EVIDENCIA DE DESEMPEÑO ELEMENTO 2
Instalación de un sistema de puesta a tierra tipo industrial
INFORME
1 Introducción
La construcción de este sistema de puesta a tierra se realiza como evidencia en el proceso de certificación de competencias laborales; describe paso a paso la instalación de un sistema de puesta a tierra para un transformador de 112.5 KVA, y las normas a tener en cuenta.
1.1 Objetivo
Instalar un sistema de puesta a tierra, para un transformador de 112.5 KVA en el campo de prácticas de media tensión.
1.2 Alcance.
Este informe aplica el proceso requerido de un sistema de puesta a tierra y la normatividad vigente para instalar un transformador de 112.5 KVA en el campo de prácticas de media tensión.
1.3 Definiciones
Aislador Elemento de mínima conductividad eléctrica, diseñado de tal forma que permita dar soporte rígido o flexible a conductores o a equipos eléctricos y aislarlos eléctricamente de otros conductores o de tierra.
Cable Conjunto de alambres sin aislamiento entre sí y entorchado por medio de capas concéntricas.
Conexión equipotencial
Conexión eléctrica entre dos o más puntos, de manera que cualquier corriente que pase, no genere una diferencia de potencial sensible entre ambos puntos.
Conductor a tierra
También llamado conductor del electrodo de puesta a tierra, es aquel que conecta un sistema o circuito eléctrico intencionalmente a una puesta a tierra.
Electrodo de puesta a tierra Es el conductor o conjunto de conductores enterrados que sirven para establecer una conexión con el suelo.
Ignición
Acción de originar una combustión.
Interruptor de falla a tierra
Interruptor diferencial accionado por corrientes de fuga a tierra, cuya función es interrumpir la corriente hacia la carga cuando se excede algún valor determinado por la tolerancia del cuerpo humano al paso de la corriente eléctrica.
Monitoreo del conductor de tierra Acción de verificar la continuidad del conductor de puesta a tierra de
las instalaciones.
Pararrayos Elemento metálico resistente a la corrosión, cuya función es interceptar los rayos que podrían impactar directamente sobre la instalación a proteger. Más técnicamente se denomina terminal de captación.
Proceso de transformación
Proceso en el cual los parámetros de la potencia eléctrica son modificados,
por los equipos de una subestación.
Puesta a tierra
Grupo de elementos conductores equipotenciales, en contacto eléctrico con el suelo o una masa metálica de referencia común, que distribuye las corrientes eléctricas de falla en el suelo o en la masa comprende electrodos, conexiones y cables enterrados.
Rayo La descarga eléctrica atmosférica o más comúnmente conocida como rayo, es un fenómeno físico que se caracteriza por una transferencia de carga eléctrica de una nube hacia la tierra, de la tierra hacia la nube, entre dos nubes, al interior de una nube o de la nube hacia la ionosfera.
Red equipotencial
Conjunto de conductores del sistema de puesta a tierra que no están en contacto con el suelo o terreno y que conectan sistemas eléctricos, equipos o instalaciones con la puesta a tierra.
Resistencia de puesta a tierra
Es la relación entre el potencial del sistema de puesta a tierra a medir.
Sistema de puesta a tierra (SPAT) Conjunto de elementos conductores continuos de un sistema eléctrico específico, sin interrupciones, que conectan los equipos eléctricos con el terreno o una masa metálica. Comprende la puesta a tierra y la red equipotencial de cables que normalmente no conducen corriente.
Sistema de puesta a tierra de protección Conjunto de conexión, encerramiento, canalización, cable y clavija que se acoplan a un equipo eléctrico, para prevenir electrocuciones por contactos con partes metálicas energizadas accidentalmente.
Sistema de puesta a tierra de servicio
Es la que pertenece al circuito de corriente; sirve tanto para condiciones de funcionamiento normal como de falla.
Sistema de puesta a tierra temporal Dispositivo de puesta en cortocircuito y a tierra, para protección del personal que interviene en redes des energizadas.
Subestación Conjunto único de instalaciones, equipos eléctricos y obras complementarias, destinado a la transferencia de energía eléctrica, mediante la transformación de potencia.
Tensión a tierra Para circuitos puestos a tierra, la tensión entre un conductor dado y el conductor del circuito puesto a tierra o a la puesta a tierra; para circuitos no puestos a tierra, la mayor tensión entre un conductor dado y algún otro conductor del circuito.
Tensión de contacto Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia de un metro. Esta distancia horizontal es equivalente a la máxima que se puede alcanzar al extender un brazo.
Tensión de paso Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre dos puntos de la superficie del terreno, separados por una distancia de un paso (aproximadamente un metro).
Tierra Para sistemas eléctricos, es una expresión que generaliza todo lo referente a conexiones con tierra. En temas eléctricos se asocia a suelo, terreno, tierra, chasis, carcasa, armazón, estructura ó tubería de agua.
1.4 Normatividad
1.4.1 Valores de resistencia. En el RETIE (Reglamento técnico de instalaciones eléctricas) articulo 15 establece que en el momento de realizar el diseño de un sistemas de puesta a tierra para centrales de generación, líneas de transmisión de alta, extra alta tensión y subestaciones, deberá comprobar mediante el empleo de un procedimiento de cálculo, reconocido por la práctica para identificar los niveles de resistividad de la tierra.
