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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE LA DEFENSA
UNEFA
INGENIERÍA TELECOMUNICACIONES
5TO SEMESTRE
CÁTEDRA: SEMINARIO DE TELECOMUNICACIONES
Integrantes:
C. I.
Vásquez Carlos
V-6.897.627
Bianca Chaviel
V-11.554.171
Jonathan Escalante
V-14.744.715
Yohana García
V-11.313.797
Pérez Milagro
E-82.271.758
Caracas, 07 de julio de 2009
INTRODUCCIÓN
La importancia de entender el comportamiento de la electricidad y cuales son
sus aplicaciones, hoy en día es un hecho que todas las personas se ven involucradas
de cualquier modo con electricidad tanto en sus casas como en el trabajo. De ahí
surge la importancia que tiene las protecciones tanto para el hombre como para los
aparatos eléctricos.
Este trabajo esta enfocado solo a una parte muy importante de las protecciones
de electricidad como son las protecciones de puesta a tierra.
También se conocerán conceptos básicos como son los términos y lenguaje de
ésta parte de la electricidad.
Por la importancia de los sistemas de puesta a tierra, es necesario conocer la
mayor cantidad de factores que hacen variar la resistencia del sistema. Algunos de
estos factores pueden ser: las condiciones climatologicas, estratigrafía, compactación
del terreno, características físicas del electrodo de conexión a tierra, etc.
Debido a lo antes mencionado es que surge la necesidad de crear mejores
sistemas de puesta a tierra y mejores instrumentos que midan las características del
terreno en donde se va a instalar un sistema de puesta a tierra.
Es muy importante contar con instrumentos de alta precisión para poder
entender cual es el comportamiento de la tierra. Por eso este trabajo primero hace una
mención de los elementos y la importancia de un sistema de puesta a tierra, así como
algunos de los métodos mas usados para poder realizar mediciones de la resistencia
del terreno.
CONCEPTOS MANEJADOS EN LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
eléctricamente conductivo que asegure la
Conductor de puesta a tierra
Es aquel que se utiliza para
continuidad eléctrica y la capacidad para
conectar un equipo o el circuito puesto a
conducir con seguridad cualquier corriente
tierra de cableado a uno o varios
impuesta.
electrodos de puesta a tierra.
Electrodo de puesta a tierra
Es un cuerpo metálico conductor
Conductor de puesta a tierra aislado
Es
el
mismo
conduit
o
canalización que los conductores de fase.
desnudo que va enterrado y su función es
establecer el contacto con la tierra física.
El conductor se encuentra aislado de la
canalización y de todos los puntos de
Electrodo de puesta a tierra embutido en
tierra a lo largo del recorrido.
concreto
Como
Conductor de puesta a tierra del equipo
Es aquel utilizado para conectar
elementos no portadores de corriente tales
su
nombre
lo
indica
embutido en concreto ubicado dentro y
localizado en la parte inferior de la losa de
concreto, en contacto directo con el suelo
como canalizaciones y partes metálicas de
equipos al electrodo de puesta a tierra del
Estructura de referencia de señales
tablero principal o secundario de un
sistema derivado separado.
Sistema conformado por rutas o
caminos
conductores
entre
equipos
interconectados entre sí con el objeto de
Conductor a comprensión
reducir el ruido y tensiones inducidas a
Dispositivo que establece una
conexión entre dos o más conductores o
niveles tales que la operación del equipo
no se vea afectada.
entre uno o más conductores y un
terminal, por medio de presión mecánica,
Malla de puesta a tierra
sin utilizar soldadura.
Sistema
arreglo
Conexión equipotencial
Unión
metálicas
para
permanente
formar
de
conformado
conductores
por
un
desnudos
interconectados entre sí, dispuestos sobre
de
un
partes
un área específica o enterrado en el suelo.
trayecto
Normalmente contiene barras o jabalinas
conectadas en el perímetro y su interior
Red de tierra
con el objeto de incrementar la capacidad
Es la porción metálica subterránea
de puesta a tierra y proveer al sistema de
de un sistema aterrizado que dispara hacia
puntos de conexión para equipos y
la tierra todo flujo de corriente no
dispositivos.
deseado. Esta red se puede componer de
varias mallas interconectadas.
