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RETIE
Y SPT
EL REGLAMENTO TÉCNICO
DE INSTALACIONESELÉCTRICAS Y LAS PUESTAS A
TIERRA
RETIE Y SPT
OBJETIVO
CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE FUNCIONES DE LOSSISTEMAS DE PUESTA A TIERRA –SPT- Y SU RELACIÓN CON LA SEGURIDAD ELÉCTRICAEXIGENCIAS DEL RETIE SOBRE LOS SPT
CONTROVERSIAS Y ASPECTOS A DESARROLLAR SOBRE EL TEMA
RETIE Y SPT
CRITERIO DE EQUIPOTENCIALIDAD
EVITAR QUE EL CUERPO PRESENTE DIFERENCIAS DE POTENCIAL PELIGROSAS ENTRE SUS PARTES
CRITERIO DE AISLAMIENTO
INTRODUCIR UNA ALTA IMPEDANCIA ENTRE PARTES DEL CUERPO QUE TIENDAN A ESTAR A DIFERENTE POTENCIAL. LIMITAR O IMPEDIR EL FLUJO DE CORRIENTE
RETIE Y SPT
FRENTE A CONTACTOS DIRECTOS
GENERALMENTE VOLUNTARIOS
• Impedir el contacto, usando el aire aislante
como
• Permitir el contacto con mucha precaución usando elementos aislantes (solopersonal competente para ello)
RETIE Y SPT
FRENTE A CONTACTOS INDIRECTOS
GENERALMENTE INVOLUNTARIOS
• Garantizar equipotencialidad:
Todoelemento metálico expuesto a serenergizado y a ser tocado, se deberá equipotencializarse con tierra.
• Principio universal de protección eléctrica desde hace más de 100 años.
RETIE Y SPT
SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA RESPECTO
SEGURIDAD ELÉCTRICA
A
Garantizar equipotencialidad ante cualquier eventualidad eléctrica:
• Fallas del aislamiento a tierra de los equipos
Descargas eléctricas atmosféricas
•
RETIE Y SPT
OBJETIVOS DE SEGURIDAD DE LOS SISTEMAS DE
PUESTA A TIERRAEL OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS SISTEMAS DE PUESTA ATIERRA ES
GARANTIZAR SEGURIDAD AL PERSONAL DURANTEFALLAS ELÉCTRICAS O DESCARGAS.
EN ESTADO ESTACIONARIO, LAS PUESTAS A TIERRA DISMINUYEN LAS TENSIONES DE OBJETOS METÁLICOS QUESE ENCUENTRAN INFLUENCIADOS POR INDUCCIONES DEOBJETOS ENERGIZADOS O POR ESTÁTICA.
CUANDO SE PRESENTAN LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS, PROPORCIONAN UN CAMINO SEGURO PARA LA CORRIENTE ELÉCTRICA DEL RAYO, MANTENIENDO LA EQUIPOTENCIALIDAD DE TODA LA INSTALACIÓN.
RETIE Y SPT
SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA RESPECTO
SEGURIDAD ELÉCTRICA
A
Laequipotencialidad se logra:
•
•
Uniendo todo lo metálico expuesto,
Utilizando conductor de tierra (polo tierra) en los equipos y gabinetes
al SPT
de
• Reduciendo las caídas de tensión en los cables de tierra durante el evento a controlar
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FUNCIONES DE LOS SISTEMAS
DEPUESTA
A TIERRA
1. TIERRA DE PROTECCIÓN:Conductor deequipotencialización ante fallas en los equipos.
Ö Garantiza un camino de baja impedancia a la falla(acción rápìda de las protecciones)
Equipotencializa las partes metálicas con tierra
Su función es proteger a la gente, no a los equipos
Durante las fallas la tensión del extremo no es cero
Ö
Ö
Ö
V = 0PROTECCIÓN
VIVO
VNNEUTRO
INI=0
TIERRA DE
RETIE
Y SPT
2. MASA: Terminal común -conductor de referencia
Ö No dejarse interferir fácilmente por corrientes externas
Ö No tener una tensión permanente (idealmente 0 V respecto atierra remota).