Un buen diseño de puesta a tierra debe garantizar el control de las tensiones de paso, de contacto y transferidas. En razón a que la resistencia de puesta a tierra es un indicador que limita directamente la máxima elevación de potencial y controla las tensiones transferidas, pueden tomarse como referencia los valores máximos de resistencia de puesta a tierra. Establecidos en la siguiente tabla, adoptados de las normas técnicas IEC 60364-4-442, ANSI/IEEE 80, NTC 2050 y NTC 4552.
Aplicación Valores máximos de resistencia de puesta a tierra
Estructuras de líneas
Instalación de un sistema de puesta a tierra tipo industrial
INFORME
1 Introducción
La construcción de este sistema de puesta a tierra se realiza como evidencia en el proceso de certificación de competencias laborales; describe paso a paso la instalación de un sistema de puesta a tierra para un transformador de 112.5 KVA, y las normas a tener en cuenta.
1.1 Objetivo
Instalar un sistema de puesta a tierra, para un transformador de 112.5 KVA en el campo de prácticas de media tensión.
1.2 Alcance.
Este informe aplica el proceso requerido de un sistema de puesta a tierra y la normatividad vigente para instalar un transformador de 112.5 KVA en el campo de prácticas de media tensión.
1.3 Definiciones
Aislador Elemento de mínima conductividad eléctrica, diseñado de tal forma que permita dar soporte rígido o flexible a conductores o a equipos eléctricos y aislarlos eléctricamente de otros conductores o de tierra.
Cable Conjunto de alambres sin aislamiento entre sí y entorchado por medio de capas concéntricas.
Conexión equipotencial
Conexión eléctrica entre dos o más puntos, de manera que cualquier corriente que pase, no genere una diferencia de potencial sensible entre ambos puntos.
Conductor a tierra
También llamado conductor del electrodo de puesta a tierra, es aquel que conecta un sistema o circuito eléctrico intencionalmente a una puesta a tierra.
Electrodo de puesta a tierra Es el conductor o conjunto de conductores enterrados que sirven para establecer una conexión con el suelo.
Ignición
Acción de originar una combustión.
Interruptor de falla a tierra
Interruptor diferencial accionado por corrientes de fuga a tierra, cuya función es interrumpir la corriente hacia la carga cuando se excede algún valor determinado por la tolerancia del cuerpo humano al paso de la corriente eléctrica.
Monitoreo del conductor de tierra Acción de verificar la continuidad del conductor de puesta a tierra de
las instalaciones.
Pararrayos Elemento metálico resistente a la corrosión, cuya función es interceptar los rayos que podrían impactar directamente sobre la instalación a proteger. Más técnicamente se denomina terminal de captación.
Proceso de transformación
Proceso en el cual los parámetros de la potencia eléctrica son modificados,
por los equipos de una subestación.
Puesta a tierra
Grupo de elementos conductores equipotenciales, en contacto eléctrico con el suelo o una masa metálica de referencia común, que distribuye las corrientes eléctricas de falla en el suelo o en la masa comprende electrodos, conexiones y cables enterrados.
Rayo La descarga eléctrica atmosférica o más comúnmente conocida como rayo, es un fenómeno físico que se caracteriza por una transferencia de carga eléctrica de una nube hacia la tierra, de la tierra hacia la nube, entre dos nubes, al interior de una nube o de la nube hacia la ionosfera.
Red equipotencial
Conjunto de conductores del sistema de puesta a tierra que no están en contacto con el suelo o terreno y que conectan sistemas eléctricos, equipos o instalaciones con la puesta a tierra.
Resistencia de puesta a tierra
Es la relación entre el potencial del sistema de puesta a tierra a medir.
Sistema de puesta a tierra (SPAT) Conjunto de elementos conductores continuos de un sistema eléctrico específico, sin interrupciones, que conectan los equipos eléctricos con el terreno o una masa metálica. Comprende la puesta a tierra y la red equipotencial de cables que normalmente no conducen corriente.
Sistema de puesta a tierra de protección Conjunto de conexión, encerramiento, canalización, cable y clavija que se acoplan a un equipo eléctrico, para prevenir electrocuciones por contactos con partes metálicas energizadas accidentalmente.
Sistema de puesta a tierra de servicio
Es la que pertenece al circuito de corriente; sirve tanto para condiciones de funcionamiento normal como de falla.
Sistema de puesta a tierra temporal Dispositivo de puesta en cortocircuito y a tierra, para protección del personal que interviene en redes des energizadas.
Subestación Conjunto único de instalaciones, equipos eléctricos y obras complementarias, destinado a la transferencia de energía eléctrica, mediante la transformación de potencia.
Tensión a tierra Para circuitos puestos a tierra, la tensión entre un conductor dado y el conductor del circuito puesto a tierra o a la puesta a tierra; para circuitos no puestos a tierra, la mayor tensión entre un conductor dado y algún otro conductor del circuito.
