nuevas alternativas para sistemas de tierra para reducir el vandalismo-erico

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ERICOERICOERICOERICO

5º Simposium Latinoamericano de Energía

Agosto 2010

Nuevas Alternativas para Sistemas de Tierra para Reducir el Vandalismo

Ing. Ernesto Díaz Lozano C.

Director ERITECH Latinoamérica

CONTENIDOCONTENIDO

I APLICACIONES TÍPICAS DE SPT

II PROBLEMÁTICA

III ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN

2

GroundingGroundingGroundingGrounding Bond to create an equipotential ground plane

Fotos 1 y 2. Uso del acero de refuerzo como parte del sistema de

tierras.

5

I APLICACIONES TI APLICACIONES TÍÍPICAS DE SPT (CONTINUACIPICAS DE SPT (CONTINUACIÓÓN)N)

6

Fotos 3 y 4. Uso de placa de cobre de remate ligada al acero de

refuerzo para llegada de cables de puesta a tierra.


2

7

Fotos 5 y 6. Implementación de sistema de tierras para piso falso.


8

Fotos 7 y 8. Uso de electrodos de tierra con registro.


Typical Substation ConnectionConexiones Elèctricas

Conexiones CADWELD®

JUMPERS para mallas

Estado de diferentes conectores después de 10 años instalados en las mismas condiciones de suelo Mallas prefabricadas

3

II PROBLEMATICAII PROBLEMATICA

El creciente vandalismo que se ha suscitado en los últimos años sobre elementos que conforman los Sistemas de tierra, principalmente instalados de manera expuesta, ha obligado a proyectistas y principalmente a los fabricantes, a desarrollar nuevas alternativas cuyo objetivo es inhibir este fenómeno, que repercute directamente en el correcto desempeño de los citados Sistemas de tierra.

13

Fig. 1. Algunos Casos documentados de vandalismo en el sector eléctrico. 14

II PROBLEMII PROBLEMÁÁTICATICA

15

III ALTERNATIVA DE SOLUCIIII ALTERNATIVA DE SOLUCIÓÓNN

• Conductor del sistema de Tierra

• Connector

• Electrodo de Tierra

• Terreno

Localización y función

de los componentes

del Sistema de Tierra

Componentes del Sistema de Tierra“ La Cadena de Tierra”

CONDUCTORCONDUCTOR

• MATERIAL– COBRE, COPPERWELD, ACERO, ALUMINIO

• TAMAÑO– SUFICIENTE PARA SOPORTAR LA MÁXIMA

CORRIENTE DE FALLA EN UN TIEMPO DETERMINADO DE OPERACIÓN DE LAS PROTECCIÓNES

18

Tabla 1. Comparación de cables de cobre desnudos convencionales con cables compuestos.

III ALTERNATIVA DE SOLUCIIII ALTERNATIVA DE SOLUCIÓÓNN

4

19Fotos 9 y 10. Conductores para desalentar el

vandalismo.

Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo

Cable Compuesto

CC5A12 - 33 tinned copper, 24 galvanized steel.

Fusing capacity > 2/0 AWG

CC5A05 - 3 tinned copper, 16 galvanized steel

Fusing capacity ~ #4 AWG

CC5A04 - 1 tinned copper, 6 galvanized steel

Fusing capacity ~ #4 AWG

CC5A04CC5A05

CC5A12

6 AWG SOL

6 AWG STR 4 AWG STR

2/0 AWG STR3/0 AWG STR

Sistemas de Tierra para reducirel Vandalismo


Bajantes al sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados


Bajantes al sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados


Sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados

5


Sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados

CONECTORCONECTOR

• LAS CONEXIONES DEBEN DE SER DE UN MATERIAL Y TAMAÑO QUE PUEDAN RESISTIR LA CORROSIÓN Y MANTENER LAS CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS ORIGINALES DURANTE EL PERIODO DE VIDA ESTIMADO DE LA INSTALACIÓN.


Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo CONECTORCONECTOR

Buena Conexión ? SI

CONECTORCONECTOR

Buena Conexión ? NO

CADWELD PLUS

� Método simplificado para realizar conexionesExotémicas

6

CADWELD multi

� Método simplificado para realizar conexionesExotémicas

Summary

TENSILE ELECT.-MAG. 4 PASSED 3 FAILED

ACID SALT FOG 4 FAILED 4 FAILED

Connector “A”, 4/0 TO 4/0

Summary

TENSILE ELECT.-MAG.

