Sistemas de puesta a tierra para instalaciones de baja tensión.
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Ing. Eduardo Mariani 1 Sistemas de puesta a tierra para instalaciones de baja tensión.
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Sistemas de puesta a tierra para instalaciones de baja
tensión.
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1
slR ×= ρ[ ]m
mm
Ω=
Ω
2
Resistividad – Definición y unidades
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Medición de la resistencia de puesta a tierra
GV
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La tierra como conductor
Resistividad del terrenoResistividad del terrenoRESISTIVIDAD[Ohm x metro]
1 Terreno de humus húmedo 302 Terreno de cultivo 1003 Terreno arcilloso y arenoso 1504 Terreno arenoso y húmedo 3005 Terreno arenoso y seco 10006 Argamasa 1:5 4007 Grava húmeda 5008 Grava seca 10009 Terreno pedregoso 3000010 Roca 107
ITEM TIPO DE TERRENO
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3300-15790-53000 (hielo)1380 (agua)99107220
Resistividad(Ωm)
Temperatura(ºC)
La tierra como conductor
Resistividad del terrenoResistividad del terreno
VariaciVariacióón con la temperatura para un suelo n con la temperatura para un suelo arenoso con una humedad del 15,2%arenoso con una humedad del 15,2%
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Conclusiones sobre la tierra
•• No posee potencial 0No posee potencial 0
•• Posee resistividad elevada y Posee resistividad elevada y no es linealno es lineal
•• Por lo tanto la tierra es un mal Por lo tanto la tierra es un mal conductor y no debe ser conductor y no debe ser utilizado como talutilizado como tal
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ANSI / IEEE 80
NFPA
OSHAH(s)
F(s)
ANSI/IEEE C62
IEC99.1
NFPA
IEC
NFC
VDENACE
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Los tres sistemas de conexión a tierra normalizados. Breve descripción.
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Tierra para seguridad electrica• Tres grupos; TN(TN-S, TN-C, TN-CS) TT e IT.• 1ª letra. Situacion de la conexión a tierra• T- Conexión directa a tierra• I- Aislado de tierra• 2ª letra. Conexión de las masas (a N o a T)• 3ª Letra. Unión entre neutro y protección.• S- Conductores separados• C- Conductor común
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TN-C
L
N
EGeneración Acometida Punto de uso
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TN-S
L
N
EGeneración Acometida Punto de uso
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TN-C-S
L
N
EGeneración Acometida Punto de uso
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TN-C-S (EE.UU)
Generación Acometida Punto de uso
L
N
E
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TT
L
N
EGeneración Acometida Punto de uso
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IT
L
N
EGeneración Acometida Punto de uso
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Tierra y masas
PAT Masa
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Tolerancia a corriente.
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Disyuntor diferencial
PAT Masa
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Norma ANSI / IEEE 142.
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Abstract: The problems of system grounding, that is, connection to ground ofneutral, of the corner of the delta, or of the midtap of one phase, are covered.The advantages and disadvantages of grounded versus ungrounded systemsare discussed. Information is given on how to ground the system, where thesystem should be grounded, and how to select equipment for the grounding ofthe neutral circuits. Connecting the frames and enclosures of electricapparatus, such as motors, switchgear, transformers, buses, cables conduits,building frames, and portable equipment, to a ground system is addressed.The fundamentals of making the interconnection or ground-conductorsystem between electric equipment and the ground rods, water pipes, etc. areoutlined. The problems of static electricity-how it is generated, whatprocesses may produce it, how it is measured, and what should be done toprevent its generation or t o drain the static charges to earth t o preventsparking-are treated. Methods of protecting structures against the effects oflightning are also covered. Obtaining a low-resistance connection to theearth, use of ground rods, connections to water pipes, etc. is discussed. Aseparate chapter on sensitive electronic equipment is included.
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Abstract: The problems of system grounding, that is, connection to ground of neutral, of the corner of the delta, or of the mid tap of one phase, are covered.
