Puesta a Tierra Bajo Norma IEEE-80 Buena

PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANANTC DE 389/03 CONTENIDO Página INTRODUCCIÓN........................................................................................................................ CAPÍTULO 1. OBJETO.............................................................................................................. CAPÍTULO 2. DEFINICIONES................................................................................................... CAPÍTULO 3. GENERALIDADES ............................................................................................. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 OBJETIVOS DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA............................................... REQUISITOS DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA ............................................. COMPONENTES DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA REGÍMENES DE CONEXIÓN A TIERRA (RCT) CAPÍTULO 4. CRITERIOS DE SEGURIDAD ............................................................................ 4.1 4.2 4.3 4.4 INCIDENCIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN SERES VIVOS CÁLCULO DE TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO EFECTO DE UNA CAPA SUPERFICIAL O GRAVILLA CRITERIO DE TENSIÓN TOLERABLE CAPÍTULO 5. MEDICIÓN Y MODELAMIENTO DEL SUELO 5.1 MEDIDAS DE RESISTIVIDAD CAPÍTULO 6. DISEÑO 6.1 DISEÑO SEGÚN NORMA IEEE-80 PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Página 6.2 6.3 CONFIGURACIONES NO SIMÉTRICAS CONFIGURACIONES TÍPICAS CAPITULO 7. MATERIALES 7.1 7.2 7.3 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 MATERIALES RECOMENDADOS ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA PUENTES EQUIPOTENCIALES CONEXIONES BARRAJES CAJAS DE INSPECCIÓN MATERIAL TRITURADO O CAPA SUPERFICIAL CONSIDERACIONES SOBRE LA CORROSIÓN CAPÍTULO 8. CONSTRUCCIÓN 8.1 8.2 8.3 8.4 CONDUCTORES PUENTES DE CONEXIÓN EQUIPOTENCIAL ELECTRODOS CONEXIÓN EXOTÉRMICA CAPÍTULO 9. MEDICIONES EN UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 9.1 9.2 9.3 9.4 MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA MEDICIÓN DE TENSIONES DE PASO Y CONTACTO EQUIPOS DE MEDICIÓN MEDICIÓN DE EQUIPOTENCIALIDAD PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Página CAPÍTULO 10. MANTENIMIENTO DE UN SPT 10.1 10.2 10.3 10.4 INSPECCIONES PRUEBAS REGISTROS DE LA INSPECCIÓN DOCUMENTACIÓN DEL MANTENIMIENTO CAPÍTULO 11. MEJORAMIENTO DE PUESTA A TIERRA 11.1 11.2 11.3 11.4 PROCEDIMIENTOS ACEPTADOS Y NO ACEPTADOS CARACTERÍSTICAS DE SUELOS ARTIFICIALES MODELAMIENTO DE UNA PUESTA A TIERRA CON TRATAMIENTO VERIFICACIÓN DEL MEJORAMIENTO BIBLIOGRAFÍA ANEXOS FIGURAS Figura 1. SPT con puestas a tierra dedicadas e interconectadas equipotencialmente Figura 2. Una sola puesta a tierra para todas las necesidades (prohibido) Figura 3. Puestas a tierra separadas o independientes (prohibido) Figura 4. Componentes básicos de un SPT. Figura 5. Tipos de conexiones Figura 6. Sistema TN-C Figura 7. Sistema TN-S Figura 8. TN-C-S (PNB) Impedancias del circuito de tensión de contacto Figura 16. Método gráfico de Sunde Figura 27. Coeficiente de reducción . Exposición a la tensión de contacto Figura 17. Esquema de tensión de paso Figura 18. Método de Schlumberger Figura 24. Sistema IT Figura 12. Coexistencia de diversos regímenes de conexión a tierra Figura 13. Diagrama de Bloques de Diseño según IEEE-80 Figura 30. TN-C-S (PME) Figura 10.Cs Figura 31. tiempo Figura 15. Hs Figura 20. Diagrama de Bloques del Diseño de Puestas a Tierra . Condición del potencial transferido Figura 22. Trasformador zig-zag sin secundario Figura 14. Método según el dispositivo dipolo-dipolo Figura 25. Modelo de capas verticales Figura 29. Relación Corriente vs. Circuito para la tensión de paso Figura 19. Método de Wenner Figura 23. Sistema TT Figura 11. Gráfica de resistividad – Tipo de suelo 1 Figura 28. Modelo de dos capas Figura 26. Condiciones de riesgo Figura 21. Cs vs.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Página Figura 9. Esquema para la medición de tensión de paso Figura 44. Configuraciones típicas de electrodos . Esquema para la medición de tensión de contacto Figura 45. K0. ρr.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Página Figura 32. Valores máximos sugeridos de resistencia de puesta a tierra Tabla 6. Tensiones de paso y de contacto para electrodos tipo varilla Figura 34. Principio de medición Figura 46. TABLAS Tabla 1. Método de los dos puntos Figura 41. Valores de resistividad aparente Tabla 3 Transformación de Box-Cox Tabla 4. Tensiones de paso y contacto para diferentes contrapesos Figura 35. Tensiones de paso y contacto para estrella de cuatro puntas Figura 37. Rangos de corriente y efectos Tabla 2. Circuito equivalente Thevenin para recalcular la corriente de falla Figura 33. Método de los tres puntos Figura 42. Método de caída de potencial Figura 43. Factores αr. TCAP Tabla 5. Tensiones de paso y contacto para estrella de tres puntas Figura 36. Conexiones mecánicas y exotérmica Figura 38. Caja de inspección Figura 40. Barraje equipotencial Figura 39. Tabla 9.