4 PASSED 4 PASSED

ACID SALT FOG

4 PASSED 4 FAILED

Connector “B”, 4/0 TO 4/0

Summary

TENSILE ELECT.-MAG.

4 PASSED 4 PASSED

ACID SALT FOG

4 FAILED 4 FAILED

Connector “T”, 4/0 TO 4/0

Summary

TENSILE ELECT.-MAG.

4 PASSED 4 PASSED

ACID SALT FOG

4 PASSED 4 PASSED

CADWELD ® XAC2Q2Q - 4/0 TO 4/0

Summary

TENSILE ELECT.-MAG.

1 FAILED 4 PASSED

ACID SALT FOG

4 PASSED 3 FAILED

Connector “A”, 4/0 TO 3/4” ROD

Summary

TENSILE ELECT.-MAG.

4 PASSED 3 FAILED

ACID SALT FOG

2 FAILED 3 FAILED

Connector “B”, 4/0 TO 3/4” ROD

Summary

TENSILE ELECT.-MAG.

4 FAILED 3 FAILED

ACID SALT FOG

1 FAILED 4 FAILED

Connector “T”, 4/0 TO 3/4” ROD

Summary

TENSILE ELECT.-MAG.

4 PASSED 4 PASSED

ACID SALT FOG

4 PASSED 4 PASSED

CADWELD ® GTC182Q 4/0 TO 3/4” ROD

Connector “A”, #2CYCLE #4

Connector “B”, Type “L”, #1CYCLE #8

Connector “B”, Type “C”, #1 CYCLE #10

CADWELD TAC2V2V, #2 CYCLE #57

El Futuro de la IEEE 837?

• Requerimientos serán más exigente y estrictos• Se les ha pedido a los Ingenieros que extiendan la vida de los

sistemas. Muchas instalaciones han sobrepasado su tiempode vida diseñado.

• Las instalaciones están experimentando mayores corrientesde falla que las calculadas en el diseño

• Se está poniendo mucho mas atención a ofrecer solucionesde sistemas de tierra de larfo tiempo de vida.

• Las pruebas serán mas rigurosas.

Actualización IEEE Std 837

7

Actualización IEEE Std 837 Actualización IEEE Std 837

Parallel 2/0 AWG, 101.7 kApeak , 37.7 kArms – First Impulse

La IEEE 837 en México

• Requerida por CFE en sus bases paralíneas de Transmisión (69 a 400 KV)

• Tanto en líneas de construccion como de operación

• CFE 00J0052 Construccion• CFE 00JL028 Para recuperación• Tanto para Postes como Torres de Transmisión.

Mecánica vs. Exotérmica

ELECTRODOSELECTRODOS

• Los electrodos de tierra deben de ser de un material y sección transversal que tengan una baja resistenciaeléctrica para permitir en forma rápida y segura el paso de la corriente de falla a tierra

• CFE-56100-16 (Feb 2008)

Tipo y forma de los Electrodos de tierra

Cualquier elemento metálico tal como:• Tuberias de agua subterraneas (contacto con el terreno

por lo menos de 10’)• Estructura metálica del edificio (cimientos, acero de

refuerzo)• Electrodos tipo Ufer (Metal y concreto)• Electrodos• Anillos• Platos o mallas

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NEW – MUST Be Bonded into GEC

System

ElectrodosElectrodosElectrodosElectrodos de de de de tierratierratierratierra

— Acero con recubrimiento

de Cobre

— Norma CFE 56100- 16,

Febrero 2008

— Certificación del

LAPEM

• Cobre es resistente a la corrosión en la mayoría de los suelos

• Zinc se sacrifica en la mayoría de los sueloscon respecto a la mayoría de los metales

• Los mecanismos de proteción contra la corrosión son diferentes– El cobre esta diseñado para prevenir la corrosión

del acero– El zinc retrazará la corrosión del acero

proveyendo una barrera de sacrificio

Vida útil de los Electrodos Series Galvánicas

Voltage Range of Alloy

Alloy vs. Reference Electrode*

Magnesium Anodic or Active End -1.60 to -1.63Zinc -0.98 to -1.03Aluminum Alloys -0.70 to -0.90Cadmium -0.70 to -0.76Cast Irons -0.60 to -0.72Steel -0.60 to -0.70Aluminum Bronze -0.30 to -0.40Red Brass, Yellow Brass -0.30 to -0.40Copper -0.28 to -0.36Lead-Tin Solder (50/50) -0.26 to -0.35Manganese Bronze -0.25 to -0.33Silicon Bronze -0.24 to -0.27400 Series Stainless Steels -0.20 to -0.3517-4 PH Stainless Steel -0.10 to -0.20Silver -0.09 to -0.14300 Series Stainless Steels Cathodic or Noble End. -0.00 to -0.15

