Presentacion Puesta a Tierra

COLEGIO REGIONAL DE INGENIEROS ELECTRICOS Y ELECTRONICOS

PROTECCION Y SEGURIDAD A LAS PERSONAS

ELECTRICOS Y ELECTRONICOS

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

PorCarlos Julio Arosemena SalemCarlos Julio Arosemena SalemSeptiembre, 2006

Potential (Volt)

23752277217820791980188217831684158514871388128911901092

993894795697598499

Touch Potential 3D Graph for TEST

400302203104

6

SISTEMAS DESISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

TIPOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA ELEMENTOS DE UNA MALLA SEGURIDAD AL PERSONAL SEGURIDAD AL PERSONAL SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES SIMULACION, VOLTAJES DE PASO Y TOQUE

INTRODUCCIONINTRODUCCION

Resaltar la importancia de una buena puesta

El porqu de su monitoreo y mantenimientoEl porqu de su monitoreo y mantenimiento

Para realizar el estudio se revisaron y analizaron diferentes estndaresyreconocidos como los de la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), publicaciones, manuales de equipos de medicin y pginas en Internet de algunos de los fabricantes de dichos equipos adems del uso del software EDSAequipos adems del uso del software EDSA


TIPOSTIPOSTIERRA DE SERVICIO

TIERRA DE PROTECCION

SISTEMAS DE TENSION DIFERENTESNOTA:

TIERRA DE PROTECCION

L1 L2 L3

No es permitido conectar a la misma malla sistemas de tensiones diferentes, salvo que la resistencia de puesta a tierra de

L1 L2 L3240 V 3P 480 V 3P

N

cada malla sea menor o igual a 1 ohm.

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRATIERRA DE SERVICIO 240 V TIERRA DE SERVICIO 480 V

Y 480 V

SISTEMAS DE DISTRUBUCION

Sistemas aislados

DE ENERGIA ELECTRICA

Sistemas aislados

No tienen conexin intencional a tierra

Caractersticas

- No tienen conexin intencional a tierra

- Bajsimas corrientes de corto circuito, ..protecciones especiales, sensibles, I (mA)

- Mayor continuidad de servicio

- Poco utilizados


SISTEMAS DE DISTRUBUCION DE ENERGIA ELECTRICA

Sistemas aterrizados Sistemas aterrizados

- Solidamente aterrizadosCaractersticas

Neutro de los trafos a tierra- Resistencia - bajo valor- Resistencia - alto valor - Reactor

B bi P t

Neutro de los trafos a tierra

Disminucin de Sobretensiones

Corto circuito detectado inmediatamente

P t i id t < 5 - Bobinas Petersen

Proteccin del personal

Protecciones rpidas, t < 5 seg.

Tendencia actual

BT, no usar resistencia en el neutroMT, conectados con baja resistenciaAT, se usan resistencias y reactores


y


Mallas de Tierra

- ObjetivosEs un conjunto de Objetivos- Tipos- Resistividad equivalente del terreno

conductoresque permiten conectar los conductores a un

- Resistencia de puesta a tierra- Seguridad al personal

conductores a un medio de referencia.

* Tensin de contacto (2)* Tensin de paso (1)

* Tensin de malla (3)


* Tensin de transferencia (4)

SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA

Est formada por:Est formada por:

- Resistencia del conductor que conecta los equipos a tierra.

- Resistencia de contacto entre la malla y el terreno.

Objetivos

- Resistencia del terreno donde se ubica la malla.

Objet os

- Evitar tensiones peligrosas.

- Evitar descargas elctricas entre las personas.ta desca gas e ct cas e t e as pe so as

- Proporcionar un camino a tierra para las corrientes de falla a tierra



TiposMalla de alta tensin

Malla de baja tensin

65: Valor de tensin de seguridad a la que puede quedar una persona sometida al momento de una sobrecorriente.

I: Corriente de operacin de la proteccin del circuito o del equipo protegido por la puesta a tierra.



Resistividad equivalente del terreno

Para un correcto diseo, se necesitar encontrar una resistividad equivalente del terreno.

La resistividad equivalente de un terreno es dependiente de las dimensiones y ubicacin del electrodo. Esta se modifica si cambia su rea o profundidad.



