes sales),presenta facil conduccón de corriente, de resistenciapromedio entre 500 y 1500 ohmios, que es función de:peso, estatura y los puntos de contacto; la más peligrosaes cuando el contacto ocurre entre manos y pies o entremanos ya que dichos circuitos comprometen la mayorparte de organos vitales, incluyendo el corazón y no asicuando la corriente circula entre ambos pies en que paratener una peligrosidad similar deberia ser casi 25 vecesmayor, o tener una larga duración.

EvaluaciEvaluacióón de la corrienten de la corrienteelelééctrica en el cuerpo humanoctrica en el cuerpo humano

37

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

SOLICITACIONES ELECTRICAS ALSOLICITACIONES ELECTRICAS ALCUERPO HUMANOCUERPO HUMANO

Para t>1s

1mA Limite de una percepción humana9 y 25 mA Malestar y dolor con descontrol de músculos

estriados que eventualmente impide soltar unobjeto energizado

25 mA Producen contracciones en los músculos,respiración dificil.

50 a 100mA Fibrilación ventricular y muerte consecutiva(en un tiempo de hasta 3 segundos.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

SOLICITACIONES ELECTRICAS AL CUERPOSOLICITACIONES ELECTRICAS AL CUERPOHUMANOHUMANO

6mA (mujeres)8mA (Hombres)

CORRIENTE TOLERABLE (mA)

AF

EC

TA

CIÓ

NR

AN

GO

PO

RC

EN

TU

AL

8 10 14 18 20

1

5

40

20

60

80

95

99

38

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

EfrectosEfrectos de la corriente ende la corriente en mAmA

Hombre Mujeres Hombre Mujeres Hombre Mujeres

Ligera sensación en la mano 1 0.6 0.4 0.3 7 5

Umbral de percepción 5.2 3.5 1.1 0.7 12 8

Choque Indoloro 9 6 1.8 1.2 17 11

Choque doloroso sin perdida del control muscular 62 41 9 6 55 37

Choque doloroso 76 51 16 10.5 75 50

Choque doloroso y grave. Dificultades de respiración. 90 60 23 15 94 63

Principio de la respiración ventricular. 200 70 50 35

Choque de 3 segundos. 500 500 100 100

EfectosCorriente Continua

Corriente Alterna

60 Hz 10 000 Hz

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Criterios de DuraciCriterios de Duracióón de lan de laCorrientes AccidentalesCorrientes Accidentales

Corrientes > a 100 mA pueden ser tolerables sin ocasionnarfibrilación, si t<0.1s; las conclusiones de Dalziel muestranque el 99.5% de personas pueden soportar sin fibrilaciónventricular, corrientes de valor (Ic), calculables a partir de laexpresión que toma en cuenta la constante de energía deagunate del cuerpo humano.

De donde:k=0.0135 para personas de 50 kg de pesok=0.024649 para personas de 70 kg de pesoIc: corriente en amperios que fluye por el cuerpot: tiempo en segundos que debe estar entre 0.3 y 3 segundos

tI

tI

ktI

c

c

c

157.0

116.0

)70(

)50(

2

39

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Criterios de DuraciCriterios de Duracióón de las Corrientesn de las CorrientesAccidentalesAccidentales

Es decir, se puede tolerar 116 mA en 1s o 367 durante 0.1s (6ciclos); por lo tanto se puede soportar mayores corrientes si sedispone de sistemas de protección rápidos, que aclaran lasfallas, resultando materia de analisis de decisión de utilizar losintervalos de accionamiento de los Relés de alta velocidad paralos réles de respaldo, para el diseño de puestas a tierra.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Los recierres automaticos rápidos de los interruptoresmodernos, pueden significar un segundo Shock con unintervalo libre inferior a medio segundo, de modo que dicholapso permita a la victima, librarse del contacto, ya que de noser asi, el segundo shock aun siendo menos intenso podrá sermás peligroso y hasta ocasionar la muerte.

