IAS PANAMA
Panamá, 30 de agosto de 2011
“TIERRAS: ¿PARA QUE? ”
Fredy Villalta
TUTORIAL
SERIE DE LIBROS DE COLOR
IEEE
CONEXIÓN A TIERRA DE
SISTEMAS INDUSTRIALES Y
COMERCIALES
(GREEN BOOK)
Presenta: Fredy Villalta
Recommended IEEE Practice for Grounding of Industrial and
Commercial Power Systems
GREEN BOOK
Power Systems Engineering Committee
IEEE Industry Applications Society
IEEE Std 142-1991
0.- PANORAMA
1.- ATERRIZAJE DE SISTEMAS
2.- ATERRIZAJE DE EQUIPOS
3.- ATERRIZAJE DE CARGAS ESTATICAS
4.- ATERRIZAJE DE RAYOS
5.- ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS
SENSIBLES
6.- ATERRIZAJE DE DUCHAS ELECTRICAS
0.- PANORAMA
LEY DE OHM
I
E
Z
E=ZI
1.- ATERRIZAJE DE SISTEMAS
Negro/rojo/azul
120 V
I
Z
blanco
120 V
I=0
tierra
Negro/rojo/azul
2.- ATERRIZAJE DE ENCERRAMIENTOS
DE EQUIPOS
Negro/rojo/azul
120 V
I
Z
blanco
120 V
Toma
de
tierra
I=0
verde
Negro/rojo/azul
2.- ATERRIZAJE DE ENCERRAMIENTOS
DE EQUIPOS
Negro/rojo/azul
I
120 V
120 V
I=0
Toma
de
tierra
If1 = Ifalla
I
blanco
Z
If
verde
verde
Negro/rojo/azul If2
3.- ATERRIZAJE DE CARGAS ESTATICAS
Negro/rojo/azul
I
I
120 V
Z
blanco
120 V
I=0
toma
de
tierra
verde
Negro/rojo/azul
I de cargas estáticas
4.- ATERRIZAJE DE DESCARGAS ELECTRICAS (rayos)
Negro/rojo/azul
I
I
120 V
Z
blanco
Irayo
120 V
I=0
toma
de
tierra
If= Ifalla
verde
verde
Negro/rojo/azul
stray currents
5.- ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS SENSIBLES
Negro/rojo/azul
I
Irayo
120 V
120 V
I
blanco
verde
verde
Negro/rojo/azul
I = 0 I= I
falla
toma
I siempre es cero
de
V
siempre
es
cero
tierra
stray currents
5.- MAL ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS SENSIBLES
Negro/rojo/azul
I
I
120 V
blanco
Irayo
120 V
I=0
toma
de
tierra
I= Ifalla
verde
verde
Negro/rojo/azul
stray currents
5.- MAL ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS SENSIBLES
Negro/rojo/azul
I
Irayo
120 V
120 V
I=0
toma
de
tierra
I= Ifalla
I
blanco
verde
verde
Negro/rojo/azul
(I?)(R?) < 0.5 V
CAUSAS PRINCIPALES DE LOS DISTURBIOS EN LA
CALIDAD DE LA ENERGIA ELECTRICA.
• Naturales, ejemplo las descargas atmosféricas.
• Maniobras, ejemplo la entrada o salida de un
banco de condensadores.
• Fallas, ejemplo un cortocircuito monofásico en
un sistema de distribución.
• Errores de Diseño y Construcción de los
sistemas eléctricos.
• Errores en los Sistemas de tierra.
PRINCIPALES CONSECUENCIAS DE LOS DISTURBIOS EN LA
CALIDAD DE LA ENERGIA.
• Daños y errores en los sistemas de control, de
cómputo, de monitoreo y en los de protección.
• Aumento de las pérdidas y de los problemas
operacionales en los sistemas de potencia.
• Fallas de aislamiento.
• Daño y destrucción de los componentes de los
sistemas de potencia, y equipos electrodomésticos.
• Dan origen a otros disturbios electromagnéticos.
EL NUEVO INTERES EN LA CALIDAD DE LA ENERGIA SE
DEBE A:
• Que afecta la economía de los procesos productivos.
• La entrada en vigencia de los mercados desregulados.
• Uso más frecuente de equipos y controles electrónico
muy sensible.
• Incremento de la automatización y computarización.
• Incremento en los costos y en la ocurrencia de los
disturbios.
• Cambio en la estructura de los procesos productivos.
• Incremento en la sensibilidad de los sistemas eléctrico a
los disturbios en la calidad de la energía (aire
acondicionado)
RECOMENDACIONES SOBRE CABLEADO.
