UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CAMPECHE FACULTAD DE INGENIERA ING. MECNICO ELECTRICISTA Criterios de seguridad en la aplicacin de Puesta a tierra en instalaciones elctricas Sn. Fco. De Campeche, Camp. 10 de diciembre del 2011.

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CAMPECHE FACULTAD DE INGENIERA ING. MECNICO ELECTRICISTA Criterios de seguridad en la aplicacin de Puesta a tierra en instalaciones elctricas Por: Esteban Orlando Martnez Bautista Asignatura: proyecto integrador 7to Semestre Grupo: A Carrera IME Docente: Hiplito contreras montejo Sn. Fco. De Campeche, Camp. 10 de diciembre del 2011. AGRADECIMIENTO ADiosporquegraciasalpodemos alcanzar nuestros objetivos. Amispadresporbrindarmetodosu apoyoincondicionalenestelargo trayectohastapodercumpliresta importante meta. Amishermanosporcreerenmen todo momento. II DEDICATORIA Dedicoestetrabajoamis padres,hermanos,amigos; VI NDICE GENERAL RESUMEN....I INTRODUCCIN II JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO.... III PROBLEMA..... IV OBJETIVOS..... V OBJETIVO GENERAL....... VI OBJETIVOS ESPECFICOS.......VIII HIPTESIS.. X CAPITULO I 1. SISTEMAS DE TIERRA1 1.1. Diferencia entre neutro y tierra1 1.2. Concepto y objetivos de un sistema a tierra2 1.3. Efectos fisiolgicos de la corriente sobre el cuerpo humano6 1.3.1. Causas de accidentes elctricos8 CAPITULO II 2. METODOLOGIAS DE APLICACINDE PUESTA A TIERRA9 2.1 Resistividad del terreno9 2.1.1. Elementos que influyen en la resistividad del terreno9 2.2. Mtodo de medicin de la resistividad de los terrenos14 2.2.1. Mtodo de Wenner15 2.3 Elementos y dispositivos de puesta a tierra16 2.4 Detalles de clculos para un sistema de puesta a tierra22 VII CAPITULO III 3. REQUERIMIENTOS DE PUESTA A TIERRA DE EDIFICIOS29 3.1 Configuracin de sistemas de tierra29 3.1.1 Sistemas de tierra para electrnica29 3.1.2 Sistemas de tierra para fuerza39 3.1.3 Sistemas de tierra de pararrayos52 3.1.3.1 Estimacin de riesgo53 3.1.3.2 Componentes de un sistema de proteccin contra descarga58 3.1.4Sistemas de tierras para seales electromagnticas66 3.2 Consideraciones en el diseo para construccin de edificios69 3.2.1 Arreglos para reducir interferencias75 3.3 Mantenimiento de sistemas de puesta a tierra86 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES96 BIBLIOGRAFIA97 XIII RESUMEN Este trabajo consiste en crear consciencia de la importancia de los sistemas de puesta a tierra en edificios, para lo cual empezamos definiendo en si el concepto de sistema de tierra y su objetivo principal el cual es reducir en lo mas posible los efectos negativos de la corriente sobre el cuerpo humano. Analizamos detenidamente cada uno de los elementos que participan en el sistemautilizando los criterios de seguridad aplicables segn las normas y reglamentaciones internacionales vigentes,con la finalidad de que en nuestro pas se tome con ms cautela la utilizacin de un SPAT en las instalaciones elctricas. Presentamos varios esquemas de SPAT para demostrar las ventajas y desventajas de cada uno de ellos, dependiendo del tipo o cantidad de cargas que puede presentar el edificio a disearse, o tambin para rectificacin del SPATen edificios existentes XIII INTRODUCCION Lapuestaatierraconstituyeunaparteintrnsecadelsistemaelctrico,aunque permanece engeneralcomountema malcomprendido ya menudoserefiere a lcomounarteoscuro-algunasvecesinclusoporbiencalificadosingenieros. Enlosaosrecienteshanexistidorpidosdesarrollosenelmodelamientode sistemasdepuestaatierra,principalmentefacilitadosporlosnuevosrecursosy procedimientoscomputacionales.Estohaincrementadonuestracomprensin deltema,almismotiempoquelaactividaddediseohallegadoaser significativamentemsdifcilylasnuevasnormasestnrequiriendoundiseo seguro y ms detallado. Enlaactualidadexistenmuchaspublicacionessobreesteaspectodepuestaa tierra que sobre cualquier otro y el propsito de esta tesinaes proporcionar solo unavisinglobaldelosmsimportantesaspectosdepuestaatierraenel interiordeedificios. Quinrequieraunarevisin msdetalladapuedereferirsea las normas y libros que se indicaran posteriormente. El principal objetivo de las normas referentes al tema es proteger a las personas, lapropiedadyotrosseresvivoscontrariesgosqueprovengandelainstalacin elctrica.Lapuestaatierraesfundamentalenlamayoradelasprcticaspara obtenerseguridad.Elsistemadepuestaatierradebeproporcionaruncamino directo a tierra paralas corrientes de falla a la vez que minimizar potencialesde pasoycontacto.Lafuncinsecundariaescontribuirareducirperturbacionesy servircomounareferenciadevoltajecomnparaequipoelectrnicosensible. Sinembargo,conelcrecienteusodeestetipodeequipo,particularmente computadores,hayunamayorconcienciadelaimportanciadeestafuncin secundaria del sistema de puesta a tierra. Esto est conduciendo a un consenso de opinin de que el sistema de puesta a tierra debe disearse como un sistema global tal que satisfaga los requisitos de seguridad y de comportamiento. XIII Normas y Reglamentacin Lasnormasproporcionanloslmitesdediseoquedebensatisfacersey (conjuntamenteconlosreglamentosdeprctica),explicancmopueden disearse los sistemas de puesta a tierra para ajustarse a ellos. Los sistemas de puestaatierraengeneral y ms aun esta tesinadebencumplirconlas partes aplicables de la ltima edicin de las normas y reglamentaciones internacionales que se indican a continuacin: Enelmbitointernacional,esmuyconocidoyempleadoelgrupode EstndaresdelInstitutodeIngenierosElctricosyElectrnicos(IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers) National Electrical Manufactures Association (NEMA) Norma Elctrica Mexicana (NOM-001, SEDE 2005) 210-8. Proteccin de las personas mediante interruptores de circuito por falla a tierra 215-9.Proteccindelaspersonasmedianteinterruptoresde circuitoporfallaatierra. Artculo 250 Puesta a tierra 250-74. Conexin de la terminal de puesta a tierra de un receptculo a la caja. 250-42.Equipo fijo o conectado de forma permanente. NCH Elc.4/84 Electricidad.Instalaciones interiores en baja tensin - Punto 10 Puesta a tierra.(Norma reglamentaria chilena) Recomendacionesdel IEEE-80 STD-2000 Guide for safety in AC Substation Grounding Norma tcnica ecuatoriana NTE INEN 2 345 Reglamentodeseguridaddeltrabajocontrariesgoseninstalacionesde energa elctrica (acuerdo No. 013)Ministerio de Trabajo Ecuatoriano. Justificacin Estetrabajoconsisteencrearconscienciadelaimportanciadelossistemasde puestaatierraenedificiosporqueantecorrientesdedescargaatierraofallasa tierra se producen diferencias de potencial en los sistemas y en el equipamiento. Objetivo general -Reducirelvalordelaresistenciadepuestaatierracomoresultadodela resistencia equivalente.-Reducir latensin de falla en el sistema de tierra. -Reducir el gradiente de potencial en el rea cercana a sistemas de tierra. -Evitar tensiones peligrosas transferidas entre electrodos o sistemas de tierra. -Obtener una red de tierra obtener ms segura y confiable-Lograrunaredlograrmsextensayposiblementeconunnmeromero mayor de electrodos. Objetivo especfico.- Analizamos detenidamente cada uno de los elementos que participan en el sistema utilizandoloscriteriosdeseguridadaplicablessegnELARTICULO250DELA NORMASDEOFICIALMEXICANANOM-001-SEDE-1999yreglamentaciones internacionalesvigentes,conlafinalidaddequeennuestroestadosetomecon ms cautela la utilizacin de Puesta a tierra en las instalaciones elctricas. Extensin Abarcaremos el rea peninsular. CAPITULO I 1. SISTEMAS DE TIERRA 1.1. DIFERENCIA ENTRE NEUTRO Y TIERRA Ladiferenciadeestosdoselementosesqueelneutrolousamoscomo regresodenuestralneadealimentacinoenotraspalabrasespor donde pasa la corriente de regreso a los postes de suministro elctrico. Porotroladolaconexinatierra,eslaconexinqueusamosparaque circulelacorrientenodeseadaodescargaselctricashaciatierrapara evitarqueocurrandaosalaspersonaseinclusosedeteriorenlos equiposelctricos,electrnicos,explicadodeotraformaeslaconexin queusamosparalaproteccinpersonalydeequiposcontrasobre tensiones o descargas elctricas de cualquier tipo. 1.2. CONCEPTO Y OBJETIVOS DE UN SISTEMA DE PUESTAA TIERRA La definicin de la IEEE de puesta a tierra es: Tierra (sistema de tierra). Una conexin conductora, ya sea intencional o accidental,pormediodelacualuncircuitoelctricooequiposeconecta a la tierra o a algn cuerpo conductor de dimensin relativamente grande que cumple la funcin de la tierra. {1} Esposibleoperarunsistemaelctricosinunatierra,sinembargolas razonesquemsfrecuentementesecitanparatenerunsistema aterrizado, son: Proporcionarunaimpedanciasuficientementebajaparafacilitar laoperacinsatisfactoriadelasproteccionesencondicionesde falla. Asegurarqueseresvivospresentesenlavecindaddelas subestacioneselctricasdeunedificionoquedenexpuestosa potencialesinseguros,enrgimenpermanenteoencondiciones de falla. Mantenerlosvoltajesdelsistemadentrodelmitesrazonables bajo condiciones de falla (tales como descarga atmosfrica, ondas de maniobra o contacto inadvertido con sistemas de voltaje mayor),yasegurarquenoseexcedanlosvoltajesderuptura dielctrica de las aislaciones. Limitarelvoltajeatierrasobrematerialesconductivosque circundanconductores o