Seguridad en Riesgo eléctrico Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 1 1. Introducción Para tratar los aspectos que tienen que ver con la conexión de los sistemas de puesta a tierra, se ha tomado como referencia fundamental el RETIE reglamento técnico de instalaciones eléctricas, en el cual se fijan las condiciones de seguridad que se deben cumplir en el proyecto, ejecución, mantenimiento y operación de los sistemas eléctricos. Tomando el sistema de puesta a tierra como un elemento fundamental para la protección de las personas, animales, equipos, y bienes materiales como los apartamentos, edificios, centros comerciales y la industria en general. En los últimos años a la seguridad se le ha dado la importancia que se merece, por tal motivo se evalúan los riesgos propios de los sistemas eléctricos y se hacen cumplir las normas de seguridad para minimizar la probabilidad de accidentes. El tema de la conexión a tierra ha sido considerado como uno de los más controversiales en los reglamentos de instalaciones eléctricas. 2. Definición Puesta a tierra: Es la unión de un grupo de conductores con el suelo, mediante electrodos enterrados. 2.1. Factores que determinan la resistencia de la puesta a tierra La resistencia de la puesta a tierra depende de varios factores: La Resistividad del terreno
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Seguridad en
Riesgo eléctrico
Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 1
1. Introducción
Para tratar los aspectos que tienen que ver con la conexión de los sistemas de
puesta a tierra, se ha tomado como referencia fundamental el RETIE reglamento
técnico de instalaciones eléctricas, en el cual se fijan las condiciones de seguridad
que se deben cumplir en el proyecto, ejecución, mantenimiento y operación de los
sistemas eléctricos.
Tomando el sistema de puesta a tierra como un elemento fundamental para la
protección de las personas, animales, equipos, y bienes materiales como los
apartamentos, edificios, centros comerciales y la industria en general.
En los últimos años a la seguridad se le ha dado la importancia que se merece,
por tal motivo se evalúan los riesgos propios de los sistemas eléctricos y se hacen
cumplir las normas de seguridad para minimizar la probabilidad de accidentes.
El tema de la conexión a tierra ha sido considerado como uno de los más
controversiales en los reglamentos de instalaciones eléctricas.
2. Definición
Puesta a tierra: Es la unión de un grupo de conductores con el suelo, mediante
electrodos enterrados.
2.1. Factores que determinan la resistencia de la puesta a tierra
La resistencia de la puesta a tierra depende de varios factores:
La Resistividad del terreno
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Humedad del terreno
Temperatura del terreno
Sales disueltas en el terreno
Composición y compactación del terreno
La distribución y longitud geometría de los electrodos
Superficie de los electrodos enterrados
Número de electrodos enterrados
Profundidad a la cual han sido enterrados los electrodos
2.2. Funciones de un sistema de puesta a tierra
La función fundamental de un sistema de puesta a tierra es la protección de
las personas, al limitar el voltaje de contacto cuando ocurre una descarga
atmosférica o una falla en el sistema eléctrico. Por tal motivo en el diseño de un
sistema de puesta a tierra se deben tener presentes los efectos fisiológicos de la
corriente eléctrica sobre el cuerpo humano.
En otro capitulo se analizan los efectos fisiológicos de la corriente eléctrica sobre
el cuerpo humano (Tema 2)
Protección de las instalaciones: Los artefactos eléctricos deben dotarse de
una instalación a tierra desde sus partes metálicas y que tengan riesgo de
contacto accidental con las personas, con el fin de ofrecer un camino de muy baja
resistencia a tierra, la corriente buscará este camino, envés de atravesar el cuerpo
humano desde el dispositivo. La corriente al elevarse hace que las protecciones
asociadas a la conexión a tierra operen interrumpiendo el suministro de corriente.
Despejar las fallas rápidamente.
