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Aplicaciones Prácticas de los Sistemas de Puesta a Tierra.

RIESGO ELÉCTRICO Y SEGURIDAD INDUSTRIAL


PELIGROS DE LA ELECTRICIDAD


Generalidades

La severidad de este choque o descarga eléctrica sedetermina por tres factores:

La Magnitud y tipo de Corriente.

La trayectoria de la corriente que circula a través del cuerpo

La duración que toma la corriente en circular.

El nivel de Tensión


• Magnitud y tipo de la corriente

Tetanización (10-16 ma)


El shock eléctrico también puede causar lesiones indirectas

Los trabajadores en lugares elevados que sufren un shock pueden caer, resultando en lesiones serias o la muerte

• Tetanización - Caídas


Cese de la Respiración

El individuo muere asfixiado en 3 ó 4 minutos o probablementepresenta graves lesiones cerebrales.


Fibrilación Cardíaca (60 – 100 ma)


Cese de las funciones del corazón > 500 ma

-Para Contactos breves. Reinicio espontáneo 5 minutos aprox.

- Contactos espaciados: efecto acumulativo


QUEMADURAS

40 000 volt

15 000 volt

220 volt

Puede verificarse la destrucción de tejidossuperficiales, de centros nerviosos, e incluso la ruptura de arterias.

http://www.bvs.sld.cu/revistas/san/vol7_4_03/f1613403.jpg




IEC 60479-1

QUEMADURAS


• Efectos de la frecuencia

50- 60 Hz Alta frecuencia

DC . Embolias gaseosas – Efecto Joulle

Ventajas apreciables > 100 Khz


• Efectos de los rayos

VIDEO


• Efectos de los rayos


• Tiempo de exposición de la corriente

La corriente de fibrilación es de hecho una función del peso del cuerpo


Charles Dalziel, estudió los efectos de la descarga eléctrica en el cuerpohumano, obteniendo una ecuación empírica para calcular el tiempo queuna persona puede soportar el paso de una corriente, en forma segura;

Donde k = 0.116 para personas de 50 kg y 0.157 para 70 kg

Nótese que sí en la ecuación anterior ts = 1 s, IB = 116 mA; y sí ts = 0.1 s, IB = 367 mA.


Tetanización hasta 380 voltios.

> 50 voltios la impedancia de la piel decrecerápidamente

• Nivel de Tensión


Suponiendo una resistencia 1000 ohms del cuerpo de una persona y variosvoltajes a un circuito y utilizando la fórmula empírica de Charles Dalziel,obtenemos la corriente máxima antes de una condición mortal para una persona.

VOLTAJE DEL CIRCUITO (V)

DURACIÓN EN SEGUNDOS

50 kg

DURACIÓN EN SEGUNDOS

70 kg

120 8 10.9

240 2 2.7

277 1,5 2

480 0,5 0.7

• Nivel de Tensión & Tiempo


IEC 60364-4-41 LV ELECTRICAL INSTALLATIONS Protection against electric shock

• Nivel de Tensión & Tiempo


IEC 60479-1


NF C 15-100 Low-voltage electrical installations


• Trayectoria de la corriente


Tensión de paso. “Diferencia de potencial que

Experimenta una persona parada sobre una

Superficie, entre sus pies separados 1m” IEEE 80

Tensión de toque. “Diferencia de potencial

que experimenta una persona que toca un

equipo PAT con su mano mientras esta

parada sobre una superficie PAT” IEEE 80

• Trayectoria de la corriente


• Resistencia eléctrica


• Resistencia eléctrica y modelo equivalente del cuerpo humano

Filosofía de seguridad según IEC 60479


IEC 60479-1



Impedancia del cuerpo humano


IEC 60479-1


IEC 60479-1

• Corriente & Tiempo


IEC 60479-1


Tabla comparativaIEC60 479-1 IEEE Std 80

Resistencia corporal Hace un estudio exhaustivo ydesarrolla ampliamente elmodelo de impedancia de la pielasí como el de la resistenciatotal. Plantea que la resistenciadepende del voltaje aplicado,área de contacto, humedad, etc.Provee gráficas para calcular laresistencia del cuerpo. Paraaltos voltajes 3Kv -5Kv laresistencia tiende a 1000 Ω

Asume 1000Ω

Corriente límite permitida No indica el criterio Debe ser menor a aquella quecause 0.5 % de probabilidad defibrilación ventricular

IEC 60479-1 vs IEEE STD 80


IEC 60479-1 IEEE Std 80Voltaje de toque Se calcula por medio de una

ecuación que depende de lacorriente permitida de toque,resistencia del cuerpo de toquey resistencia equivalente entrelos pies y tierra.

