Electricos 2 -Puestas a Tierra

5/11/2018 Electricos 2 -Puestas a Tierra - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD NACIONAL

PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS

Y MATEMÁTICAS

INFORME

DE

LABORATORIO Nº02

CURSO : CIRCUITOS ELECTRICOS II

PROFESOR : GARCIA CHINGEL RAFAEL

INTEGRANTES : IPANAQUE ESPINOZA JUAN CARLOS

MEDINA FANZO JAIME

DELGADO IZQUIERDO JAMES

LIZANA BARRERA JHON

SALDAÑA MIRANDA CESAR

CRUZ SAAVEDRA ALCIDEZ

CARRASCO TARRILLO CARLOS

Lambayeque, 3 de Abril del 2011



Puestas a Tierra

Circuitos Eléctricos II Página 2

INFORME DE LABORATORIO Nº02

I. TITULO: Puestas a tierra.

II. OBJETIVOS:

Usando el telurometro un instrumento de medición de puestas a tierra calcular la resistencia

y su resistividad del lugar donde se esta evaluando.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO:

PUESTAS A TIERRA

DEFINICIONES:Las definiciones están establecidas de acuerdo a las normas IEEE Std 81-1983 y ASTM G57-95 a.

Sistema de Puesta a Tierra (SPT) (Grounding System): Conjunto de elementosconductores de un sistema eléctrico específico, sin interrupciones ni fusibles, que unen losequipos eléctricos con el suelo o terreno. Comprende la puesta a tierra y todos loselementos puestos a tierra.

Suelo: Sistema natural, resultado de procesos físicos, químicos y biológicos, concomponentes principalmente minerales y sólidos inertes que le dan estabilidad, en conjuntocon líquidos y gases que definen su comportamiento eléctrico.

Electrodo de Puesta a Tierra (Grounding Electrode): Conductor en íntimo contacto con elsuelo, para proporcionar una conexión eléctrica con el terreno. Puede ser una varilla, tubo,placa, cinta, o cable.

Puesta a tierra (Grounding): Grupo de elementos conductores equipotenciales, en contacto

eléctrico con el suelo o una masa metálica de referencia común, que distribuyen las

corrientes eléctricas de falla en el suelo o en la masa. Comprende: Electrodos, conexiones ycables enterrados. También se le conoce como toma de tierra o conexión a tierra.

Puesto a Tierra (Grounded): Toda conexión intencional o accidental del sistema eléctricocon un elemento considerado como una puesta a tierra. Se aplica a todo equipo o parte deuna instalación eléctrica (neutro, centro de estrella de transformadores o generadores,carcasas, incluso una fase para sistemas en delta, entre otros), que posee una conexiónintencional o accidental con un elemento considerado como puesta a tierra.



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Tierra (Ground o Earth): Para sistemas eléctricos, es una expresión que generaliza todo loreferente a sistemas de puesta a tierra. En temas eléctricos se asocia a suelo, terreno, tierra,masa, chasis, carcasa, armazón, estructura o tubería de agua. El término “masa” solo debeutilizarse para aquellos casos en que no es el suelo, como en los aviones, los barcos, loscarros y otros.

Conductor del Electrodo de Puesta Tierra (Grounding Electrode Conductor): Conductor que es intencionalmente conectado a una puesta a tierra, sólidamente para distribuir la tierraa diferentes sitios de una instalación.

Resistividad del Suelo: Representa la resistencia específica del suelo a cierta profundidad,o de un estrato del suelo; se obtiene indirectamente al procesar un grupo de medidas decampo; su magnitud se expresa en (Ohm-m) o (Ohm-cm), es inversa a la conductividad. Laresistividad eléctrica (ρ): Es la relación entre la diferencia de potencial en un material y ladensidad de corriente que resulta en el mismo. Es la resistencia específica de una sustancia.Numéricamente es la resistencia ofrecida por un cubo de 1m x 1m x 1m, medida entre dos

caras opuestas.

