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SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA - TEORÍA, DISEÑO, MEDICIÓN y MANTENIMIENTO - 8. Materiales de Puesta a Tierra Índice 8.1 ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA Es muy importante tomar en cuenta que por norma [1.3] (250-26c), los electrodos de puesta a tierra de los sistemas eléctricos deben estar accesibles y preferiblemente en la misma zona del puente de unión principal del sistema. De acuerdo con la norma oficial mexicana [1.3] (250-8), el sistema de electrodos de puesta a tierra se forma interconectando los siguientes tipos de electrodos (siempre que existan): Tubería metálica de agua enterrada. Estructura metálica del inmueble. Electrodo empotrado en concreto (Ufer) Anillo de tierra . En caso de no disponer de alguno de los anteriores, se deben usar uno o más de los electrodos especialmente construidos: Electrodos de varilla o tubería. Electrodos de Placa Otras estructuras o sistemas metálicos subterráneos cercanos. Los tipos de electrodos no permitidos por la norma oficial mexicana son: 1. Tuberías de gas enterradas. Porque en los E.U. las compañías suministradoras de este fluido se opusieron a ello. 2. Electrodos de aluminio. Aunque en Europa se han utilizado, los comités del NEC [1.4] se opusieron a incluirlos porque el aluminio es un material que se corroe con mayor facilidad que el cobre y los compuestos químicos que se le forman no son buenos conductores eléctricos. Es importante hacer notar que en lugares donde existe congelamiento de la superficie, la profundidad de enterramiento es mayor a la que se menciona en los párrafos siguientes; o, en los cálculos debe considerarse como aislada la parte del sistema de tierras que puede estar en contacto con la tierra congelada. En los siguientes puntos se explica cada uno de esos tipos de electrodos. 8.1.1. TUBERÍA METÁLICA DE AGUA ENTERRADA MATERIALES... TEORIA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE PUES... http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe80.html 1 de 18 03/04/2011 07:12 p.m.

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SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA- TEORÍA, DISEÑO, MEDICIÓN y MANTENIMIENTO -

8. Materiales de Puesta a Tierra

Índice

8.1 ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA

Es muy importante tomar en cuenta que por norma [1.3] (250-26c), los electrodosde puesta a tierra de los sistemas eléctricos deben estar accesibles y preferiblementeen la misma zona del puente de unión principal del sistema.

De acuerdo con la norma oficial mexicana [1.3] (250-8), el sistema de electrodos depuesta a tierra se forma interconectando los siguientes tipos de electrodos (siempreque existan):

Tubería metálica de agua enterrada.Estructura metálica del inmueble.Electrodo empotrado en concreto (Ufer)Anillo de tierra.

En caso de no disponer de alguno de los anteriores, se deben usar uno o más de loselectrodos especialmente construidos:

Electrodos de varilla o tubería.Electrodos de PlacaOtras estructuras o sistemas metálicos subterráneos cercanos.

Los tipos de electrodos no permitidos por la norma oficial mexicana son:

1. Tuberías de gas enterradas. Porque en los E.U. las compañías suministradoras deeste fluido se opusieron a ello.

2. Electrodos de aluminio. Aunque en Europa se han utilizado, los comités del NEC[1.4] se opusieron a incluirlos porque el aluminio es un material que se corroe conmayor facilidad que el cobre y los compuestos químicos que se le forman no sonbuenos conductores eléctricos.

Es importante hacer notar que en lugares donde existe congelamiento de lasuperficie, la profundidad de enterramiento es mayor a la que se menciona en lospárrafos siguientes; o, en los cálculos debe considerarse como aislada la parte delsistema de tierras que puede estar en contacto con la tierra congelada.

En los siguientes puntos se explica cada uno de esos tipos de electrodos.

8.1.1. TUBERÍA METÁLICA DE AGUA ENTERRADA

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Para que una tubería de agua pueda usarse como electrodo de puesta a tierra, debereunir los siguientes requisitos:

Por lo menos tener 3 m en contacto directo con la tierra.1.Eléctricamente continua hasta el punto de conexión, puenteando el medidordel agua, si está colocado en una posición intermedia.

2.

La única desventaja de su uso es que debe complementarse con un electrodoadicional, de cualquiera de los tipos mencionados arriba.

conector para tuberías

Por otro lado, la American Water Works Association [8.5] está propugnando poreliminar las tuberías de agua como electrodos principales, debido a que con el usocada vez mayor de equipos electrónicos, la corriente de fuga a tierra es en partecorriente continua, lo que provoca corrosión galvánica en las tuberías.

