Transcript Puesta a Tierra en Edificios Compatibilidad Electromagnética Grupo Nº 2 García Yohana Gudiño Susan Villarreal Elizabeth Mérida, Octubre 2003

Puesta a Tierra en Edificios
Compatibilidad Electromagnética
Grupo Nº 2
García Yohana
Gudiño Susan
Villarreal Elizabeth
Mérida, Octubre 2003
Puesta a Tierra en Edificios de
nueva construcción
1. Electrodo de tierra.
2. Líneas de enlace con tierra.
3. Puntos de puesta a tierra.
4. Líneas principales de tierra.
5. Derivaciones de líneas
principales con tierra.
6. Conductores de protección.
Esquema de un sistema de puesta a tierra en un edificio destinado
principalmente a viviendas
Esquema de la toma de tierra
Punto de puesta a tierra y línea de enlace con tierra
Tabla 1. Conductor del electrodo de puesta a tierra para
sistemas de corriente alterna
Calibre del conductor mayor de entrada de Calibre del conductor del electrodo
acometida
o
su
equivalente
para de puesta a tierra.
conductores en paralelo.
Cobre
2 o menor
1 o 1/0
2/0 o 3
Mayor de
3/0 a 350
Mayor de
350 a 600
Mayor de
600 a 1000
Mayor de1100
Aluminio o aluminio
con recibrimiento de
cobre
1/0 o menor
2/0 o 3/0
4/0 o 250
Mayor de 250
a 500
Mayor de 500
a 900
Mayor de 900
1750
Mayor de 1750
Cobre
Aluminio o aluminio
con recubrimiento de
cobre
8
6
4
2
6
4
2
1/0
1/0
3/0
2/0
4/0
3/0
250
Puntos de puesta a tierra
Punto de puesta a tierra en una central de
medidores
Puesta a tierra de una caja general de
protección tipo BTV
Puesta a tierra de una caja general
de protección
1.3.- Las nubes de tormenta. Corrientes de rayo
+
-
+
-
+
+
Corrientes de aire
Corrientes de aire
+
-
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
Campo Elécrtrico
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
Campo Elécrtrico
+
+
+
+
+
+
-
Pulso generado por un rayo
Tabla 2. Características eléctricas del rayo
Probabilidad
Cresta
Carga
Pendiente
de sobrepasar
P%
I(KA)
Q(Coulombios)
KA/us
Duración
Número de
total
descargas
KA . s
s
n
 i dt
2
2
50
26
6
48
0,54
0,09
1,8
10
73
69
74
1,9
0,56
5
1
180
330
97
35
2,7
12
Curva de distribución de amplitudes de
corriente de rayo
Aspectos que se deben considerar cuando se
proyecta la protección contra descargas de rayos:
• Se deben examinar las estructuras y las partes más expuestas a
la caída del rayo deben ser tomadas en cuenta.
•Los conductores deben instalarse de manera que ofrezca la menor
impedancia.
• El recorrido más directo es el mejor.
• La construcción mecánica debe ser fuerte.
Mapa mundial con la distribución de la frecuencia tormentosa
Indice de Riesgo:
Ir = A + B + C + D + E + F + G
Este ídice debe ser interpretado de la forma siguiente:
• 0 - 30: Sistema de protección opcional.
• 31- 60: Se recomienda una protección.
• Más de 60: La protección es indispensable.
Tabla 3.1. Índice de riesgo A
USO AL QUE SE DESTINA LA ESTRUCTURA
VALOR DEL
ÍNDICE A
Casas y otras construcciones de tamaño similar.
2
Casas y otras construcciones de tamaño similar con antenas
exteriores.
4
Industrias, talleres y laboratorios.
6
Edificios de oficina, hoteles, edificios de apartamentos.
7
Lugares de reunión, como iglesias, auditorios, teatros,
museos, salas de exposición, tiendas por departamentos,
oficinas de correos, estaciones, aeropuertos y estadios.
8
Escuelas, hospitales, guarderías infantiles y ancianatos.
10
Tabla 3.2. Índice de riesgo B
TIPO DE CONSTRUCCIÓN
VALOR DEL
ÍNDICE B
Estructura de acero con techo no metálico.
1
Concreto forzado con techo no metálico
2
