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Módulo I
Tierra Física
Tierra Física
Puesta a tierra vs. Tierra física
Puesta a tierra: Puesta a tierra
es el camino que recorre la
corriente desde el equipo
aterrizado hasta el sistema
de Tierra Física.
Tierra física: El “conector” que
une al planeta tierra con la
puesta a tierra.
NOTA: Es importante mencionar el
cable de la puesta a tierra debe de
tener un calibre suficientemente
grueso para que la corriente no
tenga problema en circular a través
de el.
Tierra Física
¿Qué es un electrodo de tierra física?
Es un elemento o conjunto de elementos conductivos
que se instalan bajo el suelo brindando una conexión
eficiente entre el elemento conductivo y el planeta tierra.
Tierra Física
¿Qué es un electrodo de tierra física?
Electrodos Naturales
Electrodos Prefabricados
Tierra Física
Resistencia vs. Resistividad
Se requiere una resistencia baja para asegurar el
correcto funcionamiento del sistema de puesta a tierra.
Único Electrodo  máx 25Ω (NOM 250-84, 921-18b)
Transformadores (hasta 34.5kV)  25Ω (hasta a
250kVA)Transformadores (mayor 34.5kV)  5Ω (mayor a 250kVA)
Descargas Atmosféricas  10Ω (NMX-J-549-ANCE 4.3.4)
Descargas Eléctricas Estáticas  <10Ω (NOM-022-STPS 5.7, 9.2f)
Data Center  < 5Ω (EIA/TIA 942)
Resistencia tiene que ver con la tierra física y se
mide en ohms
Tierra Física
Resistencia vs. Resistividad
El terreno presenta una resistividad debido a sus
caracteristicas físicas.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Tipo de Terreno
Arenoso, Pantanoso, Calizo…
Estratigrafía
Diferentes capas no homogéneas.
La primera capa es muy afectada por el clima.
Granulometría
Tamaño y porosidad de los granos del terreno.
A mayor tamaño de granos, mayor resistividad debido a espacios de aire.
Salinidad
Concentración de sales solubles
Higrometría
Contenido de Agua.
A mayor humedad mayor disolución de sales. (Electrolito).
Depende de: Nivel Freático, Temperatura, Época del año
Temperatura
Resequedad por evaporación.
Reducción del flujo electrolítico por congelación.
Compacidad
Reducir espacios de aire
Resistencia tiene que ver con la tierra física y se
mide en ohms
Tierra Física
Objetivos
1. Proporcionar Seguridad a las Personas.
2. Proteger Infraestructura.
a. Equipos. (Eléctricos/Electrónicos)
b. Instalaciones. (Garantizando la operación de
protecciones)
3. Estabilizar el Voltaje. (Establecer el potencial de
referencia)
4. Disipar la corriente del rayo.
5. Limitar
las
sobretensiones
(Picos de Voltaje)
6. Drenar cargas estáticas.
transitorias.
Tierra Física
Aplicaciones de tierra física
Podemos clasificar un sistema de tierra física en
4 aplicaciones para su fácil proyección:
 Tierra de potencia
• Para tableros de distribución, alumbrado, transformadores o
simplemente la alimentación de la energía.
 Tierra de masas
• Para proteger al humano y al producto en los contenedores
que puedan energizarse pero no esta destinado a ello.
 Cero lógico
• Para aplicaciones de cómputo y telecomunicaciones (Centros
de datos).
 Tierra para protección atmosférica
• Para la protección de descargas atmosféricas (pararrayos).
Tierra Física
Tierra de Potencia
• Transformadores
– Independientemente de la resistencia del sistema de tierra,
este debe de tener la capacidad para drenar la energía
máxima que el transformador me pueda entregar en
momentos de falla
– Para esto Total Ground ya diseño una tabla de fácil selección
basada en la potencia (KVA) del transformador
Tierra Física
Tierra de Potencia
• Potencial de paso y de
contacto
– Es importante saber
sobre lo que la tensión
de paso y de contacto
puede hacer a una
persona, uno de los
principales errores en las
instalaciones es el no
cuidar la diferencia de
potencial que puede
existir en la misma:
Nota:
•
Es importante la unión de las tierras y las mallas en las subestaciones.
Tierra Física
Tierra de Potencia
• Diagrama de instalación
Tierra Física
Tierra de Masas
• Masas sin conductores
Estas son las masas que no están cerca ni en contacto con
ningún conductor de corriente, dichas masas no corren el
riesgo de ser energizadas, se aterrizan para drenar energía
estática, que puede tener voltaje muy alto pero la corriente
es mínima, para estas tierras se utilizan TG-45K y el TG-70K
dependiendo de la cantidad de masa
Tierra Física
Tierra de Masas
• Masas con conductores
Son las masas que están en contacto o en cercanía de
conductores de energía y en algún momento de falla pueden
estar energizadas, para estas masa tenemos que calcular la
cantidad de corriente que puede llegar a fluir a través de la
masa para de ahí seleccionar que electrodo es el indicado.