Resistividad Aparente: Es la resistividad obtenida con una medida directa en el suelonatural, bajo el esquema geométrico especificado por el método de cuatro (4) electrodos,aplicado con circuitos independientes de corriente y potencial, sólo es representativo para unpunto de la característica del suelo estratificado.

Resistencia Mutua de Electrodos: Fenómeno resistivo que aparece entre electrodos depuesta a tierra o puntos próximos en el suelo, mediante el cual, la corriente que se dispersaa través de uno de ellos, modifica el potencial del otro. Su unidad es el (Ohm).

Potencial Eléctrico: Es la diferencia de voltaje entre un punto y alguna superficieequipotencial que generalmente es la superficie del suelo, la cual es seleccionadaarbitrariamente como de potencial cero o tierra remota. Un punto el cual tiene un potencialmás alto que el cero se llama potencial positivo y en caso contrario potencial negativo.

Tierra Remota: También denominada Tierra de Referencia, es el lugar o la zona de mínimaresistencia, más próxima del suelo subyacente a una instalación eléctrica o a una puesta atierra, respecto de las cuales se le atribuye por convención el Potencial cero.

Acero inoxidable martensítico. Aceros al cromo (11.5% a 18%) con alto contenido de

carbón (0.15% a 1.2%). Presentan elevada dureza y resistencia mecánica, se endurecen por

tratamiento térmico y son magnéticos.

Acero inoxidable Austenístico. Aceros al cromo-níquel (16% a 30% Cr y 6% a 22% Ni) con

bajo contenido de carbón (0.20% máximo). Presentan elevada resistencia a la corrosión,

ductilidad y gran facilidad de limpieza; se endurecen por trabajo en frío y no son magnéticos.



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ASPECTOS TÉCNICOS:

Generalidades: Se entiende por puesta a tierra la unión eléctrica de un equipo ocomponente de un sistema eléctrico a la tierra por medio de dispositivos conductores deelectricidad adecuados. El termino normalizado para designar la resistencia ofrecida al paso

de una corriente eléctrica para el suelo a través de una puesta a tierra es “Resistencia dePuesta a Tierra”.Una puesta a tierra presenta resistencia, capacitancia e inductancia, cada cual influyendo en

la capacidad de conducción de corriente por la tierra. Por lo tanto, no se debe pensar

solamente en una resistencia de puesta a tierra, sino más bien en una impedancia. Para

bajas frecuencias, bajas corrientes y valores de resistividad del suelo no muy elevados, son

despreciables los efectos capacitivos y de ionización del suelo y el mismo se comporta

prácticamente como una resistencia. En el caso de altas frecuencias, es necesario

considerar también el efecto capacitivo, principalmente en suelos de altas resistividades. Las

ondas tipo rayo sufren la oposición de la reactancia inductiva de las conexiones al penetrar

el suelo.

Requisitos básicos de una puesta a tierra:

Los requisitos principales de una puesta a tierra se pueden resumir en lo siguiente:• Permitir la conducción a tierra de cargas estáticas o descargas atmosféricas.• Garantizar a niveles seguros los valores de la tensión a tierra de equipos o estructuras

accidentalmente energizados y mantener en valores determinados la tensión fase –tierra desistemas eléctricos, fijando los niveles de aislamiento.

• Permitir a los equipos de protección aislar rápidamente las fallas.

Ahora bien, para realizar adecuadamente estas funciones, una puesta a tierra debepresentar las siguientes características:• Baja resistencia• Capacidad de conducción.

De una forma general se espera que una puesta a tierra tenga suficiente capacidad de

dispersión de determinados valores de corriente hacia el suelo sin permitir que los

potenciales en la superficie de éste suelo tenga niveles comprometedores para la seguridad

de las personas por causa de una falla (control de gradiente de potencial).

Constitución de una puesta a tierra:

La resistencia ofrecida al paso de la corriente eléctrica a través de un electrodo hacia elsuelo tiene tres componentes principales (ver figura 1):

1. Resistencia del electrodo (metal): La cual es despreciable en comparación con el ítem 3.

2. Resistencia de contacto entre el electrodo y el suelo. Se puede despreciar si el electrodoestá exento de cualquier cubierta aislante como tintas, pinturas, grasa, etc.; y si la tierraestá bien compactada en la zona de contacto de sus paredes.