equipos elctricos. Otras razones citadas menos frecuentemente, incluyen: -Estabilizarlosvoltajesfaseatierraenlneaselctricasbajocondicionesdergimenpermanente,porejemplo,disipandocargaselectrostticasquesehangenerado debidoanubes, polvo, aguanieve, etc. Una forma de monitorear el aislamiento del sistema de suministro de potencia. Para eliminar fallas a tierra con arco elctrico persistente. Paraasegurarqueunafallaquesedesarrollaentrelos enrolladosdealtoybajovoltajedeuntransformadorpuedaser manejada por la proteccin primaria. Proporcionarunatrayectoriaalternativaparalascorrientes inducidas y de tal modo minimizar el ruidoelctrico en cables. Proporcionarunaplataformaequipotencialsobrelacualpueda operarequipoelectrnico.Paradesempearseadecuadamente cumpliendocualquieradelasfuncionesanteriores,elsistemade tierra debe generalmente tener una baja impedancia, de modo que ya sea dispersando o recogiendo corriente desde el terreno, no se produzca un aumento de voltaje excesivo. Porsupuestoenelinteriordeedificacionesestambinnecesariauna conexinatierra,paraasegurarlacorrectaoperacindelequipopor ejemplodispositivoselectrnicos,dondepuedesernecesariauna pantallaatierra.Esesencialconsiderarlapuestaatierraenuna instalacinglobalcomounsistemacompletoy,porlotanto,disearlae instalarla correspondientemente. Lapuestaatierradeinstalacioneselctricasestrelacionadaenprimer lugarconlaseguridad.Elsistemadepuestaatierrasedisea normalmenteparacumplirdosfuncionesdeseguridad.Laprimeraes establecerconexionesequipotenciales.Todaestructurametlica conductiva expuesta que puede ser tocada por una persona, se conecta a travsdeconductoresdeconexinelctrica.Lamayoradelosequipos elctricossealojaenelinteriordecubiertasmetlicasysiunconductor energizadollegaaentrarencontactoconstas,lacubiertatambin quedar temporalmente energizada. Laconexinelctricaesparaasegurarque,sitalfallaocurriese, entonceselpotencialsobretodaslasestructurasmetlicasconductivas expuestasseavirtualmenteelmismo.Enotraspalabras,laconexin elctricaigualaelpotencialenelinteriordellocal,demodoquelas diferenciasdepotencialresultantessonmnimas.Deestemodo,secrea una plataforma equipotencial. Siunapersonaestencontactosimultneamentecondospiezas diferentesdeunaestructura metlicaexpuesta,elconductordeconexin elctrica debiera garantizar que la persona no reciba un choque elctrico, haciendoqueladiferenciadepotencialentrelosequiposseainsuficiente paraqueestoocurra.Elmismoprincipioseaplicaenelinteriorde grandessubestacioneselctricas,industriasyedificaciones.Enlacasa, laconexinelctricagarantizaquesiocurrieseunafallaalacubierta metlicadeunamquinalavadorauotroelectrodomstico,cualquier personaqueestuviesetocandoenelmomentodefallasimultneamente unodeestosequiposyelestanquemetlico,noexperimentaraun choque elctrico. Lasegundafuncindeunsistemadepuestaatierraesgarantizarque, eneleventodeunafallaatierra,todacorrientedefallaqueseorigine, puedaretornaralafuentedeunaformacontrolada.Porunaforma controlada se entiende que la trayectoria de retorno est predeterminada, detalmodoquenoocurradaoalequipoolesinalaspersonas.La conexinatierranoesdecapacidadinfinitaeimpedancianula.Sin embargo, la impedancia del sistema de tierra debiera ser lo bastante baja demodoquepuedafluirsuficientecorrientedefallaatierraparaque operencorrectamentelosdispositivosdeproteccin,loscualesasuvez provocarnlaoperacindeinterruptoresofusiblesparainterrumpirel flujodecorriente.Eldiseadordelaproteccincalculanormalmenteel valor requerido de impedancia a travs de programas de anlisis de fallas yestevalor debecomunicarsea losresponsables deldiseo delsistema depuestaatierra.Adems,laelevacindepotencialqueexperimentar elsistema depuestaa tierra mientrasocurre lafalla, debieraserlimitada a un valor pre-establecido. 1.3. EFECTOS FISIOLOGICOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA SOBRE EL CUERPO HUMANO Losfenmenosfisiolgicosqueproducelacorrienteelctricaenel organismohumanodependendelvalordelaintensidaddelacorriente, tiempodeduracindelcontacto,callosidad,sexo,estadodeepidermis, peso, altura, estado de animo, estado del punto de contacto a tierra. Respecto al concepto dealta obajatensin,sedebedetener encuenta quelacorrienteelctricaprovocalamuerteporfibrilacinventricular,al contrariodeladealtatensin,quelohaceporladestruccindelos rganos o por asfixia, debido al bloqueo del sistema nervioso. Estosefectosfisiolgicossobreelcuerpohumanovaranenfuncindel valor de la intensidad, de acuerdo a la tabla 1.1: INTENSIDADEFECTOS FISIOLOGICOS 1 a 3 mAPrcticamente imperceptibles. No hay riesgo De 5 a 10 mA Contraccionesinvoluntariasdemsculosypequeas alteraciones del sistema nervioso De 10 a 15 mA Principiodetetanizacinmuscular,contracciones violentas e incluso permanentes de las extremidades De 15 a 30 mA Contraccionesviolentaseinclusopermanentesdela caja torxica. Alteracin del ritmo cardiaco Mayor de 30 mAFibrilacin ventricular cardiaca Efectos fisiolgicos de la corriente elctrica Todos estos valores y efectos pueden variar segn el tiempo que dure el paso de la corriente elctrica. Los valores mximos de intensidad y corriente son: Para tiempos inferiores a 150 milisegundos no hay riesgo, siempre que la intensidad no supere los 300 mA. Para tiempos superiores a 150 milisegundos no hay riesgo, siempre que la intensidad no supere los 30 mA. 1.3.1CAUSAS DE ACCIDENTES ELECTRICOS Falta de prevencin Exceso de confianza Fallas tcnicas Fallas humanas Imprudencia Ignorancia Hay una frmula que puede usarse para calcular la cantidad de corriente que pasa a travs del cuerpo y es la siguiente: I = K/t En donde: K = es una constante para hombres y mujeres y sus valores son los siguientes K = 0.116 para mujeres (50Kg) K = 0.157 para hombres (70Kg) t = tiempo en segundos Son por estos motivos que resulta necesario tomar las medidas de seguridadnecesariasparaevitarestetipodeaccidentesy;contar con un sistema de puesta a tierra eficiente podemos evitar muchas lesionesocasionadasporlacorrienteelctrica,yaqueenla actualidadcasitodasnuestrasactividadesestnvinculadasconel uso de la electricidad. CAPITULO II 2. METODOLOGIAS DE APLICACIN DE PUESTA A TIERRA 2.1. RESISTIVIDAD DEL TERRENO 2.1.1.ELEMENTOS QUE INFLUYEN EN LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO Laresistividaddelterrenosedefinecomolaresistenciaque presenta1m3detierra,yresultadeunintersimportantepara determinarendondesepuedeconstruirunsistemadepuestaa tierra. Enlaresistividaddelterrenoinfluyenvariosfactoresquepueden variarla,entrelosmsimportantesseencuentran:lanaturaleza delterreno,humedad,temperatura,salinidad,estratigrafa, compactacin y las variaciones estacinales. NATURALEZA DEL TERRENO: Estaserefiereaquelaresistividadvarasegneltipodeterreno, esdecirsetieneunaresistividadmaselevadaenunterreno rocoso que en uno donde haya arena. Valores medios de la resistividad NATURALEZA DEL TERRENO VALOR MEDIO DE LA RESISTIVIDAD .m Terrenos cultivables, frtiles, terrenos compactos y hmedos 50 Terrenos cultivables poco frtiles 500 Suelos pedregosos desnudos, arenas secas permeables 3000 HUMEDAD: Aquvaralaresistividadsegnlahumedaddelterreno,mientras mashmedoseastemasbajaserlaresistividaddelterrenoy mientrasmassecoestelterrenomayorserlaresistividadde ste,esporestaraznquedebeprocurarseunterrenounpoco ms hmedo para obtener mejores valores. HUMEDAD EN% REFERIDA A TERRENO SECO Variacin de la resistividad en funcin de la humedad del terreno TEMPERATURA: Aqutambinlatemperaturaafectaenlasmedicionesyaqueel calorcreaunaresistenciaenelterreno,yaqueescomosise tuvieraunterrenoseco.Yporelcontrarioatemperaturasmuy bajaslapocahumedadquehayenelterrenopuedecongelarse (sololasuperficiedelagua),ycomosesabeelhielonoesun buen conductor por lo que se eleva la resistividad del terreno. TEMPERATURA DEL TERRENO C Variacin de la resistividad en funcin de la temperatura. SALINIDAD: Comosesabeelaguaporsisolanoconducelaelectricidadpero con sales se convierteen un excelente conductor, es por esto que mientrasmassalescontengaelterrenoyestehmedomasbajo sern los valores de resistividad. Variacin de la resistividad en funcin de la Salinidad en % ESTRATIGRAFIA: Estaafectaporelexcesoderocasypiedrasdetamaoconsiderableenun terrenoyaquelasrocasypiedrasprovocanunamayorresistenciaenel terreno. Variacinde la resistividad en funcin de la Estratigrafa del Terreno COMPACTACION: Aqularesistividaddisminuyemientrasmascompactadoesteun terrenoyaquecuandonoestabiencompactohaypequeos espaciosdeaireloscualesimpidenquelacorrienteelctricase pueda esparcir por el terreno. VARIACIONES ESTACIONALES: Las estaciones tambin intervienen en el valor de la resistividad de un terreno ya que en una estacin calurosa como lo es primavera elterrenoestarmassecoquesisetuvieraunaestacincon muchas lluvias y por esto los valores cambiaran segn la estacin delaoenquenosencontremosesporestoqueserecomienda hacervariasmedicionesendiferentesestacionesdelaopara determinar la resistividad promedio. Debido a la uniformidad del terreno, cuando se mide la resistividad delterrenoenunpunto,porcualquiermtodo,elvalorquese obtiene es llamado resistividad media o aparente. Porestoserecomiendahacervariasmedicionesenelterrenoen diferentesposicionesydespussacarunpromediodeestaspara obtener un valor de resistividad ms exacto. 