Limitar las sobretensiones de las estructuras metálicas con respecto a
tierra, que se pueden producir en caso de una falla del sistema eléctrico
Controlar tensiones de paso y tensiones de contacto
Figura 7: Componentes de un sistema de puesta a tierra5
8.2. Componentes periféricos: corresponden a todos los elementos instalados a
la línea de tierra que desde el borne el tablero de distribución, mediante un
conductor aislado o desnudo de 10 mm2 de sección
Figura 8: Componentes periféricos de un sistema de puesta a tierra6
5 Procobre Curso de tierras
6 Procobre Curso de tierras
1. Acabado exterior 2. Electrodo principal 3. Grapa 4. Conductor de conexión 5. Auxiliar del electrodo 6. Empalme múltiple
soldado 7. Pozo vertical 8. Relleno conductor 9. Lechos de sal 10. Niveles e impregnación
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 15
Electrodos: Los electrodos son cuerpos metálicos en contacto directo con el
terreno, con el fin de dispersar en el suelo las corrientes de falla. Los electrodos
pueden ser de varios tipos:
Electrodo tipo varilla de acero recubierta de cobre
Electrodo tipo placa
Electrodo en malla
Conductores: Deben ser cables trenzados de cobre electrolítico, cuyo calibre
debe estar de acuerdo a las necesidades de la instalación. Los conductores
usados normalmente son cables ya que son más fáciles de manejar que los
conductores rígidos.
Los conductores usados son cables desnudos, la sección mínima y la corriente
que puede transportar a tierra se describen en la tabla 2:
Cable de cobre estañado
Hierro galvanizado
SECCIÓN
[mm2]
MÁXIMA CORRIENTE ADMISIBLE EN AMPERIOS
CONDUCTORES
DE ACERO
CONDUCTORES DE
ALUMINIO
CONDUCTORES DE
COBRE
35 --- 200 250
50 100 250 350
70 175 --- ---
100 200 --- ---
200 300 --- ---
Tabla 2: Conductores y materiales más empleados en sistemas de puesta a tierra
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 16
Conectores: Los conectores se usan para unir los conductores y los
electrodos. Los conectores pueden ser de tornillo, conexión por compresión
(abrazadera), de soldadura exotérmica y soldadura por fusión autógena.
Los conectores típicos son desmontables y de bronce, con sistema de presión por
rosca. Para conectar el electrodo vertical se prefiere borne simple en anillo con
diámetro interior variable desde (0.013 – 0.025) metros.
Figura 9 Electrodo vertical y su conector7
Las conexiones entre los diferentes componentes deben ser mecánicamente
robustas, tener buena resistencia a la corrosión y baja resistencia eléctrica.
7 Procobre Curso de tierras
Por seguridad se debe considerar los conductores de puesta a tierra como si estuvieran
sometidos a tensión
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Cuando se unen materiales diferentes por ejemplo cobre y aluminio se deben
limpiar las superficies cuidadosamente y protegidas por un inhibidor de óxido. Una
vez hecha la conexión, el exterior debe recubrirse con pintura bituminosa para
proteger el ingreso de humedad. Cuando se une el cobre con el aluminio, el cobre
se debe estañar primero. Estas conexiones no se pueden enterrar.
Soldadura con estaño:
Figura 10: Soldadura de estaño8
Las conexiones exotérmicas se realizan mediante moldes de grafito diseñados
para el tipo de unión y el tamaño de los conductores. Se enciende una mezcla de
polvos de aluminio y oxido de cobre, la reacción produce una unión de cobre
virtualmente puro en torno a los conductores. La reacción de alta temperatura se
produce en el interior del molde de grafito.
Este método se usa en uniones de mallas de puesta a tierra, que no pueden
recibir mantenimiento, ni ser inspeccionadas.
8 Procobre Curso de tierras
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Proceso de soldadura:
Figura 11: Soldadura exotérmica paso19
Figura 12: Soldadura exotérmica paso 210
9 Procobre Curso de tierras
10 Procobre Curso de tierras
Al iniciar la soldadura por medio del encendido del ignitor, este provoca el encendido de la mezcla
de óxido de cobre y aluminio. La mezcla se convierte rápidamente fundición de cobre y aluminio a más de
2000 ºC.
Una vez derretido el material se dirige hacia la cavidad del molde donde se encuentran los elementos a soldar
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Figura 13: Soldadura exotérmica paso 311
Figura 14: Soldadura exotérmica paso 412
11
Procobre Curso de tierras 12
Procobre Curso de tierras
Por efecto de mayor peso específico del cobre líquido, este
tiende a bajar hacia el fondo del molde
La fusión es muy rápida, provocando una unión molecular. El aluminio se oxida a expensas del óxido de cobre, se convierte en óxido de aluminio
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Figura 15: Soldadura exotérmica paso 513
9. Protección de la puesta a tierra contra riesgo de electrocución
En el artículo 15 del RETIE, se trata en detalle el concepto de la puesta a tierra.