Ladrillo, concreto liso o albañilería, con techo no metálico de
material incombustible.
4
Estructura de acero o concreto armado con techo metálico.
5
Estructura de madera o con revestimiento de madera con
techo no metálico de material incombustible.
7
Ladrillo, concreto liso, albañilería, estructura de madera con
techo metálico.
8
Cualquier construcción con techo de material combustible.
10
Tabla 3.3. Índice de riesgo C
CONTENIDO O TIPO DEL INMUEBLE
VALOR DEL
ÍNDICE C
Inmuebles residenciales oficinas, industrias y talleres con
contenido de poco valor, no vulnerable al fuego.
2
Construcciones industriales o agrícolas que contienen
material vulnerable al fuego.
5
Plantas y subestaciones eléctricas y de gas, centrales
telefónicas y estaciones de radio y televisión.
6
Plantas inductriales importantes, monumentos y edificios
históricos, museos, galerías de arte y construcciones que
contengan objetos de especial valor.
8
Escuelas, hospitales, guarderías y lugares de reunión.
10
Tabla 3.4. Índice de riesgo D
GRADO DE AISLAMIENTO
VALOR DEL
ÍNDICE D
Inmuebles localizados en un área de inmuebles o árboles
de la misma altura, en una gran ciudad o bosque.
2
Inmuebles localizados en un área con pocos inmuebles de
la misma altura.
5
Inmueble comlpletamente aislado que excede al menos
dos veces la altura de las estructuras o árboles vecinos.
10
Tabla 3.5. Índice de riesgo E
TIPO DE TERRENO
VALOR DEL
ÍNDICE E
Llanura a cualquier altura sobre el nivel del mar.
2
Zona de colinas.
6
Zona montañosa entre 300 y 1000 m.
8
Zona montañosa por encima de 1000 m.
10
Tabla 3.6. Índice de riesgo F
ALTURA DE LA ESTRUCTURA
VALOR DEL
ÍNDICE F
Hasta 9 m.
2
de 9 m a 15 m.
4
de 15 m a 18 m.
5
de 18 m a 24 m.
8
de 24 m a 30 m.
11
de 30 m a 38 m.
16
de 38 m a 46 m.
22
de 46 m a 53 m.
30
Tabla 3.7. Índice de riesgo G
NÚMERO DE DÍAS DE TORMENTAS
POR AÑO
VALOR DEL
ÍNDICE G
Hasta 3.
2
de 3 a 6.
5
de 6 a 9.
8
de 9 a 12.
11
de 12 a 15.
14
de 15 a 18.
17
de 18 a 21.
20
más de 21.
21
Ejemplo práctico para obtener el índice de riesgo:
Un edificio residencial de 10 pisos, de 32m de altura,
ubicado en Mérida (1600m sobre el nivel del mar), con
estructura de concreto, paredes de bloque y arcilla
frisado con mampostería, ubicado en un área donde hay
pocos inmuebles de su tamaño.
Según las tablas anteriormente expuestas se obtiene lo
siguiente:
A = 7 para edificio residencial.
B = 2 para edificio de concreto, paredes de bloque de arcilla.
C = 2 para edificio residencial.
D = 5 para área con pocos inmuebles de su tamaño.
E = 10 para altura sobre el nivel del mar meyor a 1000m.
F = 16 para altura del edificio entre 30 y 38m.
G = 11 para los días de tormenta en el año, 12 estimados.
Ir = 53. Resultando entre 30 y 60. Por consiguiente es
recomendado instalar protección con pararrayos.
Pararrayos de puntas. Descripción e instalación.
Cobertura de protección del pararrayos de puntas
Dispositivos de pararrayos en forma de malla (máxima
abertura de 10x20m) y derivados situados a distancia unos
de otros de 20m como máximo
Conductores pararrayos dispuestos en
edificios de más de 30m de altura
En edificios con alturas
superiores a 43m
Chimeneas de fábricas
Depósitos de
hidrocarburos
Depósitos de gases líquidos
Iglesias
Redes equipotenciales de cuartos de
baños y aseo.
Elementos fundamentales para la protección de
las personas en cuartos de baño y aseo.
•Volumen de prohibición
•Volumen de protección
•Redes equipotenciales
Redes equipotenciales de cuartos de baño y aseo
Puestas a tierra de antenas de TV.

