CONECCION PUESTA A TIERRALatoma de tierra se emplea en las instalaciones elctricas para llevar a tierra cualquier derivacin indebida de la corriente elctrica a los elementos que puedan estar en contacto con los usuarios (carcasas, aislamientos, etc.) de aparatos de uso normal, por un fallo del aislamiento de los conductores activos, evitando el paso decorrienteal posible usuario.Lapuesta a tierraes una unin de todos los elementos metlicos que mediantecablesdeseccinsuficiente entre las partes de una instalacin y un conjunto deelectrodos, permite la desviacin decorrientesde falta o de las descargas de tipo atmosfrico, y consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa en los edificios, instalaciones y superficie prxima al terreno.Para que un sistema de conexin a tierra sea eficaz, debe estar diseado para soportar las peores condiciones posibles.Elementos que forman una puesta a tierraA los elementos que forman el conjunto de una puesta a tierra los podemos clasificar de la siguiente forma: Tierra: Necesitamos un terreno que ser capaz de disipar lasenergasque pueda recibir. Toma de tierra: Esta es la instalacin de conexin a tierra, consta de las siguientes partes: Electrodos o picas (tambin llamados jabalinas): Partes metlicas enterradas. Lnea de enlace con tierra: Conductor conectado a los electrodos. Bornes de puesta a tierra: conexin entre la lnea de enlace y los distintos conductores de proteccin. Conductores de proteccin: unen los distintos puntos de la instalacin con la lnea de enlace.

La importancia de la conexin a tierraDebido a que se van a conectar a tierra las partes metlicas (cubiertas, carcazas, estructuras, etc.) de equipos y aparatos, se trata de mejorar en todos los casos la conduccin al suelo de las Corrientes, por medio de una Resistencia de tierra Ru que sea lo ms confiable posible.Se llama resistencia de tierra Rn al valor de la Resistencia entre el punto de puesta a tierra y un punto del suelo T en donde el potencial pueda ser sensiblemente modificado para poder conducir convenientemente las Corrientes de falla a tierra.

En caso de falla, si la Resistencia de tierra (Ru) es baja, se puede proteger a una persona que est en contacto de las partes metlicas, o bien en contacto con la tierra a travs de los pies. Determinacin del voltaje de contacto (Vc) corriente a travs del cuerpo (Ic).Sin tener en cuenta la presencia de la Resistencia del cuerpo Rc, se calcula la corriente en el circuito de falla como:

Si la corriente de falla a travs de Ru se toma entre sus terminales, aparece una tensin Vc, cuyo valor es:

Se considera tambin que la tensin Vc esta aplicada a Rc, entonces se obtiene

LA CALIDAD DE UNA PUESTA A TIERRAConduccin de la corriente de falla al sueloEn el plano terico se puede realizar una puesta o conexin a tierra por medio de una varilla enterrada en el suelo o terreno, la conduccin de corriente hacia el suelo se hace a travs de una sucesin de resistencias colocadas en serie.Cada Resistencia es equivalente a una multitud de resistencias en paralelo, donde el nmero aumentado puede tender a infinito a una cierta distancia de la puesta o conexin a tierra. A partir de este lmite, la resistencia de tierra es nula y puede haber cualquier valor de corriente de falla y alguna cada de tensin con respecto a una zona de referencia Vo que constituye la puesta a tierra real.

FACTORES DE LA PUESTA A TIERRA

RESISTIVIDAD DEL TERRENOPor qu determinar la resistividad del terreno?

Conocer la resistividad del terreno es especialmente necesario para determinar el diseo de la conexin a tierra de instalaciones nuevas (aplicaciones en campo abierto) para poder satisfacer las necesidades de resistencia de tierra. Lo ideal sera que encontrase un lugar con la menor resistencia posible. Pero, como hemos dicho anteriormente, las malas condiciones del terreno pueden superarse con sistemas de conexin a tierra ms elaborados.Cmo se mide la resistividad del terreno?Para medir la resistividad del terreno, conecte el comprobador de resistencia de tierra tal y como se muestra ms abajo.

Configuracin de la medicin de resistividad del terreno con el Fluke 1623 1625.Como puede ver, se colocan en el terreno cuatro picas en lnea recta equidistantes entre ellas. La distancia entre las picas debe ser al menos el triple que el valor de profundidad de la pica. Por lo tanto, si la profundidad de cada pica es de 30 cm, asegrese de que la distancia entre las picas es como mnimo de 91 cm. El Fluke 1625 genera una corriente conocida a travs de las dos picas exteriores y se mide la cada en el potencial de tensin entre las dos picas interiores. Mediante la Ley de Ohm (V = IR), el comprobador Fluke calcula de forma automtica la resistividad del terreno.Dado que elementos como piezas de metal enterradas o acuferos subterrneos distorsionan e invalidan a menudo los resultados de la medicin, siempre se recomienda realizar mediciones adicionales en las que los ejes de las picas se hayan girado 90 grados. Al cambiar la profundidad y la distancia varias veces, se produce un perfil que puede determinar un sistema de resistividad del terreno adecuado.Las mediciones de resistividad del terreno a menudo se ven distorsionadas por la existencia de corrientes de tierra y sus armnicos. Para impedir que esto ocurra, el Fluke 1625 emplea un sistema de control automtico de frecuencia, el cual selecciona automticamente la frecuencia de medicin con la mnima cantidad de ruido que le permita obtener una lectura clara.CALCULO DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELOMTODO DE WENNER.En 1915, el Dr. Frank Wenner delU.S. Bureau of Standardsdesarroll la teora de este mtodo de prueba, y la ecuacin que lleva su nombre.Con objeto de medir la resistividad del suelo se hace necesario insertar los 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en lnea recta y a una misma profundidad de penetracin, las mediciones de resistividad dependern de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno, y por el contrario no dependen en forma apreciable del tamao y del material de los electrodos, aunque s dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.El principio bsico de este mtodo es la inyeccin de una corriente directa o de baja frecuencia a travs de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos P1 y P2. Estos electrodos estn enterrados en lnea recta y a igual separacin entre ellos. La razn V/I es conocida como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno es una funcin de esta resistencia y de la geometra del electrodo.