“Se debe tener presente que el criterio fundamental para garantizar la seguridad
de los seres humanos, es la máxima energía eléctrica que pueden soportar,
debida a las tensiones de paso, de contacto o transferidas y no el valor de
resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente. Sin embargo, un bajo valor de
la resistencia de puesta a tierra es siempre deseable para disminuir la máxima
elevación de potencial (GPR por sus siglas en inglés).
La máxima tensión de contacto aplicada al ser humano que se acepta, está dada
en función del tiempo de despeje de la falla a tierra, de la resistividad del suelo y
de la corriente de falla. Para efectos del presente Reglamento, la tensión máxima
13
Procobre Curso de tierras
Se rellena la totalidad de la cavidad del molde con cobre líquido una parte aportado por la soldadura y parte por los elementos a soldar. Se aumenta la sección transversal del conductor aumentando la capacidad de corriente. La escoria que se forma puede ser
removida con un pincel de cedas
suaves una vez se abre el molde.
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de contacto o de toque no debe superar los valores dados en la Tabla 3, tomados
de la figura 44A de la IEC 60364-4-44.”14
Tabla 3. Valores máximos de tensión de contacto aplicada a un ser humano.
“Los valores de la Tabla 3 se refieren a tensión de contacto aplicada a un ser
humano en caso de falla a tierra, corresponden a valores máximos de
soportabilidad del ser humano a la circulación de corriente y considera la
resistencia promedio neta del cuerpo humano entre mano y pie, es decir, no
considera el efecto de las resistencias externas adicionalmente involucradas entre
la persona y la estructura puesta a tierra o entre la persona y la superficie del
terreno natural.” 15 (Por favor repase los capítulos 4 al 6 estudiados en el
documento “Efectos fisiológicos de la corriente eléctrica, Tema 2)
14
RETIE 15
RETIE
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9.1. Contacto directo: Ocurre cuando una persona toca directamente las partes
activas o energizadas y sufre un choque eléctrico
Las figuras muestran como puede ocurrir un contacto directo o un contacto
indirecto
Figura 16: Contacto directo
9.2. Contacto indirecto: El contacto indirecto sucede cuando la persona toca una
estructura metálica, la cual en condiciones normales debe estar desenergizada,
pero debido a la pérdida del aislamiento del sistema eléctrico, se producen fugas
de corriente hacia la estructura provocando este tipo de falla.
Esto lo hemos visto cuando una señora la electriza la estufa, la solución que ella
toma es la de pararse sobre un tapete o una tabla, este es un caso típico de
contacto indirecto.
Otro caso típico es cuando se toca un motor y se sufre un choque eléctrico
provocado por la perdida de aislamiento en su interior.
Al conectar a tierra el chasis de la estufa, la lavadora, la carcasa del motor, o de
cualquier estructura metálica se controlan las electrizadas provocadas por los
problemas de aislamiento.
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Figura 17: Contacto indirecto
9.3. Tensión de contacto o toque: Es necesario tener en cuenta que, durante el
breve intervalo de tiempo que tardan en actuar los dispositivos automáticos de
protección de la instalación, existirá tensión entre el electrodo de tierra y el terreno
circundante. Se conoce como «tensión de contacto» la diferencia de potencial
existente entre la mano y el pie de un trabajador que tocara en ese momento el
electrodo de tierra (o cualquier conductor unido a él) y estuviera pisando el terreno
a cierta distancia del mismo.
Para determinar este valor se considera que tiene los pies juntos, a un metro de
distancia del electrodo y la resistencia del cuerpo entre la mano y el pie es de
2500 ohmios.
9.4. Tensión de paso: El voltaje existente entre dos puntos del terreno situados a
1 m. de distancia entre sí en dirección al electrodo de tierra se conoce como
«tensión de paso»; es la que afectaría a un trabajador que se encontrara
caminando en las cercanías del electrodo de tierra en el momento de la avería.
Esta diferencia de potencial será tanto mayor cuanto más cerca se encuentre del
electrodo.