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3. Resistencia de la tierra circundante: ésta es realmente la componente que influye en elvalor de la resistencia de una puesta a tierra y depende básicamente de la resistividaddel suelo y de la distribución de la corriente proveniente del electrodo.

Figura 1. Elementos que constituyen una puesta a tierra.

Alrededor del electrodo de puesta a tierra, la resistencia del suelo es la suma de las

resistencias serie de las celdas o capas concéntricas circundantes del suelo, localizadas

progresivamente hacia fuera del electrodo. Como se ilustra en la figura 1, a medida que

aumenta la distancia, las capas del suelo presentan una mayor área transversal a la

corriente y por tanto una menor resistencia. Se sigue entonces que la resistencia de

puesta a tierra reside esencialmente en las capas de suelo más próximas al electrodo.

Normalmente para una varilla de 2.4 metros, el 90% del valor de la resistencia de puesta

a tierra se encuentra dentro de un radio de 3.0 metros.

Resistividad del suelo:

La resistividad del suelo varía con la profundidad, el tipo y concentración de sales solubles,el contenido de humedad y la temperatura del suelo. La presencia de agua superficial nonecesariamente indica baja resistividad. Dado el impacto de éste parámetro en el valor final

de la RPT, es necesario que la resistividad del suelo en el sitio donde será ubicado elsistema de puesta a tierra, sea medida en forma precisa. El procedimiento básico demedición y modelación del suelo puede consultarse en la norma RA6-014.

Valores recomendados de Resistencia de Puesta a Tierra:

Un buen diseño de puesta a tierra debe reflejarse en el control de las tensiones de paso, decontacto y transferidas; sin embargo, la limitación de las tensiones transferidas



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principalmente en subestaciones de media y alta tensión es igualmente importante. En razóna que la resistencia de puesta a tierra es un indicador que limita directamente la máximaelevación de potencial y controla las tensiones transferidas, pueden tomarse los siguientesvalores máximos de RPT adoptados de las normas técnicas IEC 60364-4-442, ANSI/IEEE80, NTC 2050, NTC 4552:

Cuando por valores altos de resistividad del terreno, de elevadas corrientes de falla a tierra o

tiempos de despeje de la misma, o que por un balance técnico-económico no resulte

práctico obtener los valores de la tabla de valores de resistencia a tierra, siempre se debe

garantizar que las tensiones de paso, contacto y transferidas en caso de un falla a tierra no

superen las máximas permitidas.

DONDE SE DEBE USAR UN POZO A TIERRA:

Deberán conectarse a tierra las partes conductivas expuestas que pueden estar energizadasde los equipos conectados con cordón y enchufe, en cualquiera de los siguientes casos:

a) En lugares peligrosos. El código efectúa una clasificación de lugares donde pueden existir

peligro de fuego o de explosión.

b) Si funcionan a más de 150V a tierra, excepto los motores reguardados y los armazones

metálicos de aparatos calentados eléctricamente, en cuyo caso deberán aislarse

permanentemente y efectivamente de tierra.



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c) En viviendas: refrigeradoras, congeladoras y equipos de aire acondicionado, lavadoras y

secadoras de ropa, lavaplatos, bombas de sumidero y equipos eléctricos de acuarios;

herramientas de mano accionados por motores; artefactos accionados por motor de los

tipos siguientes: podadores de arbusto, cortador de césped y limpiadores; lámparas

portátiles de mano. Excepción: las herramientas y artefactos registrados, protegidos por

un sistema de aislamiento doble o su equivalente, no necesitarán ser puestos a tierra.