No confundir este tipo de electrodo, con el requerimiento, casi siempre olvidado, delartículo (250-80a) de la norma oficial mexicana [1.3], de conectar los sistemasinteriores de tuberías para agua al puente de unión principal o a los electrodos depuesta a tierra, de acuerdo con la tabla 250-94 de la misma norma, con el fin deigualar potenciales en caso de una falla.

8.1.2 ESTRUCTURA METÁLICA DEL EDIFICIO

La estructura metálica de los edificios puede ser usada, siempre que esté bien puestaa tierra, esto es, que su impedancia a tierra sea baja.

Para que sea baja la impedancia, se deben unir las columnas a las partes metálicas dela cimentación con conductores según los calibres de los conductores de puesta atierra de la norma [1.3](250-94) y, en caso de haber sellos formados por películasplásticas, se deben puentear éstos.

8.1.3. ELECTRODOS DE CONCRETO ARMADO O UFER.

Los electrodos Ufer, se llaman de esa manera en memoria de un ingeniero de nombreHerb Ufer, quien estuvo a cargo de los laboratorios de los aseguradores (UL) en LosÁngeles de 1927 a 1953. Aparentemente él estuvo encargado de las pruebas deelectrodos de puesta a tierra para arsenales en Arizona en 1942. Claramente, latierra arenosa es el peor terreno para obtener una resistencia baja. Pero, loselectrodos de concreto armado que él midió tuvieron una resistencia a tierra de 5

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ohms o menos. En los sesentas, varios sitios en el oeste americano, entre ellosestaciones de ski en la sierra, fueron probados con electrodos Ufer, obteniéndosetan buenos resultados, que el National Electrical Code 1968 reconoció este tipo deelectrodos.

Consisten en utilizar en las estructuras nuevas, el acero del concreto armado comoelectrodo principal, siempre y cuando la cimentación haya sido diseñada para estefin con los cables de tierra adecuados conectados a las varillas.

conector para varilla. ERICO.

La NOM [1.3] (250-81c) dice que deben de constar de por lo menos de 6 metros deuna o más varillas de acero desnudo o galvanizado o revestido de cualquier otrorecubrimiento eléctricamente conductor, de no menos de 13 mm de diámetro,localizadas en y cerca del fondo de un cimiento o zapata y, empotradas al menos 50mm en el concreto.

El concreto tiene una estructura química ligeramente alcalina e higroscópica. Lacombinación de estas características provee iones libres que permiten al concretoexhibir una resistividad consistentemente de unos 30 ohm-m. Los electrodos deconcreto tienen una resistencia a tierra menor o igual que las varillas de cobre de untamaño comparable, siempre que estén en contacto con suelos con resistividad de 50ohm-m o menor [8.2].

Algunas pruebas indican que la resistencia típica a tierra de una base para columnade anclaje medida en los pernos es de alrededor de 50 ohms, sin usar métodosespeciales. De ahí que la resistencia efectiva de un edificio de estructura metálicacon veintitantas columnas en paralelo es de menos de 5 ohms, siempre y cuando seasegure que la estructura esté conectada a las varillas. Para ello, se suelda pormétodos de fusión un cable de acero a las varillas, mismo que se conectará a surespectiva columna.

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Conectores Woertz

En los lugares donde es posible que caigan descargas atmosféricas en el sistema detierras con electrodos de concreto, éstos deben complementarse con electrodos deotro tipo, para que las grandes corrientes debidas a esas descargas no causen ningúndaño por fractura al evaporar muy rápidamente el agua presente en el concreto.

8.1.4. ANILLO DE TIERRA

Un anillo de tierra consiste en un conductor de cobre desnudo, de seccióntransversal no menor al calibre 2 AWG (por resistencia mecánica) y de longitud nomenor a 6 m enterrado a una profundidad de 800 mm y, que rodee al edificio oestructura.

Estos anillos de tierras se emplean frecuentemente circundando una fábrica o unsitio de comunicaciones o de cómputo, para proveer un plano equipotencial paraedificios y equipos.

8.2 ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA ESPECIALMENTE

CONSTRUIDOS.

Cuando no se dispone de alguno de los electrodos mencionados en el puntoanterior, la norma oficial mexicana [1.3](250-83) dispone que se puedan usar uno omas de los electrodos siguientes:

a) De Varilla o Tubería.b) Electrodos de Placa.