En la figura se observa esquemticamente la disposicin de los electrodos, en donde la corriente se inyecta a travs de los electrodos exteriores y el potencial se mide a travs de los electrodos interiores. La resistividad aparente est dada por la siguiente expresin:

Si la distancia enterrada (B) es pequea comparada con la distancia de separacin entre electrodos (A). O sea A > 20B, la siguiente frmula simplificada se puede aplicar:

La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno de un radio igual a la separacin de los electrodos.Como ejemplo, si la distancia entre electrodos A es de 3 metros, B es 0.15 m y la lectura del instrumento es de 0.43 ohms, la resistividad promedio del terreno a una profundidad de 3 metros, es de 8.141 ohm-m segn la frmula completa y de 8.105 ohms-m segn la frmula simplificada.Se recomienda que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para que no sean afectadas por estructuras metlicas subterrneas. Y, que con ellas se obtenga el promedio.

COMPOSICION DEL TERRENOLa composicin del terreno depende de la naturaleza del mismo. Por ejemplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40-500 ohm-m por lo que una varilla electrodo enterrada 3 m tendr una resistencia a tierra de 15 a 200 ohms respectivamente. En cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 ohm-m o ms alta, y tratar de conseguir una resistencia a tierra de unos 100 ohm o menos con una sola varilla electrodo es virtualmente imposible.La composicin, el contenido en humedad y la temperatura influyen en la resistividad del terreno. El terreno es rara vez homogneo y, la resistividad del mismo vara geogrficamente y a diversas profundidades.

HUMEDADEl contenido en humedad cambia segn la estacin del ao, vara en funcin de la naturaleza de las subcapas de la tierra y la profundidad del nivel de agua subterrnea permanente. Dado que el terreno y el agua generalmente son ms estables en estratos ms profundos, se recomienda que las varillas de toma de tierra se coloquen lo ms profundo posible en la tierra, en el nivel de agua subterrnea si fuera posible. Asimismo, las varillas de toma de tierra se deben instalar en un lugar donde haya temperatura estable, por ejemplo, por debajo de la profundidad de la helada.

TEMPERATURAA medida que desciende la temperatura aumenta la resistividad del terreno y ese aumento se nota an ms al llegar a 0 C, hasta el punto que, a medida que es mayor la cantidad de agua en estado de congelacin, se va reduciendo el movimiento de los electrolitos los cuales influyen en la resistividad de la tierra CONCENTRACION DE LAS SALES DISUELTAS EN EL AGUAAl presentarse una mayor concentracin de sales disueltas en el agua que se encuentra en el suelo, la conductividad se incrementa y como consecuencia la resistividad disminuye CONDUCTOR DE LA PUESTA A TIERRA

Conductor de enlace con tierra y establece como seccin mnima para el mismo 35 mm en cobre, a menos que la lnea repartidora sea de menor seccin, en cuyo caso ser de la misma seccin que los conductores de fase.

Magnitud de la corriente de falla a tierra. Duracin de la corriente de falla a tierra. Elevacin mxima permisible de temperatura.

ELECTRODOS A TIERRA

Un objeto conductor a travs del cual se establece una conexin directa a tierra. Los sistemas elctricos que son puestos a tierra deben conectarse a tierra de una manera que limitar la tensin impuesta por un rayo, picos de tensin de lnea, o contacto accidental con lneas de alta tensin y estabilizar la tensin a tierra durante las operaciones normales.

Electrodos permitidos para puesta a tierra Tubera metlica subterrnea para agua Marco metlico de la edificacin o estructura Electrodo embebido en concreto Anillo de tierra Electrodos de barra y electrodos de tubera Otros electrodos listados Electrodo de placa Otros sistemas subterrneos metlicos locales o estructuras

El material debe tener buena conductividad elctrica. No corroerse dentro de un amplio rango de condiciones de suelo. Se pueden disear puestas a tierra con varillas, mallas, placas o cintas metlicas.

CONEXIONES

Conexiones Mecnicas Conexiones ExotrmicasEs un mtodo simple y eficiente de soldadura de cobre con cobre o cobre con acero. Una ventaja es que no se requiere alimentacin externa cuando se utiliza el proceso exotrmico. El proceso utiliza reaccin de alta temperatura de xido de cobre en polvo y aluminio.

LA FORMA DE LAS CONEXIONES A TIERRAEn la siguiente figura, se muestra la forma elemental de conexin a tierra, que se puede hacer con conductor de cobre de 28 mm2 de seccin.

CONSTRUCCION DE LA RED DE TIERRASMalla alrededor de la construccin:Consiste de un conductor debajo de la cimentacin de concreto, este conductor se entierra por lo general a 1.0m de profundidad y puede ser: Cobre de 25mm2 de seccin. Aluminio de 35 mm2 de seccin. Acero galvanizado de 95 mm2 de seccin.

El valor de la resistencia de tierra se calcula como:

Donde:

= Longitud de la malla en metros

= Resistividad del suelo .

Ejemplo

Calcular la resistencia de la conexin a tierra hecha a base de conductores en un terreno que tiene una resistividad en una casa de de ancho por de largo.Solucin:De la expresin:

Es el permetro de la instalacin: Ahora: