Medicion y Evaluacion de Sistemas de Tierra - Imba

ELABORADO POR CESAR GENARO VARGAS MEDINA

ASESORAMIENTO Y SOPORTE TECNICO – ELECTRORED BOLIVIA SRL Página 2

1. ANTECEDENTES

Los sistemas de protección en instalaciones eléctricas industriales hoy en día son de vital importancia, vital en primer lugar por la protección que se debe brindar a las personas y secunda la protección que se debe proporcionar a los equipos. En ese sentido es que los sistemas de protección contra sobretensiones, ya sean estas por fuentes externas y/o internas, tienen a su sistema de aterramiento como elemento fundamental para asegurar un sistema de protección confiable. Por su parte IMBA S.A., en la planta de producción tiene diversos equipos eléctricos, equipos de control electrónicos y otros electrónicos digitales de procesamiento de datos (en laboratorio): trasformador de potencia, motores, equipos de control y mando (de automatización), computadoras, incubadoras, etc., equipos que en la mayoría de los casos deben estar aterrados ya sea para descargas de estática de las carcasas, descargas de corrientes parasitas y de falla ó por la utilización de un neutro aterrado. Por un lado, la planta cuenta con sistemas de tierra “aislados” en diferentes ubicaciones, que a manera de observación, no están dando la protección necesaria a algunos equipos de la planta, ya que existen antecedentes de contactos indirectos sobretodo en laboratorio, adicionalmente estas no tienen el acceso adecuado a la malla, es decir, no tienen cámara de inspección, por otra no cuenta con protección contra descargas atmosféricas, es decir, pararrayos. ELECTRORED BOLIVIA SRL a través de su división de ASESORAMIENTO Y SOPORTE TÉCNICO, en el afán de brindar el apoyo y acompañamiento a su cliente, en el diseño de proyectos y a encontrar las soluciones a diversos problemas que se presentan en la industria, es que se realizó este servicio de medición de puesta de tierra.

2. OBJETIVOS

• Identificar los sistemas de tierra existentes en la planta de producción.

• Realizar las mediciones para conocer el valor de resistencia de tierra.

• Evaluar los datos recogidos de las mediciones.

• De acuerdo a la valoración de los datos recogidos, detallar las medidas y acciones por asumir.

3. DESARROLLO

3.1. IDENTIFICACIÓN

Se identificó 1 sistema de tierra (o malla de aterramiento):

• En el patio de deportes (área verde) de Laboratorios – De masa a tierra de los equipos: incubadoras, equipos de control electrónico, computadoras, etc.

Se evidencio que el sistema de aterramiento identificado carece de una cámara de inspección, pero su acceso no tuvo mayor complicación gracias a que el Ing. Jorge Córdova tenía bien identificados a las cabezas de las jabalinas que conformas la malla.



IMAGEN 1. Excavación para descubrir las cabezas de jabalina – Malla de LABORATORIOS

3.2. MEDICIONES

3.2.1. MEDICIÓN SISTEMA DE TIERRA – MASA A TIERRA TRANSFORMADOR

IMAGEN 2. Proceso de medición de resistencia de tierra de malla LABORATORIOS – Punto de referencia A

Se constató que esta malla de tierra no tiene una cámara de inspección para ninguna de las jabalinas que la compone (como puede verse en IMAGEN 2. e IMAGEN 3.), pero fueron de fácil acceso a través de una pequeña excavación realizada por los asistentes de los ensayos. La Malla, según dato proporcionado por el Ing. Jorge Córdova, está compuesta por tres jabalinas instaladas en configuración lineal; se decidió tomar a dos de ellas como referencias para los ensayos, es decir PUNTO DE REFERENCIA A y PUNTO DE REFERENCIA B El registro de datos de las mediciones (ANEXO B) se refleja en el siguiente cuadro:



