V. ELECTRICIDAD5.1. Instalaciones en lugares peligrososEl creciente uso de artefactos y equipos elctricos en lugares donde la atmsfera presenta signos de peligrosidad (debido a que el aire puede contener en suspensin elementos que produzcan mezclas inflamables o explosivas), se hizo necesario desarrollar elementos y tcnicas que aseguraran su uso sin peligro de posibles accidentes en los lugares mencionados ni daos en las instalaciones y determinar claramente los diferentes tipos de ambientes y clasificarlos segn los elementos que componen su atmsfera.Para definir a que se denomina "zona peligrosa" debemos remitimos a la norma IRAM IAP A20-1 y al artculo 500 del NationalElectricalCode, que la definen como aquella en la que pueden producirse deterioro en las instalaciones debido a la explosin o ignicin de vapores, lquidos, gases y polvos, debido a ataques de productos qumicos o a propagacin de fuego, de mezclas de elementos contenidos en la atmsfera.5.1.1. Ambiente Clase ISon aquellas zonas en que el aire contiene o puede contener en suspensin gases o vapores en cantidades que puedan producir mezclas inflamables o explosivas (acetileno, hidrgeno, ter etlico, gasolina, butano, gas natural, etc.).5.1.1.1. Divisin IDefine los lugares con las siguientes caractersticas:a) Ambiente con concentraciones peligrosas de gases y vapores inflamables en condiciones normales de funcionamiento.b) Ambiente donde dichas concentraciones pueden existir con frecuencia por prdida o reparaciones.c) Ambiente donde pueden liberarse concentraciones peligrosas de gases o vapores inflamables por fallas o chispas en el funcionamiento de los equipos elctricos.Los lugares referidos en la Clase I Divisin I son aquellos donde se trasvasan lquidos voltiles o gases licuados inflamables, operaciones de pintado o rociado con lquidos voltiles, secadores con evaporacin de disolventes inflamables, lugares usados para extraccin de gases con disolventes, lavaderos que usan lquidos voltiles inflamables, plantas generadoras de gas con posibilidad de escapes, salas de bombeo de gases inflamables y otros lugares en que la concentracin de gas o vapor inflamable puede adquirir valores peligrosos.5.1.1.2. Divisin IIDefine lugares con las siguientes caractersticas:a) Ambiente donde se usan, procesan o manufacturan lquidos voltiles y gases o vapores inflamables, pero ellos se encuentran en recipientes o caeras cerradas, de los cuales pueden salir nicamente por algn accidente, rotura o mal funcionamiento del equipo.b) Ambiente donde se evitan las concentraciones peligrosas de gases o vapores inflamables por medio de ventilacin forzada, pero que al producirse una falla o mal funcionamiento del equipo, representa peligro.c) Lugares vecinos a los de la Clase I Divisin I, a los que pueden introducirse vapores y gases inflamables a menos que cuenten con ventilacin forzada con un sistema de seguridad que impida fallas en el equipo de ventilacin.La Divisin II de la Clase I define lugares donde se emplean corrientemente Iquidos voltiles, gases y vapores peligrosos, que representan peligro solamente en los casos de fallas, averas, accidentes o del anormal funcionamiento de las instalaciones. Para delimitar el rea peligrosa en estos casos debe tenerse presente la cantidad de elementos peligrosos que pueden escapar, capacidad de ventilacin, volmenes de los locales, etc.5.1.2. Ambientes Clase IISon aquellas zonas en que el aire presenta polvo combustible en suspensin en cantidades que pueden producir ignicin o explosin (polvo de aluminio, polvo de Magnesio, negro de humo, carbn de piedra, polvo de coque, polvo granulado de flor, etc.).5.1.2.1. Divisin IDefine los lugares con las siguientes caractersticas:a) Ambiente donde en condiciones de funcionamiento normal, habr en forma peridica o continua polvo combustible en condiciones de producir ignicin o explosin.b) Ambiente donde por posible desperfectos, mal funcionamiento o accionamiento de mquinas o equipos, pueden producirse mezclas inflamables que provoquen ignicin o explosin.c) Lugares donde puede