Protector de sobretensión
Equipo que previene la elevación
de la tensión por encima de un valor
predeterminado.
Resistencia de tierra
Es la resistencia que nos ofrece el
terreno hacia la corriente en un sistema de
puesta a tierra, esta resistencia depende de
Puente de conexión equipotencial
la resistividad del terreno y área de los
Conductor confiable que asegura
conductores.
la conductividad eléctrica necesaria entre
las partes metálicas que deban estar
conectadas eléctricamente.
Resistividad del terreno
Es la propiedad del terreno que se
opone al paso de la corriente eléctrica, la
Puente de unión
resistividad varia de acuerdo a las
Este puente es un conductor que
nos
sirve
para
proporcionar
la
conductividad eléctrica entre partes de
metal
que
requieren
ser
características del terreno.
conectadas
eléctricamente.
Ruido eléctrico
Señales eléctricas inesperadas que
producen efectos indeseables en los
circuitos de control donde las mismas
Puesta a tierra efectiva
ocurren.
Conexión intencional a tierra de
baja impedancia y capacidad de corrientes
suficientemente
la
Sistema cableado de un predio
puedan
cuya energía procede de una batería,
provocar riesgos innecesarios a personas o
sistema solar fotovoltaico o de un
a los equipos conectados.
generador, transformador o convertidor y
aparición
de
alta,
para
tensiones
evitar
Sistema derivado independiente
que
que no tiene conexión eléctrica directa con
los conductores de alimentación que
proceden de otro sistema, incluido el
conductor del circuito sólidamente puesto
Tierra aislada
Es un conductor de tierra con
aislamiento que se conecta a algún equipo,
a tierra.
este conductor se coloca en la misma
soportería donde se encuentran los cables
Sistema de tierra
Son varios conductores desnudos
de energía.
que se interconectan con una o varias
mallas o electrodos enterrados.
Ventana de tierra
Sección a través de la cual, todos los
Supresor de picos
conductores de tierra, incluyendo las
No son más que elementos de protección
canalizaciones metálicas, entran en un
contra sobretensiones transitorias.
área especifica. Usualmente se utiliza en
sistemas recomunicaciones a través de los
Tierra
Conexión
cuales el sistema de puesta a tierra del
conductora,
intencional
o
accidental, entre un circuito eléctrico o
equipo y la tierra o algún conductor que se
usa en su lugar.
edificio se conecta en un área donde
pudieran no existir conexiones a tierra.
SISTEMA PUESTA A TIERRA
Puede ser considerado como la espina dorsal del sistema de seguridad
eléctrica.
Está compuesto por un conjunto de elementos que permiten vincular con tierra
el conductor de protección. Esta toma se realiza mediante electrodos, dispersores,
placas, cables, alambres, mallas metálicas, cuya configuración y materiales cumplan
con las normas respectivas.
Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de equipos eléctricos y
electrónicos a tierra, para evitar que se dañen nuestros equipos en caso de una
corriente transitoria peligrosa.
IMPORTANCIA SISTEMA PUESTA A TIERRA
El interruptor diferencial no es suficiente. Cuando una instalación eléctrica no
es segura pueden existir fugas de corriente de aparatos defectuosos a través de nuestro
cuerpo hacia la tierra. Este pasaje de corriente por nuestro cuerpo produce
sensaciones que pueden ir desde un ligero cosquilleo hasta la muerte.
La colocación de un interruptor diferencial en la instalación permite
interrumpir el flujo de corriente cuando se detecta esta fuga.
Pero el interruptor diferencial actúa luego que detecta la fuga de corriente (una
vez que ya esta pasando por nuestro cuerpo), por eso, y a pesar que el tiempo de corte
sea muy pequeño (lo recomendable es que no supere los 30 seg.) antes que el
interruptor diferencial accione, ya hemos recibido la descarga.
