Comparación sistemas puestas a tierra

COMPARACION DE ALTERNATIVAS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

Autor : Mg. Sc. Ing. Luis Alberto Arcos Salazar

Se compara entre 04 Sistemas de puesta a Tierra

1. Sistema de puesta a tierra convencional con cobre puro y coperweld 2. Sistema de puesta a tierra con Acero Galvanizado 3. Sistema de puesta a tierra con Cemento conductivo 4. Sistema de puesta a tierra cobre Chem-Rod

1. PUESTA A TIERRA CONVENCIONAL

Es la unión eléctrica directa, sin fusibles ni protección alguna, de una parte del circuito eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo, mediante una toma de tierra con un electrodo o grupos de electrodos enterrados en el suelo. Se utiliza para la protección de: Protección de usuarios Contra los efectos de las descargas atmosféricas o de los cortocircuitos Derivando las corrientes de defecto a tierra sin que se generen tensiones peligrosas protección de equipos Facilitando una ruta de evacuación de baja impedancia de las corrientes de defecto, que evite la presencia de sobretensiones peligrosas en dichos equipos Existen dos conceptos que se consideran en los sistemas de protección. Tensión de Puesta a Tierra Tensión que parece entre el sistema de puesta a tierra y la tierra de referencia, cuando un determinado valor de la corriente de tierra fluye a través del sistema de puesta a tierra. Potencial Superficial de Tierra

Diferencia de tensión entre un punto x sobre la superficie del terreno y la tierra de referencia

2. PUESTA A TIERRA CON CEMENTO CONDUCTIVO (CONDUCRETE) El CONDUCRETE® es un material a base de cemento y carbón que reduce de manera significativa la impedancia y mejora el desempeño, confiabilidad y durabilidad de los sistemas de tierras. Esto le da una mayor protección a sus equipos contra descargas eléctricas y descargas atmosféricas

El CONDUCRETE® agrega una protección substancial para cualquier sistema que requiera tierra física de baja impedancia y ha sido exitosamente utilizado para mejorar y proteger sistemas de tierras en diferentes industrias incluyendo las siguientes: Empresas de Energía, Telecomunicaciones Los electrodos del CONDUCRETE® no requieren de mantenimiento durante su vida útil. El CONDUCRETE® no requiere hidratación o rellenos adicionales de material con las sales u otros productos que así lo requieren. El CONDUCRETE® no tiene impacto negativo en el ambiente, de hecho ha sido aprobado para su uso por agencias reguladoras en muchos lugares donde son particularmente sensibles a la contaminación ambiental, donde la contaminación cruzada de acuíferos subterráneos es una preocupación latente. CONDUCRETE® indican que son capaces de soportar fallas de 1682V/688 amperes con duración de 500 ms. Otros materiales intensificadores de tierras de menor fuerza de compresión han explotado bajo las mismas condiciones de prueba, que hacen que este tipo de sistemas de tierras sean inútiles. EL CONDUCRETE® en cambio es el único relleno conductivo que tiene evidencia documentada que demuestra que soporta altas Corrientes de Falla. Instalaciones Verticales 1. Perfore un hoyo a la profundidad y diámetro determinados por la resistividad del suelo en el sitio y el valor requerido de Resistencia. El tipo de taladro usado depende de las condiciones del suelo. 2. Coloque un conductor en medio del hoyo perforado. 3. Mezcle el CONDUCRETE® en forma de suspensión con Agua (16 litros o 4.2 gallones de Agua/bolsa de 24.9Kg) y bombéelo al hoyo desde el fondo para desplazar cualquier lodo o agua, conforme el hoyo se llena. Para hoyos superficiales (3 m/10 pies) es probable que se pueda utilizar el material en seco.

Resumen de los Beneficios y Ventajas clave del CON DUCRETE ® 1. Protege los sistemas de tierra contra robo y sabotaje 2. Neutral al ambiente (no contaminante) 3. Extiende significativamente la vida de los sistemas de tierras 4. Mejora dramáticamente el desempeño de los sistemas de tierra para proveer una protección superior a sus activos contra descargas eléctricas 5. En general provee un Valor de Excelencia