haber polvo conductor de electricidad.La Divisin I de la Clase II comprende en general plantas de almacenamiento de granos (silos), plantas de pulverizacin, limpieza, mezcladoras, elevadoras, colectoras y todo equipo similar productor de polvo, todo lugar o depsito donde en condiciones normales de funcionamiento existe en el aire polvo que produzca mezcla inflamable o explosiva, etc.5.1.2.2. Divisin IIConsidera aquellos lugares donde en condiciones normales no es posible que exista polvo combustible en suspensin en el aire pero que pueda afectar de as siguientes formas:a) Que la cantidad de polvo depositado sea suficiente para impedir la disipacin del calor de los equipos elctricos.b) Que por el polvo acumulado sobre y/o el interior de los equipos elctricos ste pueda inflamarse debido a chispas o amos producidos por el polvo.Los lugares donde pueden darse estas condiciones son fundamentalmente las vecinas a las de Clase II Divisin I, adems los lugares que cuentan con transportadores, ventiladores y tolvas cerradas y equipos donde pueden desprenderse cantidades de polvos en condiciones de funcionamiento anormales.5.1.3. Ambientes Clase IIISon aquellas zonas en que el aire presenta en suspensin fibras y voltiles inflamables, pero no en cantidades suficientes para producir mezclas explosivas o inflamables.5.1.3.1. Divisin ISon los lugares donde se emplean o fabrican fibras de fcil inflamabilidad y materiales productores de voltiles combustibles.Esta divisin incluye fbricas de rayn, algodn y textiles, carpinteras, fbricas para tratado de lino, etc., en general fbricas que procesen fibras y voltiles fcilmente inflamables. tales como rayn, nyl, algodn, estopa, camo, etc.5.1.3.2. Divisin IIIncluye los lugares donde se almacenan o manipulean fibras y voltiles pero que no estn en proceso de fabricacin.a) Grupos atmosfricosPara realizar los ensayos y comprobaciones se han definido y agrupado mezclas atmosfricas segn su peligrosidad en:Clase IGrupo A: con Acetileno.Grupo B: con Hidrgeno, gas de alumbrado o equivalentes.Grupo C: con ter etlico, etileno clopropano.Grupo D: con gasolina, butano, propano, alcohol, acetona, gas natural.Clase IIGrupo E: con polvo metlico de aluminio, magnesio y sus aleaciones.Grupo F: con negro de humo y polvo de carbn.Grupo G: con polvo de granos: harina, almidn, etc.5.1.4. Normas y aplicacionesContinuando con las informaciones tendientes a esclarecer las normas por las cuales debemos regimos la fabricacin y utilizacin de artefactos para instalaciones elctricas a efectuarse en ambientes clasificados como peligrosos, nos referiremos ahora a los requisitos exigidos por las normas emitidas por Underwriter'sLaboratories Inc. Nro. 886, sobre cajas y accesorios para instalaciones en ambientes peligrosos.5.1.4.1. Alcance general de la norma Estos requerimientos sern exigidos en cajas y accesorios elctricos, a utilizarse en ambientes peligrosos definidos como Clase I Divisin I Grupos A, B, C y D, y Clase II Divisin I Grupos E, F y G de acuerdo con la NationalElectricalCode. Estos requisitos abarcan los diferentes tipos de cajas, accesorios para caeras, accesorios para drenaje y ventilacin, accesorios selladores, conexiones y uniones de caeras, accesorios de conexiones para tramos flexibles de caeras, accesorios para aislacin de cables y accesorios de sujecin flexible o rgida. Estos aparatos o accesorios, cumplirn con los requisitos exigidos para los aparatos similares, usados en ambientes comunes.5.2. Calificacin de factores de riesgo elctricoEl riesgo de incendio o explosin y accidentes provocado por las instalaciones elctricas se presenta cuando se da alguna de lasCircunstancias siguientes:1. Incorrecto diseo y/o ejecucin de la instalacin.2. Utilizacin inadecuada de las instalaciones o aparatos elctricos.3. Ampliaciones incorrectas o provisionales de las instalaciones.4. Incompatibilidad de las instalaciones o aparatos elctricos con otras instalaciones, procesos o condiciones de los locales.5. Agresiones externas diversas.6. Falta de previsin de riesgos electrostticos.