Una puesta a tierra adecuada (con una resistencia menor a 10 ohms y un
conductor de 2,5mm2), permite que cualquier fuga que se produzca busque la tierra
como destino en forma inmediata y evitando así una descarga sobre quien,
accidentalmente, entre en contacto con un equipo defectuoso.
Los fenómenos fisiológicos que produce la corriente eléctrica en el organismo
humano dependen del valor de la intensidad de la corriente, tiempo de duración del
contacto, callosidad, sexo, estado de epidermis, peso, altura, estado de animo, estado
del punto de contacto a tierra.
OBJETIVO DE UN SISTEMA PUESTA A TIERRA
 Brindar seguridad a las personas.
 Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar
la correcta operación de los dispositivos de protección.
 Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la
tensión eléctrica a tierra, bajo condiciones normales de operación.
ELEMENTOS DE UN SISTEMA PUESTA A TIERRA
 Tomas de tierra.
Las tomas de tierra están formadas por los siguientes elementos:
Electrodos:
Los electrodos son elementos metálicos que permanecen en contacto directo
con el terreno. Los electrodos estarán construidos con materiales inalterables a la
humedad y a la acción química del terreno, es por ello que suelen usar materiales
tales como el cobre, el acero galvanizado y el hierro zincado.
Según su estructura, los electrodos pueden ser:
Placas: serán placas de cobre o hierro zincado, de al menos 4 mm de grosor, y
una superficie útil nunca inferior a 0.5 m2. Se colocarán enterradas en posición
vertical, de modo que su arista superior quede, como mínimo, a 50 cm bajo la
superficie del terreno. En caso de ser necesarias varias placas, están se colocarán
separadas a una distancia de 3 m entre ellas.
Picas: pueden estar formadas por tubos de acero zincado de 60 mm de
diámetro mínimo, o de cobre de 14 mm de diámetro, y con unas longitudes nunca
inferiores a los 2 m. En el caso de ser necesarias varias picas, la distancia entre ellas
será, al menos, igual a la longitud.
Conductores enterrados: se usarán cables de cobre desnudo de al menos 35
mm2 de sección, o cables de acero galvanizado de un mínimo de 2.5 mm de
diámetro. Estos electrodos deberán enterrarse horizontalmente a una profundidad no
inferior a los 50 cm.
Mallas metálicas: formadas por electrodos simples del mismo tipo unidos
entre sí y situados bajo tierra.
En todos los casos, la sección del electrodo debe ser tal que ofrezca menor
resistencia que la el conductor de las líneas principales de tierra. Puesto que la
resistencia del electrodo depende de su forma, de sus dimensiones y de la resistividad
del terreno.
Como la tierra no tiene la misma resistividad en todos los puntos, pueden
existir distintos potenciales entre dos placas de metal enterradas. Por eso en un
sistema de protección formado por múltiples placas, conectadas entre sí mediante una
malla, se pueden originar campos electromagnéticos generados por la corriente de
descargas a través del pararrayos y los electrodos de la toma de tierra. Además, con la
caída de un rayo en las inmediaciones de un edificio, y fluir la corriente de descarga
por la tierra, esta diferencia de potencial entre las tomas de tierra hará que por la
malla circule una corriente, que puede crear campos eléctricos y magnéticos que
afectarán negativamente a los aparatos electrónicos que se encuentren en el edificio.
Para intentar reducir estos efectos, será necesario hacer uso de protecciones
secundarias.
Valores de resistividad de algunos materiales
NATURALEZA DEL TERRENO
Terrenos pantanosos
Limo
Humus
Turba húmeda
Arcilla plástica
Margas y arcillas compactas
Margas del jurásico
Arena arcillosa
Arena silícea
Suelo pedregoso cubierto de césped
Suelo pedregoso desnudo
Calizas blandas
Calizas compactas
Calizas agrietadas
Pizarras.