Tensión de contacto Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia de un metro. Esta distancia horizontal es equivalente a la máxima que se puede alcanzar al extender un brazo.
Tensión de paso Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre dos puntos de la superficie del terreno, separados por una distancia de un paso (aproximadamente un metro).
Tierra Para sistemas eléctricos, es una expresión que generaliza todo lo referente a conexiones con tierra. En temas eléctricos se asocia a suelo, terreno, tierra, chasis, carcasa, armazón, estructura ó tubería de agua.
1.4 Normatividad
1.4.1 Valores de resistencia. En el RETIE (Reglamento técnico de instalaciones eléctricas) articulo 15 establece que en el momento de realizar el diseño de un sistemas de puesta a tierra para centrales de generación, líneas de transmisión de alta, extra alta tensión y subestaciones, deberá comprobar mediante el empleo de un procedimiento de cálculo, reconocido por la práctica para identificar los niveles de resistividad de la tierra.
Un buen diseño de puesta a tierra debe garantizar el control de las tensiones de paso, de contacto y transferidas. En razón a que la resistencia de puesta a tierra es un indicador que limita directamente la máxima elevación de potencial y controla las tensiones transferidas, pueden tomarse como referencia los valores máximos de resistencia de puesta a tierra. Establecidos en la siguiente tabla, adoptados de las normas técnicas IEC 60364-4-442, ANSI/IEEE 80, NTC 2050 y NTC 4552.
Aplicación Valores máximos de resistencia de puesta a tierra
Estructuras de líneas
de transmisión o torrecillas
metálicas de distribución con
cable de guarda 20 Ω
Subestaciones de alta
Subestaciones de alta
y extra alta tensión 1 Ω
Subestaciones de media tensión 10 Ω
Protección contra rayos 10 Ω
Neutro de acometida en baja tensión 25 Ω
Valores de referencia para resistencia de puesta a tierra
Cuando existan altos valores de resistividad del terreno, elevadas corrientes de falla a tierra o prolongados tiempos de despeje de las mismas, se deberán tomar las siguientes medidas para no exponer a las personas a tensiones por encima de los umbrales de tolerancia del ser humano:
Hacer inaccesibles zonas donde se prevea la superación de los umbrales de tolerancia para seres humanos y disponer de señalización en las zonas críticas.
Instalar pisos o pavimentos de gran aislamiento.
Aislar todos los dispositivos que puedan ser sujetados por una persona.
Establecer conexiones equipotenciales en las zonas críticas.
Aislar el conductor del electrodo de puesta a tierra a su entrada en el terreno.
Disponer de señalización en las zonas críticas donde pueda actuar personal calificado, siempre que éste cuente con las instrucciones sobre el tipo de riesgo y esté dotado de los elementos de protección personal aislantes.
En la NTC 2050 (Norma técnica colombiana) sección 250 (Puesta a tierra) esta sección trata de los requisitos generales de puesta a tierra de conexiones equipotenciales de las instalaciones eléctricas y de los requisitos específicos que se indican a continuación:
Sistemas, circuitos y equipos que se exige, se permite o no se permite que estén puestos a tierra.
El conductor del circuito que debe ser puesto a tierra en los sistemas puestos a tierra.
Ubicación de las conexiones de puesta a tierra.
Tipos y calibres de los conductores de puesta a tierra, de los conductores de conexión equipotencial y de los electrodos de puesta a tierra.
Métodos de puesta a tierra y de conexión equipotencial.
Condiciones en las cuales los encerramientos de protección, distancias de seguridad eléctrica o aislamiento hacen que no se requiera puesta a tierra.
1.4.2. Electrodos El RETIE establece que para la instalación de los electrodos se deben considerar los siguientes requisitos:
El fabricante debe informar al usuario si existe algún procedimiento específico para su instalación y adecuada conservación.
La unión entre el electrodo y el conductor de puesta a tierra, debe hacerse con soldadura exotérmica o con un conector certificado para enterramiento directo.
Cada electrodo debe quedar enterrado en su totalidad.
El punto de unión entre el conductor del electrodo de puesta a tierra y la puesta a tierra debe ser accesible y la parte superior del electrodo enterrado debe quedar a mínimo 15 cm de la superficie. Este ítem no aplica a electrodos enterrados en las bases de estructuras de líneas de transmisión ni a electrodos instalados horizontalmente.
El electrodo puede ser instalado en forma vertical, horizontal o con una inclinación adecuada, siempre que garantice el cumplimiento de su objetivo, conforme al numeral 3 del literal c del de la sección 250-83 de la NTC 2050,
Estando enterrado el electrodo y ubicada la caja de inspección queda listo para realizar el punto de unión entre el conductor del electrodo de puesta a tierra y la puesta a tierra.
1.4.3. Materiales. El RETIE establece que:
Los materiales de puesta a tierra deberán ser certificados y cumplir los siguientes requisitos.
Electrodos de puesta a tierra
Para efectos del presente Reglamento serán de obligatorio cumplimiento que los electrodos de puesta a tierra, cumplan los siguientes requisitos, adoptados de las normas IEC 60364-5-54, BS 7430, AS 1768, UL 467, UNESA 6501F y NTC 2050:
Requisitos para electrodos de puesta a tierra
La puesta a tierra debe estar constituida por uno o varios de los siguientes tipos de electrodos: Varillas, tubos, placas, flejes o cables.