5.2.1. Aspectos de riesgo elctrico: a) Fallo de AislamientosLas situaciones ms peligrosas se suelen dar cuando se presentan cortocircuitos, y ms si estos van acompaados de arcos elctricos..b) Contactos DefectuososUn contacto defectuoso es una anomala que genera un calentamiento, normalmente, de tipo agresivo, que puede terminar provocandoun cortocircuito; si bien el incendio se puede producir antes de esta circunstancia.c) Agua o HumedadEl agua o la humedad facilitan la aparicin de corrientes de fuga que, en presencia de materiales combustibles o inflamables.d) Protecciones InadecuadasCuando el consumo es de cierta potencia, a partir de 1.000 w aproximadamente, se suele disponer de algn tipo de proteccin contra cortocircuito (fusible, disparo magntico), contra sobrecarga (disparo trmico). e) Defecto MecnicoEn los aparatos elctricos e instalaciones se producen a lo largo del tiempo: desgastes, grietas, deformaciones y aflojamientos, quesuelen conducir a contactos defectuosos o a cortocircuitos.Pueden ser causa de dicha anomala los malos tratos sufridos por los materiales en el transporte e instalacin.f) Ambientes PeligrososSon aquellos en los que se fabrican, manipulan, tratan o almacenan cantidades peligrosas de materias slidas, lquidas o gaseosas.g) Utilizaciones IncorrectasEn caso de averas o que se realicen trabajos en instalaciones elctricas se debe:Emplear ropa sin accesorios metlicos, evitando el uso innecesario de objetos de metal o artculos inflamables; las herramientas o equipos se llevarn en bolsas y se utilizar calzado aislante o, al menos, sin herrajes ni clavos en las suelas.h) InfradimensionadoLa industria puede caer en un problema de la instalacin cuando en la fase de diseo de la misma no se han previsto posibles aumentos de la demanda de energa elctrica como consecuencia de ampliaciones o modificaciones de los equipos.5.2. Motores a Explosin5.4Electricidad estticaLos cabellos de la nia se repelen entre s por causa de la carga elctrica positiva adquirida por medio del contacto con el tobogn.El trmino electricidad esttica se refiere a la acumulacin de un exceso de carga elctrica en una zona con poca conductividad elctrica, un aislante, de manera que la acumulacin de carga persiste. Los efectos de la electricidad esttica son familiares para la mayora de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone cerca de un buen conductor elctrico (como un conductor conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga pero con la polaridad opuesta.5.4.1Causas de la electricidad estticaLos materiales con los que tratamos en nuestra vida diaria estn formados por tomos y molculas que son elctricamente neutros porque tienen el mismo nmero de cargas positivas (protones en el ncleo) que de cargas negativas (electrones alrededor del ncleo). El fenmeno de la electricidad esttica requiere de una separacin sostenida entre las cargas positivas y negativas, a continuacin se muestran las principales causas para que esto sea posible5.4.1.1Induccin de la separacin de cargas por contactoLos electrones pueden ser intercambiados entre dos materiales por contacto y, adems, los materiales que tienen unos electrones dbilmente ligados tienen tendencia a perderlos mientras que los materiales que no tienen llenas las capas externas de electrones tienen tendencia a ganarlos. Este fenmeno es conocido como triboelectricidad y da como resultado que uno de los objetos que se han puesto en contacto quede cargado positivamente mientras el otro se carga negativamente. La polaridad y la cantidad de la carga neta que queda a cada material cuando se separan depender de sus posiciones relativas en la serie triboelctrica (una lista que clasifica los materiales en funcin de su polaridad y su capacidad de adquirir carga). El Efecto triboelctrico es la causa principal de la electricidad esttica que observamos en nuestra vida diaria e incluye la que se produce por rozamiento de diferentes materiales.5.4.1.2Separacin de cargas inducida por la presinAlgunos tipos de cristales y cermica tienen la propiedad de generar una separacin de cargas en respuesta a la aplicacin de un esfuerzo mecnico, es lo que se denomina piezoelectricidad, esta es un fenmeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecnicas adquieren una polarizacin elctrica en su masa.5.4.1.3Separacin de cargas