ejecución de puesta a tierra

8/20/2019 Ejecución de Puesta a Tierra

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UNIDAD

V

Ejecución de la puesta a

tierra


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Tecsup Virtu@l Indice

Índice

Unidad V: “EJECUCIÓN DE LA PUESTA A TIERRA”

1. Introducción ............................................................................................................. 12. Objetivos.................................................................................................................. 13. Contenido................................................................................................................. 2

3.1 Generalidades .................................................................................................. 23.2 La conexión a tierra .......................................................................................... 2

3.2.1 Componentes interiores y periféricos de la puesta a tierra ........................ 23.2.2 La puesta a tierra interior ....................................................................... 43.2.3 Ubicación de una puesta a tierra............................................................. 5

3.3 Partes de una puesta a tierra ............................................................................ 73.3.1 Puestas a tierra con electrodo vertical ..................................................... 73.3.2 Puestas a tierra de electrodo horizontal................................................... 9

3.4 Selección de accesorios de instalación...............................................................103.4.1 Conductor de conexión a la puesta a tierra.............................................113.4.2 Accesorios de conexión .........................................................................12

3.4.2.1 Conexión mecánicas.................................................................123.4.2.2 Conexiones bronceadas............................................................143.4.2.3 Conexiones soldadas en forma autégena...................................143.4.2.4 Capacidad de transporte de corriente de falla ............................15

3.4.3 Uniones exotérmicas .............................................................................153.4.4 Materiales de relleno.............................................................................193.4.5 Accesorios de acabado exterior..............................................................20

3.4.5.1 Caja de registro construida.......................................................203.4.5.2 Caja de registro prefabricada....................................................21

3.5 Método y presupuesto .....................................................................................223.5.1 Lista de requerimientos.........................................................................223.5.2 Presupuesto aproximado.......................................................................23

3.6 Labores de instalación y acabados....................................................................243.6.1 Mano de obra, herramientas y equipos...................................................243.6.2 Ejecución de las excavaciones y preparación ..........................................273.6.3 Rellenado y colocación del electrodo ......................................................303.6.4 Conexión al tablero eléctrico..................................................................32

4. Resumen.................................................................................................................355. Preguntas de autocomprobación ...............................................................................36

6. Respuestas a las preguntas de autocomprobación......................................................37


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UNIDAD V

“EJECUCIÓN DE LA PUESTA A TIERRA”

1. INTRODUCCIÓN

Después de haber definido las características del pozo de tierra y haber realizado todos loscálculos necesarios para la selección de los equipos, el siguiente paso es su ejecución; paraello es conveniente seguir una serie de pasos y recomendaciones que permitan unarealización óptima y económica.

Es así que para la instalación de electrodos verticales se dispone de medios mecánicos paraintroducirlos, pudiéndose instalar varios de ellos en paralelo si fuera necesario, peroteniendo presente que ello no implique saturación, aunque en ese caso, para lograr lamáxima eficacia, deberán disponerse de forma que la distancia que guarden entre sí sea almenos igual al doble de la longitud enterrada de los mismos.

Antes de la ejecución de la puesta a tierra, deberá elaborarse una lista de materiales yequipos y luego seguir una secuencia de ejecución que garantice su culminación exitosa.

2. OBJETIVOS

• Diferenciar las partes constitutivas de una puesta a tierra.

• Seleccionar los accesorios de instalación de una puesta a tierra.

• Elaborar el método y presupuesto de una puesta a tierra.

• Identificar las labores de instalación de una puesta a tierra.


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3. CONTENIDO

3.1. GENERALIDADES

La instalación de la puesta a tierra debe satisfacer básicamente las siguientes

condiciones:- El trabajo a ejecutarse debe ser eficiente para minimizar costos de instalación.

- El terreno o material de relleno usado no debe tener un índice de acidez pH talque cause corrosión al electrodo.

- Todas las uniones o conexiones bajo tierra deben ser construidas de modo tal que

no se presente corrosión en dicha unión o empalme.

- El método de instalación, relleno y conexiones dependerá de la configuración deelectrodo que se usará y de las condiciones del terreno.

3.2. LA CONEXIÓN A TIERRA

A continuación se detallan los componentes interiores y periféricos de la puesta atierra, así como, la función física de la puesta a tierra interior. Finalmente se ubica lapuesta a tierra en la edificación.

3.2.1. COMPONENTES INTERIORES Y PERIFÉRICOS DE LA PUESTA ATIERRA

Estos componentes están constituidos por el conductor que posibilita launión de las masas de los aparatos eléctricos a la puesta a tierra de lavivienda.

• Componentes interiores

El circuito interior de protección parte del borne de tierra del tablero dedistribución, llegando hasta la tercera entrada de los receptáculos de lostomacorrientes, con un conductor aislado (según lo indica el códigonacional de electricidad) que acompaña en su recorrido a los pares dealimentadores secundarios energizados.

Cuando el sistema eléctrico externo tiene el neutro puesto a tierracorrido el circuito de protección se incluye también en el recorrido de losalimentadores secundarios del alumbrado.

Los conductores eléctricos de las instalaciones interiores, deberíancaracterizarse por el color de su aislamiento; al circuito de tierra lecorresponderá el color verde o amarillo, mientras que para losconductores de fase estarían reservados los colores rojo, negro y azul.


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Fig. 5.1 Instalación eléctrica interior

• Componentes periféricos

El circuito periférico de protección es aquel que une la puesta a tierra deledificio con el borne de tierra del tablero de distribución, mediante unconductor aislado o desnudo de 10 mm2 de sección. (Fig. 5.2)

En edificios de condominio, en forma similar se une a la puesta a tierracon el terminal de tierra de la caja principal de distribución, desde dondese reparte a los montantes.

Dicho tramo deberá ser protegido contra ulteriores daños por excavacióno remoción de suelo, mediante una tubería de PVC – Pesado, hasta su

salida a la superficie o llegada al ducto.

Fig. 5.2 Recorrido del conductor de tierra.