Tierra Física
Tierra de Masas
• Diagrama de instalación
Tierra Física
Tierra de 0 lógico
• Sites regulados
Estos son los sites que
cuentan con una derivación
del circuito eléctrico la cual
esta regulada, respaldada
y/o filtrada, aquí se
considera la potencia del
UPS o del acondicionador
de línea o del regulador
para determinar que tierra
lleva
Tierra Física
Tierra de 0 lógico
• Sites sin circuito
regulado
Son sites donde no se
cuenta con ningún tipo de
regulación, ni respaldo, ni
filtrado, por lo general son
sites muy pequeños o IDF
muy pequeños, estos
tienden a desaparecer, para
estos Total Ground
desarrolla la siguiente tabla
de selección
Tierra Física
Tierra de 0 lógico
• Diagrama de instalación
Tierra Física
Tierra de protección atmosférica
• Es la protección que se realiza en contra de los rayos
atmosféricos, en esta protección se considera el
diámetro de cobertura y el grado de incidencia de la
ubicación del predio
• Es importante que la punta
de pararrayos tiene que ser
la parte más alta de la
instalación, y que si
estamos en una zona de
alta incidencia es mejor
que el pararrayos sea un
KDA 03 o KDA05
Tierra Física
Tierra de protección atmosférica
• Diagrama de instalación
Tierra Física
Tipos de electrodos
• Varilla
Es el sistema más tradicional que existe, es
una barra de acero recubierta con 0.025mm de
cobre mide 1m, 1.5mts o 3mts X 5/8”, 9/16” o
similar.
•Pros
Económica cuando se compra por pieza
Lo mas conocido
•Contras
El diseño del sistema de tierra física con
varilla es laborioso, casi nadie lo hace e
instalan bajo creencias personales y no a
diseño.
Al instalarce se puede dañar la delgada
capa de cobre y queda inservible.
Tiempo de vida útil aprox. 1 año y medio.
Tierra Física
Tipos de electrodos
• Rehilete
Son placas de cobre dobladas y fijas a una
varilla más corta.
•Pros
Mayor área de contacto con el suelo.
Tamaño bueno para instalación fácil.
Menor número de electrodos para un
sistema de tierra física que con el de varilla.
•Contras
Está unido a una varilla y conlleva los
contras de la varilla.
La fijacion de las placas a la varilla en la
mayoría de los casos no es duradera.
Tiempo de vida útil aprox. 1 año y medio.
Tierra Física
Tipos de electrodos
• Químicos
Son tubos de cobre de aproximadamente 2 a 3
pulgadas de diametro con quimico en la parte
de adentro que se va drenando al terreno.
•Pros
Una durabilidad del electrodo mucho mayor
que los tradicionales.
•Contras
Conlleva la utilización de quimicos que
suelen corroer lo que este cerca al electrdo
(tuberia de agua, ductos, etc) al igual que al
electrodo.
Su instalación se complica por la utilización
del quimico.
Se le tiene que dar mantenimiento de
rellenado del quimico cada año.
Tierra Física
Tipos de electrodos
• Magnetoactívos (total ground)
Son tubos de cobre electrolítico
soldado a 2 triángulos de cobre con
un sistema de filtración.
•Pros
Durabilidad grantisada de 10
años.
Combina lo mejor de las 2
tecnologías pasadas.
Se logran resistencias menores a
2 ohms con un solo electrodo.
Permite drenar mucha energía
por lo que se requiere menos
electrodos.
Tiene un filtro para corrientes
provenientes de tierra.
Catalogo
Kits de Tierra Física
MODELO
INCLUYE:
Bobina
Electrodo
LCR
Acoplador
Saco
H2Ohm
Brújula Nivel
TG-45 AB
X
X
-
1
X
X
TG-45K
X
X
TGC45
1
X
X
TG-70K
X
X
TG01
1
X
X
TG-100K
X
X
TG01
1
X
X
TG-400K
X
X
TG01
1
X
X
•Garantía: 10 Años.
•Menos de 2 Ohms de Impedancia de la tierra.
•Fácil instalación.
Catalogo
Electrodos
ELECTRODO MAGNETOACTIVO
MODELO
DIMENSIONES CAPACIDAD FILTRO LCR
TG-700
67 X 63 cm
700 A
20 X 10 cm.
TG-1000
180 X 63 cm
1000 A
30 X 10 cm.
TG-1500
200 X 63 cm
1500 A
30 X 10 cm.
TG-2500
250 X 63 cm
2500 A
30 X 10 cm.
ELECTRODOS TOTAL GROUND
• De cobre electrolítico altamente conductivo.