inducida por la temperaturaAlgunos minerales, como la turmalina, presentan la capacidad de ser polarizados por efecto del calor, es lo que se conoce como piroelectricidad o efecto piroelctrico. Todos los materiales piroelctricos son tambin piezoelctricos, las dos propiedades estn estrechamente relacionadas entre s. La piroelectricidad es la capacidad de cambiar la polarizacin de algunos materiales sometidos a cambios de temperatura generando un potencial elctrico producido por el movimiento de las cargas positivas y negativas a los extremos opuestos de la superficie a travs de la migracin.5.4.1.4Separacin de cargas inducida por la presencia de un objeto cargadoUn objeto cargado, puesto cerca de otro elctricamente neutro, causar la separacin de las cargas del otro, dado que las cargas de la misma polaridad se repelen mientras que las de diferente polaridad se atraen. Como la fuerza debida a la interaccin entre las cargas elctricas disminuye rpidamente con el aumento de la distancia, el efecto ser mayor si estn muy cerca . Este efecto es mayor cuando el objeto inicialmente neutro es un conductor elctrico porque las cargas tienen ms facilidad para moverse.Es posible inducir una separacin de cargas y si el objeto est convenientemente conectado a tierra dejarlo cargado permanentemente. Este es el sistema que utiliza el Generador de Van de Graaff, un aparato habitualmente utilizado para demostrar los efectos de la electricidad esttica.5.5El rayo, su formacin y mecnica5.5.1El rayoEl rayo es la unin violenta de las cargas positivas y negativas, constituyendo una descarga elctrica a travs de gases de baja conductividad, las descargas pueden ocurrir de nube a nube o de nube a tierra. stas ltimas son a las que nos referiremos por ser las que provocan daos en tierra.Usualmente las nubes estn cargadas negativamente en su base y positivamente en su parte superior. Por induccin electrosttica la tierra resultar positivamente.Se estable as una diferencia de potencial enorme, producindose el rayo cuando se rompe la rigidez dielctrica del aire. Simultneamente con el rayo se produce la luz (relmpago) y sonido (trueno).Aproximadamente la mitad de los rayos constituyen descargas simples y la otra mitad corresponden a rayos compuestos por descargas mltiples de rpida sucesin.As como en la nube se forman centros de carga, algo similar ocurre en la tierra, pues hay suelos ms conductores que otros, teniendo en cuenta que las cargas en la tierra se mueven segn la induccin que impone la nube. Dado que la nube puede cubrir grandes extensiones terrestres, su influencia electrosttica ser importante. Puede haber de este modo muchos centros de carga.El inicio de la descarga en un inicio es invisible, en el cual varios hilos piloto se acercan a la tierra, a modo de ramificaciones. Cuando el camino cruzado por los pilotos queda ionizado, se inicia la descarga de retorno principal, originando las descargas visibles.En su trayectoria las descargas atmosfricas transportan corrientes elctricas que pueden llegar como trmino medio a 30.000 Amperios a valores mximos superiores a los 300.000 Amperios durante millonsimas de segundo con potenciales que se han llegado a estimar en valores que sobrepasaban los 15 millones de voltios es prendiendo una energa trmica superior a los 8.000 grados.5.6Para rayos y redes a tierra5.6.1Que son los para rayos?Son elementos metlicos cuya funcin es ofrecer un punto de incidencia para recibir la descarga atmosfrica y un camino controlado para la conduccin y disipacin posterior de la corriente del rayo a tierra. Y se compone de tres partes: Pararrayos Cable o elemento conductor Tierra fsica elemento de descarga a tierra5.6.1.1Dnde se requiere utilizar un sistema de Pararrayos Edificios o zonas abiertas con concurrencia de pblico. Edificaciones de gran altura y en general, construcciones elevadas (pilares, depsitos de agua, faros, antenas, torres). Construcciones y depsitos en los que se manipulen y/o contengan materiales peligrosos (explosivos, inflamables, txicos..). Edificio que contengan equipos documentos especiales vulnerables valiosos (Instalaciones de Telecomunicaciones, ordenadores, archivos, muses, monumentos histricos, patrimonios culturales.) y en general estructuras utilizadas para fines comerciales, industriales, agrcolas, administrativos residenciales.