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3.2.2. LA PUESTA A TIERRA INTERIOR

Como se trató en las unidades anteriores las puestas a tierras estándestinadas a brindar la seguridad eléctrica que prevén las normas y asegurarel correcto funcionamiento de los aparatos conectados al circuito eléctrico,

aparte de otros beneficios en la calidad del uso del servicio que son:• Evacúan y dispersan corrientes eléctricas con mínima

resistenciaLas corrientes que se canalizan hacia tierra, tienen diversos orígenes yamplitudes; en todos los casos, su dispersión en el suelo. (Fig. 5.3), sehace a través de la resistencia total del sistema de puesta a tierra(circuito, conexiones y puesta a tierra) cuyo valor en lo posible debe sermínimo para asegurar la protección de las personas, lo cual depende dela eficacia lograda en la instalación de los electrodos en el suelo.

Para proteger a las personas de los toques eléctricos, las masas de losaparatos eléctricos o electrónicos se conectan al circuito de tierra ya seasólidamente cuando estos son estacionarios o bien a través de la tercerapata de los respectivos enchufes cuando dichos artefactos son portátiles.

Fig. 5.3 Dispersión de corrientes en el suelo

•

Proveen a las masas el potencial de referencia ceroEl comportamiento de la tierra como un sumidero infinito de carga haceque su potencial sea cero (V=0); luego, todo aparato eléctrico cuyamasa sea conectada a la tierra (Fig. 5.4) estará provisto de dichopotencial de referencia cero, que propiciará tanto su óptimofuncionamiento como el de los dispositivos asociados a él.

Los equipos electrónicos de todo tipo exigen este requisito para sucorrecto funcionamiento dado que utilizan pequeños voltajes deoperación y son muy sensibles a toda variación de tensión.


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Cuando las masas no están conectadas a tierra, el potencial dereferencia en ellas es “Flotante” es decir, diferente de cero, dependiendode las capacitancias parásitas hacia tierra; en tal caso, ocurre laelectrización de las masas y el funcionamiento de equipos o aparatosque tienen componentes electrónicos no es correcto o no es satisfactorio.

Fig. 5.4 Conexión a tierra de las masas

3.2.3. UBICACIÓN DE UNA PUESTA A TIERRA

La elección del lugar en los inmuebles ya construidos deberá hacerse en loposible con la ayuda de los planos de las instalaciones subterráneas;eléctricas, sanitarias (agua, desagüe), combustibles líquidos, gas, aire yotras estructuras enterradas para no interferir con ellas y lograr unaubicación próxima al tablero eléctrico de distribución.

• Predios con áreas libres disponibles

Generalmente, los planos de instalación eléctrica, muestran que yatienen designada la ubicación de la puesta a tierra y los recorridos delcircuito de conexión, en cuyo caso, sólo habrá que seguir dichasespecificaciones. (Fig. 5.5)

Cuando no se dispone de planos de instalaciones subterráneas, seránecesario ubicar en forma aproximada, la presencia y recorrido de éstasa fin de evitar daños durante las excavaciones. Si hubiese sótano o pisode subsuelo, será el lugar ideal para ubicar la puesta a tierra.

Una posible ubicación es en alguna de las áreas libres que estánconstituidas por los retiros de fachada y los espacios internos que sedestinan parcialmente a jardines y a pasadizos o patios cubiertos conlosas; se deberá prever la mínima distancia de recorrido del circuito altablero eléctrico de distribución.


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Fig. 5.5 Puesta a tierra en área disponible

• Edificaciones sin áreas libres disponibles

En edificios comerciales o de oficinas donde tanto los retiros como losespacios de holgura están totalmente cubiertas por losas y destinados adiversos usos; se siguen las indicaciones de los planos de instalacioneseléctricas. Si las instalaciones de aterramiento ya existen y soninoperantes, se hará la renovación.

Cuando no se dispone de planos ni hay evidencias de la existencia de lapuesta a tierra, el sitio será elegido en un lugar discreto, próximo al

muro de medidores. (Fig. 5.6) previéndose una excavación puntual ycuidadosa.

Fig. 5.6 Puesta a tierra en áreas de servicio.

El lugar elegido para la instalación de la puesta a tierra, de preferencia,debe estar al cubierto de cualquier paso de tránsito vehicular, dado quela conservación normalmente se hace con aplicación directa de agua o

soluciones.


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3.3. PARTES DE UNA PUESTA A TIERRA

Presentan una configuración sencilla, basada en un electrodo simple embutido en unrelleno dentro de una excavación, con accesorios de conexión al tablero eléctrico. Elelectrodo adoptado, depende de las características del suelo y de su resistividad.

3.3.1.

PUESTAS A TIERRA CON ELECTRODO VERTICAL

Son las que más se aplican por el mínimo espacio que necesitan, las partesque componen el modelo económico varían poco, se pueden escoger entredos formas de electrodo y tres configuraciones de acabado externo según lanecesidad a la que se adecúa el modelo propuesto, permitiendo lograr entre6 y 12 Ohm de resistencia de dispersión.

• Partes principales

1. Acabado exterior- Modelo cerrado (con caja)- Modelo abierto (en hoyo)- Modelo ciego (cubierto)

2. Electrodo principal- Electrodo simple- Electrodo con auxiliar

3. Grapa desmontable4. Conductor de conexión5. Auxiliar de electrodo6. Empalme múltiple soldado7. Pozo vertical8. Relleno conductor9. Lechos de sal10. Niveles de impregnación

Fig. 5.7 Puesta a tierra con electrodo vertical


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• Uso de electrodo principal con auxiliar

Tres cuerdas paralelas de conductor de cobre aseguran la eficacia de laoptimización del electrodo embutido en el relleno conductivo.

- En suelos de alta resistividad

Cuando la resistividad equivalente en el lugar elegido para lainstalación de la puesta a tierra, sobrepasa los 300 Ohm – m.

- En suelos de granulometría gruesaCuando el material extraído de la excavación contiene poca tierra finao inclusive cuando haya sido necesario mejorarla para el relleno.

• Uso de caja de registro construida

Cuando la puesta a tierra está en un área de servicio con tránsitopeatonal y de carga manual; asimismo, para el caso de tener quesoportar el tránsito vehicular, dicha caja de registro deberá mejorar encimentación y robustez.