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c) Estructuras metálicas subterráneas

8.2.1. ELECTRODOS DE VARILLA O TUBERÍA

De acuerdo con la NOM [1.3](250-83c) los electrodos de varilla y tubo, no debentener menos de 2,40 m de largo y deben instalarse de tal modo que por lo menos2,40 m de su longitud esté en contacto con la tierra. Las varillas de metales noferrosos deben estar aprobadas y tener un diámetro no inferior a 13 mm de diámetro,y las demás de por lo menos 16 mm. Las tuberías deben tener un diámetro noinferior a 19 mm, y si son de hierro, deben tener una protección contra corrosión ensu superficie.

Hay que notar que la varilla de 5/8" comercial mide 14,7 mm de diámetro yque la varilla con protocolos de CFE 16 mm.

Las varillas de acero con un recubrimiento de cobre (copperweld) de 10 milésimasdura un promedio de 35 años en un suelo promedio; si tiene un recubrimiento de 13milésimas dura hasta 45 años. En cambio, una varilla de acero galvanizado tiene unavida estimada de 15 años.

Estos electrodos se aplican al suelo mediante percusión hasta que alcanzan laprofundidad adecuada. En caso de terrenos rocosos o de tepetate, las varillas nopueden meterse de esa manera; se doblan o solamente no pueden entrar.Ocasionalmente se ha sabido de casos donde las varillas han sido regresadas hacia lasuperficie después de haber tratado de clavarlas en terrenos rocosos.

Cuando la roca está a menos de 2,40 m, estos electrodos pueden meterse endiagonal hasta con un ángulo de 45 grados de la vertical. Pero, si no es este el caso,se deben enterrar horizontales en una trinchera abierta para el caso a 800 mm deprofundidad por lo menos.

La alternativa al golpeado es perforar un agujero, instalar la varilla y rellenarnuevamente el agujero, aunque no se obtiene la compactación ni la baja resistenciade contacto de la varilla percutida.

La resistencia de contacto de una varilla está dada por la fórmula de Dwight [8.3]

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del M.I.T.

donde:p es la resistividad del terreno en ohm - mL es el largo de la varilla en mr es el radio de la varilla en m

En la tabla 10.1.1 se muestra la resistencia a tierra (teórica) de otras configuracionesde electrodos.

8.2.2. ELECTRODOS DE PLACA

Los electrodos de placa no deberán tener menos de 0,2 metros cuadrados desuperficie en contacto con el suelo. Y las placas de acero o fierro deberán tener porlo menos 6,4 mm de espesor. Si son de material no ferroso deberán tener por lomenos 1,52 mm de espesor.

8.2.3. ESTRUCTURAS METÁLICAS ENTERRADAS

La NOM menciona la puesta a tierra mediante sistemas de tuberías o tanquesenterrados. Pero, puede ser cualquier clase de estructura metálica subterránea.

Las normas americanas MIL-STD-1542B, MIL-HDBK-419 y MIL-STD-188-124 norecomiendan el uso de los ademes de pozos para lograr una baja impedancia a tierra.Las normas mencionadas hacen énfasis en que los ademes presentan muy bajaresistencia a tierra en c.d., pero, no reducen la impedancia en corriente alterna, y,mencionan que si los ademes metálicos son utilizados como parte del sistema detierras, no deben ser los únicos elementos en contacto con el suelo.

8.3. ELECTRODOS PARA PUESTA A TIERRA EN RADIO FRECUENCIA

(NO EN LA NOM-OO1-SEDE).

En el caso de torres de radiodifusión, se emplean cables en configuración de estrella(radiales) para su puesta a tierra. Y, se ha encontrado más efectivo tener conectadoslos cables en un punto que tener múltiples anillos rodeando el sitio.

Esos cables radiales llamados contra-antenas pueden ser menores a 30 m de largo siel suelo es adecuado.

Los cables dispersan la energía de las descargas muy eficientemente. Como lacorriente se divide en proporciones iguales en los cables radiales, entre más cables,menor corriente los circula. Y, una baja corriente es más fácil de disipar y tendrámenor impacto en la elevación del potencial de tierra del sistema.

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En la tabla 10.1.1 se describe la resistencia a tierra (teórica) de estos electrodos ensus distintas configuraciones. Como se observa en ese documento, más de cuatrobrazos no son recomendables.