Medicin de la resistividad del terrenoFinalidad: Conocer las propiedades magnticas o dielctricas representativas del terreno que permitan un adecuado diseo de la puesta a tierra.

Configuracin: Tetraelectrdica, mtodo Schunberger o Wenner.

Electrodos (Espaciamientos de sondas a: 100, 50 y 30 m)

- Lnea recta

- Sobre una misma lnea de nivel

-Sobre dos rectas que formen un ngulo no mayor a 15 grados.

-Zona prxima

Instrumento:

- Escala:1 a 100 ohm

Resolucin 0 01 ohm


- Resolucin 0.01 ohm


Resistencia de puesta a tierra

La resistencia de la malla de tierra de la subestacin depende:

-R1 = Resistencia del Electrodo

R = Resistencia de la geometra de la malla-R2 = Resistencia de la geometra de la malla



Medicin de la resistencia de puesta a tierraFinalidad: Conocer el valor de la resistencia de una puesta a tierra de acuerdo a un diseo especifico.

Este valor ser comparado con el diseo y luego utilizado para calificar la efectividad esperada de la puesta a tierra.

Instrumentos: El mismo instrumento empleado para la medicin de resistividad del suelo se lo emplea para la medicin de la resistencia final de puesta a tierra con la salvedad dese lo emplea para la medicin de la resistencia final de puesta a tierra con la salvedad de unir los bornes C1 y P1

Calificacin de resultados: El resultado se comparar con:

1)._ El valor calculado para el proyecto.

2)._ Valores lmites determinados por la norma IEEE-Std 80


CONSIDERACIONES PRACTICASCONSIDERACIONES PRACTICAS

Mtodo corrientes bajas

- Utilizacin de instrumentos porttiles

Afectacin con voltajes y corrientes residuales- Afectacin con voltajes y corrientes residuales

- Solo para mallas pequeas

- Corrientes elevadas (1 - 50 A)

Mtodo corrientes altas

- Alimentacin en baja tensin (240 480 V)

- Instrumentos, voltmetros y ampermetros tradicionales.


, y p

- Se eliminan o disminuyen los voltajes residuales.

SEGURIDAD AL PERSONALSEGURIDAD AL PERSONAL

El riesgo de muerte de una persona ante el indebido contacto con algnEl riesgo de muerte de una persona ante el indebido contacto con algn elemento energizado, depende de:

Frecuencia- Frecuencia

- Magnitud

- Duracin (t) de la circulacin de corriente a travs del cuerpo humano( ) p

Donde:

Ik es la corriente de corto circuito


0.116 es un constante emprica (cuerpo humano)

SEGURIDAD AL PERSONAL

Tensin de Contacto


Es aquella a la que una persona queda sometida al tocar un equipo energizado.



Tensin de Paso


Es aquella que corresponde a la elevacin de potencial debido a la corriente de corto circuito que circula desde la malla al terreno y pudiera forzar a que una corriente circule por el cuerpo de una persona que este sobre la malla.



Mallas Equipotenciales


q p

Son mallas auxiliares que estando conectadas alestando conectadas al

sistema principal de tierra , son instaladas

superficialmente en las reas de trabajo y maniobra elctrica,

brindando una mayor proteccin al personal.proteccin al personal.


Niveles de riesgo que implica el paso de la corriente por el cuerpo humano

HERRAMIENTA DE SIMULACION

Analiza el diseo del Sistema de Puesta a Tierra

SOFTWARE EDSA

- STANDARD ANSI/IEEE 80-2000- CALCULO TENSION DE PASO (50 y 70 Kg.)

- CALCULO TENSION DE TOQUE (50 y 70 Kg.)

- MODELO DEL TERRENO 2 CAPAS

- DIFERENTES FORMAS DE MALLAS

1500

2000

2500

(

V

O

L

T

)

Step Potential Along an AxisAllow able Touch = 841(V)Allow able Step = 2696(V)

Potential (Volt)

23752277217820791980188217831684

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.00

Axis Distance (m)

0

500

1000

1500

P

o

t

e

n

t

i

a

l

158514871388128911901092

993894795697598499400302203104

6


Step Potential Along an Axis Touch Potential EquiPotential Lines for TEST

HERRAMIENTA DE SIMULACION SOFTWARE EDSA

S SANALISIS TENSION DE PASO Y CONTACTO (TOQUE)

DIFERENTES CONFIGURACIONESDIFERENTES CONFIGURACIONES PARA UNA PUESTA A TIERRA

OBJETIVO (1), Minimizar riesgos elctricos al personal (caso

- Un electrodo con un anillo de seguridad

( ) g p (medidor).