Se calcula por medio de unaecuación que depende de lacorriente de toque permitida a0,5% de fibrilación y laresistencia total del cuerpo detoque.

Voltaje de paso Se calcula por medio de unaecuación de malla que dependede la corriente permitida depaso, resistencia del cuerpo depaso y resistencia equivalenteentre los pies y tierra.

Se calcula por medio de unaecuación que depende de lacorriente de paso permitida a0,5% de fibrilación, la resistenciatotal del cuerpo de paso.

Cálculo de voltajes Se necesita programas decómputo para realizariteraciones y resolverecuaciones no lineales.

Aplicación directa de lasecuaciones



REBT Reglamento Electrotecnico de Baja Tensión


“A comparison of IEC 60479-1 and IEEE Std 80 on Grounding Safety Criteria”

En este documento se realiza una comparación de los criterios de seguridad deambas normas y asimismo se cuantifican las diferencias entre los voltajes detoque y paso, y la resistencia del corporal.

Las siguientes gráficas se realizaron bajo los siguientes criterios:

0.5% de fibrilación ventricular

Valores de resistencia de 5% y 50% según IEC 479-1

Camino de corriente de MANO a 2 PIES



Comparación de los voltajes de toque 5% de resistencia corporal (IEC 60479-1) 50% de resistencia corporal (IEC 60479-1)



Comparación de los voltajes de Paso

5% de resistencia corporal (IEC 60479-1) 50% de resistencia corporal (IEC 60479-1)




Comparación de los voltajes de Resistencia Corporal

La duración usual de los choques entre 0.25 y 0.5 segundos la Resistencia de 5% de la IEC 479-1 es cercana a 1000 . o mayor. Esto es útil para las personas que cuestionan el uso de 1000 . de resistencia corporal de la IEEE Std 80


Medidas de Protección contra contactos Indirectos

IP2X (agujeros de ø menor a 12 mm y distancia mayor a 80 mm)


MITOS Y REALIDADES


MITO 01: Si no hay evidencia de quemadura eléctrica significa que la persona no tiene lesiones.

Aproximadamente el 50% de los accidentes en baja tensión no presentanquemaduras.

La corriente se puede distribuir sobre la piel mojada o sobre una gran área sincausar quemaduras.

La muerte por fibrilación ventricular no requiere que se produzcanquemaduras


MITO 02: Para baja tensión muchas de las lesiones son proporcionales a la energía del choque eléctrico.

Las lesiones son desproporcionales a la energía de los choques eléctricos, estoha sido bien documentado, en muchos casos la slesiones están ligadas a laenergía de contacto.


MITO 03: Las tensiones por debajo de los 50 voltios no pueden hacer fibrilar al corazón y en consecuencia Un circuito debajo de 50 voltios no representa riesgosDe este estiloEs aceptable que las corrientes pueden ocurrir cuando en un circuito mano-mano se excede los 50 mA. La resistencia del cuerpo cuando se esta muymojado puede llegar a tener 500 ohms. En teoría una tensión de 25 volts.pudiera causar fibrilación.


MITO 04: Un choque eléctrico de 0,5 segundos conUna trayectoria mano-mano, a 120 voltios drenando 100 mA, no puede causar fibrilación ventricular

La mayoría de los choques eléctricos raramente causan fibrilación ventricular

Dalziel predijo que la mínima corriente de fibrilación sería I=K/raíz(T)

La mínima corriente en este escenario es 73 amp.


MITO 05: Si conocemos la corriente, tensión, Trayectoria y energía del choque eléctrico podemosPredecir si el choque pudiera causar o no fibrilación ventricular.

Muchas de las variables en un choque eléctrico son impredecibles y aleatorias,haciendo imposible conocer si un choque determinado es letal.


1.- Contacto mano-mano que excede los 50 mA es adecuado para causar fibrilación ventricular.

2.- Otro riesgo que pudiera causar la muerte es la insuficiencia respiratoria.

3.- Excepto para choques de larga duración la muerte por quemaduras no pudiera ocurrir.