La corriente a través del cuerpo humano, mostrado en la figura
se evitaría con la conexión a tierra del chasis de la lavadora
o de cualquier electrodoméstico
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 24
Las citadas tensiones de paso y de contacto serán tanto menores cuanto menor
sea el valor de la resistencia de tierra, de ahí el interés de que la toma de tierra
sea lo mejor posible.
Cuando sea necesario instalar una toma de tierra en la zona de trabajo, es preciso
elegir cuidadosamente el lugar más adecuado para conseguir que el valor de la
resistencia de la toma de tierra sea lo más baja posible. En general, se elegirá el
lugar más húmedo del entorno cercano a la zona de trabajo.
“Para determinar la tensión de contacto, se debe comprobar mediante el empleo
de algún procedimiento de cálculo, tal como el análisis de circuitos siguiendo los
lineamientos de IEC, o el método consignado en la norma IEEE 80, considerando
las restricciones para cada caso.”16
16
RETIE
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Figura 18: Tensiones de contacto, paso y transferencia17
9.5. Tensión de transferencia: Es la máxima tensión que puede aparecer entre
dos sistemas de tierra independientes al circular la máxima corriente de falla a
tierra en uno de ellos, siendo ambos sistemas accesibles simultáneamente,
pudiendo ser puenteados por un individuo. Esta tensión puede provocar un
choque eléctrico.
17
Grupo Schneider
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 26
Figura 19:
10. Factores que determina la resistividad del terreno
La resistividad del terreno se define como la resistencia de un metro cúbico de
tierra.
La corriente tiene alta resistencia con respecto a la tierra y encuentra un camino a través del hombre
1m
1 m
1 m ρ = La resistividad del
terreno esta dada en Ω - metro
LR
S
R = Resistencia en Ohmios = Resistividad del terreno
L = Longitud S = Sección transversal
1 m
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 27
Figura 20: Resistividad del terreno
La tierra en términos generales se considera como un mal conductor, ya que esta
compuesta principalmente de oxido de silicio y oxido de aluminio que son
altamente resistivos. La conductividad es un fenómeno electroquímico,
electrolítico, por tal motivo depende del agua depositada o el nivel de humedad y
de la presencia de sales disueltas el suelo.
En la resistividad del terreno influyen los siguientes factores:
La humedad del terreno
Temperatura
Concentración de sales disueltas
Naturaleza de los suelos
La compactación del terreno
La estratificación del terreno
La humedad del terreno: La resistividad del terreno esta determinada por la
humedad del terreno, los componentes del terreno normalmente no son buenos
conductores, la conductividad del terreno es mejorada notoriamente cuando este
es humedecido, pues la resistividad del terreno la humedad.
El siguiente gráfico muestra la variación de la resistividad en una muestra de
arcilla con porcentaje de humedad contenida. Obsérvese que a medida que
aumenta el porcentaje de humedad de la muestra, disminuye la resistividad
medida en [ m ]
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Figura 21: Variación de la resistividad en función de la humedad relativa
La temperatura: La resistividad de los suelos, también depende de la
temperatura. Temperaturas superiores a 0 ºC tienen poca incidencia en la
resistividad. Sin embargo la resistividad del terreno crece para temperaturas
inferiores a 3 ºC bajo cero como muestra en las la figura 22.
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Figura 22: Variación de la resistividad en función de la temperatura
Concentración de sales: Al presentar más concentración de sales en el
terreno, mejora notablemente su conductividad.
La resistividad del suelo esta determinada por las sales disueltas y la cantidad de
sales disueltas depende a su vez de la humedad del terreno. (Figura 23)
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Figura 23: Variación de la resistividad del terreno en función del porcentaje de sal
Cuando existe demasiada humedad existe la posibilidad de que se lave el terreno
y se arrastre la sal que rodea los electrodos aumentando la resistividad.
No se debe ubicar el electrodo cerca de un río porque son terrenos muy lavados y
por tanto más resistivos que lo normal.
La composición del terreno: El terreno esta compuesto normalmente de
oxido de silicio y de oxido de aluminio
Compactación del terreno: La compactación del terreno disminuye la
distancia entre las partículas, mejorando la conducción a través de la humedad
contenida en este, al retener la humedad por más tiempo, los suelos presentan
una resistividad casi uniforme, independiente de si hay verano o invierno.