3. TIERRA DE REFERENCIA: Voltaje de referencia de la tierra,igual para todos los circuitos que lo requieran
Bajo valor de Rpt (no dejarse interferir fácilmente)
No circulación de corrientes en ningún caso (lazos de tierra). Conexión radial y en cable aislado.
No presencia de tensiones permanentes (modo común)
Ö
Ö
Ö
a) b) c)
R
R
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TIERRA DE DESCARGA ATMOSFÉRICA: Actúa como espejo a lasondas electromagnéticas del rayo
4.
Busca equipotencializar toda la instalación durante el evento(unión de todos los elementos metálicos) para seguridad de las personas.
Â
Exige baja inductancia en el SPT (longitudes mínimas)Â
 Involucra la respuesta del SPT a frecuencias del orden de cientosde MHz
Involucra diferentes velocidades de propagación aire-tierra
Considera ionización del suelo
Conviene el menor valor de Rpt, económicamente factible
La eficiencia de los electrodos tiene un alcance en longitud
Â
Â
Â
Â
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5. TIERRA DE DESCARGA ESTÁTICA:
- Preventiva: No importa mucho el valor de Rpt (menor de 10 MΩ)
- Correctiva: Pretende descargar sin riesgo de chispa (altaimpedancia > 1 MΩ)
MALLA DE ALTA FRECUENCIA: Amortigua interferencias por6.propagación aérea hasta una
- Para operar no requiere PT
- Baja impedancia del loop
determinada frecuencia:
λ20
c20 f
L ≤ =
RETIE
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7. PUESTA A TIERRA DE SACRIFICIO:
-2.7V -0.44V +0.34V
CuFeMg
I
0.44V 0.34V
-
+
-
+
+2.7V 0.44V 0.34V-
Rmg Rfe Rcu
ELECTRODO DE SACRIFICIO
Fe Cu
-0.44V
+0.34V I
-
+
+
-
Rfe
Rcu
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8. MALLA DE TIERRA A FRECUENCIA INDUSTRIAL:
- Protege contra tensiones
de paso toque y transferidas ante fallas de 60 Hz
- Las partes metálicas alcanzan una tensión muy parecida (GPR)
- Se busca equipotencializar manos y pies durante fallas del SP (tensiones indirectas).
I" p
I
I'
I=I'+I"+ IM
IM
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SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES
Tensión de mallaTensión de
toque Tensión transferidaTensión de paso
Perfil de tensionesen la superficieEt
EmE(ttrd)≈ GPR
Ep
Tierra remota
FIGURA N° 1 CONCEPTOS BÁSICOS
RETIE
Y SPT
EXIGENCIAS DEL RETIE
SISTEMAS DE PUESTA
SOBRE LOSA TIERRA
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ARTÍCULO 15
Toda instalación eléctrica debe disponer
de
o
un S.P.T.
exterior,
En cualquier
punto
del interiornormalmen
teaccesible
a personas,
éstas
no debenquedar sometidas a tensiones
peligrosas de:•
•
•
Paso
Contacto
Transferidas
RETIE Y SPT
OBJETIVOS DE LOS SISTEMAS DE
TIERRA
PUESTA
A
Seguridad de las personas
Protección de las instalaciones
Compatibilidad electromagnética
RETIE Y SPT
CRITERIO FUNDAMENTAL DE SEGURIDAD
Máximacorriente
que
puedesoportar
el serhumano
(tensiones
de paso,
de contactootransferidas)No es criteri
ofundamental
deseguridad
elvalor
de la Resistenciade P.T. tomadaaisladamente
Un bajo valor de laR.P.T. es deseableparadisminuir(GPR)
la máxima
elevación
de potencial
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
contacto, no debeLasuperar
tensión
máxima
de
(V rms)Tiempo de despeje Máxima tensión de contacto
> 2 s 50 V
500 ms 80 V
400 ms 100 V
300 ms 125 V
200 ms 200 V
150 ms 240 V
100 ms 320 V
40 ms 500 V
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
REQUISITOS GENERALES
Elementos metálicos no eléctricos, no harán parte
Se deben conectar a tierra en algunos casos
de P.T.
