Normas y regulaciones para equipos eléctricos

Muchas veces el principal problema a la hora del diseño, es encontrar las normas que sustenten nuestros

cálculos y consideraciones, sobretodo a los nuevos ingenieros que por la falta de experiencia nos cuesta

encontrar las normas apropiadas, pues bien aquí les traigo una pequeña guía que los puede ayudar con

este problema.

 Transformadores Eléctricos

Para trasformadores eléctricos tenemos como referencia la ANSI/IEEE C57, que nos sirve para la parte

de distribución, potencia y regulación, Por otro lado la NEC, tiene los requerimientos y recomendaciones

para aplicaciones de transformadores.

 La IEEE 141 (El libro Rojo) tiene una buena sección sobre el tema. Para transformadores inmersos

en liquidotenemos la ANSI/IEEE C57.12.00, esta norma se usa junto con la C57.10.12.10, las cuales nos

información especifica sobre ajustes, accesorios, pruebas, etc. C57.92 es una guía para la carga, también

hay unas 49 normas que se referencian en la C57.12.00.

 Ducto Barras

La ANSI C37.23 para buses con cubierta metálica para 600V o mas, este estándar habla sobre

capacidades, construcción y calculo de perdidas perdidas. Este estándar es aplicable a un bus con

cobertura metálica usado con 480V en un Switchgear .

 Switchgear

Los términos usados cuando hablamos de switchgears están definidos por la ANSI/IEEE C37.100. El

termino “Switchgear” es usado para definir un amplio conjunto de equipos que

contienen interruptores o interruptoresde corriente. La industria petrolera usas principalmente switchgear

protegidos con una carcasa metálica. Los requerimientos para dicha carcasa están descritos en la

ANSI/IEEE C37.20.1, 2 y 3.

 Motores

La norma básica para todos los motores y generadores es la NEMA MG-1, la cual se divide en 3 partes, la

primera es estándares aplicados a todas las maquinas, la segunda es estándares aplicados

a maquinaspequeñas y medianas. La ultima parte habla sobre los estándares aplicados

a maquinas grandes.

Los estándares IEEE 112,113 y 115 muestran las pruebas y procedimientos para motores polifásicos de

inducción, motores DC y maquinas síncronas, respectivamente. La IEEE 43, 117 y 275 cubren la parte de

las pruebas de aislamiento. La IEEE 85 y la NEMA MG3, hablan sobre los niveles de ruido y predicción

del nivel de ruido después de la instalación.

 Cargadores de Baterías

No existe un estándar único que abarque todo lo referente al tema, pero la NEMA IB-4 cubre la parte de

los requerimientos desempeño y prueba de capacidad para baterías. También hay 3 estándares

publicados por la IEEE, instalaciones para plantas de potencia y subestaciones. IEEE 450 habla sobre el

mantenimiento, prueba y reemplazo de las baterías. La IEEE 484 cubre la parte del diseño para la

instalación de bancos de baterías. La  IEEE 485 se usa frecuentemente para el dimensionamiento de

contenedores de baterías.

El estándar ANSI/NEMA PE-5 cubre los cargadores de baterías utilitarias. El PE-7 habla sobre cargadores

de baterías para sistemas de comunicaciones.  

 Estándares Generales de Diseño

Los libros de colores de la IEEE (color books) probablemente sea el compendio mas completo y extendido

sobre sistemas eléctricos industriales y comerciales, entre ellos tenemos:

EL libro rojo (red book) “Sistemas de distribución para plantas industriales”

El libro verde (green book) “Practicas recomendadas para el aterramiento de sistemas industriales y

comerciales de potencia.

El libro pardo (o amarillo claro, Buff book) “Practicas recomendadas para la protección y coordinación

de sistemas industriales y comerciales de potencia.

El libro naranja (orange book) Practicas recomendadas para sistemas de emergencia y respaldo para

industrias y comercios.

El libro marrón (brown book) Practicas recomendadas para análisis de sistemas de potencia.

El libro Dorado (golden book) Practicas recomendadas para el diseño de sistemas

de potenciaindustriales y comerciales confiables.

El libro bronce (bronze book) practicas recomendadas para la conservación de energía y efectividad

de costos en sistemas de potencia industriales y comerciales.

La American Petroleum Institute (API) tiene especificaciones generales para sistemas eléctricos en

refinerías y plataformas marinas, estas son:

RP540 “Instalaciones eléctricas en plantas procesadoras de petróleo” 

RP14F “ Practicas recomendadas para el diseño e instalación de sistemas eléctricos en plataformas

de producción marinas”.

Clasificación de áreas peligrosas

Las fabricas e instalaciones que manejan sustancias inflamables, pueden usar la norma API RP 500 la

cual provee una guía para clasificar el área, esta norma tiene las actualizaciones RP 500A, RP 500B y RP

500C.

Las plantas químicas tienen también una guía de practicas recomendadas la NFPA 497A que es similar a

la RP500, sin embargo esta toma en cuenta el flujo , presión y tamaño de los quipos para clasificarlos

como de bajo, medio y alto peligro.

La NFPA 30 direcciona el almacenamiento de líquidos inflamables, una ves que el material inflamable ha

sido identificado, este se clasifica según la NFPA 497M.