8.4. ELECTRODOS PARA PUESTA A TIERRA DE PARARRAYOS

En México, los electrodos para puesta a tierra de pararrayos más utilizados son losllamados rehiletes, que están formados por placas de cobre soldadas a una varilla deltipo copperweld. Su dimensión total es entre 0,80 y 1,20 m.

Por su corta longitud, en lugares donde el tiempo de secas es largo, no sonapropiados porque en ese tiempo su resistencia a tierra puede serfácilmente mayor a 10 ohm.

8.5 MALLAS

La norma oficial mexicana de instalaciones eléctricas requiere de un sistemaenmallado de tierra con múltiples electrodos y conductores enterrados, cuando estáninvolucradas tensiones y corrientes eléctricas muy altas, con el fin de minimizar losriesgos al personal en función de la tensión eléctrica de paso y de contacto[1.3](921-18)

La malla consta de una red de conductores enterrados a una profundidad queusualmente varía de 0,30 a 1,0 m, colocados paralela y perpendicularmente con unespaciamiento adecuado a la resistividad del terreno y preferentemente formandoretículas cuadradas.

El cable que forma el perímetro exterior de la malla debe ser continuo de maneraque encierre toda el área en que se encuentra el equipo eléctrico de la subestación oplanta generadora. Con ello, se evitan altas concentraciones de corriente ygradientes de potencial en el área y terminales cercanas [1.3](921-25).

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En cada cruce de conductores de la malla, éstos deben conectarse rígidamente consoldadura exotérmica entre sí y en los puntos donde se conectan los equipos quepudieran presentar falla o, en las esquinas de la malla, los conductores debenconectarse a electrodos de varilla o tubo de 2,4 m de longitud mínima, clavadosverticalmente.

Los cables que forman la malla deben colocarse preferentemente a lo largo de lashileras de estructuras o equipo para facilitar la conexión a los mismos, ya que es unapráctica común de ingeniería aterrizar a dos cables diferentes todos los equipos.

En 10.2.2 Cálculo de la malla requerida para subestación de potencia cumpliendocon el voltaje de paso y de contacto (IEEE Std 80) se encuentra el cálculo delcalibre mínimo del conductor de la malla para resistir las corrientes de falla. Es importante notar que en Europa se emplea el estándar alemán DIN 57141, que daresultados equivalentes de calibres mínimos.

Los conectores empleados en la malla del sistema de tierras de una subestacióndeben ser de tipo de compresión o soldables.

Los cables empleados en las mallas de tierra son de: acero, acero inoxidable, acerogalvanizado, y cobre. Para evitar la corrosión galvánica en terrenos de bajaresistividad, algunas compañías eléctricas desde el diseño utilizan en sus mallas detierras, cable de cobre estañado para bajar el potencial electronegativo entre losdiferentes metales. El cobre aún es el material más utilizado porque tiene buena conductividad, esresistente a la corrosión y tiene un punto elevado de fusión (1083 C), y dentro de loscables de cobre, se prefiere en el orden por su baja resistencia: temple suave, templesemiduro, temple duro. Pero cuando se considera el robo del cobre como el factor importante, compañíaseléctricas y de telecomunicaciones han cambiado al cable de acero tipo Copperweld.

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Conductor de acero Copperweld - acasolutions.com

8.6 MEJORAMIENTO DE LA RESISTENCIA A TIERRA.

La NOM (250-84) permite para los sistemas con un electrodo único que conste deuna varilla, tubería o placa, que no tiene una resistencia a tierra de 25 ohms omenos, que se complemente con electrodos adicionales de los tipos mencionadosen 8.1 separados por lo menos una distancia de 1,83 m entre sí.

En la práctica, cuando la resistencia del electrodo único mencionado, excede delvalor buscado, esa resistencia se puede reducir de dos siguientes maneras: mejorandoel electrodo, o mejorando el terreno alrededor del electrodo. 8.7 MEJORAMIENTO DEL ELECTRODO.

El electrodo en sí, puede ser mejorado:

a) Usando una varilla de mayor diámetro.b) Usando varillas más largasc) Poniendo dos, tres o más varillas en paralelo.

a) VARILLAS DE MAYOR DIÁMETRO

Usando varillas de 19 mm en lugar de varillas de 13 mm se logra una reducción en laresistencia a tierra de hasta un 10% máximo. Muy poco en realidad.