3. PUESTA A TIERRA TIPO CHEM-ROD

El electrodo tipo Chem-rod es un sistema de tierra física ultra eficiente diseñado para: • Sistema de Tierra Física para protección contra descargas atmosféricas • Sistema de Tierra Física que Elimina Transitorios y Sobretensiónes • Cumple con los requerimientos de Sistema de Tierra para Subestaciones • Sistema de Tierra Fisica que Protege Equipo Electrónico contra disturbios eléctricos • Aterrizamiento de sistemas de CA • Efectivo aterrizamiento del Neutro • Tierra Fisica para cualquier sistema de Telecomunicaciones y Equipo Electrónico El electrodo Tipo Chem-Rod cumple y exede todo los codigos y estandares diseñados para protección de personas y equipo sensible. Ahora mismo los electrodos tipo Chem-Rod estan siendo usados para proteger personas equipo electrónico valioso y sensible en Radio y TV transmisores, aereopuertos, control de tráfico áreo, plantas generadoras de electricidad, subestaciones eléctricas, sistemas meteorologicos, gasolinerias, depositos de combustible, refinerias, plantas quimicas, centros de telecomunicaciones y aún en parques de diversiones. El daño provocado por descargas atmosféricas y corrientes indeseables pueden costar millones de SOLES en pérdidas de equipo, apagones y malfuncionamiento de equipo, o la posible pérdidas de vidas humanas. Es por eso que es importante tener un adecuado Sistema de Tierra Fisica , el electrodo tipo Chem-Rod es de los mas eficientes una vez instalados. Provee una confiable baja resistencia y estable interface de aterrizamiento. El tiempo de vida útil exede a los electrodos convencionales. El electrodo tipo Chem- Rod provee la perfecta baja resistencia acondicionando continuamente la tierra que lo rodea. Diferente a otros sistemas de tierra el electrodo tipo Chem-Rod acondiciona quimicamante un extenso volumen de tierra. Las sales minerales especialmente formuladas y distribuidas a lo largo del electrodo continuamente acondicionan el terreno asegurando una ultra baja resistencia que es mas efectiva que otros sistemas alternativos. De hecho los electrodos tipo Chem-Rod son tan eficientes que pueden reemplazar hasta 10 electrodos convencionales ( varillas ) Este es un factor importante cuándo uno estima el número de electrodos en un área de tierra para alcanzar una baja resistencia menos de 3 ohms. Esto aún es mas importante cuándo uno entiende que hay que bajar significativamente la resistencia del sistema de tierras y para lograr esto el número de electrodos y el área requerida crecen espontáneamente.

Los electrodos Tipo Chem-Rod fueron desarrollados para ser mas efectivos en roca , climas congelados , desierto o selva. Chem-Rod proveen protección estable por muchos años. La inspección es simple, solo desatornille la tapa e inspeccione el nivel del compuesto químico dentro del tubo. Si las sales conductivas se están acabando, simplemente recarge el electrodo con el relleno economico. El tiempo de recarga entre rellenos esta en función de la composición del del terreno. El sistema es virtualmente libre de mantenimiento

. Los electrodos tipo Chem-Rod están disponibles en configuración horizontal y vertical y en diámetro de 2 pulgadas . Este diámetro provee mayor área de contacto con superficie así como el mas largo deposito para las sales. Cuándo el suelo es rocoso o las condiciones para excavar son difíciles, los electrodos horizontales son enterrados en trincheras. La longitud varia desde 1.2 metros hasta 6 metros. Los electrodos están disponibles con mecanismos de conexión mecánico o exotérmico. Otros accesorios u opciones de diseño están disponibles. Para acomodarse en la ancha variedad de suelos, cargas de diferentes sales estan disponibles para todo tipo de clima y condiciones de terreno . Los electrodos pueden ser colocados casi en cualquier lugar bajo el pavimento en interior o exterior.

Especificaciones Técnicas 1. Hecho de cobre altamente conductivo, con un diámetro nominal de 2” y 1.2 mts de longitud 2. Contiene sales minerales no menos de 9 kg 3. Capaz de absorver la humedad del ambiente y del terreno que lo rodea. 4. Puede ser rellenado con fácil acceso 5. Permite la filtración de las sales minerales dentro del electrodo con el terreno a través de perforaciones a lo largo del electrodo. 6. Provisto de un cable calibre 2/0 para la conexión externa 7. Puede proveerse en configuración horizontal o vertical. 8. Garantia de 5 años

4. COMPARACION DE RESULTADOS DE PUESTAS A TIERRA Para la comparación de los 04 sistemas de puesta a tierra se selecciona un tipo de suelo

pedregoso, con una resistividad de 300-1000 ohm-metro.