Se podrán utilizar electrodos de cable de acero galvanizado, siempre que se garanticen las condiciones de seguridad establecidas en este Reglamento.
Los fabricantes de electrodos de puesta a tierra deben garantizar que la resistencia a la corrosión del electrodo, sea de mínimo 15 años contados a partir de la fecha de instalación. Para certificar este requisito se podrá utilizar el método de la inmersión en cámara salina durante 1000 horas o usando muestras de suelo preparadas en laboratorio, utilizando arena lavada, greda limpia u otro medio uniforme conocido en electrolitos de solución ácida débil en concentración, que permita simular los suelos más corrosivos donde se prevea instalar los electrodos de acuerdo con la norma ASTM G 162 o la norma ASTM G 1.
El electrodo tipo varilla o tubo debe tener mínimo 2,4 m de longitud; además, debe estar identificado con la razón social o marca registrada del fabricante y sus dimensiones; esto debe hacerse dentro los primeros 30 cm desde la parte superior.
El espesor efectivo de los recubrimientos exigidos en los requisitos para electrodos de puesta a tierra, en ningún punto debe ser inferior a los valores indicados.
Conductor del electrodo de puesta a tierra o conductor a tierra.
Este conductor une la puesta a tierra con el barraje principal de puesta a tierra y para baja tensión, se debe seleccionar con base en la Tabla 250-94 de la NTC 2050 o con la ecuación de la IEC 60364-5-54
Como material para el conductor del electrodo de puesta a tierra, además del cobre, se pueden utilizar otros materiales conductores o combinación de ellos, siempre que se garantice su protección contra la corrosión durante la vida útil de la puesta a tierra y la resistencia del conductor no comprometa la efectividad de la puesta a tierra.
Tabla 250-94 de la NTC 2050
El conductor a tierra para media tensión, alta tensión y extra alta tensión, debe ser seleccionado con la siguiente fórmula, la cual fue adoptada de la norma ANSI/IEEE 80.
Formula para el cálculo es:
En donde:
A: Es la sección del conductor en .
I : Es la corriente de falla a tierra, suministrada por el OR (rms en kA).
KF : Es la constante de la Tabla 25, para diferentes materiales y varios valores
de .
Tm : Es la temperatura de fusión o el límite de temperatura del conductor y una
temperatura ambiente de 40 °C.
tc: Es el tiempo de despeje de la falla a tierra.
FALTA Tabla de constante de materiales
De acuerdo con las disposiciones del presente Reglamento no se debe utilizar aluminio enterrado.
Se permite el uso de cables de acero galvanizado en sistemas de puestas a tierra en líneas de transmisión y redes de distribución, e instalaciones de uso final siempre que en condiciones de una descarga no se superen los niveles de tolerancia del ser humano, para su cálculo podrá utilizar los parámetros de varilla de acero recubierta en cinc.
El espesor del recubrimiento en cobre de la varilla de acero, no debe ser menor a 0,25 mm.
Conductor de protección o de puesta a tierra de equipos.
El conductor de protección, también llamado conductor de puesta a tierra de equipos, debe cumplir los siguientes requisitos:
El conductor para baja tensión, debe seleccionarse con la Tabla 250-95 de la NTC 2050.
El conductor para media tensión, alta tensión y extra alta tensión, debe seleccionarse de forma tal que la temperatura del conductor no supere la temperatura del aislamiento de los conductores activos alojados en misma canalización, tal como se establece en el capítulo 9 de la IEEE 242.
Los conductores del sistema de puesta a tierra deben ser continuos, sin interruptores o medios de desconexión y cuando se empalmen, deben quedar mecánica y eléctricamente seguros mediante soldadura o conectores certificados para tal uso.
El conductor de puesta a tierra de equipos, debe acompañar los conductores activos durante todo su recorrido y por la misma canalización.
Los conductores del cableado de puesta a tierra, que por disposición de la instalación se requieran aislados, deben tener aislamiento color verde, verde con rayas amarillas o ser identificados con marcas verdes en los puntos de inspección y extremos.
En la NTC 2050 sección 250-91 materiales para puestas a tierra
Los materiales de los conductores de puesta a tierra se especifican en los siguientes apartados. a), b) y c).
Conductor del electrodo de puesta a tierra.
El conductor del electrodo de puesta a tierra debe ser de cobre, aluminio o aluminio recubierto de cobre.
El material elegido debe ser resistente a la corrosión que se pueda producir en la instalación o debe estar adecuadamente protegido contra ella. El conductor debe ser macizo o trenzado, aislado, forrado o desnudo y debe ser de un solo tramo continuo, sin empalmes ni uniones.
Se permiten los empalmes en los conjuntos de barras.
Cuando haya una acometida con más de un encerramiento, como se permite en el Artículo 230-40 está permitido conectar terminales o derivaciones al conductor del electrodo de puesta a tierra. Cada una de estas derivaciones debe llegar hasta el interior del encerramiento metálico.