Rocas de mica y cuarzo
Granitos y gres procedente de alteración
Granitos y gres muy alterados
RESISTIVIDAD EN OHM*M
de algunas unidades a 30
20 a 100
10 a 150
5 a 100
50
100 a 200
30 a 40
50 a 500
200 a 3.000
300 a 500
1500 a 3.000
100 a 300
1000 a 5000
500 a 1000
50 a 300
800
1.500 a 10.000
100 a 600
Valores de resistividad de algunos suelos
Naturaleza del terreno
Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes
compactos y húmedos
Terraplenes cultivables poco fértiles y terraplenes
Suelos pedregosos desnudos, arenas secas
permeables.
Valor medio de la resistividad en
Ohm*m
50
500
3.000
 Anillos de enlace.
El anillo de enlace con tierra está formado por un conjunto de conductores que
unen entre sí los electrodos, así como con los puntos de puesta a tierra. Suelen ser de
cobre de al menos 35 mm2 de sección.
 Punto de puesta a tierra.
Un punto de puesta a tierra es un punto, generalmente situado dentro de una
cámara, que sirve de unión entre el anillo de enlace y las líneas principales de tierra.
 Líneas principales de tierra.
Son los conductores que unen al pararrayos con los puntos de puesta a tierra.
Por seguridad, deberá haber al menos dos trayectorias (conductores) a tierra por cada
pararrayos para asegurar una buena conexión.
Así mismo, se deben conectar a los puntos de toma de tierra todas las tuberías
metálicas de agua y gas, así como canalones y cubiertas metálicas que pudieran ser
alcanzadas por un rayo.
Para reducir los efectos inducidos, estos conductores estarán separados un
mínimo de 30 m, y cualquier parte metálica del edificio no conductora de corriente
estará a un mínimo de 18 m.
SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA.
Los sistemas eléctricos de potencia, desde el punto de vista de su conexión
con respecto a tierra, pueden clasificarse en:
 Sistemas aislados.
Los sistemas aislados no tienen una conexión intencional a tierra. Cabe
destacar que la conexión a tierra en sistemas aislados se hace a través de caminos de
alta impedancia, como son las capacidades distribuidas de los alimentadores (cables y
líneas aéreas) y a través de las impedancias de los pararrayos. La principal
característica de este tipo de sistema son las bajísimas corrientes de cortocircuito
monofásico que presentan, en caso de existir una falla en el sistema. Por esta razón es
necesario disponer de protecciones especiales, muy sensibles que puedan detectar la
presencia de una falla monofásica del orden de miliamperes. El retorno de la corriente
de falla monofásica en sistemas aislados se produce a través de capacidades
distribuidas de los cables y de las líneas. La principal ventaja de estos sistemas, es la
mayor continuidad de servicio que se logra, ya que pueden seguir operando en la
presencia de una falla monofásica. Sin embargo, son más las desventajas que
presentan los sistemas aislados, razón por la cual son poco utilizados en la actualidad.
Desde el punto de vista de la continuidad de servicio, los sistemas aislados no
presentan más ventaja que los sistemas aterrizados a través de alta resistencia, con la
diferencia que en estos últimos, las tensiones pueden limitarse. Una forma de detectar
la existencia de fallas monofásicas en sistemas aislados, es conectando voltímetros
entre fase y tierra. Estos dispositivos son capaces de detectar la fase dañada, pero no
de ubicar el punto de falla.
 Sistemas aterrizados.
Los sistemas aterrizados se caracterizan por tener el neutro de los
transformadores o generadores conectados a tierra. Estos sistemas no presentan el
inconveniente de sobretensiones mencionado en el sistema aislado, ya que cuando se
produce un cortocircuito monofásico, éste es detectado inmediatamente por las
protecciones de sobrecorriente residual y por lo tanto, despejado rápidamente.
La conexión a tierra puede realizarse de distintas maneras, distinguiéndose
principalmente las siguientes:
a) Sólidamente aterrizados.
b) Resistencia de bajo valor.
c) Resistencia de alto valor.
d) Reactor.
e) Bobina Petersen.
Los sistemas aterrizados, protegen la vida útil de la aislación de motores,
transformadores y otros componentes de un sistema. Los sistemas aterrizados, al
garantizar una corriente de falla elevada permiten utilizar protecciones rápidas y
seguras que despejen las fallas a tierra en un tiempo no mayor a 5 seg.