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b) VARILLAS MÁS LARGAS

Para los casos donde las capas superiores de la tierra son de arena y donde a granprofundidad se encuentra una capa de terreno húmedo, existen varillas que seacoplan unas a otras para lograr longitudes hasta de 15 m.

Por lo general, doblando el largo, se obtiene una reducción del 40% de resistencia atierra.Otra ventaja es que con el uso de varillas largas, se controla el gradiente de potencialen la superficie.

Los electrodos de puesta a tierra de las subestaciones en c.d., son mucho más largosque los normalmente utilizados en corriente alterna. En la estación rectificadora deRice Flats de la Bonneville Power Authority, se utilizan electrodos de 60 metros delargo, para evitar el fenómeno de electro-osmosis, manteniendo una densidad baja decorriente en toda la superficie del electrodo.

c) VARILLAS EN PARALELO (ELECTRODOS MÚLTIPLES)

El colocar varias varillas en paralelo es una manera muy efectiva de bajar laresistividad. Pero, las varillas de tierra no deben ser colocadas muy cerca una de otra[1.1], porque cada varilla afecta la impedancia del circuito, por los efectos mutuos.

La NOM [1.3] (250-83) dice que la distancia entre ellas o de cualquier electrodo, nodebe ser menos de 1,8 m, aunque se recomienda que estén separadas más del largode cualquiera de ellas.Por ejemplo, dos varillas en paralelo a 3 metros de distancia ofrecen una resistenciadel 60% de la resistencia a tierra de una sola de ellas. Pero, incrementando eseespaciamiento a 6 m, la reducción de la resistencia es del 50%.

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Cuando se utilizan múltiples electrodos, la impedancia es mayor y cada electrodoadicional no contribuye con una reducción proporcional en la resistencia delcircuito. Por ejemplo, dos varillas reducen la resistencia al 58% de una sola,mientras que 10 varillas apenas reducen ese valor al 10 %.

La resistencia neta para (n) varillas (Rn) está determinada por la resistencia de unasola varilla (R). Este es un valor aproximado que considera que las varillas estánespaciadas por una distancia igual al diámetro del cilindro protector.

Y, representa el decaimiento de la capacitancia asociada con la propagación en latierra.

Es de observar que, muchas varillas cortas tienden a ser más efectivas que unascuantas largas. Ésto puede ser verificado al unir las ecuaciones de las resistenciasindividuales y las de grupo. Considere como ejemplo de ésto, un terreno deresistividad de 1000 ohm-m. Una varilla de 25 cm da una resistencia a tierra de 300ohm. Dos varillas de 12,5 cm dan una resistencia de 210 ohm. Esto es, 2/3 de laresistencia.Obviamente que esto supone que el terreno superficial es razonablementeconductor.

En la tabla 10.1.1 se muestra la resistencia a tierra (teórica) de diversasconfiguraciones de electrodos.

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8.8 MEJORAMIENTO DEL TERRENO.

Cuando un sistema eléctrico se expande, la que se creía era una baja resistencia atierra, se hace mala. Asimismo, el uso cada vez mayor de tuberías no metálicas y, lacaída en el nivel de aguas freáticas en muchos lados, ha resultado en mayoresresistencias a tierra de sistemas de electrodos que las de diseño.

Cuando la resistencia a tierra no es lo suficientemente baja, hay algunos métodospara bajarla.

En el punto 8.6 anterior, hemos visto que el utilizar varillas más largas y, el uso demuchas varillas en paralelo, baja la resistencia a tierra, pero, cuando lo anterior yano es posible, se tiene que mejorar el terreno mismo mediante productos químicos.Pero, tiene el inconveniente de ser una solución costosa y que bajo ciertascircunstancias se requiere de mantenimiento.

El problema de lograr una resistencia baja en la roca así como en otros suelos de altaresistividad, está asociada con el material en contacto con el electrodo y lacompactación que éste recibe al rellenar el agujero.

El relleno ideal debe compactarse fácilmente, ser no corrosivo y a la vez buenconductor eléctrico. La bentonita entre otros compuestos como el sulfato demagnesio o de sulfato de cobre, o de compuestos químicos patentados (El peruanoTHOR GEL, el GEM de Erico, el GAP de Alta Conductividad 2000 S.A., GRAF deIPECSA, Cero-Ohm, Inte-France, etc.) cumple con esos requisitos.

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En la figura, un método utilizado en sudamérica.

