modulo 3 diseno de puesta a tierra
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Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
DISEÑO DE SISTEMAS DE
PUESTA A TIERRA
XPT Puesta a Tierra
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Beneficios de Un Sistema de Puesta a
Tierra Diseñado Apropiadamente– Resultados Predecibles
– Seguridad del Personal mejorada
– Mejora de la confiabilidad del equipo
– Protección contra Rayos / Subidas de Tensión
– Rendimiento Mejorado del Equipo
– Menos Ruido Electrónico
– Menos estrés sobre el equipo y menos errores de
funcionamiento
– Calidad de la Energía Mejorada
– Cumple los Requerimientos de Garantía de
Fabricantes
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Información Requerida
– Requerimentos Especificos de Puesta a Tierra
– Propósito del Sistema de Puesta a Tierra
– Información de la Resistencia del Suelo
– Descripción del Suelo/ Informes Geográficas
– Diagrama del Sitio
– Instrucciones Especiales del Cliente/
Especificaciones
– Configuración de la Acometida de Luz
– Carreteras de acceso disponibles
– Gastos Generales / Espacios libres bajo tierra/
Obstrucciones
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Requisitos Típicos de Puesta a Tierra
– NFPA 70 NEC 25 Ω o dos jabalinas
– IEEE Estándar 142 Dependiente de Equipo: 2-10-25 Ω
– IEEE Estándar 1100 Dependiente de Equipo: 5-10 Ω
– Motorola Estándar R-56 5 Ω objetivo, 10 Ω máximo
– Emerson DeltaV (control industrial) 3 Ω
– Torres alta tensión 2-5 Ω objetivo, 10 Ω máximo
– GE Sistemas Médicos 2 Ω objetivo, 5 Ω máximo
– Instalaciones “IT” 1-2-5 Ω objetivo
Resumen: La especificación de resistencia a tierra (tantos ohmios Ω)
varia con La aplicación específica (Puesta a Tierra de neutro, pararrayos, reducción de
ruido electrónico, protección de personal, etc.)
La norma vigente para la aplicación
El país con sus propias normas
El fabricante del aparato / dispositivo particular
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
5 OHMIOS Vs. 25 OHMIOS
− Especificaciones para equipo electrónico sensitivo
− Seguridad y rapidez al disipar cargas o potenciales
no deseados
− El tamaño del sistema de Puesta a Tierra
− Punto de Referencia (potencial cero)
− 25Ω en el NEC se aplica a una resistencia máxima
por cada electrodo
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Beneficios de un Diseño a Propósito
– Resultados predecibles
– Resultados comprobables
– Sistema Confiable
–Sistema Específico de Sitio
–Ahorro de Costos
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Puesta a Tierra 25
Caída de
Rayo
18,000AEl Aumento Potencial será
~450KV en el sitio
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Puesta a Tierra 5
Caída de
Rayo
18,000AEl aumento potencial será
~90KV en el sitio
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Elementos / Componentes para Elaborar
Sistemas de Puesta a Tierra• Jabalinas y electrodos de aterramiento
Varillas de cobre, acero, acero bañado por cobre, acero galvanizado
Tubos electrolíticos: verticales o horizontales
• Electrodos incrustados / enterrados en concreto (método “Ufer”)
• Anillo de aterramiento del edificio
• Anillo de aterramiento de la torre (si sea separada del edificio)
• Conductores de aterramiento: el neutro del transformador + alambre de
protección (cable verde)
• Conductor hacia las jabalinas de Sistema de Protección contra Rayos
(los pararrayos)
• Conductores radiales de aterramiento (contrapeso)
• Revestimiento metálico del pozo (cuando esté menos de 8m del edificio)
• Tubería metálica: agua y gas
• Barra de aterramiento de equipos de telecomunicación
• Estructura metálica que toca la tierra
• Cualquier objeto metálico que toca la tierra como cercas, pasamanos
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de un
Sistema de Puesta a Tierra
– Anillo Enterrado en Tierra (Contrapeso)
– Electrodos de Puesta a Tierra: Vertical &
Horizontal
– Conductores al Electrodos Puesta a Tierra
– Barras de Puesta a Tierra
– Conductor de Puesta a Tierra
– Puente de Unión Equipotencial principal
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes del Sistema
de Puesta a Tierra
En breve, cualquier conductor que
toca la tierra (intencionalmente o no)
es parte del sistema de Puesta a
Tierra (PAT). Nosotros estamos
interesados en lo intencional.