- Un electrodo, con un anillo de seguridad- Cuatro electrodos, con un anillo de seguridad- Tres electrodos, con un anillo de seguridad- Un electrodo, con dos anillos de seguridad



CONDICIONES DE PRUEBA

1. Superf, 3000 ohm-m 10 cm

2. 1 capa, 40 ohm-m 2 m

MAXIMOS PERMISIBLES

1. T. TOQUE 5200 volt.

2 T PASO 17440 voltSOFTWARE EDSA

ANALISIS TENSION DE CONTACTO Y PASO TABLEROS CONECTADOS A TIERRA (MEDIDOR)

p

3. 2 capa, 50 ohm-m

4. Icc = 1500 Amp

2. T. PASO 17440 volt.

TABLEROS CONECTADOS A TIERRA (MEDIDOR)

12000

14000

16000

18000

T

)

Touch Potential Along an AxisAllow able Touch = 5193(V)Allow able Step = 17441(V)

12000

14000

16000

18000


Eje en un extremo

0.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000 6.0000

Axis Distance (m)

2000

4000

6000

8000

10000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

Touch Potential Along an Axis0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000

Axis Distance (m)

2000

4000

6000

8000

10000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

Step Potential Along an Axis

16000

18000


16000

18000


16000

18000


(T. Contacto) t = 0.02 seg 1500 A,

1 capa 40 ohm-m

(T. Paso) t = 0.02 seg 1500 A,

1 capa 40 ohm-m

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000 5.0000

Axis Distance (m)

6000

8000

10000

12000

14000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

Touch Potential Along an Axis

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000 5.0000

Axis Distance (m)

6000

8000

10000

12000

14000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)


0.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000 6.0000

Axis Distance (m)

4000

6000

8000

10000

12000

14000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)


1 capa 40 ohm-m 1 capa 30 ohm-m

g g g

(T. Contacto) t = 0.02 seg 1500 A,

1 capa 40 ohm-m (T. Paso) t = 0.02 seg 1500 A,




2. 1 capa, 100 ohm-m 2 m

MAXIMOS PERMISIBLES


2 T PASO 15000 voltSOFTWARE EDSA

ANALISIS TENSION DE CONTACTO Y PASO TABLEROS CONECTADOS A TIERRA (MEDIDOR)

p

3. 2 capa, 50 ohm-m

4. Icc = 3000 y 1500 Amp

2. T. PASO 15000 volt.

TABLEROS CONECTADOS A TIERRA (MEDIDOR)

2000

2500

3000

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)


0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

Axis Distance (m)

0

500

1000

1500

P

o

t

e

n

t


5500

6000

6500

7000


12000

14000

16000


12000

14000

16000


(T. Paso) t = 0.5 seg 3000 A, 1 m

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

Axis Distance (m)

2500

3000

3500

4000

4500

5000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 10.000

A i Di t ( )

4000

6000

8000

10000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

0.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000 6.0000 7.0000 8.0000 9.0000

A i Di t ( )

4000

6000

8000

10000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

Axis Distance (m)


(T. Contacto) t = 0.02 seg 3000 A, 1 m

Axis Distance (m)

Touch Potential Along an AxisAxis Distance (m)


(T. Contacto) t = 0.02 seg 1500 A, 1 m (T. Contacto) t = 0.02 seg 3000 A, 1 m




OBJETIVO (2) Mi i i i l t i l l (

U ll 70*70 l t d l t t i

OBJETIVO (2), Minimizar riesgos elctricos al personal (caso tablero de control y medicin).

.