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The advantages and disadvantages of grounded versus ungrounded systems are discussed.
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Information is given on how to ground the system, where the system should be grounded, and how to select equipment for the grounding ofthe neutral circuits.
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Connecting the frames and enclosures of electricapparatus, such as motors, switchgear, transformers, buses, cables conduits, building frames, and portable equipment, to a ground system is addressed.
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The fundamentals of making the interconnection or ground-conductor system between electric equipment and the ground rods, water pipes, etc. are outlined.
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The problems of static electricity-how it is generated, what processes may produce it, how it is measured, and what should be done toprevent its generation or to drain the static charges to earth to prevent sparking-are treated.
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Methods of protecting structures against the effects of lightning are also covered.
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Obtaining a low-resistance connection to theearth, use of ground rods, connections to water pipes, etc. is discussed.
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A separate chapter on sensitive electronic equipment is included.
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Fig. 9Configuración 1
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Fig. 10Configuración 2
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Conexión a tierra de instalaciones de baja tensión.
El verdadero concepto de puestas a tierra separadas, de acuerdo con
las normas
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L
N
EGeneración Acometida Punto de uso
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El neutro y la puesta a tierra de seguridad.
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Componentes armónicas debido a cargas no lineales.
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L
Generación Acometida 1 Acometida 2 Punto de uso 2
N
E
V1 V1 + V2
0 volts
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Ejemplo con 3ra armónica en fase
)0(3)0( 3 +×++×= tsenVprtsenVprVr ωω
)120(3)120( 3 +×++×= tsenVpstsenVpsVs ωω
)240(3)240( 3 +×++×= tsenVpttsenVptVt ωω
tsenVpstsenVpsVs ωω 3)120( 3 ×++×=
tsenVpttsenVptVt ωω 3)240( 3 ×++×=
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Fin del primer modulo.
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Segundo módulo
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El “comportamiento” de un sistema de puesta a tierra en
altas corrientes.
• Para estudiar el comportamiento de sistemas eléctricos, se los somete a distintos tipos de análisis
• Existe un “analizador” natural, el rayo
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Sistemas de puesta a tierra para descargas atmosféricas, media y
alta tensión.
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• Parámetros de la corriente de un rayo. • Normas IEC y NFPA.• Geometría de la puesta a tierra. • Cobertura de un pararrayos.
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La “caida” de un rayo
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La “caida” de un rayo
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La “caida” de un rayo
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La “caida” de un rayo
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La “caida” de un rayo
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La “caida” de un rayo
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La “caida” de un rayo
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La “caida” de un rayo
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La “caída” de un rayo
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
Sistemas Franklin y Faraday
••IEC 61024IEC 61024
••IRAM 2184IRAM 2184
••NFPA 780NFPA 780
••NFC 17100NFC 17100
Normas mNormas máás divulgadass divulgadas
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
RR
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
VerificacionVerificacionmediante mediante AutocadAutocad®®
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
Punta Franklin Punta Franklin convencionalconvencional
Punta Propuesta por el Prof. Punta Propuesta por el Prof. CharlieCharlie MooreMoore al Comital Comitéé NFPA NFPA 780. Mencionada en la edici780. Mencionada en la edicióón n
2000 de NFPA 7802000 de NFPA 780
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Verificación de la cobertura
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Cono de protección
Ing. Eduardo Mariani85
Cono de protección
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Esfera rodante (teoríaelectrogeométrica)
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Franklin Normal
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Jaula de Faraday
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Norma NFC - 17 102
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Cebado (E.S.E.)
_
+
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Volumen de colección
Radio = r + vi . Gt
hh/2
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Teoría electrogemétricamodificada
Volumen de colección
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h
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Sin normas
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D.A.S
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Tendencias y resultados de la investigación.
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Congresos internacionales.
• ICLP (Europa y Asia) Años pares• SIPDA (Brasil) Años impares
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Posición oficial de ambos grupos
• El sistema convencional sigue siendo el mas aceptable y requiere investigación mas profunda.