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento
• Jabalinas y electrodos de aterramiento
• Electrodos incrustados / enterrados en concreto
• Anillo de aterramiento del edificio
• Anillo de aterramiento de la torre (si sea separada del edificio)
• Conductores de aterramiento: el neutro del transformador + alambre
de protección (cable verde)
• Conductor hacia las jabalinas de Sistema de Protección contra
Rayos (los pararrayos)
• Conductores radiales de aterramiento (contrapeso)
• Alambres tensores de la torre
• Varilla de aterramiento de la torre
• Revestimiento metálico del pozo (cuando esté menos de 8m del
edificio)
• Tubería metálica: agua y gas
• Barra de aterramiento de equipos de telecomunicación
• Cualquier objeto metálico expuesto como cercas, pasamanos
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y Sus
Limitaciones
Tuberías de Agua
– Gran cantidad de metal bajo tierra ofreciendo una
"teóricamente buena tierra"
– Inconvenientes:
o Difícil de probar / imposible de mantener.
o El plástico destruye la integridad del circuito.
o La condensación y la corrosión se aceleran.
– NO recomendable para aterramiento
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Varillas Clavadas / Hincadas
– Acero bañado por cobre o acero galvanizado
Inconvenientes:
– Acero es activo químicamente: va a oxidar tarde o
temprano
– Fácilmente afectada por el ambiente, pH del suelo, la
temperatura y la humedad
– La resistencia aumenta progresivamente con la edad
al oxidarse
– Por lo general es dañado durante la instalación:
rasguños al clavar
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
“Las jabalinas siempre han funcionado
para nosotros...”
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Jabalinas (“ex-jabalinas”)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Varillas de Cobre
– Jabalinas de puro cobre
Lo bueno:
– Químicamente más estable que acero
– Baja resistencia
Inconvenientes:
– No se puede clavar; tiene que enterrar
– Mecánicamente débiles
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Placas Metálicas
– Placas de cobre fino bajo postes o contrapesos
complementarios
– Bastante área de contacto con el suelo
Inconvenientes:
– Pequeña esfera de influencia, el aumento de
medición de resistencia.
– Susceptibles a los cambios ambientales y la
corrosión.
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Anillo enterrado y conductores radiales– Cable pelado (#2 hasta 2/0) enterrado en una zanja alrededor del
predio (anillo) o radial (contrapeso)
– Bastante área de contacto con el suelo
– Buena forma de conectar a las jabalinas
– Mantiene la Subida de Potencial de Tierra (SPT) mejor durante la
caída de rayos
Inconvenientes:– Mucho material (100s de metros)
– Tiene que evitar contacto o acercamiento con otros objetos
metálicos para evitar corrosión
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Electrodos Incrustados– El concreto tiene mucho contacto con el suelo; también es
conductiva
– Conexión eléctrica a los fierros incrustados en la fundación
– Cable pelado incrustado en la fundación: preferible
Inconvenientes:– La conexión al fierro o cable tiene que ser apropiada para incrustar
en concreto: soldadura exotérmica o conector de alta presión
– No se puede usar si hay impermeable entre el concreto y el suelo
– No debe usar como el único elemento de aterramiento. Concreto
puede fracturarse con alta corriente (rayos). Así se usa este método
para mejorar el aterramiento.
– No hay una formula para calcular con precisión su resistencia
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus LimitacionesElectrodos Incrustados
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Aterramiento Ufer: Electrodo Incrustado
Uno de los problemas del método de incrustar electrodos en concreto tiene que
ver con la posibilidad de fracturar el concreto si lleva la gran parte de una descarga
atmosférica. La corriente puede calentar la poca humedad en el concreto
convirtiéndola en vapor instantáneamente. Tal “explosión” es muy fuerte y muy
localizada. ¿Cuánto cuesta para reemplazar estos bases de concreto?
El remedio: Evita que los electrodos incrustados sean las únicas o principales
entradas de la energía del rayo al retornar a la tierra.