4.- Las lesiones están limitadas a la trayectoria de la corriente

5.- En baja tensión las lesiones están limitadas a los puntos de entrada y salida de la corriente

Teoría Tradicional de Seguridad Eléctrica


ESTADISTICAS


CONDICIONES DE RIESGO


CONCEPTOS APLICADOS A LAS

PAT


NORMATIVASLas normas y prácticas recomendadas recogencientos de años de experiencia profesional yacadémica y por lo tanto son documentos de altonivel en su contenido con la particularidad de queabordan los temas desde el punto de vistapráctico.

De manera que para el crecimiento profesional esexcelente y obligante familiarizarse con elcontenido y su aplicación. Igualmente desde elpunto de vista legal son la base sobre las cualesdeben apoyarse todas nuestras accionesprofesionales porque son el elemento decomparación que se usa en las investigacionescuando ocurren cuestionamientos al procederprofesional.


Necesidad de Normalización

La diferencia de potencial es el factor a considerar para evitar exposiciones peligrosas de las personas

La práctica de la PAT en los sistemas eléctricos, nace precisamente de losobjetivos básicos para el seguro uso de la electricidad, su principalmisión es garantizar la seguridad del personal y posteriormentegarantizar la seguridad de equipos y continuidad del servicio eléctrico,su normalización nos proporciona las instrucciones a seguir paragarantizar estos puntos.

Proteger la vida de las personas y los bienes materiales/equipos

Minimizar el impacto al medio ambiente

Garantizar la continuidad del servicio.

Prevenir prácticas que puedan inducir a errores.


Descarga Eléctrica

La diferencia de potencial es el factor a considerar para evitar exposiciones peligrosas de las personas

Considérese un motor trifásico queopere a y ocurre una falla en losdevanados de manera tal que la carcasadel motor quede energizada.

Cuando ocurre la falla el armazónmetálico está el mismo potencial que elconductor de fase, en estascircunstancias existe el peligro quealguien toque al mismo tiempo elarmazón del motor y una superficieconectada a tierra. Existe una diferenciade potencial entre los puntos 1 y 2.


Descarga Eléctrica En estas circunstancias existeel riesgo que: 1) alguien toqueal mismo tiempo el armazóndel motor o una tubería queesté conectado a tierra y, 2)una persona toca el armazón ypisa una superficie conectadaa tierra.

Estos dos casoscompletan el circuitoeléctrico a través de lapersona, la severidad dela descarga eléctricadependerá de la forma enque la víctima estéconectada al circuitoeléctrico


Descarga EléctricaLa manera de prevenir estos riesgos es estableciendo puentes de unión. Estoelimina la diferencia de potencial que puede existir entre el armazón del motory otras superficies conectadas a tierra.


Simbología Aplicable


TIERRAEARTHGROUND


TIERRA AISLADA


MASA

MASA PUESTA A TIERRA


PUESTA A TIERRAGROUNDING/EARTHING


ELECTRODOS


PUESTA A TIERRA TEMPORALES


TÉRMINOS BÁSICOS•Acometida (Service): Conductores y equipos que reciben la energía de la red de suministro público (o externo) para el suministro de energía a una instalación.


TÉRMINOS BÁSICOS• Conductor de Puesta a Tierra (Grounding Conductor): Conductor utilizado para conectar un equipo o el circuito de tierra de una instalación, al electrodo o electrodos de tierra de la instalación.


Conexión Equipotencial o Puente (Bonding):Unión permanente de partes metálicas para formarun trayecto eléctricamente conductivo que asegure lacontinuidad eléctrica y la capacidad para conducir conseguridad cualquier corriente que pudiera pasar.

Puente de Conexión Equipotencial Principal(Bonding Jumper, Main): Conexión entre elconductor puesto a tierra del circuito y el conductorde puesta a tierra de equipos en la acometida.

TÉRMINOS BÁSICOS


TÉRMINOS BÁSICOS


TÉRMINOS BÁSICOS Puente de unión Equipotencial

(Bonding Jumper)


TÉRMINOS BÁSICOS

Identificado (Identified): Reconocido como adecuado paraun uso, función , fin, entorno, aplicación, etc. específicos, cuandoestá así descrito en un requisito especial del Código. Estamarcación puede incluir sellado o certificado.

Etiquetado o Listado (Labeled): Equipos o materialesincluidos en una lista publicada por un organismo competente yque se dedique a la evaluación de productos, que mantieneinspecciones periódicas de la producción de los equipos omateriales aprobados. Esta lista indica si el equipo o materialcumple unas normas debidamente establecidas o si ha sidoprobado y encontrado apto para su uso de manera determinada.