Criterios de DuraciCriterios de Duracióón de las Corrientesn de las CorrientesAccidentalesAccidentales

40

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Diferencia deDiferencia de potecialpotecial ((ddpddp) permisible) permisible

La ddp dende de la Ic y de las resistencias de contacto entre lospies y entre una mano y los pies.Donde:dp : Distancia entre los piesIA : Corriente del circuito accidentalRA : Resistencia efectiva total del circuito accidentalIc : Corriente limite del cuerpo

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

U Rc

IA

RpIA

dp

Rp

RMP

CIRCUITO DE TENSION DE PASOCIRCUITO DE TENSION DE PASO

1000

22

1

C

AA

MPpcA

p

R

RUI

RRRR

mdDonde:IA = Corriente de fallaRA = Resistencia de falla totalR2PS=2(RP-RMP),resistencia de dos pies en serieRMP=Resistencia mutua entre piesRP = Resistencia propia de un pieRC = Resistencia del cuerpoCS =Factor de reducción para capa superficialS=Resistividad superficial primera capaC6

6

S2

2

sPS

PS

R

R

41

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

U RC

RP

IA

RMP

RP

CIRCUITO DE TENSION DE TOQUECIRCUITO DE TENSION DE TOQUE

P

2

2

d2

4

:

5.15.1

)(21

MP

P

SSPP

PP

MPPCA

R

bR

Para

CRR

RRRRDonde:R2PP=1/2(RP+RMP),resistencia de dos pies en serieRMP=Resistencia mutua entre piesRP = Resistencia propia de un pieRC = Resistencia del cuerpoCS =Factor de reducción para capa superficialS=Resistividad superficial primera capa

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Valores de resistencias de contactoValores de resistencias de contacto

Los límites de diseño se han establecido comotensiones y para llegar a los límites apropiados, esnecesario considerar la impedancia a través del cuerpohumano, la resistencia de contacto de la mano, laresistencia del calzado y la resistividad del materialsuperficial bajo el calzado. Suponiendo:

100 Ohm – metro la resistividad del suelo.

1000 Ohm para la impedancia del ser humano.

4000 Ohm de impedancia para el calzado.

300 Ohm resistencia de contacto de la mano.

42

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

TensiTensióón de paso y de contacton de paso y de contactopermisibles por el cuerpo humanopermisibles por el cuerpo humano

09,02

)1(09,01

/157.0)5.11000(

/116.0)5.11000(

/157.0)61000(

/116.0)61000(

)70(

)50(

)70(

)50(

s

SS

SSContacto

SSContacto

SSPaso

SSPaso

hC

tCU

tCU

tCU

tCU

Cs = 1 para suelos homogeneoshS=espesor de la capa superficial

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

S

SK

DeterminaciDeterminacióón grafica den grafica de CsCs

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.04 0.08 012 0.200.16 0.240

Cs

hs

hs (metros)

-0.9-0.8-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

K=0

43

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Valores tolerables deValores tolerables de UcUc

1

10

100

1000

10000

Tiempo de despeje de falla (s)

Tens

ión

deco

ntac

tope

rmiti

do

(v) Con gravilla

Sin gravilla

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

AplicaciAplicacióónn

Determinar la tensiones admisible para una persona de 70 kgsi la falla es despejado en 200ms y la resistividad superficial1000 -m y la resistividad del terreno es 100 -m , ademasel espesor de la primera capa es de 0,2m.

44

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Tarea NTarea Noo 0101

Determinar la tensiones admisible para una persona de 50 kgsi la falla es despejado en 300ms y la resistividad superficial1500 -m y la resistividad del terreno es 150 -m , ademasel espesor de la primera capa es de 0,7m.

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

Tarea NTarea Noo 0202

Si estamos dentro de una subestación GIS, determinar latensiones admisible para una persona de 70 kg, para unafalla que es despejado en 130ms.

45

UNI-FIEE

lsayas@cip.org.pe

ReflexiReflexióónn