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Electrodos incrustados:
antes de vaciar el concreto
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Construcción de acero– Gran estructura metálica
– Se dispersa corriente de falla por igual sobre una gran área
Inconvenientes:– Pueden tener poca o ninguna conexión a la tierra especialmente si
hay una barrera de impermeable para proteger el acero en contacto
con el suelo
– Puede ser que no son eléctricamente continuos; tiene que soldar
los elementos verticales / algunos horizontales para mantener
continuidad eléctrica
– Muchas veces la construcción no se permite el soldar fierros
verticales
– Agrega ruido eléctrico por cada punto que contacte eléctricamente
– Puede crear múltiples conexiones a tierra
Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Neutro de Transformador– Las normas exigen que el neutro del transformador tenga una
conexión intencional por una jabalina a la tierra
– Las normas exigen que haya una conexión intencional entre la
barra de aterramiento equipotencial y el neutro
Inconvenientes:– MUCHO del casco viejo de Cochabamba usa “delta flotante” o sea
que NO HAY una conexión a la tierra
– Puede ser que el transformador no es muy cerca si sea
compartido con otros abonados
Entonces agregamos la conexión al neutro del transformador a
nuestro “juego de elementos” de aterramiento pero no es el
único elemento
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Malla de Cobre– En algunos casos especiales la mejor opción es el uso de
malla de cobre Condiciones muy rocosas
Necesidad de minimizar la subida de potencial de la tierra
(subestaciones), una amenaza a vida
– Cuando coloca con una tapa de bentonita se puede mejorar
sus características
– Se puede elaborar a mano (muchos puntos de soldar) o
comprar hecho en rollos, listo para colocar
Inconvenientes:– Siendo que es hecho de cobre, su costo es más alto
– Difícil revisar su condición cada año
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Malla de Cobre
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus Limitaciones
Jabalina de poste de luz / tablero– Las normas exigen que la acometida del abonado tenga una
conexión intencional por jabalina a la tierra
– Las normas exigen que haya una conexión intencional entre la
barra de aterramiento equipotencial y tal jabalina de acometida
Inconvenientes:– MUCHO del casco viejo de Cochabamba usa “delta flotante” o sea
que NO HAY una conexión a la tierra
Cuando haya una jabalina de poste de luz / acometida, debemos
agregar esta conexión a la barra equipotencial. Pero no
podemos depender en sí de tal jabalina para nuestro
aterramiento
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Componentes de Aterramiento y
Sus LimitacionesEl sistema de Tubo Electrolítico XPT– Tubos de puro cobre o acero inoxidable lleno de sal (electrolítico)
– Se insertan en un pozo de 15-20cm diámetro relleno con una
formulación de bentonita especial (proteja el cobre / acero y
aumenta la conductividad)
– La sal se filtra de agujeros pequeños para penetrar la bentonita
aumentando la conductividad
Inconvenientes:– Tiene que perforar un pozo de 15-20cm diámetro
El sistema XPT es una herramienta para lograr muy bajas
resistencias de aterramiento en espacio limitado / condiciones
rocosas o arenosas
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Cuadro de la cubierta ranurada
Cubierta protectora de caja
Conexión de Prueba U-bolt
Agujeros de respiración
4/0 conductor de cobre (o #6 hasta 2/0)
Sales electrolíticos no peligrosas
Orificios de Drenaje
Raices Electroliticas
Tubos de cobre o acero inoxidable
Sistema de Aterramiento XPT (Tubo Recto)eXcelente Puesta a Tierra
Tubo electrolítico
Conexión Exotérmica
Material de relleno : Lynconite II (bentonita)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Orificios de
Drenaje
3 mRaices Electrolíticas
Conexión Exotérmica
Cuadro de la cubierta ranurada
Cubierta protectora de caja
Conexión de Prueba perno-U
Agujeros de respiración
AWG # 6 conductor de cobre hasta 1000 MCM
Material de relleno: Lynconite II (bentonita)
Tubos de cobre o acero inoxidable
Tubo electrolítico1 m
Sales no
peligrosas
Sistema de Aterramiento XPT (Tubo Horizontal)eXcelente Puesta a Tierra
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Variación de Resistencia a través de un
Tubo XPT -vs- Jabalina Clavada
0
10
20
30
40
50
60
Alta Baja Media
Jabalina clavada
Tubo XPT
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Pozos aumentados químicamente– Pozos llenos de productos químicos de alta conductividad como
sales, conectado al sistema de aterramiento
Inconvenientes:
– Peligrosos para el medio ambiente
– Tarde o temprano las sales van a filtrar al ambiente subterráneo;
sin medir la resistencia no se sabe
– Restringidos o prohibidos por reglas de medio ambiente
Componentes de Puesta a Tierra y
Sus Limitaciones
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Resumen de Componentes de
Puesta a Tierra En proyectos de alto valor utilizamos una variedad de componentes
o elementos de aterramiento. No dependemos de un método solo.