Fig. 5.8 Esquema dimensional de una puesta a tierra de electrodo vertical.


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3.3.2. PUESTAS A TIERRA DE ELECTRODO HORIZONTAL

Se aplican esporádicamente, generalmente cuando el subsuelo es rocoso.Las partes que componen el modelo económico son fijas, sólo varía elacabado externo que puede tener tres configuraciones según la necesidad a

la que se adecúa el modelo propuesto, que permite obtener resistencias dedispersión entre 8 y 14 Ohm.

• Partes principales

1. Acabado exterior.-

Modelo cerrado (con caja).- Modelo abierto (en hoyo).-

Modelo ciego (cubierto).2. Electrodo principal.

-

Electrodo simple.- Electrodo con auxiliar.

3.

Perno desmontable.4. Conductor de conexión.5.

Auxiliares de electrodo.6. Relleno conductor.7. Lecho de sal.8. Niveles de impregnación.9. Empalme múltiple soldado.10. Zanja principal.

Fig. 5.9 Puesta a tierra con electrodo horizontal.


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• Configuraciones de acabado de las puestas a tierra

- Modelo cerrado (con caja de registro y tapa)Se instala en lugares con tránsito peatonal y de carga manual, seprevén medidas de conservación.

- Modelo abierto (con hoyo o canal en suelo natural)Se instalan en ubicaciones libres de tránsito peatonal o vehicular(jardines); su ubicación debe ser señalizada en la pared más próxima,para ulterior ubicación.

- Modelo ciego (totalmente cubierto)

Se instalan en áreas utilitarias o decorativas, cubiertas por una losa opor nivelación del suelo; su ubicación será señalizada en la pared máspróxima, para ulterior ubicación.

Los modelos de puestas a tierra puntuales y simples son económicos yeficaces; el método básico de instalación que se propone ha sido probadoen aterramientos de líneas eléctricas en suelos de alta resistividad.

Fig. 5.10 Esquema dimensional de una puesta a tierra de electrodo horizontal.

3.4. SELECCIÓN DE ACCESORIOS DE INSTALACIÓN

A continuación se seleccionarán los diversos accesorios que se utilizan en la puesta atierra.

Los accesorios metálicos del electrodo de cobre de la puesta a tierra, así como los deacabado exterior, deben ser de buena calidad y merecer una correcta instalación demodo que aseguren el cabal desempeño del conjunto y su duración.


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3.4.1. CONDUCTOR DE CONEXIÓN A LA PUESTA A TIERRA

• Cálculo de la sección del conductor de servicio y protecciónLa dimensión de los conductores de servicio, debe calcularse conforme alvalor de la corriente de servicio que circule por ellos, la sección mínima

puede determinarse por la fórmula siguiente:

I : corriente en amperiosS : sección transversal, en mm2

t : tiempo, en segundos, durante el cual se aplica la corrienteI.

Tm : máxima temperatura admisible, en ° C

Ta : temperatura ambiente, en ° C

Normalmente, por razones mecánicas se elige una sección mayor.El código nacional de electricidad recomienda los siguientes valoresmínimos, según la dimensión del conductor de acometida (activo) comose muestra en la Fig. 5.11.

Fig. 5.11 Conductor de puesta a tierra T 3-X CNE TV

• Conductor de protección

El conductor del circuito de protección que sale del electrodo de puesta atierra y llega al tablero de distribución, debe tener una sección recta de10 mm2 o mayor, normalmente el código nacional de electricidad definelas secciones necesarias en función de los alimentadores de la acometidadel suministro eléctrico. Será de cobre electrolítico con aislamiento TW odesnudo (Fig. 5.12), su recorrido en el suelo lo hace por una zanjasuperficial de (0,4 m) de profundidad a través de una tubería de PVC –pesada para evitar ulteriores daños físicos. La parte exterior se canalizaen una tubería de PVC – flexible.

A 1Ta-234

Ta-Tmlgx

t33

S x1973,55I 10

−=

Sección del conductor deacometida (mm2)

• 35 o menor

• 50

• 70

• 95 a 185

• 240 a 300

Sección del conductor deP.T.

• 10

• 16

• 25

• 35

• 50


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Calibre AWG Sección (mm2) Diámetro (mm) Amperios (A)12 3,309 2,053 2010 5,261 2,588 308 8,366 3,264 456 13,300 4,115 65

4 21,150 5,189 853 26,670 5,827 1002 33,630 6,544 115

Fig. 5.12 Conductores TW o TWH en tubo PVC

3.4.2.

ACCESORIOS DE CONEXIÓN

Las conexiones entre los diferentes componentes deben ser mecánicamenterobustas, tener una buena resistencia a la corrosión y baja resistividad

eléctrica. Es prudente evitar uniones y conexiones innecesarias.Debe considerarse la duración y el valor de corriente de falla que se esperaque soporte el sistema de tierra. Los métodos de unión empleados incluyenmétodos mecánicos, soldadura en fuerte (bronceado), soldadura exotérmicay soldadura por fusión autógena.

3.4.2.1. CONEXIONES MECÁNICAS

Las de uso más frecuente son la conexión apernada (en el casode cintas o barras de sección rectangular) y la conexión porcompresión (abrazadera). Es esencial una conexión eléctrica debaja resistencia. En las conexiones apernadas, debe tenersecuidado con el tamaño de las perforaciones taladradas paraacomodar el perno, para no perjudicar la capacidad detransporte de corriente de la cinta o barra. El diámetro de estaperforación no debe ser superior a un tercio del ancho de lacinta o barra.

Cuando se empernan metales diferentes (por ejemplo de cobrey aluminio) las superficies deben ser minuciosamente limpiadasy protegidas por un inhibidor de óxido. Una vez hecha la

conexión, el exterior debe ser recubierto por pintura bituminosau otro medio para proteger contra el ingreso de humedad.Cuando se une cobre y aluminio, el cobre primero debe serestañado. Estas conexiones no pueden ser enterradas.

Para unir distintos tipos de conductores, por ejemplo barras detierra a cinta o cable, se dispone de abrazaderas apropiadas.

El método de unión por remache no es aceptable, pues losremaches se sueltan y rompen por vibración, oxidación, etc.