Refuerzo estructural requiere conexión permanente a P.T.Conexiones enterradas con soldadura
exotérmica o conectorcertificadoEn instalacion
esdomiciliarias,
dejar
un punto
de conexiónaccesible e
inspeccionable
Si es caja dimensiones mínimasTapa removible
30 cm x 30 cm, si es circular φ= 30 cm,
No se permite el aluminio en electrodos enterrados
Prohibido utilizar el suelo comoretorno de corriente normal. No permite sistemas monofilares
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
RETIE Y
SPT
MATERIALES
Electrodos de puesta a tierra
Se admite el uso de cable de acero
•• Fabricante
sgarantizarán
resistencia
a la corrosión > 15 años desdeinstalación, informar procedimientos de
instalación• Para certificar se podrá utilizar el método de inmersión en cámara
salina1000 horas (ASTM B117 Y ASTM G1) o el ensayo de corrosión por reproducción del perfil de electrolito del suelo, (ASTM G162-99 y ASTM G8-90) u otro método aceptado.
Longitud de varillas o tubos ≥ 2,4 m
Identificación marca y características (a 30 cm del
extremo) Espesor mínimo efectivo recubrimiento
Tabla 22
•
•
•
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
RETIE Y SPT
RETIE
Y SPT
Densidad de rayos tomados por satélites
y comprobadospor Estaciones
terrenas
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CONDICIONES DEL DISEÑO
Aplicando el modelo electrogeométricoPor personal calificadoSiguiendo las buenas prácticas de ingeniería
Buscando mitigar los efectos electromagnético, mecánico y térmico del rayo
Garantizando que el cuerpo de una persona (1000 no se someta a una energía de más de 30 J
Ω)
RETIE
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MODELO ELECTROGEOMÉTRICO
RETIE Y SPT
EXIGENCIAS
SOBRE LAS
BAJANTES
acue rd o c o n
e l m a te r ia l de
es t e
Cable de acero galvanizado ϕ ≥ 50 mm²Cada bajante termina en un electrodo de P.T.
Estar separadas un mínimo de 10 m
Localizarse en las partes externas
de la edificación
A ltu r a
es tr uc tu r a
N ú m e ro m ín im o de ba ja n te s
C a lib r e m ín im o de l c o n duc to r d e
C ob r e A lu m in io
M e n o r de 25 m
2 2 A W G 1/0 A W G
M a y o r de 25 m
4 1/0 A W G 2/0 A W G
RETIE
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CAPTAR LA DESCARGA
– Efectos mecánicos
ETAPAS
–
Proceso de formación de carga–
Proceso de descenso del líder–
Distancia de descarga–
Modelo electrogeométrico
–
Efectos térmicos
o CONDUCIR LA DESCARGA
–
Interferencia electromagnética
–
Tensiones de paso
p DISIPAR LA DESCARGA –
Interferencia eléctrica–
Resistencia de impulso
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CADA UNO CON UN
PARTICULAR
DEL LÍDER ESCALONADO ESCALONADO
DESCARGA DENTRO DE CANAL
CENTRO DE CARGA
CAMPO ELÉCTRICO
10 A 20 PASOS LÍDER
CHISPA DE RETORNO
NEUTRALIZARAMAS CORRIENTE DERETORNO LA NUBE POSTERIOR A IONIZADO NEUTRALIZA
LA
DESCARGA A TIERRA
EL CANAL
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96%
85%
90% 10%
4%
15%
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2. PARÁMETROS ELÉCTRICOS
DESCARGAS NEGATIVAS×
- Usualmente presentan múltiples descargas (3-5) (se han medidohasta 40)
- Las descargas subsecuentes presentan magnitudes menores pero tasas de crecimiento mayores
DESCARGAS POSITIVAS×
−
-
Casi siempre presentan una sola descarga
Sus tasas de crecimiento son mucho menores que las de las negativas (1/5)
La carga descargada es usualmente mayor (3) (se han medido hasta300 C)
-
RETIE
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× DESCARGAS TIERRA - NUBE
-
-
-
Se presentan en estructuras altas principalmente
La primera descarga presenta muy bajas tasas de crecimiento
Las descargas subsecuentes son normales
RETIE
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RETORNO
2 km
TIEMPO EN SEGUNDOS (NO EN ESCALA)
DURACIÓN DEL RAYO DURACIÓN DEL RAYO DURACIÓN DEL RAYO APROX. 40 s APROX. 40 s APROX. 40 s
APROX. 0.01 APROX. 0.04 APROX. APROX. 0.04 APROX.