• Tratado para retardar los efectos de la corrosión.
• Con dispositivo de filtración de baja frecuencia LCR.
• Cada electrodo incluye brújula y nivel.
• Garantía : 10 años.
Catalogo
Acopladores
•Protección contra corrientes
inducidas.
•Separa aplicaciones secundarias
conectadas a un mismo electrodo.
•Une las masas conductivas que por
ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS
MODELO
DIMENSIONES
CAPACIDAD
TGC45
20 X 30 X 12 cm
900 A
TGC01
20 X 30 X 12 cm
1500 A
TGC02
30 X 40 X 21 cm
2500 A
TGC04
30 X 40 X 21 cm
4500 A
TGC05
30 X 40 X 21 cm
6000 A
TGC06
30 X 40 X 21 cm
12000 A
naturaleza existen en el predio (NOM
001 art. 250-81)
Catalogo
TGCOM-210,250
TGCR
DESCONECTADOR
TGVC
TG-AB
Catalogo
Accesorios
ANTIOX
•Sella y aísla conectores, terminales y partes metálicas.
•Evita óxido, sarro y problemas de uniones bimetálicas.
•Protege contra ambientes salinos, químicos, polvo y suciedad.
•Resistencia dieléctrica: 37,000 V.
TAPETE AISLADOR PARA RACK
•Protege pequeños SITES sin piso falso.
•Aísla el rack y sus tornillos de fijación del piso.
•Asegura una sola puesta a tierra física.
•Material de aislamiento clasificado por la UL84 V-1.
•Para racks de 19” y 23”.
REGISTROS
•Modelos s-610, s-1010 y s-1419.
•De fibra de vidrio y concreto polimérico.
•Soportan carga estática de 1360 kg.
Catalogo
Accesorios
•Punto de distribución de hilos
de tierra.
• Algunos modelos pueden
venir en gabinete de 20 X 30 X
12 cm.
BARRAS DE UNIÓN
MODELO
DIMENSIONES CAPACIDAD MÁXIMA
TGBUE10
20 X 5.2 cm
1000 A
TGBUE11
20 X 7.5 cm
1249 A
TGBUE12
20 X 7.5 cm
1999 A
TGBUETMBG 50.8 X 10.16 cm
2000 A
TGBUERACK
49 X 2.54 cm
550 A
ESPESOR
1/4 "
1/4 "
1/2 "
1/4 "
1/4 "
Catalogo
Solución para el Hogar
Kit:
1 Variground.
2 Inteliground.
1 saco H2Ohm de 5 kg.
Electrodo: 1.15 m. altura.
•Contacto Inteligente
•Supresor Clase A
•Fácil de Instalar
•Indicador luminoso
Normatividad
Normas – Estándares – Recomendaciones
Nacionales:
NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (Utilización).
NOM-022-STPS-2008, Electricidad Estática en los Centros de Trabajo.
NMX-J-549-ANCE-2005, Sistema de Protección vs. Tormentas Eléctricas
Especificaciones, Materiales y Métodos de Medición.
Internacionales:
NFPA 780, Standard for the Installation of Lightning Protection Systems.
EIA/TIA 607, Grounding and Bonding Requirements for Telecommunications.
EIA/TIA 942, Telecomunication Infrastructure Standard for Data Centers.
IEEE 142, Grounding of Industrial and Comercial Power Systems.
IEEE 1100, Powering and Grounding Electronic Equipment.
NOM es Obligatoria, NMX es Voluntaria
Normatividad
NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (Utilización)
ARTICULO 250. PUESTA A TIERRA
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
J.
K.
L.
Disposiciones Generales.
Puesta a Tierra de Circuitos y Sistemas Eléctricos.
Ubicación de las Conexiones de Puesta a Tierra de los Sistemas.
Puesta a Tierra de Envolventes y Canalizaciones.
Puesta a Tierra de los Equipos.
Método de Puesta a Tierra.
Unión.
Sistemas de Electrodos de Puesta a Tierra.
Conductores de Puesta a Tierra.
Conexiones de los Conductores de Puesta a Tierra.
Transformadores de Instrumentos, relevadores, etc.
Puesta a Tierra de Circuitos y Sistemas de Alta Tensión (600V).
Normatividad
NOM-001-SEDE-2005
250-42. Equipo fijo o conectados de forma permanente.
“Las partes metálicas expuestas y no conductoras de corriente eléctrica del
equipo fijo que no estén destinadas a transportar corriente y que tengan
probabilidad de energizarse, deben ser puestos a tierra…”
250-43. Equipo fijo o conectado de forma permanente-específico.