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Figura 23: Variación de la resistividad del terreno en función de su compactación
A medida que aumenta el tamaño de las partículas aumenta el valor de la
resistividad, por eso la grava tiene mayor resistividad que la arena, la arena a su
vez tiene mayor resistividad que la arcilla.
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 32
NATURALEZA DEL TERRENO RESISTIVIDAD
( OHMIOS – METRO)
Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes compactos y húmedos
50
Terraplenes cultivables poco fértiles 500
Suelos pedregosos, arenas secas permeables 3000
Terrenos pantanosos De algunas unidades - 30
Limos 20 – 100
Turba húmeda 5 – 100
Margas y arcillas compactas 100 – 200
Arena arcillosa 50 – 500
Arena silícea 200 – 3000
Suelo pedregoso cubierto de césped 300 – 500
Suelo pedregoso desnudo 1500 – 3000
Calizas compactas 1000 – 5000
Calizas agrietadas 500 – 1000
Pizarras 50 – 300
Granitos y gres muy alterados 100 – 600
Hormigón 2000 – 3000
Grava 3000 – 5000
Tabla 4: Resistividad de algunos materiales
La tabla siguiente se muestra los valores de resistividad donde se aprecia la
diferencia entre el agua de mar y el hielo. Y se puede concluir que el agua de mar
es un buen conductor de electricidad.
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 33
TIPO DE SUELO O AGUA DE MAR VALOR TÍPICO DE RESISTIVIDAD
( OHMIO – METRO)
Agua de mar 2
Arcilla 40
Aguas subterráneas 50
Arena 2000
Granito 25000
Hielo 100000
Tabla 5: Resistividad del agua de mar y hielo
El agua de río, de pozos o del mar (con sales disueltas) es buena conductora con
respecto a los buenos terrenos.
Los suelos de grano muy fino son buenos conductores si se comparan con los
suelos de granos medios y mejores que los suelos de grano grueso
11. Medición de la resistividad
Método de Wenner: En el método de Wenner o método de los cuatro terminales
se disponen los electrodos en línea recta uniformemente espaciados como
muestra la figura, y se aplica cuando el terreno es homogéneo. Se inyecta un
voltaje conocido entre los electrodos P1 y P2 y se mide la corriente entre los
electrodos C1 y C2 (Figura 24), posteriormente se aplica la ley de Ohm, o se
emplea un Telurómetro, que es un instrumento que puede medir la resistividad del
terreno directamente.
VR
I
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 34
Figura 24: Método de Wenner para determinar la resistividad del terreno
Las ecuaciones que se emplean son las siguientes:
Telurómetro es el equipo
necesario para medir la
resistencia de
puesta a tierra
b
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 35
Donde:
: Resistividad del terreno (Ohmio – metro)
R: Resistencia en (Ohmios)
a: Distancia entre electrodos (metros)
b: Profundidad de penetración de los electrodos (metros)
n: Factor aproximado que tiene un valor entre 1 y 2 (depende e la relación b/a)
La segunda ecuación puede aproximarse a:
Se puede aproximar a las siguientes expresiones:
= 4 aR si b>a
= 2 aR si b< a
Ejemplos de las mediciones y cálculos se dan en la siguiente tabla
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 36
VALORES MEDIDOS
a [metros] a [metros] R [Omhios] Resistividad [ m ]
4 0.2 15 377
8 0.4 1.6 80
12 0.4 0.93 70
16 0.4 0.78 80
Tabla 6: Ejemplote una medición de puesta a tierra
La medida de la resistividad del suelo se hace inyectando corriente a través de
dos electrodos dispuestos en línea recta y midiendo la tensión que aparece entre
los electrodos intermedios.
La relación entre la tensión y la corriente nos da el resultado de la resistencia.
La profundidad del enterramiento de los electrodos, debe ser menor al 5 % de la
separación entre electrodos es decir 1/20 parte de la separación entre electrodos.
Para medir la resistividad del terreno se debe usar un telurómetro digital de 4
terminales, que inyecte una corriente del orden de los mili amperios en forma de
onda cuadrada con una frecuencia mayor o igual a 128 hertz.
Esta frecuencia no debe ser múltiplo de 60 hertz.
12. Medida de la resistencia de puesta a tierra
La resistencia de puesta a tierra esta determinada por resistividad del terreno, a
más baja resistividad del terreno más baja será la resistencia de puesta a tierra.