La bentonita es una arcilla consistente en el mineral montmorillonita, un silicato dealuminio, y tiene la particularidad de absorber hasta cinco veces su peso de agua yde hincharse hasta 13 veces su volumen seco [9.1]. Y tiene una resistividad de 2.5ohm-m con humedad del 300%.

Aparte del relleno con alguno de los compuestos mencionados, existen otrosmétodos químicos más. En el primero, es el uso de un electrodo hueco relleno deuna sustancia química que se diluirá con el tiempo en el terreno adyacente. Verdibujo.

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Este método es efectivo donde hay poco espacio como en banquetas oestacionamientos, pero es fácilmente demostrable que la resistencia a tierra obtenida,puede ser fácilmente obtenida de una manera más económica con electrodosmúltiples.

El otro método es excavar una zanja alrededor de la varilla y llenarla con unos 20 o40 kg de los compuestos químicos mencionados arriba, diluyendo con agua.

La primera carga dura unos 2 o 3 años y, las posteriores aún más, por lo que elmantenimiento es menos frecuente con el tiempo.

Por último, se puede utilizar uno de los cementos puzolánicos de tipo grafíticoconductores (EarthLink 101, Conducrete, San-Earth, etc.) de la siguiente manera: secubre el cable del electrodo [4/0 AWG] colocado horizontalmente en una zanja deunos 60 a 75 cm de profundidad, con una capa de cemento seco de unos 5 cm de

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grueso y 50 a 60 cm de ancho. Con el tiempo, el cemento toma la humedad delsuelo y endurece. Este método desarrollado en Japón en los 70s, tiene la ventaja queno requiere mantenimiento, es antirrobo, y por el tipo de material, no se corroen loscables con el tiempo. Y, se adapta perfectamente a los lugares donde la capasuperficial es poco profunda y de alta resistividad. La resistencia a tierra promedio sepuede calcular utilizando la página: www.sankosha-usa.com/calc4.asp, o con elformulario.

El perforar y usar explosivos para hacer grietas en suelos rocosos, como se utilizapara cimentar las torres de líneas de transmisión, se ha utilizado en China paramejorar la resistividad de un terreno de alta resistividad, utilizando un material debaja resistividad para rellenar las grietas [8.6]

Como resultado del mejoramiento del terreno se observa en las mediciones que lavariación estacional de la resistencia de un electrodo es mucho menor a la quepudiera obtenerse en un terreno natural no mejorado.

8.9 CONECTORES

Los conectores de conductores de puesta a tierra con los electrodos pueden ser deltipo de soldadura exotérmica, conectores a presión, abrazaderas u otros mediosaprobados [1.3](250-115). Y no deben tener soldaduras con materiales de puntos debaja fusión (estaño, plomo, etc.) para evitar falsos contactos, ya que pierdecaracterísticas de seguridad la malla, si se llegara a abrir.

En nuestro país, se prefieren las conexiones exotérmicas [De marcas: Cadweld,Thermoweld, Ultraweld o Mexweld] para redes de tierras de subestaciones de altapotencia y para las redes utilizadas en sistemas de comunicaciones y cómputo.

La aplicación de la soldadura exotérmica a cables se la debemos al Dr.Charles Cadweld quien trabajaba como consultor para la compañía Electric

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Railway Improvement Company, conocida hoy por sus iniciales comoERICO, y fue usada originalmente para unir los cables de señal a los rielesde ferrocarriles. La compañía ERICO patentó el proceso y le llamó Cadwelden honor al doctor.

Para fabricar una conexión exotérmica no es necesaria una fuente de energía externa.Al encender una chispa sobre el polvo ignitor, se inicia una reacción química, dondeel óxido de cobre es reducido por el metal aluminio, produciendo cobre fundido aunos 1400 C y escoria de aluminio. Este cobre fluye sobre los conductoressoldándolos en la forma del molde de grafito, obteniendo una unión metálica sólidaen unos 20 segundos. La mezcla adecuada de metal y polvo ignitor (llamada"carga") depende del tamaño de la cavidad del molde, la que los fabricanteshan codificado por números que representan el peso de la mezcla: 32, 45,65, 90, 115, 150, 200, 250 y 500. Es importante notar que una buena unióndepende del ajuste del molde a los conductores, ya que hay que tomar en cuenta quelos moldes de grafito en uso normal se van desgastando y solamente sirven paramáximo unas 50 soldaduras.