Siempre dependemos de elementos que nosotros colocamos con el
propósito de elaborar un sistema de puesta a tierra
Los elementos más destacados son jabalinas, tubos electrolíticos,
anillos enterrados y conductores radiales
En “segundo lugar” utilizamos:
• Conductores incrustados en cemento
• Conexiones a tubería de agua
• Jabalina de poste de luz / neutro de transformador
En condiciones rocosas / arenosas o cuando hay muy poco espacio
para clavar jabalinas múltiples o cavar zanjas, podemos utilizar
tubos electrolíticos
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Diseño y los Cálculos
de Puesta a Tierra
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Diseño de Puesta a Tierra
Factores que influyen en el diseño de puesta a tierra:
– Resistividad del Suelo
– Humedad y Composición del Suelo
– Temperatura y Medio Ambiente del Suelo
– Encuesta de Sitio/ Reporte Geológico
– Área disponible
– Cuadro de Agua/ Profundidad del lecho rocoso
– Estructura del Suelo/ Compactación
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Procesos de Diseño
– Encuesta de Sitio y Suelo: primordial
– Decisión sobre cuales componentes Jabalinas
Radiales / Conductores horizontales
Tubos electrolíticos
Anillos
Placas
Otros componentes
– Cálculos de Diseño por cada componente
– Instalación
– Inspección Final y Pruebas de resistencia
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Cálculos: Las Suposiciones Claves
1. El suelo está uniforme y homogéneo en las
tres dimensiones
2. No hay otras capas de otra resistividad dentro
del alcance de la „esfera de medición.‟
3. Los cálculos no comprenden variaciones
estacionales de humedad, temperatura
4. No hay objetos metálicos grandes en campo
de medición para interferir
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Ecuaciones para la calculación de resistencia de
varios elementos
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Nomograma de Resistencia: Varilla Vertical
Este ejemplo refleja una resistencia de tierra de 5 ohmios, con una resistividad del
suelo de 1800 ohmios-cm con varillas de acero de diámetro de 5 / 8 pulgadas con
revestimiento de cobre enterradas a una profundidad de 10 pies.
1) Seleccione la resistencia
requerida en la escala R.
2) Seleccione la resistencia
aparente en la escala P
3) Ponga una regla en las
escalas R y P , y deje
que se cruzan con la
escala K
4) Marca el punto en la
escala K
5) Ponga una regla en el
punto de las escalas K y
DIA y deje que se cruzan
con la escala D
6) El punto en la escala de
D será la profundidad
requerida para la
resistencia en la escala R
R=Resistencia de la
Varilla-Ohmios
P
R KDIA
P=Resistividad
del Suelo
(ohmios-cm)
D=
Profundidad
de la Varilla
(Pies)
DIA=
Diametro
de la varilla
(pulgadas)
DProceso
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Resistencia- Ohmios
Longitud de la varilla-
pies
Díámetro-
pulgadas
P=Resistividad
del Suelo
(ohmios-cm)
K
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Nomógrafo de Puesta a Tierra
Varilla Vertical
− Seleccione una resistencia de 5 Ohmios en la escala “R”
− Seleccione 2000 Ohmios-cm en la escala “P”
− Ponga una regla en los puntos por encima y marque en
la escala “K”
− Ponga un punto derecho en la escala “K” y ¾ en la
escala “Dia”, y permita que se intersecarse en a escala
“D”
− Para la intersección en el punto de la escala “D” la
profundidad de la jabalina es requerida(~14 pies)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Nomógrafo de Puesta a Tierra
− Seleccione una resistencia de 5 Ohmios en la escala “R”
− Seleccione 5000 Ohmios-cm en la escala “P”
− Ponga una regla en los puntos por encima y meque en
la escala “K”
− Ponga un punto derecho en la escala “K” y ¾ en la
escala “Dia”, y permita que se intersecarse en a escala
“D”
− Para la intersección en el punto de la escala “D” la
profundidad de la barra es requerida(~43 pies)
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Resistencia de Una sola Varilla
1
4ln
2 a
L
LR
R = Resistencia en Ohmios ρ = Resistividad Ω-cm
L = Longitud de la Varilla a = Diámetro de la Varilla
Ambos “L” y “a” en centímetros
[1 Ω-m = 100 Ω-cm] tenga cuidado con las unidades
Libro Verde IEEE-142-1991 (Table 13)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Influencia de la Resistividad del Suelo
Ejemplo:
963.4
1337.77832.0
1794.0
2.1219ln
11.1915
1500
R
R
R
Tipo de Suelo: Arcilla
= 1500 ohmios-cm
5/8” x 10‟ Varilla
R = 4.963 ohmios
Tipo de Suelo: Arena
= 50000 ohmios-cm
5/8” x 10‟ Barra impulsada
R = 165.447 ohmios
447.165
1337.7108.26
1794.0
1.1219ln
11.1915
50000
R
R
R
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Resistencia de Dos Varillas(Separación mayor que la longitud)
...