Daños ocasionados por caídas de
rayos sobre antenas mal instaladas.
Caída de un rayo sobre una antena de T.V
exterior
Instalación de antenas.
Situación de antena de TV dentro del campo de
protección del pararrayo
Equipo De Captación U-V-F-M
Detalle de la conexión a la red de puesta a tierra
del edificio
Embarrado de protección de la
centralización de contadores
Unidades fundamentales de una centralización.
• Unidad funcional de medida
• Unidad funcional de entrada y fusibles
• Unidad funcional de salida y protección.
Embarrado de protección de una centralización de
contadores
Cálculo de la puesta a tierra de edificios
de nueva construcción
Parámetros de interés
 Resistencia de puesta a tierra del edificio en conjunto.
 Valores máximos que nos garantizan la seguridad de las
personas en caso de corrientes de defecto.
Tipo de instalación
Resistencia (ohm)
Principalmente vivienda
80 máx
Con pararrayo
15 máx
De máxima seguridad
2a5
De ordenadores
1a2
Cálculo de la longitud en planta de la
conducción enterrada
Cálculo para la puesta a tierra de un
edificio de nueva construcción según la
NTE – IEP
Parámetros de interés
• Longitud en planta de la conducción
enterrada en metros.
• Naturaleza del terreno.
• Si el edificio lleva o no pararrayos.
Cálculo de la toma de tierra adecuada
Puesta a tierra en instalaciones
eléctricas de obra
Partes de la puesta a tierra de una obra.
• Acometida.
• Armario de protección y salida.
• Cuadro general de mando y
protección.
• Circuitos internos.
• Instalación de puesta a tierra
Elemento a conectar en la Instalación de puesta a
tierra provisional.
• Grúa torre.
• Armario de protección y salida.
• Cuadro general de mando y protecció
• Circuitos internos.
• Instalación de puesta a tierra
Esquema de puesta a tierra de una grúa y una
hormigonera
Puesta a tierra en edificios
existentes
• Electrodos
• Caja General de Protección
• Derivaciones Individuales
• Red de Tierra
• Puesta a Tierra
Posibles soluciones para la Puesta a
Tierra de Edificios Existentes
Electrodos Artificiales
• Picas
• Placas
• Cables enterrados
Elementos de Construcción
Tomas de Tierra de Hecho
Tomas de Tierra con Cimentaciones de
Hormigón Armado
Puesta a tierra con vigas metálicas
Soldadura entre si de las varillas metalicasde los
pilares o las cimentaciones
Métodos de medida y control
de las instalaciones de tierra
Objetivos:
• No existan peligrosas diferencias de
potencial.
• Se permita el paso a
tierra de las
corrientes de falla (o de defecto) y/o de las
descargas de origen atmosférico.
Conocimientos previos al cálculo de
la resistencia de tierra
Resistividad (ρ)
– Método de Wenner
– Sistema simétrico
El Concepto de Resistencia a Tierra
I
r2
r1
r
a
1
2