• Realizar separación de cargas sensibles de cargas
sucias.
• Reorganización de circuitos o la formación de
circuitos dedicados.
• Chequeo periódico del alambrado.
• Balancear y distribuir la carga.
• Uso de la técnica IG.
MODELO BASICO DE UN
CABLEADO IG.
RECEPTACULO IG.
VENTAJAS DE UN CABLEADO
IG.
RECOMENDACIONES DE
SISTEMAS DE TIERRA.
• Especificar un conductor de tierra aislado o separado.
• Utilizar anillos de tierra de cobre, con el objetivo de
obtener un resistencia de 5 ohms o menor.
• Medir la resistencia de tierra periódicamente.
• Remover cualquier unión entre la tierra y el neutro que
se dé fuera del panel principal.
• No aislar o separar las tierras de las cargas sensibles.
• Realizar estudios periódicos del clima y los suelos.
• Uso de conduit metálicos.
SISTEMA QUIMICO DE TIERRA.
• Sistema electrolítico de baja impedancia junto con
técnicas de mejoramiento y relleno del suelo.
• Libre de mantenimiento.
• Costo competitivo.
• Amplía el margen de seguridad para el personal.
• Las propiedades del sistema se mantienen constante.
• Con grandes aplicaciones en cargas que demandan una
alta calidad de la energía.
• Presenta un valor de resistencia menor en comparación
con las varillas convencionales.
• PERO: ¡SE LE DEBE DAR MANTENIMIENTO!!!
• Se debe respetar el Código de colores que recomienda el NEC.
• El blanco o gris (neutro) y el verde amarillo (referencia) deben correr aislados
desde la subestación.
• El verde (tierra de seguridad para retorno de las corrientes de falla) se debe
conectar a todas las partes metálicas que no formen parte del circuito eléctrico;
incluso se puede conectar a electrodos adicionales de tierras locales para
protección de las personas.
DUCTOS O CANALIZACIONES
TOMA COMPUTADORA
TOMA POTENCIA
FASE = 120 V
VERDE/AMARILLO O VERDE
NEUTRO = BLANCO
RAYO EN TALLERES GRAFICOS (13-09-05)
SUBESTACION DELTA ABIERTA-DELTA ABIERTA
v = L di/dt
XL = 0.051 ohmios/1,000 pies;
L = 0.051/377 rad/s =135.2 µH/pie
Tabla 9 Pág 70-690 del NEC
El rayo más común es de 10,000 A/µs
Entonces:
CONEXIÓN
ACTUAL
v = (135.2)(10-6)(10-3)(10)(103)/(10-6)
v = 1,352 voltios/pie
Si son 15 pies, el neutro se eleva:
20,280 V
RAYO EN TALLERES GRAFICOS (13-09-05)
CONEXIÓN ACTUAL
RAYO EN TALLERES GRAFICOS (13-09-05)
SUBESTACION DELTA ABIERTA-DELTA ABIERTA
Lo mejor es que el secundario tenga
su propia toma de tierra, a un
electrodo independiente de la toma
de tierra de los pararrayos.
CONEXIÓN
PROPUESTA
En última instancia, se podría
conectar al electrodo de los
pararrayos, pero debajo del suelo.
RAYO EN TALLERES GRAFICOS (13-09-05)
CONEXIÓN PROPUESTA
RAYO EN TALLERES GRAFICOS (13-09-05)
Adicionalmente, hacemos las recomendaciones siguientes:
1.- Como esta subestación está en la punta de la línea, se
da el fenómeno del “doubling voltage”, se recomienda
colocar un juego de pararrayos en el poste anterior (en el
penúltimo)
2.- Poner pararrayos (apartarrayos) tipo subestación (heavy
duty) en los terminales de los transformadores
3.- Remodelar toda la instalación interior poniendo equipos
tipo “explosión” que impiden que en un evento como el del
martes 13 de septiembre, se salga la llama que se produjo,
quedaría confinada dentro de la caja.
4.- Usar tubería metálica rígida y evitar el polyducto o
ductos inflamables
5.- No poner materiales inflamables, como papeles y tintas,
debajo de los conectadores y desconectadores eléctricos
RAYO EN TALLERES GRAFICOS
• Esta recomendación vale para todas las subestaciones
de la UCA.
• Debemos hacer el cambio en todas las Subestaciones de
la UCA, en la medida que se pueda, poco a poco.
• El caso de Talleres Gráficos es más crítico porque se
encuentra en la punta de la línea.
Fredy Villalta
DIRECTOR UNIDAD DE PROYECTOS
16/09/2005
RAYO EN TALLERES GRAFICOS
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TESIS MONOGRAFICA.