MEDICIÓN Y EVALUACIÓN SISTEMA DE TIERRA

CLIENTE: IMBA S.A. LUGAR Y FECHA: Cbba. – 30/10/2012

UBICACIÓN SISTEMA: Laboratorios EQUIPO DE MEDICIÓN: Kyoritsu Mod. 4105A-H

EJECUTOR: Cesar G. Vargas Medina ASISTENTES: Jorge Córdova, Iván Escobar

UBICACIÓN DE LA LÍNEA DE REFERENCIA

RESPECTO A LA SUPERFICIE PREVISTA

DISTANCIA ENTRE

ELECTRODO DE CORRIENTE Y

ELECTRODO DE REFERENCIA O BAJO ESTUDIO

[m]

DISTANCIA ENTRE

ELECTRODO DE POTENCIAL Y

ELECTRODO DE REFERENCIA O BAJO ESTUDIO

[m]

DISTANCIA ENTRE

ELECTRODO DE CORRIENTE Y

ELECTRODO DE POTENCIAL

[m]

TIEMPO DE DURACIÓN DE LA

PRUEBA [m]

LECTURA DE RESISTENCIA

[Ω] OBS.

A 10 5 5 0,75 5 Ran=2000Ω

A 10 5 5 0,75 6,1 Ran=200Ω

A 10 5 5 0,75 6,20 Ran=20Ω

A 11 6 5 0,75 6,25 Ran=20Ω

A 12 7 5 0,75 6,31 Ran=20Ω

A 13 8 5 0,75 6,37 Ran=20Ω

A 14 8 6 0,75 6,33 Ran=20Ω

B 10 5 5 0,75 6,22 Ran=20Ω

B 11 5 6 0,75 6,19 Ran=20Ω

B 14 6 8 0,75 6,19 Ran=20Ω B 15 6 9 0,75 6,18 Ran=20Ω

CUADRO 1. Registro de datos, medición de resistencia de sistema de tierra, LABORATORIOS.

IMAGEN 3. Proceso de medición de resistencia de tierra de malla LABORATORIOS – Punto de referencia B

Para poder obtener un valor de tierra confiable, se debe contar con un registro de datos que sean resultado de diferentes mediciones a diferentes distancias, es decir hacer un barrido del área donde se encuentra la malla de tierra, en este caso en particular pudo lograrse ese cometido, en ese entendido es que los valores de resistencia máxima y mínima de los ensayos son:

6,37Ω

6,18Ω



La ubicación de la línea de referencia y el área a tomada en cuenta se ven en la siguiente imagen:

LABORATORIOS

PUNTO DE REFERENCIA

A

PUNTO DE REFERENCIA

B

LINEA DE REFERENCIA

AREA VERDE

20 m

17 m

IMAGEN 4. Área de referencia tomada en cuenta para la medición de resistencia de la malla, puntos A y B

3.3. EVALUACIÓN

Para tener la certeza de que los valores de las diferentes mediciones son los correctos no deben, entre ellos, tener una diferencia de 10% en su valor, para percatarse de esta valoración se toma en cuenta directamente al valor máximo y al mínimo de la serie de mediciones realizadas, entonces el porcentaje de diferencia es:

∆%

∗ 100%

∆% 6,37 6,18

6,37∗ 100

∆% 2,98 ≅ 3%

Con un 3% como diferencia máxima entre los datos se puede tener la seguridad que los valores obtenidos en las mediciones son el reflejo de los valores verdaderos del sistema de tierra. Luego, promediando los datos obtenemos un valor de resistencia referente de la malla de tierra:

. 6,25Ω



Valor que se encuentra en el marco que da como referencia la norma Boliviana NB 777 para sistemas de aterramiento (10 Ω). Considerando las necesidades de los equipos en el interior de los LABORATORIOS es un valor insuficiente, generalmente los equipos de procesamiento de datos, computadoras o todo aquel que cuenta con materiales delicados, así como son los microprocesadores, solicitan una resistencia de la malla de tierra ≤ 5 Ω (menor-igual a 5 ohm), en algunos casos especiales hasta 1 Ω, por lo tanto, por las características actuales de los equipos de los LABORATORIOS, se debe planificar un mejoramiento del sistema de tierra de LABORATORIOS.

3.4. ACCIONES Y MEDIDAS

Como primera medida a asumir, es recomendable, para mejorar el valor de resistencia de tierra referente de la malla de tierra de LABORATORIOS, la construcción de una malla de tierra nueva constituida por 6 jabalinas en configuración “palma de ganso”, como puede verse en la IMAGEN 5.