- Una malla 70*70 m, con electrodos en el contorno exterior

- Una malla 70*70 m, con mallado de proteccin debajo de los tableros





2. 1 capa, 400 ohm-m

MAXIMOS PERMISIBLES


2 T PASO 2600 voltHERRAMIENTA DE SIMULACION SOFTWARE EDSA

ANALISIS TENSION DE CONTACTO Y PASO MALLA SUBESTACION (TABLERO DE CONTROL Y MEDICION)

p

3. Icc = 20000 Amp2. T. PASO 2600 volt.

MALLA SUBESTACION (TABLERO DE CONTROL Y MEDICION)

1500

2000

2500

(

V

O

L

T

)


0.000 20.000 40.000 60.000 80.000

Axis Distance (m)

500

1000

1500

P

o

t

e

n

t

i

a

l


20000

Touch Potential Along an Axis18000

20000

22000

24000


9000

10000


(T. Paso)

5000

10000

15000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

Allow able Touch = 841(V)Allow able Step = 2696(V)

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

0.000 20.000 40.000 60.000 80.000

Axis Distance (m)

Touch Potential Along an Axis0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

Axis Distance (m)

2000


0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000

Axis Distance (m)

1000


(T. Contacto) (T. Contacto) (T. Contacto)




OBJETIVO (3), Minimizar riesgos elctricos al personal, (caso

- Un electrodo

( ) g p (contornos adicionales a la malla).

- Una malla 70*70 m, con un electro en una de sus esquinas- Una malla 70*70 m, con electrodos en el contorno exterior- Una malla 70*70 m, con electrodos en el contorno exterior mas uno interior (3m)- Una malla 70*70 m, con electrodos en el contorno exterior mas dos interiores (3m)

U ll 70*70 l t d l t t i t i t i (3 )


- Una malla 70*70 m, con electrodos en el contorno exterior mas tres interiores (3m)





MAXIMOS PERMISIBLES



ANALISIS TENSION DE CONTACTO Y PASO CONTORNO MALLA SUBESTACION (1)

p


CONTORNO MALLA SUBESTACION (1)

9000

10000

11000

12000

13000


2500

3000


2500 Step Potential Along an AxisAllow able Touch = 841(V)Allow able Step = 2696(V)

Un solo electrodo Un solo electrodo y malla Contorno de electrodos y malla

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

500

1000

1500

2000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

500

1000

1500

2000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000

Axis Distance (m)


0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

Axis Distance (m)


0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

Axis Distance (m)


(T. Paso) (T. Paso) (T. Paso)





MAXIMOS PERMISIBLES



ANALISIS TENSION DE CONTACTO Y PASO CONTORNO MALLA SUBESTACION (2)

p


CONTORNO MALLA SUBESTACION (2)

2500 Step Potential Along an AxisAllow able Touch = 841(V)



1 contorno adicional y malla 2 contornos adicionales y malla 3 contornos adicionales y malla

500

1000

1500

2000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

( )Allow able Step = 2696(V)

500

1000

1500

2000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

Allow able Step = 2696(V)

500

1000

1500

2000

P

o

t

e

n

t

i

a

l

(

V

O

L

T

)

Allow able Step = 2696(V)

0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

Axis Distance (m)


0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000

Axis Distance (m)


0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

Axis Distance (m)



ANALISIS TENSION DE PASO Y CONTACTO (TOQUE)

- Un electrodo conectado a un tablero, no ofrece proteccin al personal circundante la colocacin de anillos y mallas de seguridad es necesaria

CONCLUSIONES:

circundante, la colocacin de anillos y mallas de seguridad es necesaria.- En pro de verificar el funcionamiento de un sistema de tierra, se debe tener muy

en cuenta el tiempo de apertura de la proteccin

- La funcin de la malla es cubrir un rea que garantice la evacuacin de la

- Se puede observar que el aumentar el nmero de electrodos en el contorno de la malla, disminuye la tensin de paso.La distribucin de la tensin de paso no es uniforme en toda la malla y presenta

q gcorriente de corto circuito adems de proteccin y seguridad al personal

.

- La distribucin de la tensin de paso no es uniforme en toda la malla, y presenta unos picos en su contorno.

- Para minimizar los picos de tensin de paso y a su vez disminuir el riesgo del personal es recomendado aumentar el rea de la malla con respecto al sector


protegido, adems de realizar un doble contorno con espaciamiento 0.5 veces la distancia entre cuadrculas.

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Presentacion Puesta a Tierra