2.2. METODO DE MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DE LOSTERRENOS Hayque medirlaresistenciadepuestaatierradeunainstalacin,ypor lo tanto el valor de la resistividad del terreno, antes de dar el visto bueno delainstalacin,perotambinhayquecomprobarlaperidicamenteen la poca mas desfavorable. Siconocemoselvalordelaresistividaddelterrenoconanterioridada instalarodecidireltipodeelectrodoquevamosautilizar,tendremosla ventajadeelegirelsistemaquetcnico-econmicamentepuedaser ms rentable. Existenvariosmtodosparacalcularlaresistividaddelterrenodelcual destacamos el mtodo de Wenner. En este mtodo el material necesario para hacer lasmediciones es elsiguiente: Instrumentos de medida de resistividades de cuatro bornes. Cuatro varillas para utilizarlas de electrodos. Cuatrocablesaisladosparaconectarlaspicasalosbornesdel aparato de medida, de una seccin mnima de 1,5 mm. La longitud de los cables es variable dependiendo de la profundidad a la que se quiere medir la resistividad. 2.2.1.METODO DE WENNER Estemtodoconsisteencalcularlaresistividadaparentedel terrenocolocandoloscuatroelectrodos,adistanciasiguales, simtricamenteseparadosdeunpuntocentralOdebajodelcual queremosmedir la resistividad el terreno. Elespesordelacapadeterrenodelaqueestamosmidiendola resistividadesdirectamenteproporcionalalaseparacinentrelos electrodos, como se puede apreciar en la figura, y su valor es: h= (3/4) a Donde: h= profundidad para la medidade la resistividad media a= separacin entre electrodos. 2.3. ELEMENTOS Y DISPOSITIVOS DE PUESTA A TIERRA El sistema de puesta a tierra consta, principalmente, de: a. Tomas de tierra. b. Anillos de enlace. c. Punto de puesta a tierra. d. Lneas principales de tierra. a) Tomas de tierra: Las tomas de tierra estn formadas por los siguientes elementos: Electrodos: Loselectrodossonelementosmetlicosquepermanecenen contacto directo con el terreno. Los electrodos estarn construidos con materiales inalterables a la humedadyalaaccinqumicadelterreno.Porello,sesuelen usarmaterialestalescomoelcobre,elacerogalvanizadoyel hierro zincado. Segn su estructura, los electrodos pueden ser: Placas:Sernplacasdecobreohierrozincado,deal menos4mmdegrosor,yunasuperficietilnunca inferiora0.5m2.Secolocarnenterradasenposicin vertical,demodoquesuaristasuperiorquede,como mnimo,a50cmbajolasuperficiedelterreno.Encaso desernecesariasvariasplacas,estnsecolocarn separadas una distancia de 3 m. Varillas:Puedenestarformadasportubosdeacero zincadode60mmdedimetromnimo,odecobrede 14mmdedimetro,yconunaslongitudesnunca inferiores a los 2 m. En el caso de ser necesarias varias varillas, la distancia entre ellas ser, al menos, igual a la longitud. Conductoresenterrados:seusarncablesdecobre desnudodealmenos35mm2deseccin,ocablesde acerogalvanizadodeunmnimode2.5mmde dimetro.Estoselectrodosdebernenterrarse horizontalmenteaunaprofundidadnoinferioralos50 cm. Mallasmetlicas: formadasporelectrodossimplesdel mismo tipo unidos entre s y situados bajo tierra. Entodosloscasos,laseccindelelectrododebesertalque ofrezcamenorresistenciaqueladelconductordelaslneas principalesdetierra.Puestoquelaresistenciadelelectrodo dependedesuforma,desusdimensionesydelaresistividaddel terreno, podemos usar como una primera aproximacin los valores de las siguientes tablas. Naturaleza del terrenoResistividad media, )a (&x m) Terrenoscultivablesfrtilesy hmedos 50 Terrenos cultivables poco frtiles500 Suelospedregososdesnudosy arenas secas 3000 Tipo de electrodoResistencia de Tierra (&) Placa verticalR = 0.8 x ) a /P Pica verticalR= 2 x ) a /L Conductor enterrado horizontalmenteR=2 x ) a / L a = resistividad media del terreno (x m ) P = permetro de la placa L = longitud de la pica o cable (m) Comolatierranotienelamismaresistividadentodoslospuntos, puedenexistirdistintospotencialesentredosplacasdemetal enterradas. Por eso en un sistema de proteccin formado por mltiples placas, conectadasentresmedianteunamalla,sepuedenoriginar camposelectromagnticosgeneradosporlacorrientede descargasatravsdelpararrayoyloselectrodosdelatomade tierra.Adems,conlacadadeunrayoenlasinmediacionesde unedificio,yfluirlacorrientededescargaporlatierra,esta diferenciadepotencialentrelastomasdetierraharqueporla mallacirculeunacorriente,quepuedecrearcamposelctricosy magnticosqueafectarnnegativamentealosaparatos electrnicos queseencuentrenen eledificio. Paraintentarreducir estosefectos,sernecesariohacerusodeprotecciones secundarias. b)Anillos de enlace con tierra Elanillodeenlacecontierraestformadoporunconjuntode conductoresqueunenentresloselectrodos,ascomoconlos puntosdepuestaatierra.Suelenserdecobredealmenos35 mm2 de seccin. c) Punto de puesta a tierra Unpuntodepuestaatierraesunpunto,generalmentesituado dentro de una cmara, que sirve de unin entre el anillo de enlace y las lneas principales de tierra. d)Lneas principales de tierra Sonlosconductoresqueunenalpararrayosconlospuntosde puestaatierra.Porseguridad,deberhaberalmenosdos trayectorias(conductores)atierraporcadapararrayopara asegurarnos una buena conexin. As mismo, se deben conectar a los puntos de toma de tierra todas lastuberasmetlicasdeaguaygas,ascomocanalonesy cubiertas metlicas que pudieran ser alcanzadas por un rayo. Parareducirlosefectosinducidos,estosconductoresestarn separadosunmnimode30m,ycualquierpartemetlicadel edificio no conductora de corriente estar a un mnimo de 1,8 m. 2.4. DETALLESDECALCULOSPARAUNSISTEMADEPUESTAA TIERRA Para efectuar un clculo aproximado de la resistencia de puesta a tierra, se utiliza la expresin de Laurent {6}: Donde: ) :Resistividad equivalente del terreno [Ohm-m] S:superficie que cubre la malla [m2] L:longitud total de conductor de la malla [m] Ejemplo: Enunterrenode100[Ohm-m]deresistividadequivalente,unamallade 10x10m2,concuatroretculos(3conductoresencadadireccin, igualmenteespaciados)yenterradaa0,8metrosdeprofundidad,tiene una resistencia aproximada de: R= 6,1 Ohm La ecuacin de Onderdonkpermite seleccionar el conductor de cobre y la unin adecuada para evitar la fusin: IG=Corriente de corto circuito Tm=Temperatura admisible en conexiones (C) Ta =Temperatura ambiente (C) Ts=tiempo de duracin de la falla (s) Acon= rea del conductor (mm) Donde: Ta=temperatura ambiente Tm=1083 C, temperatura de fusin del cobre Tm=450 C, temperatura permisible para la soldadura de latn. Tm=250 C, temperatura permisible para las uniones con conectores. A partir de la tablaque se muestra a continuacin se selecciona el calibre del conductor basndose en el tiempo de duracin de la falla. Tiempo de duracin de la falla (s) CM por Amperios Cable soloCon uniones de soldadura Con uniones de conectores 30405065 4142024 171012 0.556.58.5 Calibre de conductores de Cu mnimos que previenen la fusin P Sobreestetema,lanormaoficialmexicana(NOM-001-SEDE-2005), sealaensuarticulo924,queelreadelaseccintransversalmnima delos conductores para una malla de tierra es de 107.2mm2 (4/0 AWG) Voltaje de paso o voltaje pie-pie Corresponde a la diferencia de potencial entre dos puntos ubicados sobre la superficie del suelo, separados una distancia de un metro {6}: V = k s ki ) I CC LT Donde: VP=Voltaje de paso o de malla. LT = Longitud deconductor enterizado para mantener elvoltaje de malla dentro de los lmites de seguridad. ks =Factor que. ki =Factordecorreccinporirregularidad delflujodecorrientea tierra. )=Resistividad del terreno. Icc=Corriente de corto circuito trifsica en Amp. Donde: ki= 0.65 + 0.172n C Donde: Ki=Factordecorreccinporirregularidaddelflujodecorriente a tierra. n=Nmero de conductores transversales paralelos. Donde: ks=Factor que. D h n = = = Espaciamiento entre conductores en la malla. Profundidad de enterramiento del conductor. Nmero de conductores transversales paralelos. Voltaje de contacto o mano-pie mximo, o voltaje de retculo Elvoltajedecontactoomano-piecorrespondealadiferenciaexistente entreelpotencialdeunpuntosobrelasuperficiedelterreno,yel potencialqueadquiereunconductormetlicounidoalamalla.Parasu estimacin,seutilizalaexpresincorrespondientealmximoposible,o voltaje de retculo. V = k m ki ) I CC LT Dnde: VC =Voltaje de contacto o de malla. LT =Longituddeconductorenterizadoparamantenerelvoltaje de malla dentro de los lmites de seguridad. km=Factor que depende del dimensionamiento de la malla. Ki=Factordecorreccinporirregularidaddelflujodecorriente a tierra. )=Resistividad del terreno. Icc = Corriente de corto circuito trifsica en Amp. Dnde: Dnde: Km=Factor que depende del dimensionamiento de la malla. D = Espaciamiento entre conductores en la malla. d = Dimetro de los conductores. h = Profundidad de enterramiento del conductor. n = Nmero de conductores transversales paralelos. Estosvoltajespresentesenlasuperficiedelterreno,sobreunamallade tierraquedifundeunacorrientedefalla,nodebensuperarenningn caso,losvoltajestolerablesporelcuerpohumano.LaGuaN080de lEEEdefinelamximadiferenciadepotencialaquepuedesersometido elcuerpohumano,enbasealosposiblespuntosdecontacto,mediante las expresiones: a) Mximo voltaje de paso tolerable: E PT = 116 + 0.7) s t EPT =Voltaje de paso tolerable para el cuerpo humano. t )s = = Duracin mxima de la falla. Resistividad en la superficie del terreno. b) Mximo voltaje de contacto tolerable: ECT = 116 + 0.17ps t Donde: ECT =Voltaje de contacto tolerable para el cuerpo humano. t=Duracin mxima de la falla. )s =Resistividad en la superficie del terreno. Loslmitesdediseosehanestablecidocomovoltajesy,para llegaraloslmitesapropiados,esnecesarioconsiderarla impedancia a travs del cuerpo humano, la resistencia de contacto de la mano, la resistencia del calzadoy la resistividad del material superficial bajo el calzado. Suponiendo: 100 Ohm-metro la resistividad del suelo 1000 Ohm para la impedancia del ser humano 4000 Ohm de impedancia para el calzado 300 Ohm resistencia de contacto de la mano. CAPITULO III 3. REQUERIMIENTOS DE PUESTA A TIERRADE EDIFICIOS 3.1. CONFIGURACION DE SISTEMAS DE TIERRA Para la correcta operacin del sistema elctrico y dado que se involucran equipos electrnicos, se construirn cuatro tipos de sistema de tierras: Sistema de Tierras para Electrnica. Sistema de Tierras para Fuerza. Sistema de Tierras de Pararrayos: Sistema de tierras para seales electromagnticas y cargas estticas. 