IMAGEN 5. Malla de tierra en configuración Palma de Ganso con 6 jabalinas Para la construcción de una malla de este tipo se requiere necesariamente una cámara de inspección donde estará instalada una barra de cobre de la cual de realizará la repartición a las jabalinas formando la “palma”. O se puede reacondicionar la existente a la configuración presentada, con la recomendación de que las distancias entre todas las jabalinas deben guardar simetría y como distancia entre jabalinas por lo menos debe existir 2,5 m. Todo sistema de tierra debe tener por lo menos un acceso a la malla, es decir una cámara de inspección especialmente construida en la cabeza de una de las jabalinas, preferentemente en la más cercana al equipo aterrado o la primera en una malla dependiendo su configuración, entonces una de segunda medida a asumir es, en función a las posibilidades del personal técnico y la empresa, construir en una de las cabezas de las jabalinas del sistema su respectiva cámara de inspección. Las cámaras de inspección en un sistema de tierra tienen como finalidad poder realizar el mantenimiento, con dos objetivos:

1° Mantener húmedo el terreno donde se ubica la malla: muy importante sobre todo si se ubica debajo de un empedrado, asfaltado, etc.

2° Realizar mediciones de resistencia de tierra: labor que se debe ejecutar al menos 2 veces al año,

de tal modo que, de acuerdo a los resultados se asuma acciones correctivas para lograr el valor de resistencia de tierra deseado.



3° Permitir la distribución de conductores para la interconexión de jabalinas y la conexión de conductores provenientes de los equipos a ser protegidos.

La construcción de otros sistemas de tierra para tableros y carcasas (masas a tierra) o para equipos que así lo requieren, será otra medida de importancia por asumir.

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Con la colaboración como asistentes del Ing. Jorge Córdova y el Tec. Iván Escobar se logró concluir con éxito las mediciones de resistencia de tierra y los resultados se reflejan en este informe.

• En base a los resultados obtenidos de las mediciones se concluye que el sistema de tierra actual de LABORATORIOS tiene un valor referencial de 6,25 Ω, valor considerado dentro de lo que permite la norma Boliviana NB 777.

• Se recomienda la construcción o reacondicionamiento en el corto plazo de la malla de tierra de LABORATORIOS. Que por la fragilidad de los equipos eléctricos-electrónicos en el interior de los laboratorios se debe mejorar este valor, es decir se debe bajar el valor de resistencia. Con la configuración recomendada, aditivos y con conexiones seguras en su contacto (recomendable conexión con soldadura exotérmica), se logrará el cometido.

• Se recomienda utilizar los materiales y conductor con la sección apropiada y de acuerdo a norma para la construcción o reacondicionamiento de la malla de LABORATORIOS.

• Se recomienda instalar los conductores provenientes de los equipos aterrados, con la trayectoria más corta y directa, además que estos sean de la sección adecuada de acuerdo a norma.

• De tal forma que las instalaciones de la industria estén protegidas ante eventos de sobretensiones por fallas, inducción, descargas atmosféricas, etc., se recomienda la instalación de sistemas de aterramiento de acuerdo a un estudio en función a las cargas, un sistema de PARARRAYOS con su malla de tierra correspondiente; observando que se cree una red equipotencial, es decir que las mallas de tierra existentes estén acopladas.





ANEXO A

METODO EMPLEADO PARA LA MEDICION

El método utilizado para la medición de resistencia de tierra fue de “CAIDA DE POTENCIAL”, en los siguientes gráficos puede verse el concepto del método y la utilización del equipo:

IMAGEN 6. Metodología y concepto para la medición resistencia de tierra

IMAGEN 7. Instalación del equipo de medición utilizado

Asdfsdfsdfsfs

dfsf

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A

AsdfsdfsdfsfsAsdf

Asdf

Asdf

A

Asdf

As As



ANEXO B

HOJA DE DATOS – MEDICION DE RESISTENCIA DE TIERRA (Copia de original)

OBSERVACION: los valores registrados de la columna 2 corresponden a la columna 3, y viceversa. Tal como se ven en el CUADRO 1.

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