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• Conectores típicosEstos deben ser desmontables y de bronce, con sistema depresión por rosca.

- Para conectar el electrodo vertical se prefiere el borne

simple (Fig. 5.13) en anillo, con diámetro interiorvariable desde 0,013 a 0,025 m.

Fig. 5.13 Borne simple de conexión a presión.

-

Para el electrodo horizontal se utiliza un perno contuerca (Fig. 5.14) de 0,04 m (L) por 0,01 m (d); con esefin el extremo que sobresale de la pletina deberá tenerun orificio de 0,013 m (d) hecho con taladro.

Fig. 5.14 Perno pasante de bronce con tuerca.

- Para la conexión al borne de tierra del tablero eléctrico,

sólo es necesario usar un terminal o hacer una oreja enel extremo de llegada del conductor, dado que existen eltornillo y arandela respectivos.

- Para el empalme permanente de los electrodosauxiliares adosados al electrodo principal, se utilizaránmanguitos extensibles (Fig. 5.15) de cobre estañado de0,025 m (d), los cuales se sueldan en baño de estaño

duro. (Fig. 5.16)

PERNO DE

SUJECION

ORIFICIO

REGULABLE

PERNO

DEBRONCE TUERCA

DEBRONCE


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Fig. 5.15 Manguito para empalme múltiple soldado.

Fig. 5.16 Soldado de electrodos auxiliares.

3.4.2.2. CONEXIONES BRONCEADAS

La conexión bronceada se aplica ampliamente al cobre y aaleaciones de cobre. Es esencial disponer las superficies planaslimpias pues los materiales de bronceado no fluyen como lasoldadura. Es esencial además una buena fuente de calor,particularmente para conectores grandes. La técnica empleaalta temperatura y bronce como material de relleno que es elque más se ajusta al cobre.

3.4.2.3. CONEXIONES SOLDADAS EN FORMA AUTÓGENA

Cuando necesitan unirse componentes de cobre de grantamaño, se usa soldadura autógena en ambiente gaseoso.El arco eléctrico proporciona el calor, mientras que el área delentorno al electrodo y la soldadura envuelta por un gas talcomo argón, helio o nitrógeno. Este último se usa ampliamentecomo el “gas inerte” cuando se suelda cobre. El aluminio puedesoldarse vía arco de gas inerte de tungsteno o arco de gas

inerte de metal. También en este caso (aluminio) se usaalgunas veces la soldadura en frío o presión.

MANGUITO EXTENSIBLE

DECOBREESTAÑADO

CRISOL

SOPLETE

SOLDADO

CON ESTAÑO


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3.4.2.4. CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE CORRIENTE DE FALLA

El tipo de unión puede influir en el tamaño del conductor usadodebido a las diferentes temperaturas máximas permisibles paralas distintas uniones. La tabla siguiente indica la máxima

temperatura permisible para diferentes tipos de uniones y eltamaño del conductor requerido según el tipo de unión, parauna corriente de falla de 25 kA y una duración de 1 segundo.

Temperatura máxima permisible para diferentes tipos deuniones

Uniones Apernada Bronceada SoldadaTemp. Máxima

Calibre conductor250°C

152 mm2450°C

117 mm2700°C

101 mm2

Fig. 5.17 Temperatura máxima permisible para diferente tipos de uniones.

3.4.3. UNIONES EXOTÉRMICAS

Estas uniones se realizan mediante un molde de grafito que se diseña paraajustar el tipo específico de unión y el tamaño de los conductores. Usandouna pistola con pedernal se enciende una mezcla de polvos de aluminio y deóxido de cobre y la reacción que se crea forma una unión de cobrevirtualmente puro en torno a los conductores. La reacción de altatemperatura se produce en el interior del molde de grafito.

Este método se utiliza en uniones de mallas de puesta a tierra y quenormalmente no son accesibles, no pueden recibir mantenimiento ni serinspeccionadas y se construyen para una duración como mínimo igual a lade la edificación y equipos que ha de proteger.

• Generalidades de soldadura cuproaluminotérmica

Las soldaduras cuproaluminotérmica tienen su uso más difundido en lasconexiones eléctricas de puestas a tierra.

La unión se realiza por aporte de cobre en estado de fusión que incide auna temperatura superior a los 2.000°C sobre las piezas a soldar.

Esta colada de cobre fundido a alta temperatura se obtiene a partir deun proceso de reacción exotérmica que se genera dentro de un molde degrafito apto para el tipo de unión a ejecutar.

• Principio de funcionamiento

El proceso de reacción exotérmica basa su principio de funcionamientoen el efecto reductor del aluminio.Para el caso de conexiones de cobre, la reacción exotérmica se lleva acabo entre óxido de cobre y aluminio.


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La descripción de este proceso puede sintetizarse de la siguientemanera:

1. El óxido de cobre y el aluminio que integran junto a otroscomponentes cada carga de soldadura, actúan de forma tal que una

vez iniciada la reacción, el aluminio se oxida a expensas del oxígenodel óxido de cobre, generando una alta temperatura que producecobre en estado de fusión más óxido de aluminio, siendo este últimoeliminado en forma de escoria.

2. Durante el proceso, el óxido de aluminio no interfiere en la colada queconforma el cuerpo de la soldadura, por poseer un peso específicomenor que el óxido de cobre.

3. Este tipo de soldadura, se realiza dentro de un molde de grafitofabricado de acuerdo al tipo de unión o conexión a realizar y con undiseño tal que permite que el cobre fundido ataque las piezas a sersoldadas, logrando por el propio shock térmico de corta duración unasoldadura con unión molecular y mayor capacidad de transferencia decorriente que el propio conductor, debido a su mayor seccióntransversal.

• Ventajas técnicasDe esta manera se obtienen conexiones eléctricas que presentan todaslas ventajas de los conectores y uniones convencionales, pero eliminandolos aspectos negativos, como son la concentración de esfuerzos térmicospor reducción de sección, la corrosión en superficies sobrepuestas y lasfatigas mecánicas por exceso de torque o compresión.