3.1.1.SISTEMA DE TIERRAS PARA ELECTRONICA Utilizadoparalapuestaatierradelosequiposelectrnicosyde control,dadoque enestesistemanoseconsideralaconduccin a tierra de grandes corrientes de falla,para sueleccinse consideralaresistividadexistenteenelterreno,eltipode electrodoinstaladoyloestipuladoenlaNOM-001-SEDE-2005, relativoalaseccindeconductoresutilizadosparalapuestaa tierradeequipos,seleccionadosenfuncindelacapacidaddel interruptor que protege a los circuitos en cuestin. Estesistemadebeestarcompletamenteaisladodelsistemade tierras de pararrayos y enlazado al sistema de tierras para fuerza, por medio de un puente de conexin en el edificio de distribucin. Los equipos electrnicos no trabajan satisfactoriamente cuando se presentantransitoriosointerferencias.Lasinterferenciaso perturbacionesdealtaenergapuedencausarfallascatastrficas o mal funcionamiento de algunos componentes, las perturbaciones menores tal vez no daen los equipos, pero pueden corromper las sealesdelgicaycausarerroresenlosdatososealesde control. La causa mayor de fallas de los componentes electrnicos de los puertos de interconexin de datos, y los de control en bajo voltaje,eselsobre-esfuerzoelctricoqueusualmenteseorigina enlostransitorioscausadospor:lasdescargasatmosfricas;porlas maniobrasdeinterrupcindecargasinductivas,o; pordescargas electrostticas. Este tipo de interferencias los retomaremos mas adelante. Existencuatroesquemasdeaterrizadodeequiposelectrnicos. Estos son: Esquema convencional. Esquema de tierra aislada. Esquema de tierra aislada total. Esquema de malla de referencia. ESQUEMA CONVENCIONAL Elesquemaconvencionalutilizanicamentelasrecomendaciones delaNOM001SEDE2005-artculo250peronoincluyeeluso de los contactos de tierra aislada de la seccin Figura 3.1 Este esquema encuentra su uso en las instalaciones dePCsy de PLCs,dondesusalambradosestndistribuidosenreasmuy pequeas. Noesrecomendadoparamuchasinstalacionesdesistemas electrnicos distribuidos, porque: Puede resultar excesivamente ruidoso el sistema de tierra (formacin de lazos de tierra). Figura 3.2 Los transitorios pueden sobrepasar el nivel de aislamiento. Noescompatibleconlasrecomendacionesdelamayorade los fabricantes de equipos electrnicos. Nopuedeserfcilmentere-alambradoparacumplircon esquemas de aterrizado de redes de cmputo. El alambrado puede ser obsoleto cuando se cambien las tarjetasyequiposporotrosdeunatecnologademayor velocidad. ESQUEMA DE TIERRA AISLADA Esteesquemaeselmssocorridoporlamayoradelos proveedoresdeequiposelectrnicos,porquereduceelruidode modocomn,yestdescritoenlaNOM001SEDE2005 Enl,lapuestaatierradelequipoesseparadadelapuestaa tierradelascanalizaciones,ascualquiercorrienteespreano afecta a los equipos as conectados. El ruido de modo comn es toda seal no deseada que aparece en todoslosconductoresdesealal mismotiempoconrespectoala tierra. Eltipodereceptculo(contacto)paraesteesquemaesdiferente, y,tieneuntringulodecolornaranjapintadoenlaplacapara diferenciarlo de los receptculos normales. Losterminalesdelcontactodetierrasonelctricamenteaislados delacajadetomacorrientesmetlicayductosmetlicos.Lafrase "tierra aislada" ha sido interpretada equivocadamente como de una tierraseparada,provocandoencasodefallaprecisamenteun voltaje a tierra inseguro para las personas y para los equipos. Enestaconfiguracinsetieneunatierrarelativamentelibrede ruido e interferencia para la referencia lgica de los aparatosy, es complementadaconlatierradeseguridadconvencionaldel sistemadetierrasdepotencia.Pero,tienelassiguientes limitaciones: a) Enaltasfrecuencias,laimpedanciadelconductordetierraes demasiado alta para servir de buena conexin. b) Elacoplamientodelastierrasdentrodelosaparatospuede causar lazos de corriente, resultando en ruidos electrnicos. Un arreglo de este esquema es hacer un anillo de tierras alrededor de los pisos de un edificio o un cuarto de cmputo. Y de este anillo sehacenvariasconexionesalsistemaperimetraldetierras, siemprequetenganlasmismaslongitudesyestnacomodadas simtricamente. Y a este sistema interno se conectan los equipos. ESQUEMA DE TIERRA AISLADA TOTAL Esteesquemaconsisteenconectartodoslosaparatose instrumentosatierrausandounaconfiguracindeestrellaapartir de un solo punto fsico, el cual es un cabezal o placa de conexin {3}Existenfabricantesdeellas,elolacualasuvezest conectadamedianteunconductorapropiadoalaredgeneralde tierra, de acuerdo con la norma NOM-001-SEDE-2005 Estaconfiguracinesutilizadaenlostransmisoresde comunicaciones(radiodifusin,sitioscelulares,etc.),dondees posibletenerunmismopuntodepuestaatierraparatodoslos equipos y para todas las pantallas de los cables. Sin embargo, tambin tiene sus limitaciones: a) Estaconfiguracinpuedeserdifcildecrearenunambiente industrial. b) Todos los equipos cercanos deben conectarse de esta manera a tierra o, se pueden tener lazos de corrientes. c) Puedetenerunaimpedanciaenaltafrecuenciamuyalta,que en trminos prcticos, la puesta a tierra sea ineficaz. ESQUEMA DE MALLA DE REFERENCIA La figura 3.7 muestra esta configuracin para una sala o centro de cmputo,conpisofalsodetipocelular.Observarque adicionalmentealaestrellamencionadaenelpuntoanterior,los equipos y partes metlicas estructurales se conectan a este tipo de piso mediante trencillas, y que al ofrecer un plano de referencia de tierra, baja la impedancia a tierra en todas las frecuencias. En el mercado se conoce dicha malla como Signal Reference Grid (SRG). Larejilladereferenciadeseal(SRG)esunareddecablesde cobretpicamenteinstaladosdebajodeunpisolevantadoenun centro de datos. Un SRG tambin puede ser construido de correas planasdecobre,cablesdealuminio,lasubestructuradesuelo levantada,oencasosextremos,unacubiertaslidademetalde hoja.Lainstalacinderejillasdereferenciadesealhasidola prctica comn durante ms de 30 aos. ElSRGproporcionaunaimpedanciabajaparaprotegerelequipo electrnicosensibledetransientes.Comovoltajesdesealtpicos sonbastantebajos,elequipopuedesermuysensiblealruido transitorio. ElSRG'Spuedeserusadoparalavinculacindesistemas electrnicossensibles,comotelecomunicaciones,RFe instalaciones de ordenador. Sus limitantes son: a) Muchosfabricantesdeequiposelectrnicosindustrialesno estn de acuerdo con su empleo. b) En ambientes industriales, es difcil su implementacin. Noimportacualdelostresltimosmtodosseempleeparala puesta a tierra de los equipos electrnicos, la trayectoria es crucial. Nocoloque puentesdeuninatravsdeotroequipo.Siempre conecte a tierra cada aparato por separado. Losequiposenracksdebenconectarseatierranoobstantese supondraquelosperfilesdelracklospondranatierra,loqueno siempre es real porque existen problemas de pintura y de montaje. Para ellos, es mejor la conexin mediante un solo cable y, la punta sobranteconectarlaalsistemainternodetierrasyadescrito.Este cableesmejorqueseaaisladoparaquenocortocircuitenotros cables que pueda aterrizar el equipo. El aterrizado de blindajes y el de cables de seal deben ser parte integral del diseo de sistemas de tierras. 