Donde se empleen tales sistemas, los equipos deberán llevar marcas distintivas.

d) En locales que no sean viviendas: refrigeradoras, congeladoras y equipos de aire

acondicionado; lavadoras y secadoras de ropa, lavaplatos, bombas de sumidero y

equipos eléctricos de acuarios, herramientas de mano accionados por motores;

artefactos accionados por motor de los tipos siguientes: podadores de arbusto, cortador

de césped y limpiadores; artefactos conectados por cordón y enchufe usados en lugares

húmedos o mojados, o por personas que estén en contacto con tierra o con pisos

metálicos o que trabajen dentro de tanques metálicos o calderas.

MÉTODOS PARA LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA:

Método de caída de potencial:La resistencia de puesta a tierra debe ser medida antes de la puesta en funcionamiento de

un sistema eléctrico, como parte de la rutina de mantenimiento o excepcionalmente como

parte de la verificación de un sistema de puesta a tierra. Para su medición se debe aplicar el

método de Caída de Potencial, cuya disposición de montaje para medición se muestra en la

Figura 2.

Figura 2. Método de la caída de potencial para medir la RPT.

El método consiste en pasar una corriente entre el electrodo o sistema de puesta a tierra amedir y un electrodo de corriente auxiliar (C) y medir el voltaje con la ayuda de unelectrodo auxiliar (P) como muestra la figura 2. Para minimizar la influencia entreelectrodos, el electrodo de corriente, se coloca generalmente a una sustancial distancia del



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sistema de puesta a tierra. Típicamente ésta distancia debe ser cinco veces superior a ladimensión más grande del sistema de puesta a tierra bajo estudio.El electrodo de voltaje debe ser colocado en la misma dirección del electrodo de corriente,pero también puede ser colocado en la dirección opuesta como lo ilustra la figura 2. En lapráctica, la distancia “d” para el electrodo de voltaje se elige al 62% de l a distancia del

electrodo de corriente. Esta distancia está basada en la posición teóricamente correctapara medir la resistencia exacta del electrodo para un suelo de resistividad homogéneo.La localización del electrodo de voltaje es muy crítica para medir la resistencia de unsistema de puesta a tierra. La localización debe ser libre de cualquier influencia del sistemade puesta tierra bajo medida y del electrodo auxiliar de corriente. La manera más prácticade determinar si el electrodo de voltaje esta fuera de la zona de influencia de los electrodoses obtener varias lecturas de resistencias moviendo el electrodo de voltaje en variospuntos entre el sistema de puesta a tierra y el electrodo de corriente. Dos o tres lecturasconstantes y consecutivas pueden asumirse como representativas del valor de resistenciaverdadera.La figura 3 muestra una gráfica típica de resistencia contra distancia del electrodo de

voltaje (P). La curva muestra como la resistencia es cercana a cero cuando (P) se acercaal sistema de puesta a tierra y se aproxima al infinito hacia la localización del electrodo de

corriente (C). El punto de inflexión en la curva corresponderá a la resistencia de puesta a

tierra del sistema bajo estudio.

Figura 3. Resistencia de puesta a tierra versus distancia de (P).

Gradientes de PotencialLa medición de la RPT por el método de Caída de Potencial genera gradientes depotencial en el terreno producto de la inyección de corriente por tierra a través delelectrodo de corriente. Por ello, si el electrodo de corriente, el de potencial y el sistema depuesta a tierra se encuentran muy cercanos entre sí, ocurrirá un solapamiento de losgradientes de potencial generados por cada electrodo: resultando una curva en la cual elvalor de resistencia medida se incrementará con respecto a la distancia, tal como semuestra en la figura 4.



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Figura 4. Solapamiento de los gradientes de potencial.

Al ubicarse el electrodo a una distancia lo suficientemente lejos del sistema de puesta a

tierra a medir, la variación de posición del electrodo de potencial, desde la puesta a tierra

hasta el electrodo de corriente, no producirá solapamiento entre los gradientes de cada

electrodo, originándose entonces una curva como la mostrada en la figura 5.

Figura 5. Curva de resistencia versus distancia sin solapamiento de gradientes depotencial.

