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Sistemas de Puesta a Tierra

Presentación del experto en Sistemas de Puesta a Tierra del experto Manuel Llorente Antón.

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Sistemas de Puesta a Tierra

  1. 1. Manuel Llorente Antón.Sistemas de Puesta a Tierra
  2. 2. Función del sistema de puesta a tierra Contra los efectos de lasdescargas atmosféricas o delos cortocircuitos, derivandolas corrientes de defecto atierra sin que se generentensiones peligrosasProtección delos usuariosProtección delos usuariosProtección delos equiposProtección delos equipos Facilitando una ruta deevacuación de bajaimpedancia de las corrientesde defecto, que evite lapresencia de sobretensionespeligrosas en dichos equipos
  3. 3. Definiciones Es la unión eléctrica directa, sinfusibles ni protección alguna, deuna parte del circuito eléctrico ode una parte conductora noperteneciente al mismo, medianteuna toma de tierra con unelectrodo o grupos de electrodosenterrados en el sueloPuesta aTierraPuesta aTierra Conductor metálico o conjuntode conductores interconectadosu otras piezas metálicas queactúan del mismo modo,empotradas en el suelo y encontacto eléctrico con el mismo(o empotradas en hormigón queesté en contacto con la tierra enuna gran superficie)Electrodo detierraElectrodo detierra
  4. 4. Definiciones Conductor que conecta unaparte de la instalacióneléctrica, las partesconductoras accesibles o lasmasas metálicas ajenas adicha instalación a unelectrodo de tierra, o queinterconecta varios electrodosde tierraConductor dePuesta a TierraConductor dePuesta a Tierra Parte del terreno, en especialsobre la superficie, situadofuera del área de influenciadel electrodo de tierraconsiderado. Se consideraque el potencial de la tierrade referencia es cero.Tierra deReferenciaTierra deReferencia
  5. 5. Definiciones Tensión que aparece entre elsistema de puesta a tierra y latierra de referencia, cuandouna corriente de tierra dedeterminado valor fluye através del sistema de puesta atierra.Tensión de Puesta aTierraTensión de Puesta aTierraPotencialSuperficial deTierraPotencialSuperficial deTierra Diferencia de tensión entre unpunto X sobre la superficie delterreno y la tierra de referencia
  6. 6. Tensiones de paso y contacto
  7. 7. Tensiones máximas admisibles en una instalaciónDuración de la corrientede defecto (en s)Tensión soportadaadmisible (en V)0,050,100,200,300,400,501,002,005.0010,00>10,0075062552542530020010090808050Duración máxima de lacorriente que no crea dañopermanente en el cuerpohumanoDuración máxima de lacorriente que no crea dañopermanente en el cuerpohumano
  8. 8. Componentes de una instalaciónTT : Electrodosde puesta atierraTT : Electrodosde puesta atierraCT: Conductorde tierraCT: Conductorde tierraBT : Borneprincipal detierraBT : Borneprincipal detierraCP:Conductores deprotecciónCP:Conductores deprotecciónCEP : Conductoresde equipotencialidadCEP : Conductoresde equipotencialidad
  9. 9. Componentes de una instalaciónElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidad
  10. 10. Componentes de una instalaciónElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidad
  11. 11. Componentes de una instalaciónElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidad
  12. 12. Componentes de una instalaciónElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidad
  13. 13. Electrodos de puesta a tierra Elemento metálico que encontacto directo con elterreno disipa las corrientesde defecto o de fugaprocedentes de la instalación,así como las procedentes delas descargas atmosféricasElectrodos depuesta a tierra otomas de tierraElectrodos depuesta a tierra otomas de tierra Se dimensionará de forma que suresistencia de tierra, encualquier circunstancia previsible,no sea superior al valorespecificado para ella en cadacaso Este valor de la resistencia detierra será tal que ninguna masapueda dar lugar a tensiones decontacto superiores a 24 V, enlocales o emplazamientosconductores, o a 50 V en losdemás casosDimensionamientoDimensionamientoElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  14. 14. Resistividad del terrenoElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot Resistenciamedida entredos carasopuestas de uncubo del terrenode un metro dearista
  15. 15. Resistividad del terrenoTipo de terrenoResistividad del terreno ρ [Ωm]Margen de valores Valor medioTerreno pantanoso. 2-50 30Barro mezclado con paja. 2-200 40Terreno fangoso y arcilloso, humus. 20-260 100Arena y terreno arenoso. 50-3000 200 (húmedo)Turba. >1200 200Grava (húmeda) 50-3000 1000 (húmedo)Terreno pedregoso y rocoso. 100-8000 2000Hormigón: 1 parte cemento y 3 partes de arena. 50-300 150Hormigón: 1 parte cemento y 5 partes de arena 100-8000 400ElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  16. 16. Resistividad del terreno en función de la humedadElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  17. 17. Resistencia de tierra según tipo de electrodoElectrodoResistencia de tierra enOhmiosPlaca enterrada R = 0,8·ρ/PPlaca superficial R = 1,6·ρ/PPica vertical R = ρ /LConductor enterrado horizontalmente R = 2· ρ /LMalla de tierra R = ρ/(4r + L)ρ, resistividad del terreno, en Ω·m. P, perímetro de la placa, en m..L, longitud de la pica, del conductor o de la malla, en mr, radio del círculo con la misma superficie que el área cubierta por la malla, en mElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  18. 