El calibre del conductor del electrodo de puesta a tierra se debe dimensionar de acuerdo con el Artículo 250-94, pero los conductores de la derivación pueden tener una sección transversal de acuerdo con los conductores del electrodo de puesta a tierra especificados en el Artículo 250-94, para el conductor de mayor sección transversal que entre en los respectivos encerramientos.
Los conductores de las derivaciones se deben conectar al conductor del electrodo de puesta a tierra de modo que este conductor no contenga ningún empalme o unión.
Se permite empalmar el conductor del electrodo de puesta a tierra por
medio de conectores irreversibles de presión certificados para ese fin o mediante un proceso de soldadura exotérmica.
Tipos de conductores para la puesta a tierra de equipos.
El conductor de puesta a tierra de equipos instalado con los conductores del circuito o encerrado con ellos, debe ser de uno de los siguientes tipos o una combinación de varios de ellos:
Un conductor de cobre u otro material resistente a la corrosión. Este conductor debe ser macizo o trenzado, aislado, forrado o desnudo y formar un alambre o barra de cualquier forma.
Un tubo conduit de metal rígido.
3) Un tubo conduit metálico intermedio.
4) Una tubería metálica eléctrica.
5) Un tubo conduit de metal flexible, si tanto el tubo como sus accesorios
están certificados para puesta a tierra.
6) La armadura de un cable de tipo AC.
7) El blindaje de cobre de un cable con recubrimiento metálico y aislamiento
Mineral.
8) El blindaje metálico o la combinación de blindaje metálico y conductores de
puesta a tierra en cables de tipo MC.
9) Las bandejas porta cables, tal como se permiten en los Artículos 318-3.c) y
318-7; 10) las armaduras de los buses de cables tal como permite el
Artículo 365-2.a); 11) otras canalizaciones metálicas con continuidad
eléctrica, certificadas para puesta a tierra.
Puesta a tierra complementaria. Se permiten electrodos complementarios
de puesta a tierra para aumentar los conductores de puesta a tierra de los equipos especificados en el Artículo 250-91.b), pero la tierra no se debe utilizar como el único conductor de puesta a tierra de los equipos.
1.4.4 Conexión de los elementos
Subestaciones de media tensión 10 Ω
Protección contra rayos 10 Ω
Neutro de acometida en baja tensión 25 Ω
Valores de referencia para resistencia de puesta a tierra
Cuando existan altos valores de resistividad del terreno, elevadas corrientes de falla a tierra o prolongados tiempos de despeje de las mismas, se deberán tomar las siguientes medidas para no exponer a las personas a tensiones por encima de los umbrales de tolerancia del ser humano:
Hacer inaccesibles zonas donde se prevea la superación de los umbrales de tolerancia para seres humanos y disponer de señalización en las zonas críticas.
Instalar pisos o pavimentos de gran aislamiento.
Aislar todos los dispositivos que puedan ser sujetados por una persona.
Establecer conexiones equipotenciales en las zonas críticas.
Aislar el conductor del electrodo de puesta a tierra a su entrada en el terreno.
Disponer de señalización en las zonas críticas donde pueda actuar personal calificado, siempre que éste cuente con las instrucciones sobre el tipo de riesgo y esté dotado de los elementos de protección personal aislantes.
En la NTC 2050 (Norma técnica colombiana) sección 250 (Puesta a tierra) esta sección trata de los requisitos generales de puesta a tierra de conexiones equipotenciales de las instalaciones eléctricas y de los requisitos específicos que se indican a continuación:
Sistemas, circuitos y equipos que se exige, se permite o no se permite que estén puestos a tierra.
El conductor del circuito que debe ser puesto a tierra en los sistemas puestos a tierra.
Ubicación de las conexiones de puesta a tierra.
Tipos y calibres de los conductores de puesta a tierra, de los conductores de conexión equipotencial y de los electrodos de puesta a tierra.
Métodos de puesta a tierra y de conexión equipotencial.
Condiciones en las cuales los encerramientos de protección, distancias de seguridad eléctrica o aislamiento hacen que no se requiera puesta a tierra.
1.4.2. Electrodos El RETIE establece que para la instalación de los electrodos se deben considerar los siguientes requisitos:
El fabricante debe informar al usuario si existe algún procedimiento específico para su instalación y adecuada conservación.
La unión entre el electrodo y el conductor de puesta a tierra, debe hacerse con soldadura exotérmica o con un conector certificado para enterramiento directo.
Cada electrodo debe quedar enterrado en su totalidad.
El punto de unión entre el conductor del electrodo de puesta a tierra y la puesta a tierra debe ser accesible y la parte superior del electrodo enterrado debe quedar a mínimo 15 cm de la superficie. Este ítem no aplica a electrodos enterrados en las bases de estructuras de líneas de transmisión ni a electrodos instalados horizontalmente.
El electrodo puede ser instalado en forma vertical, horizontal o con una inclinación adecuada, siempre que garantice el cumplimiento de su objetivo, conforme al numeral 3 del literal c del de la sección 250-83 de la NTC 2050,
Estando enterrado el electrodo y ubicada la caja de inspección queda listo para realizar el punto de unión entre el conductor del electrodo de puesta a tierra y la puesta a tierra.