3.1.2.SISTEMA DE TIERRAS PARA FUERZA Utilizadoparaconectaratierratodosloselementosdela instalacinqueencondicionesnormalesdeoperacinnoestn sujetos a tensiones, pero que pueden tener diferencia de potencial con respecto a tierra a causa de fallas accidentales en los circuitos elctricos,ascomolospuntosdelainstalacinelctricaenlos queesnecesarioestablecerunaconexinatierraparadarmayor seguridad,mejorfuncionamientoyregularidadenlaoperaciny enfin,todosloselementossujetosacorrienteselctricas importantesdecortocircuitoysobretensionesencondicionesde falla. Lapuestaatierradeloselementosseharmediantecablede cobredesnudoalasconcentracionesdetablerosparacadanivel de cada modulo, los tableros para el sistema normal emergencia de energa se conectaran con cables paralelos de calibre adecuadoalacapacidaddelinterruptortermo-magnticoprincipal de cada tablero. Bajocualquiera delassiguientescondiciones, laspartes metlicas quenoconduzcanelectricidadyqueestnexpuestasypuedan quedar energizadas, sern puestas a tierra: a. Dondeelequipoestlocalizadoaunaaltura menora2.4m,y a1.5 mhorizontalmentedeobjetosaterrizadosyalalcancede una personaque puede hacer contacto con alguna superficieu objeto aterrizado. b. Si el equipo est en un lugar hmedo y no est aislado, o est en contacto con partes metlicas. c.Sielequipoestenunlugarpeligrosoo,dondeelequipo elctrico es alimentado por cables con cubierta metlica. d. Si el equipo opera con alguna terminal a ms de 150 V a tierra, excepto en: 1.CubiertasdeInterruptoresautomticosquenoseanel interruptorprincipaly,queseanaccesiblesapersonas calificadas nicamente2.Estructurasmetlicasdeaparatoscalentadores,exentos mediantepermisoespecialysiestnpermanentementey efectivamente aisladas de tierra 3.Carcazasdetransformadoresycapacitoresdedistribucin montadosenpostesdemaderaaunaalturamayorde2.4 m sobre nivel del piso4. Equiposprotegidospordobleaislamientoymarcadosde esa manera Un sistema de puesta a tierra bien diseado, considera: 1.Emplearlastuberasmetlicasroscadascomoconductoresde puesta a tierra. 2. Usar los interruptores automticos con detector de falla a tierra en las cocheras, cocinas, y obras en construccin. 3.Colocarelconductordepuestaatierradeequiposjuntocon loscablesdelneasydelneutrodelmismo circuito, pordentro de la misma canalizacin metlica. Comopartedemostrativadeestaseccinpodemoshacerun anlisisdeunedificiocntricodeGuayaquildondesealojarauna subestacin elctrica constituidas por tres transformadores de 750 KVA,conrelacindetransformacinde13800-208/120Volts, conexin Delta - Estrella enfriamiento a base de silicn lquido. I Lalimitacindesobretensionessonparticularmenteimportantes ensistemasqueoperanavoltajesmayoresalos1,000volts,ya quelosequiposparaestaclasedevoltajeestndiseadoscon menormargenquelosdebajatensin,refirindosealaspruebas de 60 Hz y al voltaje de operacin. Determinacin de la corriente de corto circuito de falla a tierra. Paraelclculodelaintensidadprimariadecortocircuitosetendren cuenta una potencia de cortocircuito de 350 MVA en la red de distribucin, dato proporcionado por la Ca. suministradora. MVA CC= 3 KV Donde: Icc=Corriente de corto circuito trifsica en Amp. MVA = Potencia de cortocircuito trifsica en MVA. KV = Tensin de suministro en KV. (13,8 KVA). Delascondicionesdelproblemaendatosbasadoenelsector cntrico de Guayaquil, tenemos: I CC= 350 3 13.8 I CC = 14642.9416 Amp. Ajuste de la corriente de falla. Cualquierampliacinquesufraestesistemaposterioraloeste factor es igual a uno (A = 1). Por tiempo de duracin de la falla. Seconsideraquealocurrirunafallaatierra,losinterruptores operaneliminandolafalladelsistema,lgicamentetendremosun tiempodeduracindelafalla menora0.1segundosqueequivale a 6 ciclos, por esta razn aplicaremos un factor de 1.25 (D = 1.25) segn la siguiente tabla: Duracin de la Falla(ciclos) Factor de Decremento (D) 0.51.65 61.25 151.10 30 ms1.10 Entonces la corriente de falla quedar: I CC =I CC A D Donde: Icc=Corriente de corto circuito trifsica en Amp. A= Factor de seguridad D=Factor de decremento. De las condiciones del problema tenemos: I CC = 14642.941 1.0 1.25 I CC = 18303.677 Amp. Diseo de malla propuesto. Ver anexo A. Radio Equivalente (r) Donde: r = Ar r=Radio equivalente en m. Ar=rea total encerrada por el la malla propuesta m2 De las condiciones del problema tenemos: r = 750 r = 15.45095m. Resistencia esperada en la malla: R =) + ) 4rL De las condiciones del problema tenemos: Caractersticas del terreno: terreno (m.): 100 H hormign (m.): 5000 R = 100 + 100 4 15.45095600 r = 1.7846Ohms. Clculo de la Seccin del Conductor: DelatabladeOnderdonk,considerandoconexionessoldadlesy unafallaconduracinmenoralos0.1segundos,tenemosqueel calibremnimorecomendadoparaevitarlafusindelcablese determinaconlaconstante6.5c.m./amp.,porloquelaseccin mnima del conductor ser: S=I CC KON Donde: S= Seccin del conductor en c m. KON =Constante de Onderdonk. De las condiciones del problema tenemos: S = 18303.677 6.5 S = 118.973cm Equivalentealcalibre1/0AWG,peroseutilizarelmnimo recomendableporlanormadeCal.4/0AWG,conseccin107.2 mm 211,600 c m. Clculo de la longitud necesaria de conductor: La longitud se calcula de acuerdo a la siguiente frmula: L = k m ki ) I CCt 116 + 0.17 ) s Donde: L=Longituddeconductorenterizadoparamantenerel voltaje de malladentro de los lmites de seguridad. km=Factor que depende del dimensionamiento de la malla. Ki=Factordecorreccinporirregularidaddelflujode corriente a tierra. )=Resistividad del terreno. t=Duracin mxima de la falla. )s =Resistividad en la superficie del terreno. L = 557.3861m Clculo del potencial tolerable. Mximo aumento de potencial E en la red. E=I CC R Donde: E=Potencial mximo de la malla. Icc=Corriente de corto circuito trifsica en Amp. R=Resistencia de la malla esperada en Ohms. De las condiciones del problema tenemos: E = 18303.677 1.7846 E = 32664.7419Volts Potencial soportable por el cuerpo humano Voltaje de paso. E PT = 116 + 0.7) s t De las condiciones del problema tenemos: E PT = 116 + 0.7 5000 0.1 C E PT = 11434.8Volts Potencial soportable por el cuerpo humano Voltaje de contacto. ECT = 116 + 0.17) s t De las condiciones del problema tenemos: ECT= 116 + 0.17 5000 0.1 ECT = 3054.80Volts. Clculo del potencial de contacto o de malla. Emplearemos la siguiente frmula: V = k m ki ) I CC LT De las condiciones del problema tenemos: V = 0.365948 2.542 100 18303.677 C 600 VC = 2837.80 P Clculo del potencial de paso. V = k s ki ) I CC LT De las condiciones del problema tenemos: V = 0.5583 2.542 100 18303.677 P 600 VP = 4329.78399 Clculo de Ks: Numero mnimo de varillas requerido: NV = 0.60 Ar Donde: Ar=rea total encerrada por el la malla propuesta m2 NV =Numero mnimo de varillas. De las condiciones del problema tenemos: N V = 0.60 750 N V = 16.43 El nmero de electrodos colocados en la malla, son 22. Verificacin de las condiciones de seguridad. VP) E PT VC) ECT De las condiciones del problema tenemos: 4329.7839)11434.8 2837.80)3054.76 Como el potencial tolerable por el cuerpo humano VCH es superior alaelevacindelpotencialdemallacalculado,elarreglo seleccionado en este punto es aceptable. 3.1.3.SISTEMA DE TIERRAS DE PARARRAYOS Comosunombreloindica,sedestinaparadrenaratierralas corrientes producidas por descargas atmosfricas. Ladistanciadeledificioconrespectoalhincadodelelectrodo,no debesermenora2.50Mts.ydebequedartotalmenteaisladode los sistemas de tierras para fuerza y para electrnica. Laproteccindeestructurasesmstolerantequeunaproteccin electrnica. As, un edificio puede tolerar hasta 100,000 V mientras quecomponenteselectrnicosa24Vsedaarnconvoltajes sostenidos de 48 volts! Losrayosocurrencondiferentesintensidadesyunsistemaque protejacontrasuefectodeberserdiseadotomandoencuenta los rayos promedio o mayores del rea en cuestin. Las descargas nopuedenserdetenidas,perolaenergapuedeserdesviadaen unaformacontrolada.Elintentarprotegercontradescargas directas puede ser excesivamente caro. Unsistemadeproteccincontradescargas, llamadode pararrayos, debe: -Capturarelrayoenelpuntodiseadoparatalpropsito llamado terminal area. -Conducirlaenergadeladescargaatierra,medianteunsistemadecablesconductoresquetransfierelaenerga dela descarga mediante trayectorias de baja impedancia, y; -Disiparlaenergaenunsistemadeterminales(electrodos) en tierra. 3.1.3.1.ESTIMACIONDE RIESGO Una estimacin probabilstica toma en cuenta los siguientes factores: Resistividad del suelo. Las dimensiones externas de la estructura y de cualquier estructuraadyacente conectada elctricamente. Lalongituddeloscablesareosquesalendela estructura. La densidad de descargas en la localidad - asociada con el nmero de das de tormenta del ao. Eltipodeconstruccin-principalmentelaaltura,tipode techo, yesquema de proteccin (si existe) en el lugar. En general,mientrasmsgrandees,mayoreslaprobabilidad de ser impactada. Factoresgeogrficos-laalturaverticalsobreelniveldel marylarelacinconotrasestructuras,porejemplocun cerca est de rboles altos. Perfil de tierra y terreno. Estosfactorestomanencuentaelreadeexposicin formada por la estructura y los cables conectados a ella y la metodologacapacitaparacalcularelriesgodeimpacto.Si elriesgoesmenosque1en100.000entonces generalmentenoserequiereproteccin.Sinembargo,con elpropsitoderealizarunaestimacinformaldelriesgo, ste necesita estimarse en relacina las consecuencias de unimpactodirecto.Sieledificioestasociadoconuna refineradepetrleoodepsitodeexplosivos,entoncesse necesitarunesquemadeproteccincontradescarga atmosfricaqueofrezcaelmayorgradoposiblede proteccin, an si el riesgo de un impacto es pequeo. Los ndices de riesgo son: Ir = A + B + C + D + E + F + G Este ndice debe ser interpretado de la forma siguiente: 0 - 30: Sistema de proteccin opcional. 