dr
E
R 

2  .a
Método de medida sencillo para “R”
• Conocido ρa
R  0 ,366
a
log
h
• Se reduce a:
K.r=ρ
K1.r=R
3h
d
Tabla Nº 1. Cálculo sencillo de “ ” y “R”
Intervalo “a”
[m]
Profundidad
“h” [m]
Lectura “r”=V/I
2
1,5
12,58
7,49
4
3
25,16
8,44
6
4,5
37,75
8,98
8
6
50,20
9,36
10
7,5
62,90
9,65
12
9
75,40
9,89
14
10,5
88,00
10,10
16
12
100,60
10,30
18
13,5
113,50
10,45
20
15
125,66
10,57
22
16,5
138,23
10,70
24
18
150,80
10,80
Resistividad
Coeficiente
“K”=2na
=r.K [Ω.m]
Resistencia
Coeficiente
“K1”
R=r.K1 [Ω]
Métodos de medida de
resistencia a tierra
Método del electrodo auxiliar de
resistencia despreciable
Método de los dos electrodos auxiliares
Método de la caída de tensión
Electrodo de
Tierra
Sonda de Tensión
Sonda de
Corriente
Método de la caída de tensión
Curvas para calcular la resistencia de tierra de un electrodo
Método de la caída de tensión

A
Vf
I
I
Iv = 0
V
y
E
a
x
P b
C b
d
VE 
 .I
2  .a

 .I
VP 
2  .d
 .I  1
 .I
2 . x

 .I
2 . y
1
V  VE  VP 
    
2  a d
x y
1
1
Método de la caída de tensión
La resistencia medida será: R m

1


   
2  .a 2   d
x y
el valor verdadero de la resistencia en E:
Rm  R
v
 1
Re
Rv 
1

2  .a
Método de la caída de tensión
Regla del 61,8 %
 1
1
Re 
   0
2  d
x y
1
x. y  d . y  d .x  0
Si los electrodos P y C están alineados se cumple que:
d  x+ y
2
2
Despejando “y” y sustituyendo se obtiene: x  D .x  D  0
Ecuación que tiene como solución x = 0,618.d y x = -1,618.d
Método de la caída de tensión
Perfil de voltaje en la medición
V
zona de influencia del SCT
V
zona de mínima pendiente
Vf
Vf
V
x
x
0
D
(a)
0
D1
D2
(b)
D3
Equipos de medición de resistencia a tierra
Telurómetro
Medición con picas auxiliares envueltos
en bayetas húmedas
Comprobador de tierras Megger
Comprobador de tierras Megger
Comprobador de tierras Megger en el
laboratorio de máquinas
Equipos para mediciones eléctricas comerciales
•Otros equipos de medición…
•Controladores de tierra…
•Verificador de atadura a tierra…
Consejos prácticos para la
instalación y mantenimiento de
una buena toma de tierra en
edificios de nueva
construcción o edificios
existentes
Consejos para el emplazamiento de los electrodos
• Conductividad máxima
• Difusión de las posibles corrientes de fuga
• Evitar que circulen gradientes de potencial
elevados
• No dejar al aire los electrodos
• Muros, rocas, etc. mayor de 3m
Consejos para el emplazamiento de los electrodos
•
•
•
•
Evitar corrientes parásitas
Debajo de la cimentación del edificio
Soldadura aluminotérmica
Aislar los conductores de protección con igual
sección que los de fase.
Consejos para el emplazamiento de los electrodos
• Un sistema con una pobre
puesta a tierra es lo mismo
que no tener protección
alguna…
Consejos prácticos para el mantenimiento de la
resistencia de puesta a tierra de una toma de tierra
• Métodos más utilizados:
• Tratamientos con sales (2 años máx)
• Tratamientos con geles (6 a 8 años)
• Tratamientos por abonado electrolítico
del terreno (10 a 15 años)
Esquemas de Puesta a
Tierra
Esquema global de p.a.t en edificios
Partes que comprenden un sistema de p.a.t
Elementos de una puesta a tierra
Esquema global de p.a.t
Ejemplo de un sistema de p.a.t (vista en planta)
Esquema de un sistema de p.a.t (vista en alzado)
Detalle de un punto de p.a.t
Ejemplos de sistemas de p.a.t
Ejemplos de sistemas de p.a.t
Ejemplos de sistemas de p.a.t