1.4.3. Materiales. El RETIE establece que:
Los materiales de puesta a tierra deberán ser certificados y cumplir los siguientes requisitos.
Electrodos de puesta a tierra
Para efectos del presente Reglamento serán de obligatorio cumplimiento que los electrodos de puesta a tierra, cumplan los siguientes requisitos, adoptados de las normas IEC 60364-5-54, BS 7430, AS 1768, UL 467, UNESA 6501F y NTC 2050:
Requisitos para electrodos de puesta a tierra
La puesta a tierra debe estar constituida por uno o varios de los siguientes tipos de electrodos: Varillas, tubos, placas, flejes o cables.
Se podrán utilizar electrodos de cable de acero galvanizado, siempre que se garanticen las condiciones de seguridad establecidas en este Reglamento.
Los fabricantes de electrodos de puesta a tierra deben garantizar que la resistencia a la corrosión del electrodo, sea de mínimo 15 años contados a partir de la fecha de instalación. Para certificar este requisito se podrá utilizar el método de la inmersión en cámara salina durante 1000 horas o usando muestras de suelo preparadas en laboratorio, utilizando arena lavada, greda limpia u otro medio uniforme conocido en electrolitos de solución ácida débil en concentración, que permita simular los suelos más corrosivos donde se prevea instalar los electrodos de acuerdo con la norma ASTM G 162 o la norma ASTM G 1.
El electrodo tipo varilla o tubo debe tener mínimo 2,4 m de longitud; además, debe estar identificado con la razón social o marca registrada del fabricante y sus dimensiones; esto debe hacerse dentro los primeros 30 cm desde la parte superior.
El espesor efectivo de los recubrimientos exigidos en los requisitos para electrodos de puesta a tierra, en ningún punto debe ser inferior a los valores indicados.
Conductor del electrodo de puesta a tierra o conductor a tierra.
Este conductor une la puesta a tierra con el barraje principal de puesta a tierra y para baja tensión, se debe seleccionar con base en la Tabla 250-94 de la NTC 2050 o con la ecuación de la IEC 60364-5-54
Como material para el conductor del electrodo de puesta a tierra, además del cobre, se pueden utilizar otros materiales conductores o combinación de ellos, siempre que se garantice su protección contra la corrosión durante la vida útil de la puesta a tierra y la resistencia del conductor no comprometa la efectividad de la puesta a tierra.
Tabla 250-94 de la NTC 2050
El conductor a tierra para media tensión, alta tensión y extra alta tensión, debe ser seleccionado con la siguiente fórmula, la cual fue adoptada de la norma ANSI/IEEE 80.
Formula para el cálculo es:
En donde:
A: Es la sección del conductor en .
I : Es la corriente de falla a tierra, suministrada por el OR (rms en kA).
KF : Es la constante de la Tabla 25, para diferentes materiales y varios valores
de .
Tm : Es la temperatura de fusión o el límite de temperatura del conductor y una
temperatura ambiente de 40 °C.
tc: Es el tiempo de despeje de la falla a tierra.
FALTA Tabla de constante de materiales
De acuerdo con las disposiciones del presente Reglamento no se debe utilizar aluminio enterrado.
Se permite el uso de cables de acero galvanizado en sistemas de puestas a tierra en líneas de transmisión y redes de distribución, e instalaciones de uso final siempre que en condiciones de una descarga no se superen los niveles de tolerancia del ser humano, para su cálculo podrá utilizar los parámetros de varilla de acero recubierta en cinc.
El espesor del recubrimiento en cobre de la varilla de acero, no debe ser menor a 0,25 mm.
Conductor de protección o de puesta a tierra de equipos.
El conductor de protección, también llamado conductor de puesta a tierra de equipos, debe cumplir los siguientes requisitos:
El conductor para baja tensión, debe seleccionarse con la Tabla 250-95 de la NTC 2050.
El conductor para media tensión, alta tensión y extra alta tensión, debe seleccionarse de forma tal que la temperatura del conductor no supere la temperatura del aislamiento de los conductores activos alojados en misma canalización, tal como se establece en el capítulo 9 de la IEEE 242.
Los conductores del sistema de puesta a tierra deben ser continuos, sin interruptores o medios de desconexión y cuando se empalmen, deben quedar mecánica y eléctricamente seguros mediante soldadura o conectores certificados para tal uso.
El conductor de puesta a tierra de equipos, debe acompañar los conductores activos durante todo su recorrido y por la misma canalización.
Los conductores del cableado de puesta a tierra, que por disposición de la instalación se requieran aislados, deben tener aislamiento color verde, verde con rayas amarillas o ser identificados con marcas verdes en los puntos de inspección y extremos.
En la NTC 2050 sección 250-91 materiales para puestas a tierra
Los materiales de los conductores de puesta a tierra se especifican en los siguientes apartados. a), b) y c).
Conductor del electrodo de puesta a tierra.
El conductor del electrodo de puesta a tierra debe ser de cobre, aluminio o aluminio recubierto de cobre.