Medio de Desconexión (Disconnecting Mean):Dispositivo o grupo de dispositivos u otro medio por el cual, losconductores de un circuito se pueden desconectar de su fuentede alimentación.

Protección de Equipos Contra fallas a Tierra (Ground-Fault Protection of Equipment): Sistema para proteccióndel equipo contra las corrientes de falla de fase a tierra, el cualactúa para causar la apertura de un medio de desconexión encada uno de los conductores activos del circuito bajo falla.

TÉRMINOS BÁSICOS


Falla a Tierra (Ground Fault): Es una conexión nointencional entre un conductor activo de un circuito y losconductores que normalmente no conducen corriente, lasenvolventes metálicas, canalizaciones metálicas, equipo metálicoo la tierra.

TÉRMINOS BÁSICOS


Persona Calificada (Qualified Person): Persona que tienela habilidad y conocimiento relacionado con la construcción,instalación, operación y funcionamiento de los equipos y losriesgos que conllevan. En muchos países requiereCERTIFICACION.

TÉRMINOS BÁSICOS


Conductor de Puesta a Tierra de losEquipos (Equipment GroundingConductor): Conductor utilizado paraconectar las canalizaciones, envolventes ylas partes metálicas de los equipos, que notransportan corriente, al conductor puestoa tierra del sistema eléctrico, o alconductor del electrodo de puesta a tierrade la instalación o a ambos.

NOTA No.1: Se reconoce que el conductor de puesta a tierra de los equipos también proporciona conexión equipotencial.

NOTA No.2: Véase 250.118 para una lista de conductores de puesta a tierra de los equipos aceptables.

TÉRMINOS BÁSICOS


Electrodos de Puesta a Tierra(Grounding Electrode): Un objetoconductivo por el cual seestablece una conexión directacon la tierra.

TÉRMINOS BÁSICOS


TÉRMINOS BÁSICOS

Sistema Derivado Separadamente (Separately DerivedSystem): Instalación cuya energía procede de una batería,sistema solar fotovoltaico o de los devanados de ungenerador, transformador o convertidor, y que no tieneconexión eléctrica directa (física), ni siquiera mediante unconductor del circuito sólidamente puesto a tierra, con losconductores de suministro que proceden de otro sistema.


Conductor de Neutro (NeutralConductor). Conductor Puesto aTierra (Grounded Conductor) :Conductor conectado al puntoneutro de un sistema, previstoconducir corriente bajo condicionesnormales.

TÉRMINOS BÁSICOS


Conductor del Electrodo dePuesta a Tierra (GroundingElectrode Conductor). Conductorusado para conectar el conductorpuesto a tierra del circuito o elequipo al electrodo de puesta atierra o a un punto del sistema deelectrodos de puesta a tierra.

No Puesto a Tierra (Ungrounded).No conectado a tierra o a uncuerpo conductivo que extiende auna conexión a tierra.

TÉRMINOS BÁSICOS


Puesta a Tierra deProtección Contra Rayos: Esun subsistema de puesta atierra que debe garantizar ladispersión y disipación en elterreno de las corrientesprovenientes de lasdescargas atmosféricas.

TÉRMINOS BÁSICOS


Descargador de Sorebetensiones (SurgeArrester) Un dispositivo protector para limitarlas variaciones de tensiones mediantedescargar o desviar la corriente excesiva;también impide el flujo continuado o lacorriente de seguimiento mientras permanececapaz de repetir estas funciones.

TÉRMINOS BÁSICOS


Pararrayos (Air Terminal): Es uninstrumento cuyo objetivo es atraer un rayoionizando el aire para llamar y conducir ladescarga hacia tierra, de tal modo que nocause daños a construcciones o personas.Este artilugio fue inventado en 1753 porBenjamín Franklin. Este primer pararrayosse conoce como "pararrayos Franklin", enhomenaje a su inventor.

TÉRMINOS BÁSICOS

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cd/Pointed_Lightning_Rod.jpg


PROBLEMA BÁSICO Y NECESIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA


Garantizar la seguridad de las personas ante peligros deelectrocución

Asegurar la integridad de los equipos.

Contribuir con la confiabilidad del servicio

PROPÓSITOS BÁSICOS DE LAS PUESTAS A TIERRA


MÉTODOS DEPUESTAS A TIERRA


POSTES DE HORMIGÓN

riesgo elÉctrico y seguridad industrial - … filepuesta a tierra. suponiendo una resistencia 1000...

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