1 Puestas a tierra en C.TIntroducción Para tener una visión de los fenómenos que ocurren alrededor del electrodo de puesta a tierra , cuando se produce una derivación de corriente a través del mismo, es necesario conocer el camino que recorre dicha corriente de fuga o defecto. La corriente de defecto , al alcanzar los electrodos , se introduce en el terreno, buscando el neutro del transformador que alimenta el C.T. Como consecuencia de la tensión que quedan los electrodos ( Vd=Rt*Id ), se tienen en las zonas inmediatas a los mismos , en un radio de 20 o 30 m, tensiones decrecientes desde Vd hasta cero.
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3 Puestas a tierra en C.T Los objetivos de una puesta a tierra son: Protección de personas y bienes. Evacuación de las corrientes de defecto y descarga. Reducir al mínimo las transferencias de tensión e interferencias.
4 Puestas a tierra en C.T En los C.T , al igual que en las instalaciones eléctricas en edificios , se exige una correcta puesta a tierra. El sistema de puesta a tierra junto con el dispositivo de interrupción de corriente , deberá asegurar la eliminación del riesgo eléctrico debido a la aparición de tensiones peligrosas, en el caso de contacto con las masas puestas en tensión a causa de posibles defectos en la instalación eléctrica o en la red unida a ella. El reglamento de AT , MIE RAT 13, señala las características de estas instalaciones.
5 Puestas a tierra en C.T En el C.T se pueden tener dos instalaciones de puesta a tierra: La puesta a tierra de servicio. La puesta a tierra de protección.
6 Puestas a tierra en C.T Puesta tierra de servicio: Neutro de los transformadores que lo precisen ( TT , TN ) con neutro a tierra directo o a través de resistencia o bobina. Neutro de alternadores. Circuitos de baja tensión de transformadores de medida. Limitadores , descargadores , autoválvulas, pararrayos para eliminación de sobretensiones o descargas atmosféricas. Elementos de derivación a tierra de los seccionadores de puesta a tierra
7 Puestas a tierra en C.T Puesta tierra de servicio: La puesta a tierra de servicio tendrá un valor tal que una intensidad de defecto transmitida a la baja tensión no origine una tensión de defecto superior a 1500 V. ( reglamento de baja tensión MIE BT 17 que fija que la tensión mínima de ensayo de las instalaciones de BT es 2U+1000 durante 1 min. , con un mínimo de 1500 V.
8 Puestas a tierra en C.T Puesta a tierra de protección (Se pondrán a tierra las partes metálicas de una instalación que no estén en tensión normalmente pero que puedan estarlo a consecuencia de averías , accidentes….. ): Chasis, bastidores de aparatos de maniobra. Envolventes de armarios metálicos. Puertas, vallas y cercas metálicas. Tuberías y conductos metálicos. Estructuras y armaduras metálicas de edificios que contengan instalaciones de A.T Carcasas de transformadores , generadores , motores… Blindajes metálicos de cables
9 Puestas a tierra en C.T Las puestas a tierra pueden ser independientes o únicas. Se pueden unir las tierras cuando la tensión de defecto Vd= Rt X Id ? 1000 V En C.T. con tierras separadas , se recomienda : R.T.S ? 10 Ohmios y R.T.P ? 6 Ohmios En C.T con tierras únicas , se recomienda R.T ? 1 Ohmio. En C.T con tierras separadas , para garantizar cuando se disipe un defecto en T.P no afecte a las instalaciones de los usuarios ( mediante T.S ) debe establecerse una separación entre los electrodos más próximos de cada instalación, la cual será función de la resistividad del terreno y la intensidad de defecto. La máxima diferencia de potencial entre el neutro de baja tensión y una tierra lejana no afectada no debe ser superior a 1000 V.
10 Puestas a tierra en C.TMediciones Para que el sistema pueda recibir la correspondiente autorización legal, es preciso que se superen dos cuestiones: La medida de la resistencia de tierra de la instalación. La comprobación que las tensiones de paso y contacto están dentro de los límites de seguridad.