Mecanismos de Protección contra la Corrosión Pawnee Electrodo vertical galvanizado – 10 años de Servicio

•¾” x 10’ galvanized rod

•10 years exposure

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Vida útil de los Electrodos

• El espesor y el tipo de material de recubrimiento determinará la resistencia a la corrosión y la vida útil

• Electrodos Copperweld– Recubrimiento de 10 mils (.010”) de Cobre

• Electrodos Galvanizados– Recubrimiento de 3.9 mils (.0039”) de Zinc– Limitado por el proceso de galvanización

• Espesor de recubrimiento = mayor tiempo de vida útil

• Cobre vs. Zinc

ELECTRODOSELECTRODOS

• Cuando un electródo pierde surecubrimiento de Cobre la corrosióninicia sobre el núcleo de acero.

• Al iniciar la corrosión la Resistencia de Contacto aumenta y la RESISTENCIA TOTAL DE LA RED TAMBIEN.

UL467 o CFE 30o Prueba de doblez UL 467 o CFE 30o Prueba de doblez

15

35

45

50

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Years

Zinc Galvanized Copperbonded Steel(10 mil )

Copperbonded Steel(13 mil )

Stainless Steel

Life Expectancy

Vida útil Esperada

$0.29$0.21 $0.18

$1.02

$-

$0.20

$0.40

$0.60

$0.80

$1.00

$1.20

Zinc Galvanized Copperbonded Steel(10 mil )

Copperbonded Steel(13 mil )

Stainless Steel

Cost per Year

Costo anual

10

Electrodo – a - TierraElectrodo – a - Tierra

• La Resistencia del electrodo se veafectada por la longitud, colocación, y lo más importante el acoplamientoe integridad de este al terreno.

GEM (Ground Enhancement Material)

• Alta Conductividad – trabaja en cualquiertipo de suelo

• Baja velocidad de corrosión• No Contaminante• Composición químicamente estable• Se considera un cemento conductivo• Facil de Instalar• Higroscópico – No requiere mantenimiento ni

adicionar agua periodicamente• Bajo costo – más económico que los

electrodos químicos• Baja resistencia a tierra permanente – no

necesita mantenimiento

GEM

• Donde usar GEM®

– Terrenos con altaResistividad

– Terrenos con bajaResistividad como protector contra la corrosión.

GEM® instalado en el sitio de prueba Pecos

NEGRP - LONE MOUNTAIN SITE22.11 OHM-M AVERAGE SOIL RESISTIVITY

0

10

20

30

40

50

60

6/17

/199

2

9/9/

1992

12/2

/199

2

2/23

/199

3

7/31

/199

3

11/1

/199

3

2/28

/199

4

6/25

/199

4

10/2

3/19

94

2/19

/199

5

6/10

/199

5

10/2

0/19

95

1/27

/199

6

3/30

/199

6

5/25

/199

6

6/29

/199

6

8/10

/199

6

10/3

1/19

96

12/2

9/19

96

2/22

/199

7

4/27

/199

7

6/28

/199

7

8/31

/199

7

10/3

0/19

97

12/1

3/19

97

RE

SIS

TA

NC

E -

OH

MS

GEM

CHEMICAL

NEGRP

Otros elementos del Sistemas de Tierra

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Buses de tierra y platos toma tierra

Productos para unión equipotencial

• Aplicaciones:– Reducen los potenciales de pasoy de contacto– Mallas de regeferencia– Mallas de tierra para antena– Blindaje Electronico

• Configuración:– Calibres: #6 to #12 - 30 %CW, 40% CW, Cu– Tamaño: 2” x 2” hasta 48” x 24”– 20’ ancho máximo - 500 lb peso máximo– Cable estra para empalmar usando una conexióntipo PG.– Dibujos y diseños disponibles sin costo extra.

Mallas de tierra prefabricadas

Gracias

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