El material elegido debe ser resistente a la corrosión que se pueda producir en la instalación o debe estar adecuadamente protegido contra ella. El conductor debe ser macizo o trenzado, aislado, forrado o desnudo y debe ser de un solo tramo continuo, sin empalmes ni uniones.
Se permiten los empalmes en los conjuntos de barras.
Cuando haya una acometida con más de un encerramiento, como se permite en el Artículo 230-40 está permitido conectar terminales o derivaciones al conductor del electrodo de puesta a tierra. Cada una de estas derivaciones debe llegar hasta el interior del encerramiento metálico.
El calibre del conductor del electrodo de puesta a tierra se debe dimensionar de acuerdo con el Artículo 250-94, pero los conductores de la derivación pueden tener una sección transversal de acuerdo con los conductores del electrodo de puesta a tierra especificados en el Artículo 250-94, para el conductor de mayor sección transversal que entre en los respectivos encerramientos.
Los conductores de las derivaciones se deben conectar al conductor del electrodo de puesta a tierra de modo que este conductor no contenga ningún empalme o unión.
Se permite empalmar el conductor del electrodo de puesta a tierra por
medio de conectores irreversibles de presión certificados para ese fin o mediante un proceso de soldadura exotérmica.
Tipos de conductores para la puesta a tierra de equipos.
El conductor de puesta a tierra de equipos instalado con los conductores del circuito o encerrado con ellos, debe ser de uno de los siguientes tipos o una combinación de varios de ellos:
Un conductor de cobre u otro material resistente a la corrosión. Este conductor debe ser macizo o trenzado, aislado, forrado o desnudo y formar un alambre o barra de cualquier forma.
Un tubo conduit de metal rígido.
3) Un tubo conduit metálico intermedio.
4) Una tubería metálica eléctrica.
5) Un tubo conduit de metal flexible, si tanto el tubo como sus accesorios
están certificados para puesta a tierra.
6) La armadura de un cable de tipo AC.
7) El blindaje de cobre de un cable con recubrimiento metálico y aislamiento
Mineral.
8) El blindaje metálico o la combinación de blindaje metálico y conductores de
puesta a tierra en cables de tipo MC.
9) Las bandejas porta cables, tal como se permiten en los Artículos 318-3.c) y
318-7; 10) las armaduras de los buses de cables tal como permite el
Artículo 365-2.a); 11) otras canalizaciones metálicas con continuidad
eléctrica, certificadas para puesta a tierra.
Puesta a tierra complementaria. Se permiten electrodos complementarios
de puesta a tierra para aumentar los conductores de puesta a tierra de los equipos especificados en el Artículo 250-91.b), pero la tierra no se debe utilizar como el único conductor de puesta a tierra de los equipos.
1.4.4 Conexión de los elementos
En las sección 250 - 112 a 250-115 de la NTC 2050 (Norma técnica colombiana) establece la conexión de los elementos:
La conexión de un conductor del electrodo de puesta a tierra con el electrodo de puesta a tierra debe ser accesible y estar hecha de tal manera que garantice una puesta a tierra eficaz y permanente.
Los conductores de puesta a tierra y los cables de conexiones equipotenciales se deben conectar mediante soldadura exotérmica, conectores a presión certificados, abrazaderas u otros medios también certificados. Para conectar los conductores de puesta a tierra a los armarios o encerramientos no se deben usar tornillos para lámina metálica (golosos o auto roscantes).
El conductor de puesta a tierra se debe conectar al electrodo de puesta a tierra mediante soldadura exotérmica, lengüetas certificadas, conectores a presión certificados, abrazaderas u otros medios certificados. No se deben usar conexiones que dependan únicamente de la soldadura.
Las abrazaderas de puesta a tierra deben estar certificadas para el material del electrodo de puesta a tierra y del conductor del electrodo de puesta a tierra y, cuando se usen en tuberías, barras u otros electrodos enterrados, deben estar también certificadas para su uso enterradas directamente en el suelo.
Al electrodo de puesta a tierra no se debe conectar más de un conductor con la misma abrazadera o herraje, excepto si la abrazadera o herraje están certificados para usarlos con varios conductores.
La conexión se debe hacer por uno de los métodos explicados en los siguientes apartados a), b), c) o d).
a) Abrazadera sujeta con pernos. Abrazadera certificada de latón o bronce
fundido o hierro dulce o maleable.
b) Herrajes y abrazaderas para tuberías. Un herraje, abrazadera u otro mecanismo aprobado, sujeto con pernos a la tubería o a sus herrajes.
c) Abrazadera de puesta a tierra de tipo de banda metálica. Una abrazadera
de puesta a tierra certificada de tipo de banda metálica, con una base de
metal rígido que encaje en el electrodo y con una banda de un material y
dimensiones tales que no sea probable que se estire durante o después de
la instalación.
d) Otros medios. Otros medios equivalentes aprobados.
Los terminales de conexión de los conductores de puesta a tierra de los equipos se deben identificar:
1) Mediante un tornillo terminal de cabeza hexagonal o similar, pintada de color verde, que no se pueda quitar fácilmente.
2) Mediante una tuerca terminal hexagonal o similar, pintada de color verde, que no se pueda quitar fácilmente.