La NFPA 50A trata sobre los sistemas de gas hidrogeno.

 

PAT – Mallas y conductores de PAT

Lineamientos para la seguridad en la toma a tierra de corriente alterna

en subestaciones de la IEEE Std 80-1988, se utiliza una fórmula de

fusión como base para la selección del tamaño mínimo del conector, para

evitar su fusión (derretimiento) cuando se hagan presentes las fallas.

Esta fórmula se puede simplificar hasta expresarla como sigue:

9. NORMAS DE REFERENCIAS 

IEEE Std 802000 “Guide for Safety In AC Substation Grounding.” 

IEEE   Std   811983   “Guide   for   Measuring   Earth   Resistivity,   Ground   Impedance,  

and Earth  Surface  Potentials of a Ground System”. 

IEEE Std 142 “Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Sy

stems”. 

IEEE Std 367 “Recommended Practice for Determining the Electric Power Station Ground Po

tential Rise and Induced Voltage From a Power Fault”. 

IEEE Std 11002000 “Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipm

ent”. 

IEEE Std C62.92.4 “Guide for the Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Syste

ms, Part IV—Distribution”. 

IEEE Std C62.92.1 “Guide for the Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Syste

msPart I: Introduction.” 

ANSI/IEEE   C62.921987   IEEE   Guide   for   the   Application   of   Neutral   Grounding   in  

Electrical  Utility Systems Part IIntroduction 

IEEE 1048 IEEE Guide for Protective Grounding of Power Lines. 

IEEE  524A  IEEE  Guide  to  Grounding  During  the  Installation  of  Overhead  Transmission  

Line  

Conductors ASTM G162 Standard Practice for Conducting and Evaluating Laboratory Corrosi

ons Tests in Soils. 

ASTM G 162 99 “Standard Practice for Conducting and Evaluating Laboratory Corrosions Tes

ts in Soils”. 

ASTM G5795a “Standard Test Method for Field measurement of Soil Resistivity Using the W

enner  Four Electrode Method”. 

RETIE Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas. Res 180398 de 2004 y 180498 de 200

5.

Estimados Listeros:

Recurro a Uds. para su apoyo referente a la medición de una malla "grande" de puesta a tierra.

La malla esta instalada en una planta (concentradora - mina), se requiere saber si esta malla todavía cumple con los rangos permisibles (motivo principal para la medición).

Agradecería mucho compartir un procedimiento de medición u comentarios y recomendaciones que ayudarían mucho.

Saludos:

Alexander Arroyo Jimenez

Ingeniero Electricista

Estimado Alexander

Como información ortodoxa cuentas con el boletín IEEE 81, que es la guía para mediciones de sistemas de puesta a tierra, y como información practica  la misma la puedes consultar en las paguinas de los fabricantes de equipos   por ejemplo FLUKE, Megger, etc, son muy didácticas, y están en español.

 Por lo demás es seguir el método que te parezca adecuado para tu caso y aplicarlo de la mejor manera.

 Saludos

Carlos Puente

Guayaquil Ecuador

 Alexander:

Para medir grandes mallas de tierra (extensas), se debe aplicar la norma IEEE Std 81.2. 

81.2-1991  -  IEEE Guide to Measurement of Impedance and Safety Characteristics of Large, Extended Or Interconnected Grounding Systems

La diferencia con una malla de tierra normal, es que la tierra remota, donde se presenta el valle de potencial que se emplea para aplicar el método de la caída de potencial, queda muy lejos y entonces la distancia requerida de los electrodos de prueba es muy grande.

La citada norma siguiere una distancia de separación del electrodo (o malla provisional) de corriente, de 6.5 veces el diámetro   Eso significa que una malla de 500 metros de diámetro, por ejemplo, requiere una prueba aplicando corriente a unos 3 km de distancia.

Si eso no se hace así, la medición por el método de caída de potencial, no mostrará una meseta o valle de potencial y por lo tanto, es indeterminada la medición y no es confiable.

Eso dificulta las mediciones de grandes mallas de tierra.

Por otra parte, un Telurimetro normal, aplica entre 50 y 150mA a la prueba.  Si esa inyección se hace a una distancia de mas de 50 o 100 metros, las tensiones superficiales serán prácticamente ruido.  Eso también dificulta las mediciones, por lo que la citada norma, recomienda emplear fuentes de alta corriente.

Pero ten presente que el valor de resistencia de puesta a tierra no es el método adecuado para saber si una malla cumple o no con los valores adecuados de seguridad.

Yo he medido mallas de 0.2 Ohm de RPT y hacen parte de sistemas inseguros para las personas.

Eso se debe a que el riesgo es la electrocución por tensiones de paso y contacto.  Así la malla sea buena, si hay superficies distantes pero con tensiones transferidas que introduzcan riesgos de tensiones peligrosas, el sistema no es seguro.

Eso se presenta muchas veces en mallas (cercas) perimetrales de subestaciones de alta tensión.

La verdadera prueba para saber si un sistema es seguro, es medir tensiones de paso, de contacto y transferidas.  El valor de resistencia de puesta a tierra es un resultado secundario de un correcto diseño, no es una meta segura de diseño.

Saludos

Andres Felipe jaramillo

Cali Colombia