El tipo de puesta a tierra es vertical, para conseguir valores dentro de la normatividad menor a

25 ohm, en instalación en edificaciones el tipo de conexión es paralelo.

TIPO DE TERRENO

TIPO DESCRIPCION þ

A TERRENO VEGETAL 10-50

B ARCILLA, LIMOS 20-80

C TIERRA DE CULTIVO 50-100

D ARENA ARCILLOSA 80-200

E FANGO, TURBAS 150-300

F TIERRA ALUVIONAL 200-500

G ARENA Y DUNAS 250-800

H PEDREGAL 300-1000

Puesta a Tierra Convencional

1 Varilla de Cobre de 5/8" x 2,40 m

Ohmiaje conseguido

Individual 22 Ohm

paralelo 11 Ohm

resistividad

Suelo con bastante piedra 1000 Ohm

Costo instalación -600 Soles

duración instalación 1 años

tiempo de comparación 7 años

mantenimiento instalación -400 Soles

costo remanente 180 Soles

Costo Total -3220 Soles

rendimiento -292,73 soles/ohm

Cobertura de riesgo

Vandalismo, hurto Alto

Destrucciòn por descarga

atmoferica (rayo) bajo

Puesta a Tierra Convencional

1 Varilla de CoperWell de 5/8" x 2,40 m

Ohmiaje conseguido

Individual 32 Ohm

paralelo 16 Ohm

resistividad





mantenimiento instalación -400 Soles

costo remanente 144,6 Soles

Costo Total -3137,4 Soles


Cobertura de riesgo

Vandalismo, hurto medio



Puesta a Tierra Acero Galvanizado

Varilla rectangular de AoGo 14x50x2400 mm

* planteado por Luis Alberto Arcos Salazar

Ohmiaje conseguido

Individual 30 Ohm

paralelo 15 Ohm

resistividad

Suelo con bastante

piedra 1000 Ohm




mantenimiento

instalación -400 Soles




Cobertura de riesgo

Vandalismo, hurto bajo



Puesta a tierra Cemento Conductivo

Cemento conductivo "Conducrete"

Ohmiaje conseguido

Individual 12 Ohm

paralelo 6 Ohm

resistividad





mantenimiento instalación 0 Soles




Vandalismo, hurto bajo

Destrucciòn por descarga atmoferica

(rayo) medio

Puesta a tierra Cobre Chem ROD

Ohmiaje conseguido

Individual 3 Ohm

paralelo 1,5 Ohm

resistividad





mantenimiento instalación 0 Soles




Vandalismo, hurto muy alto



De las resultados de puesta a tierra se observa que, efectivamente la puesta a tierra

tipo CHEM.Rod, consigue valores de 1,5 ohm, los cuales son ideales para equipos de

cómputo e instalaciones electrónicas cuya resistividad recomendada es de 5 ohm.

El cemento conductivo, tiene un valor muy próximo al valor de 5 ohm, por lo que se

requiere de una adecuación para llegar a alcanzar el valor deseado.

Las puestas a tierra convencionales con conductor de cobre o acero galvanizado,

alcanzan los valores de 25 ohm, pero para alcanzar 5 ohm, se requiere una camilla de

malla a tierra.

Los sistemas de puesta a tierra de coper Weld, acero galvanizado y cobre puro tienen

un costo de instalaciòn bajo respecto a la instalación de sistemas de puesta a tierra de

cemento conductivo y Chem Rod, sin embargo en un tiempo de 7 años, su costo de

operación resultan mas altos.

El riesgo por vandalismo es muy alto, respecto a los electrodos CHEM ROD, Alto en las

puesta a tierra de cobre puro, medio en los electrodos de coperweld y bajo en los de

cemento conductivo y los de acero galvanizado, en este ultimo tiene una ligera ventaja

respecto a vandalismo por su menor costo.

El sistema de puesta a tierra de cemento conductivo, tiene el riesgo de reventar en

zonas de alto nivel isoceraunico, pero son ideales respecto de la zona de bajo nivel

isoceraunico, los sistema de puesta a tierra de cobre, acero galvanizado y Chem Road

soportan descargan atmosféricas.

Fuente Bibliografica:

http://www.leonardo-energy.org/espanol/ http://www.saeinc.com/Spanish http://www.tierrafisica.com.mx/#axzz1Nmg01Hu7

Engineering

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