Los conectores a presión a usarse en sistemas de puesta a tierra deben ser adecuadospara el número y tipo de conductores. Además, deben de ser compatibles con losmateriales de los conductores y los electrodos de puesta a tierra, y cuando se usenenterrados, deben ser del tipo apropiado [1.3](250-115) con la leyenda BURIED.

8.10 REGISTROS

La sección [1.3](250-117) dice textualmente que "las abrazaderas u otros accesoriospara puesta a tierra, deben estar aprobados para su uso general sin protección, oprotegerse contra daño físico...con una cubierta protectora...", y la Sección 250-112menciona que la conexión debe ser accesible, siempre que no esté en un electrodohundido, empotrado o enterrado.

Pero en el caso de las subestaciones, la misma norma especifica que deben hacersemediciones periódicas en los registros para comprobar que los valores del sistema detierras se ajustan a los valores de diseño. Por ello, se recomienda dejar registros enlos electrodos de varilla.

Cuando se coloquen registros, se recomienda que sean al menos de 150 mm dediámetro para hacer cualquier maniobra y, que tengan tapa.

Aparte de los registros de fábrica, hechos de polietileno, que son de utilidad en zonade tránsito de persona donde el voltaje de paso es muy elevado,

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se pueden construir esos registros empleando un tubo de albañal, lo que es mejorpara la conductividad, con la boca hacia arriba para que sirva de tope a una tapa decemento. Es importante notar que dentro de los registros, la conexión a los electrodosse realiza con conectores del tipo mecánico.

8.11 CONDUCTORES DEL ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA.

El conductor del electrodo de puesta a tierra sin ningún empalme (Exc. empalmesirreversibles (250-81 Exc 1) puede llevarse a cualquiera de los electrodosdisponibles del sistema de puesta a tierra y es dimensionado según el mayor calibrerequerido para todos los electrodos disponibles de acuerdo con la tabla 250-94 de laNOM [1.3]. Excepto en el caso de un único electrodo del tipo varilla, o del tipoUfer, donde se permite que el conductor del electrodo no sea mayor de calibre 6AWG en cobre (250-94 Exc a y b) [1.3]

Este conductor, si es de calibre 4 AWG o mayor, no requiere de protección, exceptoen casos donde esté expuesto a daño físico severo. En caso de ser calibre 6 AWGdebe fijarse a la construcción o, debe correr por un tubo conduit. Y, los calibresmenores, deben correr siempre por tuberías conduit. En el caso de las tuberíasconduit, éstas deben ser eléctricamente continuas; esto es, deben estar conectadas atierra en ambos extremos. Inclusive las que cubren el cable de puesta a tierra de lasacometidas residenciales.

Estos cables no deben ser de aluminio o de cobre con aluminio porque se corroencuando están en en contacto con la tierra o con el cemento. Por ello, la normamexicana de Instalaciones eléctricas sólo permite el uso de aluminio comoconductor desde una altura mínima de 450 mm sobre el terreno natural [1.3](250-92a). 8.12 EJEMPLOS DE LISTADOS DE MATERIALES PARA PUESTA A

TIERRA. a) Malla para subestación de potencia.

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150 mCable de cobre temple suave de 19 hilos, calibre 4/0 AWG. Marca Conductores MonterreyViakon.

9 PzaVarilla electrodo de puesta a tierra de tipo Copperweld de 5/8" de diámetro, y 3 m de longitud.Con 0.010" de revestimiento.

1 PzaMolde para conector exotérmico en "X" de cable de paso calibre 4/0 AWG a cable de pasocalibre 4/0 AWG, marca Cadweld modelo XBM-2Q2Q

1 PzaMolde para conector exotérmico en "T" de cable de paso calibre 4/0 AWG a cable de derivacióna tope calibre 4/0 AWG, marca Cadweld modelo XAC-2Q2Q

1 PzaMolde para conector exotérmico de cable de paso calibre 4/0 AWG a varilla electrodo de 5/8",marca Cadweld modelo GTC-162Q

1 Pza Conector mecánico para cable 4/0 de paso a varilla 5/8", marca Burndy modeloGAR6429

16 Pza Carga para soldadura exotérmica marca Cadweld modelo 250

6 Pza Carga para soldadura exotérmica marca Cadweld modelo 200

9 Pza Carga para soldadura exotérmica marca Cadweld modelo 115

1 Pza Registro de PVC de 10" de diámetro y 24" de profundidad. Tapa de acero. MarcaHarger Modelo 362PBS

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