0.001
0.001
RETORNO
LIDER LIDER LIDER ESCALONADO RÁPIDO RÁPIDO
RETORNO
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% E
XC
EE
DIN
G A
BS
CIS
SA
E
999
99
90
50
10
1
0.11
4
10
40
100
400
PEAK CURRENT, KILOAMPERES
RETIE Y SPT
LÍDER ESCALONADO
rSC
CHISPA DE RETORNOrSC
LIDER ESCALONADOQ2 > Q1
rSC1
rSC2
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ELEMENTOAPANTALLADORES
rSC
ELEMENTOS rSC
APANTALLADOR
TOCA EL TOCA OBJETO
OBJETO
ZONA DE PROTECCIÓN
ZONA DE PROTECCIÓN
APANTALLAMIENTO EFECTIVO APANTALLAMIENTO INEFECTIVO
DEL OBJETO DEL OBJETO
AA
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rsc
rsc
ALTURA
rsc
rsc
a'''
a''A
C
a'
B
b'
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MÁSTILES AISLADOSDOS MÁSTILES CON UN CABLE
DE GUARDA ENTRE ELLOS
DOS MÁSTILES ESPACIADOS
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Aguavaporiz
ada(lb)
BIL(kV)
Corriente(kA)
Energía(kJ)
600100
0
1400
1800
2200
4,407,33
10,27
13,20
16,10
53147
288
476
710
0,0440,122
0,239
0,395
0,589
RETIE
Y SPT
EFECTOS TÉRMICOS:
I2R = Potencia disipada
I media = 31 kA Gran potencia disipada (900 MW * R)
Evaporación rápida del agua
Fundición del material
“Explosión”Efectos
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- R > R 60 HZ ELECTROS LARGOS (MAS DE 10 m)
V3 - V4 = TENSIÓN DE TOQUE V2 = TENSIÓN DE PASO
PASO
RRIENTE DISIPADA EN LA TIERRA
RESISTENCIA DE IMPULSOS: - R < R 60 HZ ELECTRODOS CORTOS
V3
TOQUE
V4
I
V1 -
I
V1
V2
CO
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PUNTAS CONVENCIONALES DE FRANKLIN
45°
45°
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Número deAltura (m)
descargas por año
76150
230
300
380
12
4
9
240
PROGRAMA IEB-RAYORETIE Y SPT
Vista en planta
Vista frontal
Vista lateral
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RETIE Y SPT
ELEMENTOS DE PUESTA A TIERRA TEMPORAL
RETIE Y SPT
PUESTA A TIERRA DE SEGURIDAD
CARACTERÌSTICAS TÈCNICAS
CORRIENTE DE
CORTOCIRCUITO TIEMPO DE
DURACIÒN DEL CORTOCORRIENTE PERMANENTENORMATIVIDAD APLICABLE
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PUESTA A TIERRA DE SEGURIDAD
TIERRAS FALSAS
CUCHILLAS DE PUESTA A TIERRA DE LÍNEAS O BARRAJES (EXCEPCIÓN – PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES ENCAPSULADAS)
PUESTAS A TIERRA REMOTAS – NO AUMENTAN ELPOTENCIAL EN EL LUGAR EN EL CUAL SE REQUIERE
VIENTOS DE LOS POSTES
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CONCLUSIONES
LA EQUIPOTENCIALIDAD ES EL PRINCIPIO DE LA SEGURAIDAD ELÉCTRICA, Y NO HA CAMBIADO EN MÁS DE 100 AÑOS
BÁSICO
EL RETIE HACE ÉNFASIS EN LOS SPT DEBIDO A ESE PRINCIPIO Y EN ESE SENTIDO REPRESENTA UNPROGRESO PARA NUESTRA INGENIERÍA.
OTRAS FUNCIONES DE LOS SPT DEBEN ANALIZARSE SIN SACRIFICAR LA SEGURIDAD
EL RETIE TIENE TODAVÍA MUCHOS PUNTOS OBJETO DE ACLARACIÓN Y DISCUSIÓN EN RELACIÓN CON LOS SPT