Para leer la resistencia de puesta a tierra se usa instrumento llamado
TELUROMETRO. Existen telurómetro de análogos y digitales.
El telurómetro inyecta corriente a la malla de tierra, cerrando circuito por medio del
electrodo C y midiendo el voltaje entre la malla y el electrodo de potencial.
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 37
Método de la caída de tensión - Procedimiento
Figura 25: Medición de la puesta a tierra
E
Puesta a tierra a medir
P C
Electrodo de potencial
Electrodo de corriente
d
0.618 d 25 m
15 m
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 38
Se coloca el electrodo de potencial a 25 metros del punto de puesta a tierra y
el electrodo a 40 metros del punto de puesta a tierra
Se efectúa la medición y se anotara el valor.
Luego se acerca el electrodo de potencial 1 metro al electrodo de prueba, y se
vuelve a medir.
Se repite la operación pero esta vez se alejara 1 metro respecto a la medida
inicial
Si los dos nuevos valores son idénticos al inicial o la diferencia esta entre 0%
y el 3% respectivamente, la medida será la correcta.
Si las variaciones son mayores de las expresadas, se alejaran los electrodos y
se vuelve a medir. Colocaremos el electrodo de potencial a 50 metros del
electrodo de prueba y el electrodo de corriente lo colocamos a 80 metros del
electrodo de prueba, es decir se duplica las distancias iniciales y se aplica el
procedimiento anterior.
13. Características que debe cumplir un equipo de medida de resistividad y
de resistencia de la tierra
14.1. Equipo necesario para la medida de resistencia de puesta a tierra
Telurómetro
Dos piquetas de acero de 30 centímetros de longitud y 14 milímetros de
diámetro
Cables flexibles y aislados que van desde el telurómetro hasta el electrodo de
potencial y el electrodo de corriente de 100 metros y 150 metros de longitud
respectivamente
Grapas de conexión, con pinzas tipo cocodrilo
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 39
Maza o martillo para clavar las piquetas
Flexómetro
Herramienta de uso general
Por otro lado el telurómetro debe cumplir las siguientes características:
El equipo debe tener indicación de ruido eléctrico
Verificación de conexiones.
El equipo debe ser compacto
Fácil manejo
Permitir almacenamiento de información
Debe tener interfase para un PC
Debe ser múltiplo 3, 4 terminales
La lectura debe ser confiable
14.2. Herramientas
Pico
Barreta
Pala de mango corto
Pala de mango largo
Baldes de 4 litro y 12 litros respectivamente
Soga de 10 metros cernidor para tierra fina
Manguera de 13 mm x 15 metros de largo
Tablón de madera 25 milímetros de espesor x 30 centímetros de ancho x 2
metros de largo
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 40
Figura 26: Equipo de excavación
El personal que efectúe la medición debe ser altamente capacitado, debe conocer
las normas básicas de seguridad y conocer el manejo del telurómetro
14. Tierra de un sistema de distribución
Figura 27: Transformador trifásico en delta en el primario y en estrella en el secundario18
18
Grupo Schneider. SPT significa Sistema de Puesta a Tierra
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 41
Como se puede observar aunque en el primario no existe neutro, ni conexión a
tierra, en el secundario se produce el neutro el cual se conectado al chasis y a la
tierra.
En el caso anterior el neutro del sistema y la tierra están conectados entre si.
Figura 28: Conexión de neutro a tierra en un poste
Conductores
Electrodo
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 42
Figura 29: Diferentes sistemas de distribución
15. Mejoramiento de una tierra
Las tierras se pueden mejorar de diferentes formas:
Usando varillas de mayor diámetro
Usando varillas mas largas
Tratando químicamente el terreno: Usando químicos tales como:
Bentonita: Arcilla mineral de silicato de aluminio que absorbe hasta 13
veces su peso de agua y aumenta hasta 13 veces su volumen con respecto a
cuando esta seco el terreno, y la primera carga puede durar de 2 a 3 años.
Gel: con base de silicato de aluminio y magnesio, complementados con
sales químicas, este consigue la reducción de la resistencia de puesta a tierra
de los electrodos hasta un valor entre el 25% al 80% el valor original.
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Yeso: El sulfato e calcio se usa como material e relleno ya sea solo o
mezclado con bentonita o con el suelo natural el área, tiene baja resistividad
aproximadamente 5 – 10 ohmios.