5
2
31
41
4ln
4 2
2
2
2
s
L
s
L
sa
L
LR
R = Resistencia ρ = Resistividad
L = Longitud de la Varilla a = Radio de la Varilla
s = Separación entre varillas
Libro Verde IEEE-142 (Tabla 13)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
52122.2
18439.04814.2
94167.019581.013367.723.3830
1500
...5
2
31
41
4ln
4 4
4
2
2
R
R
R
s
L
s
L
sa
L
LR
ρ = Resistividad (1500 Ohmios-cm)
L = Longitud de la Varillas (304.8 cm or 10 pies)
a = Radio de la Varillas (0.794 cm or 5/8 pulgadas)
s = Separación entre varillas (609.6cm or 20 pies)
Resistencia de Dos Varillas(Separación mayor que la longitud)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Resistencia de Cable Horizontal
...
5121622
4ln
4ln
4 4
4
2
2
L
s
L
s
L
s
s
L
a
L
LR
R = Resistencia ρ = Resistividad
L = Longitud de cable a = Radio del conductor
s/2 = Profundidad
Libro Verde IEEE-142 (Tabla 13)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Resistencia del Cable Horizontal(100 Pies de 4/0 AWG enterrados a 30 pulgadas de
profundidad)
(Suelo 1500 ohmios-cm)
8499.0
852.100783.0
000000195.0000625.005.02689.3114.915.19151
1500
...512162
24
ln4
ln4 4
4
2
2
R
R
R
L
s
L
s
L
s
s
L
a
L
LR
ρ = Resistividad (1500 ohmios-cm)
2L = Longitud de Cable (3048 cm or 100 pies)
a = Radio de Cable (0.671cm or 0.264 pies)
s/2 = Profundidad de conductor (76.2cm or 30 pies)
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
La famosa Tabla 13 de IEEE
142-1992.
Unidades son Ω-cm y
dimensiones
en centímetros
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Comparación de Elementos
Electrodo
vertical
acero
Cables,
jabalinas de
cobre vertical
/horizontal
Placa
metálica
Electrodo
revestido de
hormigón
Estructura
metálica en
contacto con
el suelo
Tubo
electrolítico
Resistencia a
la Tierra
Moderado Moderado Relativa-
mente baja
Moderado Buena cuando
hay mucho
contacto
Excelente
Resistencia a
corrosión
No tan buena Moderada Moderada Buena Buena Alta
Eficiencia a
largo plazo
No tan buena Moderada Moderada Constante Moderado /
Constante
Mejora a
través del
tiempo
Capacidad a
impulsos de
corriente
grande
No tan buena No tan buena Moderada Moderada Buena Excelente
Costo
generalizado
Barato Moderado Moderado Moderado Moderado Alto
Expectativa
de vida útil
5-10 años 10-15 años 5-10 años 20-30 años 20-30 años 30-50 años
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Muchos Elementos Disponibles
para Elabora Puestas a Tierra
La tabla anterior tiene 14 elementos.
Hay unos elementos muy útiles que no están en
la tabla que no tiene una fórmula
Un ejemplo es el uso de malla de cobre
enterrada en bentonita. Se usan en
subestaciones de luz.
Otro es el revestimiento de un pozo.
Efectivamente es un electrodo inmenso. [Tiene
que proteger los cables de bomba.]
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Una Aproximación para Tubos
Electrolíticos
Son más complejos porque tienen factores múltiples: el
tubo; diámetro del pozo; el relleno con sus propias
características; la sal que filtra ligeramente al relleno + el
suelo alrededor del pozo.