Todos estos factores proveen una unión de baja o nula resistenciaeléctrica de contacto con una elevada calidad electromecánica, duradera,sin necesidad de mantenimiento y/o verificaciones periódicas yfundamentalmente con una excelente performance técnico económica.

• Partes de un molde

En la Fig. 5.18 podemos observar las distintas partes que componen unmolde de grafito para la realización de soldaduras cuproaluminotérmica.


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Fig. 5.18 Realización de una soldadura cuproaluminotérmica.

Por razones de claridad, no se representan ni la manija ni la tapa delmolde.

• Procesos de la soldadura

Al iniciar la soldadura por medio delencendido del ignitor, éste provoca elencendido de la mezcla de óxido de cobre yaluminio.Ésta se convierte rápidamente en cobre yaluminio fundido a más de 2.000° C.

Por efecto del mayor peso específico delcobre líquido, éste tiende a bajar hacia elfondo de la cavidad del molde derritiendo,por efecto de su temperatura, el discometálico que contenía la mezcla en polvo.


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Una vez que derrite el disco metálico, sedirige a través del canal de colada hacia lacavidad de moldeo donde se encuentran loselementos a soldar.

En el mismo, funde casi instantáneamentelas piezas, provocando una unión molecular.El aluminio al haberse oxidado a expensasdel óxido del cobre, se convierte en óxido dealuminio.

Se rellena la totalidad de la cavidad de

moldeo con el cobre líquido (parte aportadopor la soldadura y parte por los elementos asoldar).De esta manera se obtiene una soldaduracon unión molecular y mayor capacidad detransferencia de corriente que el propioconductor, debido a su mayor seccióntransversal.El óxido de aluminio y cualquier otro materialque se forma de escoria, se solidificaadoptando la forma del canal y

eventualmente del crisol.Esta escoria puede ser removida fácilmenteal concluir la soldadura y una vez abierto elmolde.

• Precauciones finales

Una vez finalizada la soldadura y retirada del molde, debemos prestar lamayor atención al mantenimiento del mismo.Debemos limpiarlo, retirando todo resto eventual de escoria que hayaquedado en él, por medio de un pincel de cerdas suaves.


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3.4.4. MATERIALES DE RELLENO

Derramando una mezcla de sustancias químicas y de tierra cernida en elvolumen alrededor del electrodo se obtendrá una reducción inmediata ysignificativa en su resistencia de puesta a tierra. Sin embargo, si los

elementos químicos usados se eligen debido a que son solubles, continuarándiluyéndose progresivamente por agua de lluvia u otra causa y laresistividad del suelo entonces aumentará hasta eventualmente retornar asu valor original. Se necesita un mantenimiento regular parareaprovisionamientos de los elementos químicos diluidos. Además del costode mantenimiento, debe considerarse el impacto en el ambiente local de lassustancias químicas incorporadas, lo que puede entrar en conflicto con lalegislación de protección al ambiente. Esta razón descarta un grupo demateriales que antiguamente se empleaban como relleno. En particularmateriales que no debieran ser usados como relleno son: arena, polvo decoque, ceniza, y otros materiales ácidos y/o corrosivos.

El material de relleno debe ser no – corrosivo, de un tamaño de partícularelativamente pequeño y si fuera posible que ayude a retener la humedad.Si el material previamente excavado es apropiado como relleno deberá sercernido previamente y asegurar luego una buena comparación. El suelodeberá tener un índice de pH entre 6.0 (ácido) y 10.0 (alcalino). La arcilladura no es un material de relleno conveniente ya que si es fuertementecompactada, puede llegar a ser casi impermeable al agua y podríapermanecer seca.

En algunas circunstancias, se requiere emplear materiales de rellenoespeciales, debido a la deficiente conductividad eléctrica del terreno. Enestos casos, se agregan deliberadamente algunos aditivos con la intenciónde reducir la resistividad del suelo en la vecindad del electrodo y de esemodo reducir su impedancia de puesta a tierra. El grado de mejoramientodepende principalmente del valor de resistividad original del terreno, de suestructura y del tamaño del sistema de electrodos.

• Materiales especiales de relleno para producir este efecto son:

- BentonitaEs una arcilla de color pardo de formación natural, levemente alcalina

con un pH de 10.5. Puede absorber casi cinco veces su peso enagua, reteniéndola y de este modo expandirse hasta en treinta vecessu volumen seco. Su nombre químico es montmorillonita sódica.

En terreno, puede absorber humedad del suelo circundante y ésta esla principal razón para usarla, ya que esta propiedad ayuda aestabilizar la impedancia del electrodo a lo largo del año. Tiene bajaresistividad (aproximadamente 5 Ohm – metro) y no es corrosiva. Seusa más a menudo como material de relleno al enterrar barrasprofundas. Se compacta fácilmente y se adhiere fuertemente.


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- Yeso

Ocasionalmente, el sulfato de calcio (yeso) se usa como material derelleno, ya sea solo o mezclado con Bentonita o con el suelo naturaldel área. Tiene baja solubilidad y baja resistividad (aproximadamente5 –10 Ohm – metro en una solución saturada).

- Aporte de sales “gel”

Dos o más sales en solución acuosa acompañadas de catalizadoresen la proporción adecuada, reaccionan entre sí formando unprecipitado en forma de “gel” estable, con una elevada conductividadeléctrica (resistividad de aproximadamente 1 Ohm – metro),resistente al ambiente ácido del terreno, con buenas cualidadeshigroscópicas e insoluble al agua. Esta última cualidad le confiere altratamiento con esos materiales sintéticos su permanencia en eltiempo.

Con estos gel se consigue reducciones en la resistencia de puesta atierra de electrodos que van del 25% al 80% del valor original sintratamiento.

3.4.5. ACCESORIOS DE ACABADO EXTERIOR

Las características de la caja de registro con tapa, obedecerán a lasexigencias y condiciones que demanden el tránsito peatonal, los niveles decarga y el paso del tiempo.

3.4.5.1. CAJA DE REGISTRO CONSTRUIDA

Se construyen en el sitio (Fig. 5.19) como parte del trabajo deinstalación en previsión del tránsito peatonal y de carga manual(pasadizos, veredas), o de tránsito vehicular liviano; la base de lacaja está conformada por ladrillos sólidos, un pequeño armado defierro y cemento a ras del suelo con una tapa de fierro de tamañocomercial.