11 Puestas a tierra en C.TResistencia de tierra La resistencia de tierra dependerá de: Resistividad del terreno Dimensiones físicas del electrodo. (forma dimensiones) La resistencia de tierra está concentrada junto al electrodo y no es constante entre dos puntos a y b. (implica que mejorar la tierra es actuar sobre la superficie del electrodo )
12 Puestas a tierra en C.TResistencia de tierra Valor de la resistencia de tierra. Cuando por un electrodo se difunde una corriente I , la tensión a la que queda el electrodo , respecto al punto de referencia es Vr. Si la Rt es elevada la tensión a la que queda el electrodo es elevada y se pueden producir tensiones peligrosas. En baja tensión el valor de la tensión no debe superar la tensión de seguridad ( 50 V (lugares secos ) , 24 V ( locales húmedos ) ) MIE-BT-31 En los C.T se indican las tensiones máximas de contacto aplicada ( MIE RAT 13 )
13 Puestas a tierra en C.TResistencia de tierra Factores a considerar : Resistencia de conexión entre aparato a proteger y conductor de protección. ( despreciable ) Resistencia de los conductores de tierra y electrodo ( despreciable ). Resistencia entre electrodo y el terreno ( la única considerable y fundamentalmente la capa de tierra más inmediata al electrodo ) Resistencia del terreno.( despreciable sección elevada R= ? L / S )
14 Puestas a tierra en C.TResistencia de tierra Resistencia del terreno El terreno es mal conductor comparado con los metales empleados ( ? ( terreno medio ) = 100 ?.cm y el CU es 1.7 ??.cm ). La sección de la tierra recorrida por la corriente es muy grande y en consecuencia su R es pequeña ) R= ? * L / S Todos los diferentes puntos de tierra de la instalación los podemos considerar unidos en un único punto de referencia ( potencial cero )
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18 Puestas a tierra en C.TMedición de la R.Tierra La impedancia de una toma de tierra se reduce a su resistencia. La medición requiere de electrodos auxiliares , que permita la inyección de corriente en la toma de tierra que se está analizando y la medida de la elevación de potencial que experimenta. Los electrodos deben estar lo suficientemente alejados para que no se produzca interacción entre ellos ( 20 veces el radio del electrodo ) La corriente inyectada es c.a para evitar errores debidos a diferencias de potencial de origen electrolítico.
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20 Puestas a tierra en C.TValor corriente de defecto La corriente de defecto vendrá dada por el cociente entre la tensión simple y la impedancia total del circuito ( red + puesta a tierra de la compañía + electrodos de puesta a tierra ). La compañía suministradora debe indicar la intensidad máxima de defecto en el punto de conexión. ( tiempo máximo de desconexión ) Valores típicos entre 300 y 1000 A.
21 Puestas a tierra en C.TTensión de paso y contacto Medición y vigilancia de las instalaciones de puesta a tierra (MIE RAT 13 p.8.1 ) El Director de Obra deberá verificar que las tensiones de paso y contacto aplicadas están dentro de los límites con un voltímetro de 1000 Ohmios de resistencia interna. Los electrodos de medida para la simulación de los pies deberán tener la superficie de 200 cm2 y deberá ejercer sobre el suelo una fuerza mínima de 250 N cada uno ( 25 Kg).
22 Puestas a tierra en C.T Tensión de paso y contacto Se elegirán fuentes de alimentación de potencia adecuada para simular el defecto. A menos que se emplee un sistema para eliminar la corrientes parásitas ( inversión de polaridad ) ,se procurará que la intensidad inyectada sea del orden del 1% de la intensidad para la cual ha sido dimensionada la instalación y no inferior a 5 A para C.T y 50 A para Subestaciones y Centrales.
23 Puestas a tierra en C.TTensiones de paso y contacto Medidos los valores de Vp y Vc a la corriente de ensayo , por extrapolación obtendremos los valores: Vc=Vc medida * I defecto / I ensayo Vp=Vp medida * I defecto / I ensayo Las instalaciones de tierra deberán vigilarse 1 vez cada 3 años ( MIE RAT 13 p 8.2 )
24 Puestas a tierra en C.TTensión de paso y contacto Toda instalación eléctrica deberá disponer de una protección o instalación de tierra diseñada en forma tal que, en cualquier punto normalmente accesible del interior o exterior de la misma donde las personas puedan circular o permanecer , éstas queden sometidas como máximo a las tensiones de paso y contacto ( durante cualquier defecto en la instalación eléctrica o en la red unida a ella ) que resulten de la aplicación de las fórmulas que se recogen a continuación ) ( MIE RAT 13 p.1.1 )
25 Puestas a tierra en C.TTensión de paso y contacto Tensión de paso: Es la tensión a la que puede estar sometida una persona que caminase en las proximidades del electrodo de puesta a tierra , en el momento de producirse una corriente de defecto. ( distancia paso 1 metro ) Tensión de contacto: Es la diferencia de potencial que a causa de un defecto puede resultar aplicada a una persona entre las manos y los pies, al tocar una masa o un elemento conductor, normalmente sin tensión ( distancia 1 metro )
26 Puestas a tierra en C.T ( Tensión de paso )
27 Puestas a tierra en C.T( Tensión de contacto )
28 Puestas a tierra en C.TTensión de paso y contacto La tensión máxima ( V) , que se puede aceptar se determina en función del tiempo de duración del defecto.
29 Puestas a tierra en C.TTensión de paso y contacto Máximas tensiones de paso y contacto , considerando todas las tensiones del circuito. t en segundos ? resistividad superficial Caso más desfavorable ?=0 ( contacto con masas metálicas directas ) MIER RAT 13 p.1.1
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32 Puestas a tierra en C.TTensión de paso y contacto Método de inversión de la polaridad. Este método permite eliminar la influencia de la tensiones erráticas sobre las lecturas de las tensiones de paso y contacto aplicadas , autorizando inyectar valores inferiores al 1% de la corriente de defecto.