31- 60: Se recomienda una proteccin. Ms de 60: La proteccin es indispensable. {2}INDICE DE RIESGO A TABLA INDICE DE RIESGO B TABLAINDICE DE RIESGO C TABLA INDICE DE RIESGO D TABLAINDICE DE RIESGO E TABLAINDICE DE RIESGO F TABLAINDICE DE RIESGO G Ejemplo prctico para obtener el ndice de riesgo: Unedificioresidencialde10pisos,de32mdealtura, ubicadoenMrida(1600msobreelniveldelmar),con estructuradeconcreto,paredesdebloqueyarcillafrisado conmampostera,ubicadoenunreadondehaypocos inmuebles de su tamao. Segn las tablas anteriormente expuestas se obtiene lo siguiente: A = 7 para edificio residencial. B = 2 para edificio de concreto, paredes de bloque de arcilla. C = 2 para edificio residencial. D = 5 para rea con pocos inmuebles de su tamao. E = 10 para altura sobre el nivel del mar mayor a 1000m. F = 16 para altura del edificio entre 30 y 38m. G = 11 para los das de tormenta en el ao, 12 estimados. Ir = 53. Resultando entre 30 y 60. Por consiguiente es recomendado instalar proteccin con pararrayos. 3.1.3.2.COMPONENTES DE UN SISTEMA DE PROTECCION CONTRA DESCARGA ATMOSFERICA. Eldiseoglobalestbasadoenelconceptodeesfera rodante,queseaplicaalaestructuraparaasegurarque todaslasreasexpuestassonprotegidaspor elesquema. Lascomponentesindividualessedescribenabajo.Los materialesutilizadossongeneralmentecobredealta pureza o aluminio (99% + de pureza) de un grado similar al empleadoparaconductoreselctricos.Elsistemade proteccincontrarayodebedisearseparaproporcionar unaimpedanciasuficientementebajademodoquela energadeladescargasigalarutaofrecida.Estorequiere undiseointegradoyusodematerialesconimpedancia suficientemente baja. Los diversos componentes del sistema se describen con ms detalle a continuacin. Terminaciones en aire Estasconsistenenvarasverticalesy/ounamallade conductoreseneltechoybordessuperioresdela estructura. Los conductores de la malla tpicamente forman un enrejadode10mpor20m,mspequeoenedificiosde altoriesgo.Aellaseconectanproyeccionesmetlicas, incluyendo varas. Una recomendacin seala que todas las partesdeltechoestnamenosde5 metrosdeun conductordeterminacinenaire.Estadistanciasereduce a2,5menedificiosdealtoriesgo.Nuevamenteelmaterial msampliamenteusadoeselcobre.Lasvaras tradicionalmenteeranaguzadas,perolosdiseos modernosnormalmentetienenahoraunapuntaroma, alisada.Lasvaras,siseusan,estnubicadascercade aquellasposicionesdondeesmsprobableelimpacto,es decir, puntas de techo, esquinas de edificios, etc. Conductores de bajada y de conexin Serequierequeestosconductoresproporcionenuna trayectoria de baja impedancia hacia abajo de la estructura, de modo que minimicediferenciasdepotencialycorrientes inducidas.Elarregloidealseraunedificiometlico,donde lacorrientefluyeraporunapelculaexteriordeledificio.El diseoparaconstruccionestradicionalesapuntaausarlas ventajasdeesto,esdecir,proporcionandodiversas trayectoriasparalelasparareducirlacorrientedefallaen cadaunadeellas.Estasdeberanestarsimtricamente ubicadasalrededordeledificio,idealmenteincluyendolas esquinas. El equipo electrnico sensible no debera ubicarse cerca de estas trayectorias de bajada en el interior deledificio,yaqueexisteunriesgodeinterferencia inductiva.Lacorrientefluirentodaslastrayectorias,pero fluirmayorcorrienteenlatrayectoriamsprximaal punto de impacto. Serequierequelosconductoresdebajadaseantancortos ydirectoscomoseaposible,concambiosdedireccin gradualesenlugardeserenngulorecto.Debenserde construccinrobustayfijadosenformaseguraconel propsitodesoportarlasfuerzasmecnicassignificativas queacompaanelflujodecorrientesderayo.Ademsde los conductoresdebajadaformales, se usantambinvigas metlicas,blindajesmetlicosyreforzadosmetlicosdela estructura. Seusanconductoresdeenlaceparaconectarlos conductoresdebajadaacualquierestructurametlica expuestasobreocercadelaestructura.Estoespara asegurarquenoocurraunadescargasecundaria.Cuando lacorrientecirculaporelconductordebajada,puede generarseunpotencial.Silaestructurametlica(talcomo ductosdecalefaccincentral,tuberas,etc.)noestuviera conectada, podrainicialmenteestaraunpotencialprximo al de tierrayas podra ofrecer unatrayectoriaa tierra ms atractiva.Siladiferenciadepotencialexcedeelvalorde rupturadelaireodelmediointermedio,entoncespuede aparecerunadescargasecundaria,acompaadadeun dao severo. Elcobreyelaluminiosonlosmaterialesmsampliamente utilizados.Seprefierenormalmenteelconductorenhebra en lugar de cinta ya que es ms fcil de instalar y su efecto pelicularaaltasfrecuenciasprovocaunmejor comportamiento.Elcobreseconsideraqueeselms resistente a la corrosin en reas con contenido de sal, aire hmedo,cercadeconcreto,encortezaderbolydonde haycontaminacinambiental.Algunasveceselcobrese recubre de plomo para mejorar su resistencia a la corrosin cuandoseusaenchimeneasycercadeotrasestructuras degasescombustibles.Porrazonesestticasserecubre algunas veces con mangas de PVC. Cadaconductordebajadadebeconectarseauna terminacindetierraysistasnoestninterconectadas, entonceslosconductoresdebajadadebeninterconectarse atravsdeunconductorhorizontalenanilloinstalado cerca del nivel de tierra. Se ajusta normalmente una tenaza depruebaparapermitirlarevisindecontinuidadde conductoresdebajadaaniveldesueloyproporcionarun medio de aislar el electrodo de tierra. Terminal de tierra Estepuedeconsistirdeunanillodecobreenterrado (designadoenEE.UU.comocontrapeso)querodeala estructura y/o barras de tierra verticales. Se requiere que la impedancia del terminal de tierra (es decir, despus de una conexindebajada)seamximode10Ohm.Elaluminio nosepermiteparausobajotierra.Cadaconductorde bajadadebetenersupropioelectrododetierraterminaly estosnormalmenteestnconectadosentresparaformar unanillo,conelectrodoshorizontalesusadospara interconectarlosyayudarareducirlaimpedanciaglobal. Losterminalesdetierramscomunessonbarrasdeal menos 1,5 m de longitud, con un mnimo para cada sistema de9m.Elanilloayudaalograrunaecualizacinde potencialenlasuperficiedelsuelo,ademsdecontrolarel potencial. Estoltimoayudaareducirelvoltajedecontactoque puede experimentar una persona en contacto con el conductor de bajada durante una descarga atmosfrica. Aunquelasotraspartesdelsistemadeproteccinpueden disearseelctricamenteaisladas,elarreglodeelectrodos nodebeserlo.Lainstalacincompletadebesubir conjuntamente su potencial, para evitar diferencias de voltajesexcesivosyestosignificaqueelterminaldetierra debe ser conectado al resto de los electrodos de tierra y en loposiblediseadocomounaentidad.Enelinteriorde edificios,esnecesariocontactaralacompaaelctricasi elsistemadeproteccincontradescargaatmosfricase conectaalterminalde tierra. Aunqueestopuedecausarun potencialmselevadoenelsistemadepuestaatierra externo,laconexingeneralmenteesnecesariapara asegurarquetodaslasestructurasmetlicasexpuestas estn conectadas. Normalmentelaproteccincontradescargaatmosfricay lastierrasdelsistemadepotenciadebeninterconectarse. Dondeestonoesdeseableporrazonestcnicas,entre ellaspuedeinstalarseunecualizadordepotencialde tierra.Esteinterconectarlossistemasdepuestaatierra sielvoltajeentreellosexcedeundeterminadovalor, tpicamente varios cientos de voltios. Dispositivos de proteccin de onda Habiendoyadiseadoelsistemadeproteccincontra descargaatmosfrica,puedenidentificarserpidamentelas reasprincipalesderiesgoytomarprecauciones adicionales,dondeseanecesario,paraprotegerequipo electrnico. Lapuestaatierra,elapantallamientoylaconexin equipotencialnopuedengarantizarsiempreinmunidad frente a una interferencia. As, los dispositivos de proteccindeondacomplementanestaproteccindonde sea necesario y forman la ltima parte de la defensa formal. Existeunampliorangodedispositivosdisponiblespara este propsito. Generalmente,estndiseadosparaderivarlaenerga asociadaconunsobre-voltajehaciaelsistemadepuestaa tierraparaevitarquesteprovoquerupturadelaaislacin enelinteriordealgnequipo.Elvoltajedeoperacinesta bajoelnivelalcualsepuedeproducirdaoalequipo protegido.Estossondispositivoslimitadoresdevoltaje, normalmentevaristores dexido metlico,que seconectan entre fase y tierra. Otrosdispositivosmanejadosporvoltajebruscamente cambiandealtaabajaresistenciacuandosesuperaun voltaje umbral. Estos incluyen chisperos y tubos de descargadegas.Otrosdispositivosempleadosincluyen filtros de atenuacin de onda (para dar proteccin adicional aequipoelectrnicosensible)ybarrerasdeonda(donde penetran o salen cables del edificio). 3.1.4.SISTEMADETIERRASPARASEALESELECTRO MAGNETICAS Y CARGAS ESTATICAS Elprincipioutilizadoparaestesistemaeseldeunajaulade Faraday,queesenpocaspalabrasuncuartoblindadocontra interferenciasderadiofrecuencias.Estajaulaaslaalreceptorde lasfuentesradiacionalesypermiteobservarconprecisinsu funcionamientoconsealesdbilescalibradasquesegeneran cuidadosamenteenelinteriordelajaula,teniendoasunmedio libre de interferencia en el cual es posible efectuar medidas a bajo nivel. Paraelblindajedecamposmagnticos,elmaterialdebetener propiedades ferro magnticas. Elhechoqueexistaunaconexindelajaulaaunatierradirecta no tiene el menor efecto sobre las propiedades de un blindaje. Lascaractersticasprincipalesquedebencuidarseenla construccindeunajauladeFaradayson:Laatenuacin,ensu valormnimogarantizado,lagamadefrecuenciaprotegida,eltipo deinterferenciasquedebeblindarse,ventilacinadaptabilidad para hacer modificaciones, tipo de entrada y alambrado. Encasodesernecesariounagranatenuacin,elblindajepuede constardevariasparedesqueformencasquetesconcntricos aislados entre si. Comoseestnconsiderandocamposmagnticosdemuyalta frecuenciaymicroondasseutilizaralminaslidaperforadade acero,fijasobreunmarcodemadera.Laconstruccindelajaula deFaradayserealizarademaneraqueelblindajeinterioryel exteriorseconectenenunsolopunto.Afindereducirlosefectos deantenadebidoalaspenetracionesdeelementosmetlicos comograpasclavos,etc.,paralafijacindelaslaminasenel bastidordemadera,seprocuraevitarlasysiesprecisoseaplica soldaduraparaqueformenunasolapiezaconelblindaje,obien la utilizacin declavosde plsticodedimetroinferiorala abertura normal de la malla. Paraevitarlosefectosdeinduccindecampomagnticoporla penetracin delblindaje por partes metlicas, ya sea del interior al exterioroviceversa,seutilizaranfiltrosenlasentradasdetodo alambrequepenetre,incluyendotierras,ypreferiblementese localizancercadelpuntodeconexinentreelblindajeinteriory exterior. Se acostumbra emplear un transformador de aislamiento antes del filtroparatenerlaalimentacindesconectadadelatierrayevitar accidentes a personas en el interior de la jaula Serecomiendaqueseinstalenentradashermticasdedoble puerta, para mantener el blindaje todo el tiempo. Estesistemaseconstituyededosomsmallasdetierras conformandounblindajeconcntricodelcuartoelctrico localizada en la zona del sitio. 