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Fig. 5.19 Caja de registro construida.

3.4.5.2. CAJA DE REGISTRO PREFABRICADA

Se instalan para la fácil ubicación de la puesta a tierra, enlugares con esporádico tránsito peatonal (jardín); son decemento moldeado aligerado (Fig. 5.20) en general no estánhechas para resistir peso.

Fig. 5.20 Caja de registro prefabricada.

BASE DE

CEMENTO CON

LADRILLOS

TAPA DE

FIERRO

ARMADO CON

FIERRO

TAPA DE

CEMENTO

0.3m 0.06m

0.4 x 0.5m

0.2 x 0.25m

BASE MOLDEADA

DE CEMENTO


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3.5. METRADO Y PRESUPUESTO

3.5.1. LISTA DE REQUERIMIENTOS

Según las características de la puesta a tierra a ser instalada, se preverá la

adquisición de materiales e insumos, mano de obra y servicios conexos, apartir de las siguientes partidas con costos referenciales, en US$ dólares anoviembre de 1998.

• Componentes eléctricos y empalmes Costo (cada / unidad)

- Electrodo vertical, jabalina de cobre: 2,5 m, 0,013 m 4,50 (c/kg)

- Electrodo horizontal, pletina cobre 3 m x 0,04 m x 0,003m

4,50 (c/kg)

- Electrodo auxiliar, conductor de cobre desnudo N° 2 AWG 1,25 (c/kg)- Conductor conexión, conductor aislado de cobre TW N°

(*) AWG

0,50 (c/kg)

- Borne simple de presión, bronce, rango: 0,013 a 0,025 m 2,30 (c/kg)- Perno y tuerca de bronce 0,04 m (1) x 0,01 m (d) 1,80 (c/u)- Manguito abierto de cobre estañado: 0,025 m (d) 2,25 (c/u)- Terminal de oreja de cobre para conductor N° (*) AWG 0,85 (c/u)- Tubería de PVC – Pesado y PVC flexible con accesorios

(**) 1,00 (c/m)

• Componentes del relleno, accesorios, sobrantes Costo (cada / unidad)

- Tierra fina común suelta, según Déficit 7,26 (c/m3)- Bentonita sódica u otra bolsa de 50 Kg 6,60 (c/b)- Sal industrial a granel, bolsa de 50 Kg 4,1 (c/b)- Caja de registro con tapa, prefabricada 13,00 (c/u)- Construcción caja registro, 1 bolsa de cemento, 16

ladrillos, Fe 0,006 m10,00 (c/u)

- Tapa de fierro para caja de registro 6,00 (c/u)

• Mano de Obra, Transporte, Herramientas, Equipos Costo (cada / unidad)

- Jornal diario de cada peón para excavación 10,90 (c/u)- Soldado a gas de manguitos, con estaño y pasta 2,60 (c/u)- Suministro agua a granel, de cualquier fuente 6,02 (c/m3)- Retiro de sobrantes, desmonte, piedras 5,45 (c/m3)- Viajes con materiales, ida y vuelta – compras 3,50 c/u)- Uso de herramientas para excavación 3,00 (total)- Uso de equipos, telurómetros, taladros, otros 5,00 (total)- Gastos menores 5,00 (total)

Los costos consignados por metro cúbico (c/ m3) corresponden al viaje de uncamión de 6 m3 de capacidad; tratándose de la ejecución de una sola puestaa tierra, se deberá prever el manejo de los menores volúmenes conmovilidad propia o alquilada, asimismo, se observará el lugar de la obra paraincluir el costo de eventuales roturas y resanes de losas o veredas.

(*) Según el Código Nacional de Electricidad la sección mínima deberáser de 10 mm2 (N° 8 AWG)(**) Según dimensiones del recorrido y del conductor de conexión.


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• Costo neto de la puesta a tierra según características del

electrodo vertical u horizontal y acabado

- Electrodo vertical /horizontal ciego con ejecucióndoméstica.

121,20 114,95

-

Electrodo vertical/ horizontal ciego con ejecucióntécnica 134,20 127,95- Electrodo vertical/ horizontal + caja de registro

prefabricada147,20 140,95

- Electrodo vertical/ horizontal + caja de registroconstruida

150,20 143,95

-

El costo adicional por electrodos auxiliar es de US$ 20,95(*) Según el código nacional de electricidad la sección mínima deberá

ser de 10 mm2 (N° 8 AWG)(**) Según dimensiones del recorrido y del conductor de conexión.

3.6.

LABORES DE INSTALACIÓN Y ACABADOS

3.6.1. MANO DE OBRA, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

La ejecución en el tiempo previsto, de una instalación de puesta a tierra,depende de la dirección y la utilización de mano de obra familiarizada con eltrabajo de campo y también de la disponibilidad oportuna de herramientas yaccesorios de trabajo y de los equipos de taller que sean necesarios.

• Dirección y mano de obra

La dirección del trabajo de campo además de conocer a cabalidad loscircuitos e instalaciones eléctricas aéreas, subterráneas y de interior dellocal, debe estar capacitada para la lectura e interpretación de los planosde construcción (Fig. 5.21), en lo que se refiere a la ubicación de lascanalizaciones y estructuras subterráneas.

Fig. 5.21 Lectura de planos eléctricos y de instalaciones.


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Asimismo, deberá tomar precauciones en relación a roturas accidentalesderrames o fugas y tener conocimientos de su reparación.

Adicionalmente, la mano de obra directa deberá ser confiada a peonesentrenados en el trabajo de albañilería al nivel de ayudante; muchas

veces las excavaciones demandan la rotura de losas tanto utilitariascomo ornamentales, lo cual exige labores cuidadosas de reposición. (Fig.5.22)

El trabajo en general, no conlleva peligros ni eléctricos ni físicos de otraíndole por tratarse de una obra sencilla; no obstante, es recomendabledotar al personal, de indumentaria de seguridad y asegurarlo contra todoriesgo de accidentes.

Fig. 5.22 Trabajo de albañilería y resane delicados.