5.6.1.2Las normativas actuales de pararrayosLas normas actuales de pararrayos, pretenden como objetivo de la proteccin del rayo, salvaguardar la vida de las personas e instalaciones y remarcan que en mayor o menor grado, aceptan que no existe una proteccin absoluta contra el rayo, sino slo una proteccin adecuada.NFC-17102 (Francia) y su traduccin textual UNE 21186. (Espaa), dicen en su introduccin, Una instalacin de proteccin contra el rayo concebida y realizada conforme a la presente norma, no puede, como todo proceso en el que intervienen elementos naturales, asegurar la proteccin absoluta en las estructuras, de las personas o de los objetos.5.6.2Qu es un Sistema de Puesta a Tierra?Un Sistema de Puesta a Tierra, simplemente Tierra Fsica, es un conjunto de elementos formados por electrodos, cables, conexiones, platinas y lneas de tierra fsica de una instalacin elctrica, que permiten conducir, drenar y disipar al planeta tierra una corriente no deseada.Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexin de artefactos elctricos y electrnicos a tierra, para evitar que sufran dao, tanto las personas como nuestros equipos, en caso de una corriente de falla.5.6.2.1Las funciones de un sistema de puesta a tierra Brindar seguridad a las personas. Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la correcta operacin de los dispositivos de proteccin. Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la tensin elctrica a tierra, bajo condiciones normales de operacin. Mejorar la calidad del servicio elctrico, disipar la corriente asociada a descargas atmosfricas y limitar las sobre tensiones generadas.Por estas razones, se recomienda que se realicen las instalaciones de puesta a tierra debido a que la corriente elctrica siempre busca el camino de menor resistencia, y al llegar a tierra se disipa.5.6.2.2Por qu instalar un Sistema de Puesta a Tierra?Se debe instalar un sistema de puesta a tierra porque ante una descarga atmosfrica o un corto circuito, sin tierra fsica, las personas estaran expuestas a una descarga elctrica, los equipos tendran errores en su funcionamiento. Si las corrientes de falla no tienen un camino para disiparse, por medio de un sistema de conexin correctamente diseado, entonces stas encontraran caminos no intencionados que podran incluir a las personas. Seguridad Humana Seguridad de los Equipos elctricos electrnicos Buen funcionamiento de los equiposOtras razones de porqu instalar un sistema de Puesta a Tierra Estabilizar los voltajes fase a tierra en lneas elctricas bajo condiciones de rgimen permanente, por ejemplo, disipando cargas electrostticas que se han generado debido a nubes, polvo, aguanieve, o la friccin de materiales o maquinaria, etc. Una forma de monitorear la instalacin del sistema de suministro de potencia. Para eliminar fallas a tierra con arco elctrico persistente. Para asegurar que una falla que se desarrolla entre los embobinados de alto y bajo voltaje de un transformador pueda ser manejada por la proteccin primaria. Proporcionar una trayectoria alternativa para las corrientes inducidas y as minimizar el ruido elctrico en cables. Proporcionar una plataforma equipotencial sobre la cual pueda operar correctamente el equipo electrnico.5.6.2.3Aspectos importantesLos aspectos importantes que deben tomarse en cuenta o en consideracin en una puesta de sistema a Tierra:a) Trayectoria efectiva de puesta a tierraLa trayectoria a tierra desde los circuitos, equipo y cubiertas metlicas de conductores deben cumplir los siguientes puntos: Que sea permanente y elctricamente continua; Que tenga capacidad suficiente para conducir con seguridad cualquier corriente elctrica de falla que pueda producirse, y Que tenga impedancia suficientemente baja para limitar la tensin elctrica a tierra y facilitar el funcionamiento de los dispositivos de proteccin del circuito. El terreno natural no se debe utilizar como el nico conductor de puesta a tierra de los equipos.b) Sistema Tradicional de Puesta a TierraUn Sistema tradicional de Puesta a tierra se instala utilizando una varilla de acero con un recubrimiento de cobre mejor conocida como varilla copperweld, este elemento ha quedado hoy en da obsoleto por las muchas desventajas que ste representa las cuales se describen a continuacin, entre otros: Material de fabricacin (Dismbolos, generan par galvnico, ocasionando una vida til corta entre tres y cinco aos). Proceso de Instalacin (a Golpes, disminuyendo su vida til) Mtodo de instalacin (Aditivos adicional, efecto electroltico, lo que implican mantenimiento frecuente cada seis meses). Tipo de terreno donde se instala: Arenoso, rocoso, pantanoso, etc. (Dependen 100% del tipo de terreno). Humedad del terreno y poca del ao. Son factores fundamentales para el diseo de una red de tierras con varillas copperweld. Mantenimiento frecuente cada seis meses Bi-direccionalidad (Logra disipar corrientes de falla pero as mismo recibe impulsos Electromagnticos del subsuelo). Forma de disipacin (en forma de ondas concntricas, aumenta el riesgo de corriente por la tensin de paso y tensin de toque.Los factores antes descritos juegan un papel importante para contar con un buen sistema de Puesta a Tierra, y que pueda garantizar seguridad humana, seguridad en los equipos elctricos y/o electrnicos y el buen funcionamiento de equipos y de la Red elctrica en general. Debido a tantas desventajas de un sistema tradicional de varillas copperweld es difcil ofrecer un sistema de tierras confiable y de buen desempeo.

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