3.2. CONSIDERACIONESEN EL DISEO PARA CONSTRUCCION DE EDIFICIOS. Las normas establecen tiempos mximos de desconexin para diferentes tiposdeequipos.Paradecidirqutiempossonapropiados,tieneque considerarse tambin el arreglo de puesta a tierra externo a la propiedad, esdecir,eldelareddealimentacin.Estoesporquecualquiercorriente defallaatierranormalmentetienequeretornaraltransformadordela fuente. Laimpedanciadelbucleportierraestaformadaporlaimpedanciadel sistema de puesta a tierra en el transformador de fuente, los conductores detierraentreeltransformadorylapropiedadylaimpedanciadesdeel punto de falla al punto de alimentacin en la propiedad. Suministro TN-C-S tpico (tierra de proteccion multiple) Neutro puesto a tierra por el proveedor en varias ubicaciones LaFigura3.8ilustraunaalimentacinTN-C-Stpicayeselarreglo ms comn para nuevas y recientes alimentaciones de energa a instalaciones domsticas.Enestearreglolosconductoresneutroydetierrase combinanenlareddealimentacin.Sinembargo,ellosdebenestar separados en el interior de locales. Arreglo de puesta a tierra TN-C-S en edificio (CDA) En la Figura 3.9, el terminal de tierra principal se instala a la llegada de la alimentacin de energa. Este se conecta al neutro de la alimentacin y a labarradetierraeneltablerodedistribucindelconsumidor.Adems, las tuberas de gas, agua y otros servicios que ingresan a la propiedad se conectan al terminal de tierra principal. Laconexinelctricadirectadetuberadegasodeagua,quese extiendafueradeloslmitesdeunainstalacin,apesardeseruna prcticaautorizadaenotrospases.Laordenanzasealaqueenestas condiciones"...debeninsertarsepartesaislantesenloselementos conductoresunidosalaconexinequipotencial,porejemplocoplaso uniones aislantes en sistemas de caera, a fin de evitar las transferencias de tensiones a puntos alejados de la conexin". Ahoraconsideremosunainstalacinmscompleja,porejemplopartede aquella en el interior de una oficina o pequea industria. En la Figura 3.10 se ilustra una disposicin, con nfasis en el esquema de puesta a tierra. Instalacion TN-S tipica en el interior de una propiedad comercial o industria pequea (CDA) LadisposicinquemuestralaFigura3.10espropuestaporlaCopper DevelopmentAssociation,(CDA).LaalimentacinesTN-C, mientrasque lainstalacinesTN-S.Hayunterminaldepuestaatierraprincipalque estconectadoalneutrodelaalimentacin.Losconductoresde proteccinyconexionesequipotencialesprincipalesseregresanal terminal de tierra principal. Elterminaldetierraprincipalactacomoelpuntonicodereferenciay puedeserunabarra, unaplacaoanunconductorinternodecobretipo anillo.Estedebieraconectarsedirectamenteaunelectrododetierra efectivoyestaconexindebeserdecobreyaquelasnormasno permiten el uso de aluminio o aluminio recubierto de cobre pues involucra riesgo de corrosin. El electrodo de tierra debe ubicarse tan cerca como sea posible del terminal de tierra principal. Un conductor de proteccin acompaa a todos los conductores que llevan corriente.Siesteconductortieneunaseccintransversalde10mm2o menos, debe ser de cobre. Las conexiones equipotenciales principales se usanparaconectarserviciosqueingresanalapropiedad(talescomo tuberasmetlicasdegasodeagua).Similaralcasodelainstalacin domstica,enestasituacinigualmentenoestautorizadalaconexin elctricadirectacontuberasdegasoagua.Debeinstalarseunacopla aislante,deextensinnoinferioraunmetro,alingresarlastuberasal recinto de la instalacin. Eldiseadordebeasegurarsequelaimpedanciadelconductorde proteccinestcoordinadaconlascaractersticasdelequipode proteccin de modo que durante una falla a tierra, cualquier voltaje sobre equipo expuesto que pueda ser tocado simultneamente sea de magnitud y duracin tal que no produzca peligro. La elevacin de voltaje en un rea durante una falla tiene que limitarse a un valor establecido en las normas yestevalorsedeterminacolocandounvalormnimodeimpedanciadel bucledetierra.Esesencialquelosconductoresdeproteccindecobre usados tengan rea transversal suficientemente grande. Notequelasconexionesatierradecarcazasmetlicasdebenser agrupadas enunpunto,paraevitarquelacorrientetengaquefluir porel metaldelamismacarcaza.Estopuedecrearinterferencia.Dondevan cablesentreedificios,ellosdebenentrarysalirenunpuntoysies posibleencaminarlosporductosmetlicoselctricamentecontinuos.La armaduradelductodebeserconectadaalterminaldetierraprincipal.En este punto tambin puede requerirse proteccin contra ondas. Sehaencontradoahoraqueequipos,talescomo fuentesdepotenciade computadores, son causantes de problemas particulares con arreglos de puesta a tierra del tipo tradicional. Este tipo de equipo tiene una conexin permanente a tierra y es una fuente de corriente de fuga a tierra que tiene un alto contenido de armnicas. Cargas rectificadas monofsicas producenarmnicasimpares,algunasdelascualessonaditivasenlos conductores de neutro y tierra. Si suponemos que tal equipo est situado enlasposicionesA,ByCenlaFigura3.10,entonceslarutaalolargo delconductordeproteccindesdeCalterminaldetierraprincipalpuede serlarga,tendrunaimpedanciayaparecerunadiferenciadevoltaje entre la tierra y C y de ah a otras partes. La inductancia del conductor de proteccinserespecialmenteimportantecuandoladiferenciadevoltaje seamayorparalascorrientesarmnicasqueaquellaalafrecuencia industrial.Estadiferenciadevoltajeesprobablequegenereruido(o interferencia)yfinalmenteunriesgodechoqueelctrico.Seproducir calentamiento y campos electromagnticos radiados que tambin pueden causarinterferencia.UnamaneradereducirelvoltajeenCesrutearun conductordeproteccinseparado,adicional,directamentehaciael terminaldetierraprincipalotancercadelcomoseaprctico.Este conductorpreferiblementedebieraseraisladoynoinstalarseenparalelo con cables oestructuras de acero. Una ruta tan directa como sea posible minimizar su impedancia. Adems de la reduccin de voltaje ganada por esta impedancia reducida, habra una reduccin adicional debido a que la corrientedefugaasociadaconelequipoenAyenByanoseguirala misma ruta. Estosellamaunatierralimpiay se muestra enlaFigura3.10.Latierra limpiapodraslotomarsedeunelectrododetierraseparadosistea suvezestaconectadoalterminaldepuestaatierraprincipal.Sieste enlacenoexiste,elarreglonocumplelasnormasypuedeserpeligroso. Otrosmtodosdeproducirunatierralimpiaincluyenelusode transformadores de aislacin y acondicionadores de fase. Como se mencion previamente, es esencial seleccionar la seccin transversal apropiada y para reducir interferencia no deseada hay una tendencia creciente a aumentar el tamao de los conductores de proteccin para ayudar a reducir la interferencia en tales instalaciones. El costo de prdida de datos y falla de equipo para los clientes a menudo es mucho mayor que el costo del capital inicial para mejorar el sistema de puesta a tierra. 