En figura 5 puede observarse como existe una porción de la curva que permanece casi

invariable, la cual será más prolongada o corta dependiendo de la separación de los

electrodos de corriente (Z) y bajo prueba (X). El valor de resistencia asociada a este sector

de la curva será el correcto valor de resistencia de puesta a tierra.



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IV. EQUIPOS, MATERIALES Y CARACTERÍSTICAS:

1. Telurometro y accesorios.

Un telurómetro es un equipo profesional para efectuar mediciones en Sistemas de Puesta

a Tierra en parámetros de voltaje y resistencia.

Calibración de la medida: Para la medición de resistencia de puesta a tierra un buen

equipo es vital, que esté calibrado mínimo cada año o después de 100 mediciones,

cualquiera de las dos que ocurra primero y las recomendaciones del fabricante del

equipo. El dispositivo debe ser bien seleccionado cuando se adquiere para tener medidasde alta calidad, también los materiales auxiliares como los electrodos auxiliares, cables y

conectores se deben verificar su aptitud en ensayos de laboratorio.

http://www.amperis.com/productos/telurometros/

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V. Procedimiento:

1. Ubicamos la puesta a tierra a la cual calcularemos la resistividad de la misma.

2. Para hallar la resistividad de la puesta a tierra hacemos uso del instrumento telurometro.

3. Hacemos uso de los accesorios del telurometro para hacer la siguiente instalación.



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4. Instalamos el equipo como se muestra en la figura.

5. Colocamos la pinza especial del telurometro en la varilla de la puesta a tierra.

6. La instalación del equipo queda de la siguiente manera.



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7. Colocamos una varilla de cobre de una distancia de 40metros desde la ubicación del

equipo en la cual ira sujetada un cable rojo (I) del telurometro.

8.

Hacemos lo mismo con el cable azul (V) pero a una distancia de 20 metros en paralelo alcable rojo.

9. Luego pasamos al cálculo de la resistividad de la puesta a tierra con el telurometro.



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VI. ANÁLISIS Y RESULTADOS:

Puesta a tierra #1:

P(m) a(m) f(hz) R( Ω ) ( Ω .m)

Puesta a tierra #2:

P(m) a(m) f(hz) R( Ω ) ( Ω.m)

0.4 2 270 5.33 2.36

0.25 2 270 32.8 2.74

Puesta a tierra #3:

P(m) a(m) f(hz) R( Ω ) ( Ω.m)

0.25 1 270

1470

94.2

86.4 19.09

19.09

Puesta a tierra #4:

P(m) a(m) f(hz) R( Ω ) ( Ω .m)

0.25 4 270 72.472.3

72.2

11.59

0.25 4 1470 67.8 10.67

12.04

13.31

VII. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS:

El valor de resistencia de tierra se define como la resistencia entre un conductor puesto a tierra y un punto a potencial cero.

Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad delterreno tienen por objeto garantizar ésta seguridad, no sólo en condiciones normalesde funcionamiento, sino también ante cualquier circunstancia que anule el aislamientode las líneas.



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La resistividad es una característica intrínseca del suelo, es independiente de lamorfología pero sí depende de la humedad o temperatura. Varía a lo largo del año. Lapresencia de agua en el suelo no implica necesariamente una resistividad baja.

La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad, es

conocida además como la resistencia específica del terreno, para nosotros nos es demucha importancia el poder conocer estos datos ya que influirán mucho en lasmediciones que realicemos.

VIII. CUESTIONARIO:

¿Para qué nos sirve averiguar todo esto? Para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con lasinstalaciones, se hace necesario un sistema de puesta a tierra así como mantener encondiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.

IX. BIBLIOGRAFIA:

http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/instalacelectricas/42.htm

http://www.medicionycontrol.com/p-tierra.htm

http://www.lobos.com.mx/pg_lobos/ser_edu/puesta/inicio.htm

M.I Alfredo Juárez Torres

Sistemas de puesta a tierra. 2001

Norma oficial mexicana NOM-001-SEDE-1999 de instalaciones eléctricas (Art. 250)

Norma oficial mexicana NOM-008-SCFI-1993



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