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Página Tabla 7. Metodología de evaluación de la agresividad de los suelos Tabla 8. Máximo período entre inspecciones de un SPT Tabla 16. Calibre del conductor a Tierra Tabla 11. Requisitos para electrodos de puesta a tierra Tabla 10. Constantes de materiales Tabla 12. Tabla de electronegatividad Tabla 14. Materiales para sistemas de puesta a tierra y sus condiciones de uso. Umbrales de concentración de metales que se consideran excesivos (mg /Kg) . Torque de apriete para tornillo Tabla 15. Calibre mínimo de los conductores de puesta a tierra de equipos Tabla 13. NTC 4628. NTC 2050. en su grupo de trabajo de Expertos en Sistemas de Puesta a Tierra. Acatar esta norma no confiere inmunidad en cuanto a obligaciones legales. Este documento se divide en 11 Capítulos. esta Norma Técnica Colombiana debe tomarse como una guía actualizada en sus recomendaciones. NTC 4171. que ha sido abordado parcialmente en otras normas como NTC 4552. 1 de X . NTC 2155. con la intención de asistir a los ingenieros en la toma de decisiones. buscando una secuencia en el manejo de la temática. NTC 2206 y el artículo 15 del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE). En esta norma se desarrollaron los diversos aspectos de los sistemas de puesta a tierra para consolidar el avance tecnológico y el desarrollo del tema mismo. respecto a un tema que por su naturaleza ha permitido diversos enfoques.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA (SPT) INTRODUCCIÓN Esta norma fue preparada por el Comité Técnico de normalización Nacional 128 Instalaciones eléctricas. Como código de buenas prácticas que pretende ser. Ante la importancia de los sistemas de puesta a tierra para la seguridad y el correcto funcionamiento de las instalaciones eléctricas. no se debe citar como si fuera una especificación y se debe tener especial cuidado para verificar que las declaraciones de cumplimiento exigidas en el RETIE estén de acuerdo con él por su carácter de obligatorio. ICONTEC identificó la necesidad de desarrollar una norma técnica específica sobre este tema. circuitos de distribución. líneas de transmisión. construcción. OBJETO Establecer los principios generales de diseño. medición y mantenimiento de algunos Sistemas de Puesta a Tierra (SPT) para ofrecer seguridad a personas y equipos en las instalaciones eléctricas. aeronaves o instalaciones costa afuera. Esta norma aplica a: SPT permanentes en media y alta tensión de corriente alterna de baja frecuencia. tales como subestaciones. Parcialmente se aplica a SPT en baja tensión cubiertos por la NTC 2050. plantas de generación.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 1. SPT temporales utilizados para mantenimiento de redes. SPT para señales de alta frecuencia. SPT para redes eléctricas de corriente continua. 2 . Esta norma no aplica a: Barcos. como los rayos. 2. conector a presión o de cuña certificados o abrazadera certificada. Conexión eléctrica entre dos o más puntos. Conductor usado para conectar partes metálicas que no transportan corriente. es aquel que conecta un sistema o circuito eléctrico intencionalmente a una puesta a tierra. 2.9 Conductor de protección o de puesta a tierra de equipo (Grounding Equipment Conductor). 2. que ante el paso de una corriente quedan esencialmente al mismo potencial. Cable con una envoltura conductora que permite controlar fenómenos electromagnéticos inducidos. 2. de tal manera. como canalizaciones y gabinetes con el punto neutro o con el conductor del electrodo de puesta a tierra. 2. Es el contacto de personas o animales con conductores activos de una instalación eléctrica. 2. Incluye el cable y el aparato conectado en ambos extremos. 2. 3 . 2. Dispositivo que une dos o más conductores con el objeto de suministrar un camino eléctrico continuo. Soldadura exotérmica. Es un lazo cerrado de corriente formado por conductores activos únicamente.8 Conductividad eléctrica (χ). Para efectos de esta norma. 2.3 Barraje equipotencial-BE (Ground Busbar. DEFINICIONES 2.11 Conector. Su unidad es el siemens. usualmente una barra de cobre o un cable que permite la unión de dos o más conductores y garantiza el mismo potencial.4 Cable apantallado. Es aquel que tiene el conductor del neutro exclusivo y tiene uno o más dispositivos conectados a éste.1 Apantallamiento (Shielding). Grounding Terminall o Ground Clamp). el aparato y las partes cercanas del sistema de puesta a tierra.6 Circuito en modo común.7 Circuito en modo diferencial. destinados a asegurar.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 2.2 Baja frecuencia. se toma como menor a 9 kHz. Conductor de tierra colectiva. Elementos metálicos que se instalan alrededor de dispositivos que se desean proteger contra los efectos de una perturbación electromagnética.10 Conductor a tierra (Grounding Electrode Conductor). 