3.2.1.ARREGLOS PARA REDUCIR INTERFERENCIAS Lainterferenciaocurreentodomomentoencircuitoselctricos, peroafortunadamenteenlamayoradeloscasosnosepercibe. Estopuededebersealdiseodelainstalacinoalgradode inmunidaddelequipoqueseusa,talquesiguesuoperacina pesardelainterferencia.Lasconsecuenciasdelainterferencia puedenserdesdegolpecitosaudiblesensistemasdealta fidelidad, parpadeo de la luz (flicker), prdida de datos en sistemas deprocesamientodeinformacin,operacinincorrectadeequipo. Estosltimosejemplospuedensermuycostososentrminosde prdidasdeproduccin,ademsdelcostodebidoaldaodel equipo. Lainterferenciaesparticularmenteproblemticaparacircuitosde comunicacinydeprocesamientodedatos,loscualesrequieren altogradodecalidad.Partedelaraznparaestoesporqueel equipoelectrnicodelcualprovienenestoscablestieneunplano dereferenciadetierraalcualserefierenlassealesdigitales. Para evitarvoltajesexcesivosen elinteriordel equipo, el plano de referenciadetierraseconectanormalmentealgabinetemetlico delequipo. Estea suvezseconectaal sistemade puestaatierra principal.Loscablesdecomunicacintienennormalmenteuna pantallapuestaatierra,perotambincontienenunconductorde referenciadesealqueseconectaalatierradereferencia.Los problemas surgen cuando se hacen arreglos especiales para evitar la conexin de equipo adyacente a travs de la pantalla de cable o blindaje.Sinembargo,ellospuedenestarconectados inadvertidamente por medio del conductor de la tierra de referencia. Los mecanismos a travs de los cuales surge interferencia son: Acoplamientoresistivo(tambinconocidocomo galvnico) Acoplamiento capacitivo Acoplamiento inductivo Estos efectos sern cubiertos ahora con un poco ms de detalle. A menudosenecesitaefectuarmejoramientosenelsistemade puestaatierraparareducirtalinterferenciaylosaspectosde blindajepuedenrequerirunvalordepuestaatierramenorqueel determinado segn los criterios de seguridad y de operacin de las protecciones. Acoplamiento resistivo Esteacoplamientoseproducecuandoexisteunaconexin elctricadirectaentrelafuentedelaperturbacinyelcircuito afectado, o a travs de un medio resistivo (tal como el terreno) {1}. Unacondicindefallaatierrapuedeprovocarlaelevacinde potencialdeunsistemadepuestaatierra.Elvoltajequeaparece enlapantalladelcablequepasacercadelsistemadepuestaa tierra, se debe al acoplamiento resistivo (o galvnico o conductivo). Lasimplicanciasquesurgendelacoplamientoresistivopueden verse con referencia a la Figura 3.11 Figura 3.11 Ejemplo de interferencia resistiva SupongamosqueelequipoubicadoenXesafectadoporuna ondaderayoyelexcesodevoltajesehareducidoderivandola energaatierraporunderivadordeondaconectadoenparalelo (esdecir,entrefaseytierra).Cuandolacorrientefluyehaciael terreno,debepasaratravsdelaimpedanciadelsistemasobre tierra(Lx1yRx1)ydelelectrodobajotierra(Rx2).Aparecerun voltajeenelequipopuestoatierraenX.Sielequipoest conectadoaotroubicadoenY,porlapantalladeuncableque tieneunaimpedanciaconstituidaporunaresistencia(Rxy)yuna inductancia(Lxy),entonceshabrunadiferenciadevoltajeentre losequipospuestosatierraenXyenY.Lamagnituddeesta diferenciadevoltajedependerdelosvaloresdeimpedanciaa tierraenXyenY,conjuntamenteconlaimpedanciadela conexin entre ellos (Lxy y Rxy). La diferencia de potencial en este ejemplosellamainterferenciaresistiva(galvnica)ypuede reducirse: disminuyendo las impedancia de puesta a tierra ( Rx2 y Ry2) reduciendo la impedancia de la conexin entre X e Y, es decir Lxy y Rxy. reduciendo la impedancia de las conexiones del sistema de tierra, sobre tierra, en X e Y. Normalmentelaformamsefectivaesconectarestrechamenteel equipo mediante las pantallas de cables, ductos, etc., y el alambre de tierra. Acoplamiento capacitivo Figura 3.12 Interferencia capacitiva entre sistemas Cualquierpardecomponentesmetlicosconductivosqueestn separadosenunmedio,tendrnentreellosunacapacitancia.Si uncomponentesecarga,entoncesaparecerunacargaenel segundo.Este mecanismo se usabeneficiosamente en ingenieraelctricay electrnica,perocuandocreavoltajesnodeseados,sellama interferencia.Estetipodeinterferenciapuedeexperimentarun conductormetlicoruteadocercadeunalneaareadealta tensin y se debe al campo elctrico. ElconductorareosemuestracomoenlaFigura3.13.Seasume queenunmomentoelconductorestcargadopositivamente, entonces (debido a la capacitancia entre ellos) se crear una carga negativaenlaplaca.Lacorrientecapacitivaquefluyees directamenteproporcionalalafrecuenciayalamagnitudde voltaje.Porestarazn,lacorrientedeinterferenciapuedeser significativasilalneaareaesimpactadaporunrayo,dondela magnitud,elcontenidoarmnicoylatasadecambioserntodas altas. Figura 3.13 Ejemplo de interferencia capacitiva Los mtodos disponibles para reducir esta interferencia son: reducirelparalelismoentreloscomponentes(porejemplola distancia de paralelismo) incrementar la separacin entre ellos. Ambosmtodosseusantradicionalmenteparacablesdesealy comunicacin,quesoninstaladosaciertadistanciadeloscables depotenciaysinecesitancruzarlos,loshacenenngulorecto, donde sea posible. Elmtodomseficazdereducirelacoplocapacitivoes introduciendounblindajedeapantallamientoentreambos conductores, y conectando este a tierra. Elblindajedeapantallamientosoloesefectivosiseencuentra conectado a tierra. Unblindajeflotantepuedeincrementarlainterferenciayaque puedeincrementarelacoplamientocapacitivoentrelos conductores que separa. Para apantallamiento capacitivo se usan tpicamente los siguientes materiales: -Cintaolminahechadecobreo aluminio -Trenzanica,decobre estaado -Recubrimientonicoespiraldecobre estaado -Dobletrenza,hechadecobre estaado. Acoplamiento inductivo Esteeseltipomscomndeinterferencia,causadapor acoplamientoelectromagntico,particularmenteafrecuencia (60Hz). Se debe a los campos magnticos.LaFigura3.14ayudaailustrarcmoseproduceelacoplamiento inductivo.LacorrientequefluyeenelconductorXcreauncampo magntico en torno a l, como se muestra. El campo magntico se producedebidoaquelacorrienteenXesalterna.Laintensidad delcampomagnticosereduceamedidaqueaumentala distanciadesdeX.ElconductorYpuedeestaraciertadistancia, peroalgunaslneasdeflujodesdeXlorodeantalcomose muestra.ComolacorrienteenelconductorXcambia,elcampo magnticoqueencierraelconductorYtambincambiaryestoa suvez,provocarunvoltajealolargodel.Elvoltajequesurge enelconductorYesprovocadoporinterferenciainductivay aumenta con la tasa de cambio de la corriente en el conductor X. Figura 3.14 Interferencia inductiva Protegercontraeste tipodeinterferenciaesparticularmente difcil y los mtodos generales utilizados consideran: -Incrementarlaseparacinentreloscables(XaY). Incrementar laseparacinnosiempresepuedehacerypuedesignificar gastosconsiderablessinoseconsideran en la etapa inicial de construccin. -Reducirelefectodecampomagnticoenelcircuito Y.Unmtodoparaobtenerestoesusarcablesdepar trenzadoperoestoslofuncionaparatipode sealizacin diferencial balanceado. Figura 3.15 Interferencia inductiva (cables par trenzado) Lautilizacindeuncablecoaxialtambineliminaelacoplo magntico,noporelapantallamientoquesupone,sinoporla simetra de los conductores evita la presencia de bucles. . Reduccin de interferencia inductiva usando una pantalla Reduccin de interferencia inductiva usando una pantalla Sehaplanteadolanecesidaddeintroducirblindajesdecablesy apantallamientosdeequiposparaeliminarlasinterferencias elctricasporacoplamientocapacitivo,yasmismo,lanecesidad dequelosblindajesylosapantallamientosestnconectadosa tierra para que sean eficaces. Losamplificadoresdeaislamientosonamplificadoresenlosque lasetapasdeentrada,desalidaydealimentacinestn elctricamenteaisladas.Estosuponequeentrelasentradas, salidasyalimentaciones,sepuedenmantenerdiferenciasde tensiones muy elevadas (cientos o millares de voltios). Conlosamplificadoresdeaislamientoseresuelventres problemas: 1)Seaseguraelaislamientoelctricoentrediferentesequipos. Entreellossolofluyelaseal.Estoesavecesrequeridopor normas de seguridad. 2) Permite operar con niveles en modo comn muy elevados. 3)Aslafsicamentelosdiferentesequipos,yconelloseeliminan interferencias, conductivas y magnticas. Tambinpuedesersimplementeuntransformadordeaislamiento queproporcionasolorechazodemodocomnyaislamientode c.a. Si se requiere un transformador puede tener un blindaje de faraday para la atenuacin de ruido en modo comn, lo mismo que ser de voltajeconstanteparaunamejorregulacindevoltaje,opuede tenerunacondicionadordelnea,loqueproporcionaregulaciny atenuacin deruido. Larazn primordialdel uso deltransformador esproporcionarunafuenteseparadadeenergaenelpuntoms cercano posible al equipo y aislado de otras fuentes de energa del edificio, vase anexo B. Un transformador dedicado con aislamiento blindado, ncleo ferro-resonanteyconderivacinelectrnicaconmutada,etctera, esconsideradacomounafuentederivadaseparadamenteydebe conectarse a tierra conforme a la seccin 250-30 del Cdigo. Esteesunsistemaaisladodedicadoalainstalacindesistemas computarizadosdiseadoparaello.Todaslasconexionesatierra enesteambientedebentenercomoreferenciaelnuevopunto nico de unin neutro-tierra en el transformador. Elobjetivodelatierraaisladaesreducirelruidoelctricoo interferenciaelectromagntica,enelcircuitodeconexinatierra. Esteconductoreslareferenciadevoltajecerodelsistema electrnico de cdy por consiguiente, la referencia de datos. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. Con este trabajo se espera que se comprenda que un sistema de puesta atierrasirveparaprotegerlosaparatoselctricosyelectrnicos,peroel objetivoprincipaldeestesistemaessalvaguardarlavidadelosseres vivos que se encuentren en el edificio, ya que la corriente elctrica puede tener efectos parciales o totales, e incluso la muerte. 2. Parapoderinstalarunsistemadepuestaatierra,esimprescindible conocerelvalorderesistividadquetieneelterreno.Esimportante conocerelvalordelaresistividaddelterrenoparaqueelsistemade puestaatierraseaeficiente.Elvalordelaresistividaddeunterreno puede variar de acuerdo a ciertos factores como los mencionados en este trabajo. 3.Enunsistemadepuestaatierraelcalibredelconductorqueseutilice debedesereladecuadoparapodersoportarlasaltascorrientesde falla quepodrancircularpordichoconductor.Paradeterminarelcalibrede esteconductorsetienequetomarencuentalanormaoficialmexicana para instalaciones elctricas (NOM001SEDE2005), ya que en esta se mencionanloscalibresadecuadosparacadatipodeinstalacinde puesta a tierra. BIBLIOGRAFIA -Ing. 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