18. Distribución de la tensión superficial en unelectrodo semiesféricoElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  19. 19. Parámetros del sistema de puesta a tierraResistencia de lapuesta a tierraResistencia de lapuesta a tierraConfiguración delelectrodo de tierraConfiguración delelectrodo de tierra RD, Resistencia dedisipación, que es laresistencia propia del terreno,medida entre elelectrodo y una tierra dereferencia, y RL, resistencia de las partesconductoras del sistema(electrodo de tierra yconductores de puesta atierra).Picas o tubos, que se clavan a una profundidadde tres, o más, metros.Pletinas o cables desnudos enterradoshorizontalmente a poca profundidad.PlacasMalla del fondo de zanja, estructurados comouna rejilla colocada horizontalmente.Armadura de hormigón enterrado, queproporcione una gran superficie de contacto conel terreno.Conducciones metálicas de agua, encondiciones especialesOtras estructuras enterradas apropiadasElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  20. 20. Tipos de electrodoSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  21. 21. Distribución de potencial superficial de tierraperpendicular al tubo horizontalSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  22. 22. Electrodo superficial simple : resistenciaSuperficial simpleSuperficial simpleVSρ l2R = −−− = −−−− · ln −−−ID2·π·l t·dd – es el diámetro de la barraVS- es el potencial superficial de tierra, en V.ρ - es la resistividad del terreno, en Ω·m.ID- es la intensidad de defecto, en A.l - longitud del electrodo de toma de tierra, en m.t - profundidad de enterramiento, en m.Pica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  23. 23. Pica : potencial superficialSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  24. 24. Pica : resistenciaSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónρ 4·l2R = −−−− · ln −−−2·π·l r2donde r es el radio de la picaElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  25. 25. Resistencia de tierra de una picaSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  26. 26. Resistencia de disipación de un electrodo detierraSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  27. 27. Electrodos de barra en paraleloSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  28. 28. Puesta a tierra provisionalSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  29. 29. Electrodo de puesta a tierra malladoSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  30. 30. Distribución superficial de la tensión de unapuesta a tierra malladaSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  31. 31. Número de picas complementarias a emplearElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotMalladoMallado
  32. 32. Ilustración de un anillo de puesta a tierraElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotMalladoMalladoΣL = 3L1 + 3L2 + 3L3 + 3L4
  33. 33. Ejemplo de cálculo del número de picas complementarias Determinar el número de picas para un edificiocon pararrayos en arena arcillosa con unalongitud en planta de conducción enterrada deΣL=33m– La longitud mínima de la conducción enterradadebe ser de 35 m, por lo que debemosdisponer como mínimo de 2 m más deconducción– Además, para 35 m de conducción enterradanecesitamos colocar 8 picas
  34. 34. Electrodo en la cimentación : resistenciaρR = 0,2 · −−−− donde3√ Vdonde V es el volumen de lacimentación enterradaen m3.Superficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  35. 35. Conexión de la puesta a tierra con las zapatas dela cimentaciónEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  36. 36. Colocación del electrodo de puesta a tierra :cimentación con armaduraSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  37. 37. Comparativa de la distribución de la tensiónsuperficial para caso de pica frente a malladoSuperficial simpleSuperficial simplePica o electrodoverticalPica o electrodoverticalMalladoMalladoEn la cimentaciónEn la cimentaciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  38. 38. CT: Conductorde tierraCT: Conductorde tierraComponentes de una instalaciónElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidadElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  39. 39. Bornes principales de tierraElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidadElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  40. 40. Borne principal de tierra o punto de puesta atierraElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotEn toda instalación de puesta a tierra debe preverse unborne principal de tierra, al cual deben unirse losconductores siguientes: los conductores de tierra. los conductores de protección los conductores de unión equipotencial principal los conductores de puesta a tierra funcional, si sonnecesarios
  41. 41. Borne principal de tierra o punto de puesta atierraElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotA la toma de tierra establecida se conectará toda masa metálicaimportante existente en la zona de la instalación y las masas metálicasaccesibles de los aparatos receptores, cuando su clase de aislamiento ocondiciones de instalación así lo exijan.A esta misma toma de tierra deberán conectarse las partes metálicasde los depósitos de gasóleo, de las instalaciones de calefaccióngeneral, de las instalaciones de agua, de las instalaciones de gascanalizado y de las antenas de radio y televisión".