• Herramientas y equipos necesarios

- La excavación: incluye el manipuleo del material extraído y suselección (separar las piedras) requiere de (Fig. 5.23):

- Pico de punta y cola.- Barreta de minero.

-

Pala de mango largo.- Pala de mango corto.- Balde mediano de fierro con asa (12 litros).- Balde chico de fierro con asa (4 litros).- Soga de 0,019 m de 10 m de largo.- Tablón de madera de 0,025 x 0,3 x 2,0 m.- Tamiz para tierra fina.


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Fig. 5.23 Herramientas de excavación.

- El tratamiento: preparación de las dosis de solución salina y suaplicación en el momento indicado; se utiliza (Fig. 5.24):

- Balde chico de fierro con asa (4 litros).- Listón de madera de 0,019 x 0,1 x 2,0 m.- Manguera de 0,013 x 15 m.- Cilindro de fierro estándar – (150 litros).

Fig. 5.24 Accesorios de instalación.


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- El rellenado: mezclado en seco de la tierra fina con la bentonita y su

vaciado con agua en la excavación; se utiliza:

- Pala de mango largo.- Manguera de 0,013 x 15 m.

-

Tablón de madera de 0,025 x 0,3 x 2,0 m.- Balde chico de fierro con asa (4 litros).

-

El trabajo electromecánico: tendido, conexión, cableado,verificación y medidas de parámetros eléctricos; se utiliza:

- Telurómetro de (4) bornes (Fig. 5.25).-

Multímetro (para medir continuidad).- Taladro con chuck de 0,0013 m..- Brocas de fierro y cemento de 0,01 m.- Equipo para soldar con estaño.- Herramientas de mano y sierra.

Fig. 5.25 Instrumentos de medida.

- Acabados: caja de registro, resane de losas o veredas, limpieza del

sitio, disposición de escombros; utilizan:

- Escoba de fibra gruesa.

- Bolsas desechables de polietileno.- Pala de mango largo.

3.6.2. EJECUCIÓN DE LAS EXCAVACIONES Y PREPARACIÓN

El trabajo debe iniciarse con la ubicación precisa del punto o línea del sueloa ser removido a partir de la exclusión de la presencia de toda otracanalización o estructura subterránea tanto de los servicios del edificio comode los servicios externos que ingresan o pasan; la ejecución no obstante,será cuidadosa, dado que pueden hallarse instalaciones no consignadas en

los planos.


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• Excavación y preparación del pozo

Para un electrodo de 2,5 m (L) y 0,013 m (d) normalmente se prevé unpozo con una profundidad de hasta 2,8 m y 1,0 m de diámetro(Fig.5.26), dimensiones que permiten el trabajo normal de dos peonesen algo más de media jornada.

Fig. 5.26 Perfiles de excavación de pozos.

En suelos deleznables, se amplía la boca del pozo con una o dos gradaslaterales de 0,8 m de alto, para la fácil extracción del material. De sernecesario también se puede aplicar una empalizada similar a la de lasexcavaciones de pozos artesianos1

La preparación del lecho profundo consiste en verter (Fig. 5.27) en elpozo una solución salina de 25 Kg de NaCl en 150 litros de agua (uncilindro) y esperar a que sea absorbido para luego esparcir, 15 Kg de salen grano en el fondo (Fig. 5.28)

Fig. 5.27 Aplicación de la solución salina en pozo, en tres niveles.

1 Pozo artesiano: Pozo de gran profundidad, para que el agua contenida entre dos capas subterráneas impermeables encuentresalida y suba naturalmente a mayor o menor altura del suelo.


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Fig. 5.28 Lechos de sal en el fondo y collar de pozo.

• Excavación y preparación de la zanjaLas pletinas de 3,0m x 0,003m x 0,04m con el extremo que sobresale

(0,5m) doblado para la conexión, se instalan en zanjas de 3,0m de largoy 0,85m de profundidad (Fig. 5.29) que pueden tener una boca de hasta0,6m para una base de 0,5m. El trabajo toma media jornada a dospeones.

Fig. 5.29 Perfiles de excavación de zanjas.

Como el suelo es deleznable, la excavación se hace al talud natural, enocasiones se habilitará empalizadas con travesaños. Cuando la coberturahúmeda de tierra fina natural no es muy gruesa, la profundidad deinstalación puede disminuirse hasta (0,75m) para aprovechar dichoestrato.

La preparación del suelo consiste en verter en la zanja Fig. 5.30, dosdosis de solución salina cada una de 25 Kg de NaCl en 150 litros de aguay esperar su filtración para luego esparcir 25 Kg de sal en el fondo.


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Fig. 5.30 Aplicación de la solución salina en zanja, en dos niveles.

Fig. 5.31 Lecho de sal en fondo de zanja.

En ambos casos, durante la excavación, la tierra fina será separada delos conglomerados gruesos que no son reutilizables para el relleno;asimismo, en caso de hallar tuberías, ductos o estructuras subterráneas,

se procurará pasar lateralmente sin ocasionar daños, en caso de serductos eléctricos, en lo posible se deberá hacer un corrimiento dereubicación de las excavaciones.

3.6.3. RELLENADO Y COLOCACIÓN DEL ELECTRODO

El relleno se separa mezclando en seco la tierra fina con la Bentonita; latierra fina de procedencia externa, puede ser seca y fósil de cualquier lugarexcepto de terreno de cultivo, porque es corrosiva y también ataca al cobre,además de significar un uso depredatorio que anula un área de (5 m2) porcada pozo ejecutado.


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• Relleno de pozos y colocación del electrodo vertical

- Se esparce lentamente la mezcla tierra + bentonita con abundanteagua de modo que se forme una argamasa.

- El electrodo simple o con auxiliares, se ubica al centro del pozo; si es

simple se le puede dejar para clavarlo al final.- A una altura de (1,2m) desde el fondo, se vierte una dosis desolución salina esperando su absorción antes de esparcir 10 Kg de salen las paredes del pozo (collar de sal).

- Continuando el relleno, a una altura de (2,3m) desde el fondo se

vierte una nueva dosis de solución salina y se espera su absorciónantes de continuar con el relleno de acabado.