• Los pararrayos con sistema de cebado y los sistemas de transferencia de cargas no tiene fundamento científico
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En la última década del siglo XX se realizaron grandes esfuerzo.
• Se trató de demostrar el funcionamientode los pararrayos de gran radio.
• Se trató de demostrar el sistema de eliminación de rayos o de trasnferenciade cargas.
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En ambos casos los experienciasde laboratorio y ensayos en
campo fueron desalentadores.
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Reseña del trabajo de dos centros de investigación que
fueron los responsables la tarea experimental.
Ing. Eduardo Mariani107
Langmuir LaboratoryBald Peak
El Socorro. Nueva Mexico
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Ing. Eduardo Mariani111
Ing. Eduardo Mariani112
Punta experimental de aluminioimpactada por un rayo. Foto enviada por el Prof.
Charlie Moore
Ing. Eduardo Mariani113
Punta Propuesta por el Prof. Charlie Moore al
Comité NFPA 780
Ing. Eduardo Mariani114
Charge Transfer System is WishfulThinking, Not Science
Charles B. MooreProfessor EmeritusAtmospheric Physics
New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro, NM 87801Langmuir Laboratory for Atmospheric Research
Ing. Eduardo Mariani115
•Universidad Estatal de Mississippi. Laboratorio de Alta Tensión
Ing. Eduardo Mariani116
Stanislaw Grzybowski, Dr. Hab., Ph.D., FIEEE
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Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
Jaula de Jaula de FaradayFaraday
Ing. Eduardo Mariani119
Métodos de Protección(Teoría electrogeométrica)
Jaula de Jaula de FaradayFaraday
Ing. Eduardo Mariani120
Puesta a Tierra de un pararrayos
Como Como interconectarinterconectar jabalinasjabalinas
• Requiere una geometría tal que asegure baja impedancia (no sólo resistencia)
• Se construye con dispersores radiales y caminos de bajada lo más cortos y rectos posibles
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Puesta a Tierra de un pararrayos
Como Como interconectarinterconectar jabalinasjabalinas
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Puesta a Tierra de un pararrayos
Como Como interconectarinterconectar jabalinasjabalinas
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Puesta a Tierra de un pararrayos
Como Como interconectarinterconectar jabalinasjabalinas
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Puesta a Tierra de un pararrayos
Como Como interconectarinterconectar jabalinasjabalinas
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A mayor profundidad no posee menor resistividad
que en la superficie
Bentonita o carbón
Puesta a Tierra de un pararrayos
TerrenoTerreno rocosorocoso
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Puesta a Tierra de un pararrayosSin Sin jabalinasjabalinas
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• La norma ANSI / IEEE 80• La malla de subestación. • Tensiones de paso y contacto.• Criterios de dimensionamiento.
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Ing. Eduardo Mariani129
• Abstract:• Outdoor ac substations, either conventional or gas-
insulated, are covered in this guide.• Distribution, transmission, and generating plant
substations are also included. • With proper caution, the methods described herein are
also applicable to indoor portions of such substations, or to substations that are wholly indoors.
• No attempt is made to cover the grounding problems peculiar to dc substations.
• A quantitative analysis of the effects of lightning surges is also beyond the scope of this guide.
Ing. Eduardo Mariani130
Tensión de paso y de contacto
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Falla a tierra.
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Potencial del terreno y malla
Ing. Eduardo Mariani133
Tolerancia a corriente.
Ing. Eduardo Mariani134
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La tierra en altas corrientes
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Densidad de corriente• 12.3 Effect of current magnitude• Soil resistivity in the vicinity of ground electrodes
may be affected by current flowing from the electrodes into the surrounding soil. The thermal characteristics and the moisture content of the soil will determine if a current of a given magnitude and duration will cause significant drying and thus increase the effective soil resistivity. A conservative value of current density, as given by Armstrong [B4], is not to exceed 200 A/m2 for 1 s.
Ing. Eduardo Mariani137
Fin de la presentación