Una aproximación es
para tubos verticales
La única forma determinar la resistencia numéricamente
es por programas que manipulan campos electro-
magnéticos.
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Advertencia: es una
aproximación de la
resistencia que se puede
lograr con tubos
electrolíticos.
Dependiendo del suelo,
la humedad, etc se puede
esperar un tubo electrolítico
reemplazar 5-10 jabalinas (o
más en ciertas condiciones)
La ganancia de Tubos
Electrolíticos sobre
Jabalinas
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Advertencia con las Fórmulas
Las fórmulas tiene que ver con suelos uniformes
en las tres dimensiones x, y, z. En realidad
encontramos suelos no uniformes y/o con capas
bajo el superficie.
Los suelos varían durante el año con humedad.
Como cualquier diseño de ingeniería, tiene que
incluir un buen margen: Variación en resistividad de suelo de 3:1 mínimo
Degradación de materiales de 2:1 en su vida útil
Recomendamos un margen mínimo de 25% encima
de estas variaciones por “factores imprevistos”
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Aproximaciones de Elementos
Agregados
El problema mayor es que estamos tratando de efectos
de campos electromagnéticos, no de resistencias
simples en paralelo
Podemos aproximar resistencias en paralelo cuando las
esferas de influencia no se tocan una al otra. Pero para
conectar los elementos tenemos esferas
electromagnéticas que se tocan.
Para proyectos / diseños de alto valor o valor estratégico
recomendamos el uso de programas de análisis que
manipulan campos electromagnéticos por medio de
empresas como Lyncole.
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Puesta a Tierra: Comenzamos con el
fin en mente….
Los requisitos de aterramiento varían con la aplicación
Hay que determinar la resistividad del suelo antes de
diseñar el sistema de aterramiento
Hay varios elementos de aterramiento en nuestra caja
de herramientas. Cada uno tiene sus características
buenas & inconvenientes. Normalmente usamos
elementos múltiples
No recomendamos jabalinas de acero
Recomendamos el uso de material de calidad certificada
como UL o equivalente de Europa, Brasil, Argentina
Hay que medir la resistencia después de la instalación y
cada año siguiente
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Ejercicio: ¿Como lograr 5Ω?
La aplicación es aterramiento de un torre celular
y/o torre de alta tensión
Primer paso: medición del suelo.
• Vamos a suponer que el suelo es de alta resistividad.
• Arena/grava con rho = 1500 Ohm-metros (15.000 Ω-
cm)
Aprovechemos del nomograma para tubos / jabalinas.
Para otros elementos usamos las ecuaciones
Comenzamos con un anillo enterrado diámetro de 10m
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Nomograma de Resistencia de TierraVarillas / Jabalinas verticales
Este ejemplo refleja una resistencia de tierra de 5 ohmios, con una resistividad del
suelo de 1800 ohmios-cm con varillas de acero de diámetro de 5 / 8 pulgadas con
revestimiento de cobre enterradas a una profundidad de 10 pies.
1) Seleccione la resistencia
requerida en la escala R.
2) Seleccione la resistencia
aparente en la escala P
3) Ponga una regla en las
escalas R y P , y deje que se
cruzen con la escala K
4) Marca el punto en la esacal K
5) Ponga una regla en el punto
de las escalas K y DIA y deje
que se cruzen con la escala D
6) El punto en la escala de D
será la profundidad requerida
para la resistencia en la
escala R
R=Resistencia de la Barra de
Tierra-Ohmios
P
R KDIA
P=Resistividad
del Suelo
(ohmios-cm)
D= Profundidad
de Barra (Pies)
DIA=
Diametro
de la barra
(pulgadas)
Direcciones
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
Una Aproximación de
Varios Elementos Juntos
Con suelos de 25-50 Ω–metros no es tan difícil lograr 5 Ω
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¿Cómo lograr 5Ω en 500 Ω-m?
Jabalinas de 3m resultan en ~150 Ω c/u; el anillo
+ radiales resultan en aproximadamente 30 Ω
Tubos electrolíticos de 3m llegan a aprox. 15 Ω
c/u en el mismo suelo. Agregando el anillo y
radiales podemos acercar a 5 Ω en cálculos
aproximados.
Los resultados van a variar en cada instalación
por efectos de humedad en el suelo &
finalmente el envejecimiento de elementos.
Tubos electrolíticos tienen una “ganancia”
de 10 o más sobre jabalinas de la misma
longitud.
Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™
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