Fig. 5.32 Rellenado conductivo del pozo.

• Rellenado de zanjas y colocación de electrodo horizontal

- Se esparce lentamente la mezcla tierra + bentonita con abundanteagua de modo que se forme una argamasa.

- A una altura de (0,2m) desde el fondo, se coloca la pletina y secontinúa el rellenado.

- A una altura de (0,5m) desde el fondo se vierte una nueva dosis desolución salina y se espera su absorción antes de continuar con elrelleno de acabado.


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Fig. 5.33 Rellenado conductivo de la zanja.

En ambos casos la cobertura final se hace con la misma tierra del sitiopara reproducir el aspecto externo anterior y/o preparar la base para lacaja de registro a ser construida o bien colocada; se debe tener presenteque al cabo de 24 horas, la superficie del área rellenada se hundirá(0,1m), lo cual obliga a prever la cobertura en forma que sobresalga alnivel natural del suelo.

3.6.4. CONEXIÓN AL TABLERO ELÈCTRICO

Una vez finalizado el rellenado se procede al pasado y tendido del conductor

aislado de conexión que unirá el electrodo de puesta a tierra con el borne detierra del tablero eléctrico por el recorrido más corto.

- La parte subterránea en tubería de PVC – pesada, va por una zanja

angosta de (0,4 m) de profundidad hasta el ducto de montantes que vanal tablero de distribución o hasta su llegada al zócalo de la pared.

- La parte externa, desde que emerge, también va protegida por tubería

de PVC flexible hasta el punto en que atraviesa la pared, al interior surecorrido se protege en canaletas de plástico hasta que ingresa a unducto de la instalación existente.

• Conexión al electrodo vertical

Se pela el extremo del conductor aislado una longitud de (0,1m),haciendo tres dobleces paralelos antes de colocarlos junto al extremolimpio de la jabalina, para sujetarlos con el borne simple. (Fig. 5.34)


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Fig. 5.34 Conexión al electrodo vertical.

• Conexión al electrodo horizontal

Se pela el extremo del conductor aislado para hacer una oreja que serácolocada entre la pletina y la cabeza del perno pasante, para luego hacerel ajuste con la tuerca. (Fig. 5.35)

Fig. 5.35 Conexión al electrodo horizontal.

• Conexión al borne de tierra del tablero eléctrico

Se hace con un terminal o pelando el extremo del conductor aislado quellega para formar una oreja que se colocará entre el perno y la pletinafija para luego ajustar. (Fig. 5.36)


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Fig. 5.36 Conexión al borne de tierra del tablero eléctrico.

Una vez hechas las conexiones en ambos extremos del conductor deconexión a tierra, se deberá medir la continuidad eléctrica (R= 0 Ohm); yfinalmente aplicar vaselina a la grapa y cubrirla con cinta aislante.

TORNILLO

DESUJECION

CONDUCTOR

DE

CONEXION


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4. RESUMEN

La conexión a tierra tiene componentes interiores y periféricos que conectan la puesta atierra con el tablero y la masa de los aparatos.

La puesta a tierra cumple con dispersar las corrientes anormales en el suelo y otorgar a lasmasas de los aparatos el potencial de referencia cero.

La ubicación de la puesta a tierra puede ser en áreas libres disponibles o edificaciones sináreas libres disponibles.

Los electrodos de puesta a tierra pueden disponerse en forma vertical y en forma horizontaly sus partes principales son: El acabado exterior(caja de registro), el electrodo principal, lagrapa desmontable, conductor de conexión, electrodos auxiliares, empalme múltiplesoldado, pozo o zanja, relleno, lechos de sal y niveles de impregnación.

El uso de electrodos principales con auxiliares es en casos de terrenos de alta resistividad yen suelos de granulometría gruesa.

La selección de los accesorios de instalación consiste en elegir la sección del conductor deconexión (10 mm2 como mínimo), los accesorios de conexión (mecánicas, bronceadas, yexotérmicas), el material de relleno a utilizar y los accesorios de acabado exterior( caja deregistro).El metrado y presupuestado consiste en determinar la lista de requerimientos según lascaracterísticas de la puesta a tierra a ser instalada entre los que se consideran; insumos,mano de obra y servicios conexos.

El costo referencial de una puesta a tierra vertical u horizontal con caja de registroconstruida esta entre US$140 y 150.

La ejecución física de la puesta a tierra consiste en: excavación y preparación del pozo ozanja según sea el caso, rellenado y colocación del electrodo y conexión al tablero eléctrico.


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5. PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN

1. ¿Por qué debe tenerse cuidado en elegir el relleno de la puesta a tierra?

2. ¿Qué características deben cumplir los conductores interiores de tierra?

3. ¿Cómo debe ser el acabado del la puesta a tierra en un área donde no está disponible?

4. ¿Cuál es el criterio para elegir los accesorios de puesta a tierra?

5. ¿Si la sección de acometida es de 70 mm2, cuál es la sección del conductor de puesta atierra?

6. ¿En los accesorios de conexión de la puesta a tierra, por qué no se usan remaches?

7. ¿En qué casos se utilizan uniones exotérmicas?

8. ¿Qué entiende por pozo artesano?


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6. RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN

1. Para evitar que contenga un elevado índice de acidez pH, que no cause corrosión alelectrodo.

2.

Deben ser de una sección mínima de 10 mm2

, con un forro de color amarillo o verde ydeben recorrer todos los tomacorrientes de manera que esté presente para la conexiónde la masa de los aparatos.

3.

El acabado debe ser un pozo ciego y cerca al muro de medidores.

4.

Deben ser de buena calidad y merecer una correcta instalación de modo que asegurenun cabal desempeño del conjunto.

5. La sección recomendada es de 25 mm2.

6. Los remaches no se utilizan por que se sueltan y rompen por vibración o oxidación.

7. En mallas de puesta a tierra o cuando la unión no es normalmente accesible.

8. Pozo de gran profundidad, para que el agua contenida entre dos capas subterráneasencuentre salida y suba naturalmente a una altura del suelo.

FIN DE LA UNIDAD

ejecución de puesta a tierra

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