La resistencia del neutro, tiene limitada su capacidad de corriente, definida por el
tiempo que dura la corriente que pasa por ella, siendo su máximo de 10 segundos. La
tensión de resistencia corresponde a la tensión entre fase y neutro del sistema. La
corriente corresponde al valor de corriente que fluirá por la resistencia durante el
cortocircuito con la tensión nominal aplicada.
TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
De acuerdo a su aplicación los sistemas de puesta a tierra son:
 Puesta a tierra para sistemas eléctricos.
 Puesta a tierra de los equipos eléctricos.
 Puesta a tierra en señales electrónicas.
 Puesta a tierra de protección electrónica
 Puesta a tierra de protección atmosférica
 Puesta a tierra para sistemas eléctricos: El propósito de aterrar los sistemas
eléctricos es limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar de rayos,
fenómenos de inducción o de contactos no intencionales con cables de
voltajes más altos. Esto se realiza mediante un conductor apropiado a la
corriente de falla a tierra total del sistema, como parte del sistema eléctrico
conectado al planeta tierra.
 Puesta a tierra de los equipos eléctricos. Su propósito es eliminar los
potenciales de toque que pudieran poner en peligro la vida y las propiedades,
de forma que operen las protecciones por sobrecorriente de los equipos.
 Puesta a tierra en señales electrónicas. Para evitar la contaminación con
señales en frecuencias diferentes a la deseada. Se logra mediante blindajes de
todo tipo conectados a una referencia cero o a tierra.
 Puesta a tierra de protección electrónica. Para evitar la destrucción de los
elementos semiconductores por sobre voltajes, se colocan dispositivos de
protección de forma de limitar los picos de sobré tensión conectados entre los
conductores activos y tierra.
 Puesta a tierra de protección atmosférica. Como su nombre lo indica, se
destina para drenar a tierra las corrientes producidas por descargas
atmosféricas (RAYOS) sin mayores daños a personas y propiedades.
 Puesta a tierra de protección electrostática. Sirve para neutralizar las cargas
electroestáticas producidas en los materiales dieléctricos. Se logra uniendo
todas las partes metálicas y dieléctricas, utilizando el planeta tierra como
referencia de voltaje cero. Como pudo apreciar anteriormente cada sistema de
tierras debe cerrar únicamente el circuito eléctrico que le corresponde.
 Puesta a tierra para sistemas eléctricos. Los sistemas eléctricos se conectan a
tierra con el fin de limitar la tensión que pudiera aparecer en ellos, por estar
expuestos a descargas atmosféricas, por interconexión en casos de fallas con
sistemas de conexiones superiores, o bien, para limitar el potencial máximo
con respecta a tierra, producto por la tensión nominal del sistema. Este tipo de
conexión se denominará Tierra de Servicio.
Se conectarán a tierra los elementos de la instalación necesarios como son:
a) Los neutros de los transformadores, que lo precisan en instalaciones o
redes con neutro a tierra de forma directa o a través de resistencias o
bobinas.
b) El neutro de los alternadores y otros aparatos o equipos que lo
precisen.
c) Los circuitos de baja tensión de transformadores de medida.
d) Los limitadores, descargadores, autoválvulas, pararrayos, para
eliminación de sobretensiones o descargas atmosféricas.
e) Los elementos de derivación a tierra de los seccionadores de puesta a
tierra.
 Puesta a tierra de protección: Es la conexión de los equipos electrónicos a
tierra para evitar que la carcasa o cubierta metálica de ellos represente un
potencial que pueda significar un peligro para el operario u usuario del
equipo.
 Puesta a Tierra provisoria: Cuando se establece tierra provisoria para trabajar
en líneas o equipos, debe tener presente que, en general, las Tierras de
tirabuzón o la de las estructuras, son tierra de alta resistencia y, por lo tanto, se
producen fuertes elevaciones de potencial al circular corriente en ellas.
PROBLEMAS TÍPICOS EN LOS SISTEMAS PUESTA A TIERRA
Los problemas más comunes en los sistemas de puesta a tierra son las
sobretensiones (provocadas por la caída de rayos, conmutaciones, etc.), microcortes,
subidas y bajadas de tensión, caídas de tensión, fallos de suministro y variaciones de
frecuencia.