Deben ser puestos a tierra, independientemente de su tensión eléctrica nominal, las
partes metálicas expuestas y no conductoras de corriente eléctrica del equipo descrito a
continuación ((a) a (j)), y las partes metálicas no destinadas a conducir corriente
eléctrica del equipo y de envolventes descritas en (k) y (l):
Armazones y estructuras de tableros de distribución.
b) Organos de tubos
c) Armazones de motores.
d) Cubiertas de los controladores de motores.
e) Grúas y elevadores.
f) Estacionamientos públicos, teatros y estudios cinematográficos.
g) Anuncios luminosos.
h) Equipo de proyección de películas.
j) Luminarios.
k) Bombas de agua operadas por motor.
l) Ademes metálicos de pozos.
Normatividad
NOM-001-SEDE-2005
250-81 Sistema de Electrodos de Puesta a Tierra.
“Si existen en la propiedad, en cada edificio o estructura perteneciente a la misma, los
elementos (a) a (d) que se indican a continuación y cualquier electrodo de puesta a
tierra prefabricado instalado de acuerdo con lo indicado en 250-83(c) y 250-83(d),
deben conectarse entre sí para formar el sistema de electrodos de puesta a tierra.
NOTA: En el terreno o edificio pueden existir electrodos o sistemas de tierra para
equipos de cómputo, pararrayos, telefonía, comunicaciones, subestaciones o
acometida, apartarrayos, entre otros, y todos deben conectarse entre sí.
a)
b)
c)
d)
Tubería Metálica Subterranea para Agua…
Estructura Metálica del Edificio…
Electrodo Empotrado en Concreto…
Anillo de Tierra… “
250-83 Electrodos Especialmente Construidos.
“…Cuando se use más de un electrodo de puesta a tierra para el sistema de puesta a
tierra, todos ellos (incluidos los que se utilicen como electrodos de puesta a tierra de
pararrayos) no deben estar a menos de 1,8 m de cualquier otro electrodo de puesta a
tierra o sistema para puesta a tierra. Dos o más electrodos de puesta a tierra que estén
efectivamente conectados entre sí, se deben considerar como un solo
sistema de electrodos de puesta a tierra…”
Normatividad
NMX-J-549-ANCE-2005 Sistema de Protección vs. Tormentas Eléctricas
Especificaciones, Materiales y Métodos de Medición
4.3.4
SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
4.3.4.1
4.3.4.2
4.3.4.3
4.3.4.4
4.3.4.5
4.3.4.6
4.3.4.7
4.3.4.8
4.3.4.9
Electrodos de Puesta a Tierra.
Electrodos de Puesta a Tierra Comunes.
Diseño del SPT.
Factores para un SPT.
Métodos Prácticos para Mejorar la Eficiencia de un SPT.
Resistencia de Puesta a Tierra.
Electrodos de Puesta a Tierra en Suelos de Alta Resistividad.
Reducción de Peligro de Choque Eléctrico.
Cálculo y Mediciones del Sistema de Puesta a Tierra.
Normatividad
NMX-J-549-ANCE-2005
4.3.4 Sistema de Puesta a Tierra (SPT)
“…Con el fin de mantener la elevación de potencial del SPT a niveles seguros, se
recomienda que el valor de la resistencia de puesta a tierra se mantenga en niveles no
mayores que 10Ω…”
4.3.4.1 Electrodos de puesta a tierra
“En general, un electrodo de puesta a tierra puede ser de cualquier tipo y forma, siempre y
cuando cumpla con los requisitos siguientes:
a)
b)
c)
d)
e)
Ser metálico.
Tener una baja resistencia de puesta a tierra, como el que se establece en 4.3.4
Cumplir con las características indicadas en el capítulo 6.
Sus componentes no deben tener elementos contaminantes al medio ambiente.
Para los formados por varias hojas metálicas, éstas deben unirse por medio de
soldadura.”
Normatividad
NMX-J-549-ANCE-2005
4.3.4.2 Electrodos de puesta a tierra comunes
Los electrodos de puesta a tierra utilizados son los siguientes:
a)
b)
c)
d)
Verticales (varillas, tubos, conductores planos)
Horizontales (tubos, cables o conductores planos colocados en forma radial o en anillo)
Los formados por los cimientos de las estructuras (naturales)
Placas y mallas.
4.3.4.5 Métodos prácticos para mejorar la eficiencia de un SPT
“La tubería principal del servicio de agua puede interconectarse con él o los elementos del
SPT, siempre y cuando sea metálica, se encuentren enterradas en el suelo, se conecte al
SPT principal, forme parte de la unión equipotencial …
…Los cimientos de edificios o estructuras pueden utilizarse como electrodos de puesta a
tierra (conocidos como naturales), los cuales representan un medio auxiliar o
complementario de disipación del sistema principal (SPT)…
…El uso de rellenos químicos representa una alternativa… Estos rellenos
químicos deben ser inertes al medio ambiente y no dañar a los elementos
del SPT por efecto de corrosión…”