Hidrosolta: Básicamente la hidrosolta es una mezcla de óxidos de metales
con las siguientes especificaciones técnicas:
o Resistividad: 30 ohmios – cm.
o Permitividad relativa: 100000000
o PH hidrosolta 35% de agua
o No es ácido
Procedimiento:
Se hace un pozo de 80 centímetros de profundidad y 80 centímetros de
diámetro
Se mezcla de la tierra extraída del pozo con el químico
Se rellena el pozo hasta unas tres cuartas partes con la mezcla
Se agregan 40 litros de agua en el pozo
Se agita la mezcla del pozo teniendo sin golpear el electrodo
Se repone el resto de terreno y se compacta
Cuando la resistividad del terreno es menor de 60 ohmios - metro solo se requiere
una varilla de 2.4 metros para una instalación residencial. Para terrenos con
resistividades mayores de 60 ohmios - metro se deben colocar dos varillas en
paralelo, a una distancia adecuada entre las ellas.
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 44
Para resistividades superiores a 110 ohmios – metro se deben colocar mallas de
puesta a tierra con mas de dos varillas.
Barras verticales considerando una resistencia de puesta a tierra de 59. 66
NUMERO DE
BARRAS K
RESISTENCIA DE
PUESTA A TIERRA
1 1 59.66
2 1.1523 34.77
3 1.3053 25.95
4 1.4139 21.08
5 1.4982 17.87
6 1.5670 15. 58
7 1.6252 13.85
8 1.6756 12.49
9 1.7201 11.40
10 1.7599 10.49
TRL
L
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 45
Analizando la tabla podemos observar que cuando se colocan mas barras en
paralelo a una distancia adecuada disminuye la resistencia de puesta a tierra
aunque esta disminución no es lineal, es decir, si se tiene una resistencia R, al
colocar dos resistencias en paralelo la resistencia resultante no da la mitad de la
resistencia.
D
L L
D > L
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 46
Se hace un pozo de 80 centímetros de diámetro y 80 centímetros de profundidad
Después de hacer el pozo se debe escoger el material extraído, eliminando
guijarros y piedras.
Al material seleccionado se le agrega el gel o la sustancia química que se usa
para mejorar la resistencia de puesta a tierra
Posteriormente se debe Colocar la mezcla de la tierra revuelta con el gel o la
bentonita en el pozo, sobre el electrodo recubriendo tres cuartas partes del pozo
A continuación se le deben vaciar unos 40 litros de agua a la mezcla
80 cm
80 cm
Seguridad en
Riesgo eléctrico
Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 47
A continuación se procede a revolver la mezcla con el agua hasta que se forme
una pasta, teniendo cuidado de no golpear el electrodo.
Por ultimo se repone el resto del suelo retirado, se compacta y se hace la caja de
inspección
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Riesgo eléctrico
Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 48
No se debe usar arena, polvo de coque, ceniza, materiales ácidos, materiales
corrosivos, para mejorar la resistencia de puesta a tierra.
El material debe ayudar a retener la humedad.
Si el material excavado es apropiado como relleno se debe cernir. El suelo debe
tener un PH entre 6.0 (ácido) y 10.0 alcalino.
La arcilla dura no debe ser material de relleno ya que se puede volver
impermeable al agua cuando se compacte y podría permanecer seca.
16. Protección por fallas de aislamiento: Las corrientes de fuga a tierra en una
instalación son producidas por fallas de la aislamiento de los conductores de la
misma o de las uniones hechas en cajas de conexión a tomas corrientes e
interruptores o en empalmes dentro de ellas o directamente en fallas de aparatos,
dispositivos o maquinas conectados a la misma.
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Tema 4: Sistemas de puesta a tierra Pág. 49
En el RETIE se establecen los requisitos que han de cumplir los equipos,
clasificándolos de acuerdo con su nivel de aislamiento, la tensión de alimentación
y el sistema de protección contra contactos eléctricos. Así, en relación con la
protección que deben ofrecer los receptores contra contactos eléctricos se
establece la siguiente clasificación:
Elementos para la conexión de puesta a tierra
Conexión a tierra temporal
Figura 36: Elementos para instalación de una puesta a tierra19
16.1. Secuencia de operaciones para colocar una puesta a tierra y en