Las compañías suministradoras del fluido eléctrico normalmente tienen la
misión de controlar el voltaje y frecuencia nominales del suministro. Sin embargo,
regularmente la presencia de transitorios de muchos tipos hacen fluctuar los valores
medios de éstas.
 Fluctuaciones lentas de la tensión: Los incrementos o disminuciones graduales
en la carga de los sistemas de distribución eléctrica pueden causar cambios
graduales de voltaje en intervalos entre 15 segundos a varios minutos.
Cambios excesivos causan errores lógicos, daños, degradación de los
componentes y paros imprevistos. Los efectos son normalmente nefastos en
áreas rurales, cerca de grandes cargas y en áreas donde el servicio comprende
sólo una línea de distribución. La solución comprende normalmente la
instalación de un sistema electrónico estabilizador de tensión.
 Bajadas y subidas de tensión: La presencia de cargas puntuales como
aparatos de aire acondicionado, motores, etc., puede causar cambios en voltaje
durante periodos entre 0,1 a 15 segundos. Los estabilizadores son la respuesta
más económica a esta problemática. Aproximadamente de un 10 al 15% de
todas las perturbaciones son subidas y bajadas de tensión mayores a 0,1
segundos de duración.
 Interrupciones del suministro eléctrico: en muchas instalaciones eléctricas de
ordenadores y comunicaciones, la pérdida del suministro eléctrico puede ser
económica o físicamente catastrófica. La única solución fiable frente a estas
pérdidas la constituyen las fuentes de alimentación ininterrumpida.
 Sobretensión o impulsos de corta duración: Las descargas eléctricas
atmosféricas, conmutadores mecánicos, lámparas fluorescentes, soldadores,
explosiones nucleares y descargas electrostáticas causan la mayor parte de los
problemas eléctricos, y sus tiempos de duración can desde 0,5 nanosegundos
a 500 microsegundos, debido a este muy corto tiempo constituyen rápidos
cambios de tensión que provocan fallos técnicos, destruyen los componentes
electrónicos e rectan falsas señales en los circuitos lógicos. Constituyen un 85
a 90% de las perturbaciones.
 Cambios de frecuencia: Éstos son raros en las instalaciones urbanas, pero muy
comunes en redes eléctricas aisladas que incluyan muchas fuentes alternativas
de energía.
CONSECUENCIAS EN SISTEMAS NO PROTEGIDOS
Hay cinco consecuencias principales al confiar en la suerte y no instalar
sistemas de puesta a tierra.
 Problemas en operaciones no explicables o sutiles.
 Pérdida de datos, incluyendo pérdida de ficheros o cambio de datos (con
consecuencias potencialmente grandes).
 Sacudidas eléctricas al personal, provocando la muerte en algunos casos.
 Pérdida de funciones y paros de sistemas, con grandes consecuencias por el
cese en la actividad en la empresa.
 Pérdida de seguridad frente al potencial en cables metálicos de largas
distancias, debido al rato y a las sobretensiones transitorias, siendo por tanto,
la fibra óptica una mejor alternativa en niveles de seguridad.
CONCLUSIÓN
Al culminar este trabajo llegamos a la conclusión de que todos los sistemas de
puesta a tierra tienen como función principal la protección de las personas contra
descargas eléctricas producidas por contactos indirectos, sin embargo un cierto
conjunto de beneficios adicionales se derivan del hecho de colocar físicamente esta
conexión.
Entre los beneficios adicionales podemos citar que la continuidad de la
operación y el funcionamiento de ciertas cargas con componente mayormente
electrónico, mejora sustancialmente como producto de la puesta a tierra, esto debido a
que este sistema permite drenar corrientes no deseadas que de otro modo podrían
llegar a circular hacia los puertos de entrada o salida de los equipos.
BIBLIOGRAFÍA
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http://www.monografias.com/trabajos68/sistema-puesta-tierra/sistema-puestatierra.shtml