3) Mediante un conector a presión pintado de verde. Si el terminal del conductor de puesta a tierra no es visible, se debe rotular el orificio de entrada del conductor de puesta a tierra con la palabra "verde" ("green") o "tierra" ("ground"), con las letras "V" o "T" o con el símbolo de puesta a tierra (véase la Figura 250-119) o con las letras "G" o "GR" o identificado por un color verde visible.
FALTA Figura 250-119 Símbolo de puesta a tierra
2. Instalación de la puesta a tierra.
Para bajar el nivel de resistencia de puesta a tierra se instalaron 4 electrodos tipo varilla (Cooper weld) de 2.40 cm de longitud y de 5/8” de diámetro formando una malla conectándose equipotencialmente para garantizar una buena puesta a tierra y obtener valores de resistencia entre 5 y 10 ohmios.
2.1Demarcación Señalización y aislamiento de la zona
Se aisló la zona con conos y cinta de advertencia para evitar accidentes tanto del personal operativo como de personas ajenas a la instalación
2.2 Ahoyado e instalación de los electrodos
Para enterrar el electrodo totalmente, se abrió un hueco de aproximadamente 0,50 m de profundidad, y se dejó en la parte superior el sitio para ubicar la caja de inspección de 30cm x 30cm prefabricada con tapa, se procedió al enterrado de los electrodos utilizando almádana y protector contra golpes del electrodo.
2.3 Instalación de la caja de inspección
Teniendo enterrado el electrodo, se ubicó la caja de inspección de 30 cm. x 30 cm. prefabricada dejando 15 cm en la parte superior para realizar la unión entre el conductor del electrodo de puesta a tierra y la puesta a tierra.
2.4 Conexión de la puesta a tierra. Se instaló un Kit de bajada en acero inoxidable. Compuesto de elementos de conexión y flejes de acuerdo con la normatividad aquí descrita.
3. Mediciones
3.3 Medición antes de cubrir el terreno 9Ω
3.4 Medición después de cubrir el terreno 7Ω
4. Recubrimiento del terreno
El terreno se recubrió y niveló con material natural y se sembraron semillas de pasto Brachiaria Humidícola
5. Plan de mantenimiento del sistema de puesta a tierra
Se programaron inspecciones periódicas cada seis meses que incluyen medición de la resistencia de puesta a tierra y desmalezado del terreno.
Si en un sistema de puesta a tierra después de un tiempo determinado de su instalación, en rutinas de mantenimiento se detectan altos niveles de resistencia es recomendable:
Instalar electrodos más gruesos.
Cambiar los electrodos.
Instalar más electrodos.
Profundizar los electrodos.
Hacer una malla.
Aumentar la humedad.
Aplicar elementos químicos como hidrosolta.
En el siguiente formato llevaremos el seguimiento de cada mantenimiento que hagamos a la puesta a tierra para verificar el estado en el que se encuentra. Revisando niveles de resistencia, condiciones en que se encuentra el terreno y
Programa de mantenimiento a la puesta a tierra
Lugar:____________________ Fecha:____________________
Características del suelo
Estado superficial
Tipo de sistema puesta a tierra
Tipo de unión
Roca
Seco
Malla
Empalme exotérmico
Arena
Húmedo
Contrapeso
Conector
Orgánico
Ultima lluvia
Varilla
Otro
Tipo de conductor
Punto de inspección
Equipo de medición
"Cada 5 años sacar las varillas" (Método tradicional)
Cable CU
Caja
Metrel
Fleje CU
Barraje
Circuitor
Otro
Otro
Kyoritsu
Valor de resistencia del sistema puesta a tierra
Distancia P.C (m)
Distancia P.V (m)
Resistencia (Ω)
Resistencia de la puesta a tierra (Ω):
Observaciones:
Responsable del mantenimiento:____________________________________
6. medidas de seguridad
6.1 Elementos de protección personal utilizados durante el proceso de instalación de la puesta a tierra.
Protección de cabeza: Casco con barbiquejo
Cara: Gafas con filtro UV
Manos: Guantes
Cuerpo: Ropa adecuada, camisa manga larga, Arnés, Eslinga de protección contra caídas
Pies: calzado de seguridad
Especial: Puesta a tierra temporal, Aguas arriba de la línea
6.2 Normas de seguridad Observadas
Entre las normas de seguridad que debemos tener en cuenta durante el proceso de instalación de la puesta a tierra deben ser:
Utilizar, en cada paso, los EPP
Conservación de EPP en Buen estado.
Demarcación de zonas de seguridad.
No debemos quitar las señales de peligro sin a ver terminado de realizar el trabajo.
Debemos de estar siempre atentos al trabajo que estemos realizando así evitaremos una lesión en nuestro cuerpo por nuestro descuido.
Mantener limpio y ordenado el sitio de trabajo nos garantiza que nuestro estamos trabajo sea seguro.
Uso de herramienta adecuada.
No uso de herramienta y/o equipo defectuoso.
No llevar herramientas en los bolsillos salvo que estén adaptados para ello.
7. Acta de entrega
Ver documento adjunto
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