  42. 42. Borne principal de tierra o punto de puesta atierraElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotLos puntos de puesta a tierra se situarán:a) En los patios de luces destinados a cocinas y cuartos de aseo, etc.,en la rehabilitación o reforma de edificios existentes.b) En el local o lugar de centralización de contadores.c) En la base de las estructuras metálicas de los ascensores ymontacargas, si los hubiere.d) En el punto de ubicación de la caja general de protección.e) En cualquier local donde se prevea la instalación de elementosdestinados a servicios generales o especiales, y que por su clase deaislamiento o condiciones de instalación, deban ponerse a tierra.
  43. 43. Conductores de protecciónElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidadElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  44. 44. Distribución de los conductores de protección deuna puesta a tierraEn los edificios, se conectarán a la puesta atierra : La instalación de pararrayos La instalación de antena colectiva de TV y FM Los enchufes eléctricos y las masas metálicascomprendidas e los aseos y baños Las instalaciones de fontanería, gas ycalefacción, depósitos, calderas, guías deaparatos elevadores y en general todoelemento metálico importante Las estructuras metálicas y armaduras demuros y soportes de hormigónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipot
  45. 45. Conductores de protecciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotLos conductores de protecciónsirven para unir eléctricamentelas masas de una instalación aciertos elementos con el fin deasegurar su protección contralos contactos indirectosEn el circuito de conexión a tierra,los conductores de protecciónunirán las masas conductoras,susceptibles de ponerse entensión en caso de defecto, alconductor de tierra a través delborne principal de tierra al queestarán conectados por medio dela línea principal de tierra y susderivaciones.
  46. 46. Conductores de protecciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotLas partes conductorasencerradas en unaenvolvente aislante nodeben estar conectadas a unconductor de protecciónLa sección de losconductores de proteccióndebe ser suficiente paraevacuar a tierra la máximacorriente de defecto que puedapresentarse en la instalación. Lacorriente máxima se produciráen caso de cortocircuito
  47. 47. Conductores de protecciónElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotRelación entre las secciones de los conductores de protección y los de faseSección de los conductores defase de la instalación. (S en mm2)Sección mínima de los conductoresde protección (SPen mm2)S < 1616 < S < 35S > 35SP= SSP= 16SP= S/2En todos los casos, los conductoras de protección que no forman parte de la canalización dealimentación serán de cobre con una sección, al menos de:• 2,5 mm2, si los conductores de protección disponen de una protección mecánica.• 4 mm2, si los conductores de protección no disponen de una protección mecánica.
  48. 48. Conductores de equipotencialidadElectrodosde puesta atierraElectrodosde puesta atierraConductoresde tierraConductoresde tierraBornesprincipalesde tierraBornesprincipalesde tierraConductoresdeprotecciónConductoresdeprotecciónConductores deequipotencialidadConductores deequipotencialidad
  49. 49. Conductores de equipotencialidadElectrodoElectrodo ConducttierraConducttierra BornesBornes ConductproteccConductproteccConductequipotConductequipotEs un conductor de protecciónque asegura una conexiónequipotencial, esto es, quepone al mismo potencial, o apotenciales prácticamenteiguales, partes conductorassimultáneamente accesibles.Como el resto de losconductores de protección, seidentifican por la coloraciónamarillo-verde de su cubierta.El conductor principal deequipotencialidad deberá teneruna sección no inferior a lamitad del mayor conductor deprotección de la instalación, conun mínimo de 6 mm2. Sinembargo, su sección puede estarlimitada a 2,5 mm2, si es decobre o a la sección equivalentesi es de otro material conductor.
  50. 50. Cables de bajada del pararrayosCable bajadapararrayosCable bajadapararrayos
  51. 51. Cables de bajada del pararrayosSe debe repartir la corriente delrayo en varias bajadas paradisminuir su intensidad
  52. 52. Longitud de los electrodos de tierra frente al rayo
  53. 53. Pasos a seguir para el diseño de una instalaciónde puesta a tierraa) Investigación de las características del suelo.b)Determinación de las corrientes máximas de puesta a tierra y deltiempo máximo de eliminación del defecto.c) Diseño provisional de la instalación de puesta a tierra.d) Cálculo de la resistencia de esta puesta a tierra provisional.e) Cálculo de las tensiones de paso en el exterior de la instalación.f)Cálculo de las tensiones de paso y contacto en el interior de estainstalación.g)Verificación de que las tensiones de paso y contacto calculadasen los pasos e) y f) son inferiores a los valores máximos definidosanteriormente (50/60 V)h)Investigación de las posibles tensiones transferibles al exterior portuberías, raíles, vallas, conductores de neutro, armaduras de loscables, circuitos de señalización y de los puntos potencialmentepeligrosos y estudio de las formas de su eliminación o reducción .i) Corrección y ajuste del diseño provisional estableciendo el definitivo.
  54. 54. Normas de ReferenciaINSTRUCCIONESTÉCNICASCOMPLEMENTARIASITC-BT-18ITC-BT-19ITC-BT-26Normas Técnicas de laEdificación - EspañaNormas Técnicas de laEdificación - España

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