2. 2. Incluye el cable. Es un lazo cerrado de corriente formado por conductores activos y conductores del sistema de puesta a tierra. 2. Ground Bus o Grounding Block). por medio de una conexión especialmente diseñada.12 Conexión de puesta a tierra (Connection. 2.5 Circuito dedicado. Es el poder conductor específico de una sustancia.13 Conexión equipotencial (Equipotential Bonding).14 Contacto directo. Es el recíproco o inverso de la resistividad. además posee un conductor de puesta a tierra de equipo que puede o no ser compartido. dos o más componentes de un sistema de puesta a tierra. lengüeta certificada. Es lo mismo que cable blindado. Ground Bar. También llamado Conductor del electrodo de Puesta a tierra. Es el acto.25 Electrodo de puesta a tierra (Grounding Electrode). Es una corriente que fluye hacia o desde el terreno o su equivalente. Aquella corriente que se presenta durante una falla y que fluye por la puesta a tierra. Estado real de interconexión eléctrica.17 Corriente a tierra. electroquímica o bacteriana. Puede ser de frotamiento.P. mediante una baja impedancia.21 Cortocircuito (Short Circuit). Paso de corriente cuya consecuencia es la muerte. Dispositivo diseñado para limitar las sobretensiones transitorias y conducir las corrientes de impulso.15 Contacto eléctrico. No es correcto llamarlo pararrayos. Conductor o grupo de ellos en contacto con el suelo.23 Electrocución. líquido o de presión. Indica que todos los puntos deben estar aproximadamente al mismo potencial.R (Ground Potential Rise). de rodillo. 2. Producir la electricidad en un cuerpo o comunicársela.22 Dispositivo de protección contra sobretensiones transitorias . equipos o sistemas entre sí o a un sistema de puesta a tierra. Contiene al menos un elemento no lineal.27 Equipotencialidad. práctica o acción de conectar partes conductivas de las instalaciones. 2. 2. 2.DPS (Surge Protective Device). 2. mediante una acción química. Máxima elevación del potencial de una puesta a tierra con respecto a otra remota.18 Corrientes espurias (Spurious o Straight o Telluric Currents).20 Corrosión. 2. 2.29 Equipotencializar (Bonding). 2. a través de un medio conductor. Corrientes que circulan en el terreno o en conductores conectados a dos puntos puestos a tierra. cuando fluye a través de la primera una corriente desde o hacia el terreno. resistentes a la humedad y a la acción química del terreno.26 Máximo potencial de tierra -G. Es el contacto de personas o animales con elementos puestos accidentalmente bajo tensión o el contacto con una parte activa. Es una resistencia o una reactancia de potencia. Fenómeno eléctrico ocasionado por una unión accidental o intencional de muy baja resistencia entre dos o más puntos de diferente potencial de un mismo circuito. entre partes conductivas. sometidos a una diferencia de potencial. Puede ser una varilla. 2.30 Impedancia limitadora. dimensionada adecuadamente para conectar el punto neutro del transformador (o generador) y el punto de 4 .24 Electrizar. 2. 2. para que la diferencia de potencial sea mínima entre los puntos interconectados. para proporcionar una conexión eléctrica con el terreno.16 Contacto indirecto.28 Equipotencialización. Ataque a una materia y destrucción progresiva de la misma.19 Corriente de falla a tierra. un tubo. Concepto que debe ser aplicado ampliamente en SPT. una placa o un cable.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 2. 2. Acción de unir dos elementos con el fin de cerrar un circuito. proceso. 2. determinado por mediciones. 2. 2. 5 .31 Interruptor de falla a tierra (Ground Fault Circuit Interrupter – GFCI or Residual Current Operated devices-RCD). por su gran riesgo de producir incendios o daños en equipos electrónicos. están aisladas de las partes activas y se toma como referencia para las señales y tensiones de un circuito electrónico. para apantallar señales de alta frecuencia y evitar interferencias electromagnéticas. en contacto eléctrico con el suelo o una masa metálica de referencia común. los barcos y los autos. Puede ser intencional o accidental y permanente o temporal. Está prohibido hoy en día. 2.37 Poner a tierra (To earth or To ground).42 Puesta a tierra de protección contra rayos. que distribuye las corrientes eléctricas de falla en el suelo o en la masa. 2.33 Malla de alta frecuencia (Signal Reference Grid-SRG).41 Puesta a tierra antiestática. Comprende electrodos. 2.38 Puente de conexión equipotencial (Bonding Jumper). Conductor activo conectado intencionalmente al punto neutro de un transformador o instalación y que contribuye a cerrar un circuito de corriente. como los aviones. 2. 2. que en condiciones normales.35 Masa (Mass. con probabilidad de causar interferencia. 2. Es una trayectoria formada por dos o más equipos interconectados a un mismo sistema de puesta a tierra. 2. que consiste en unir las carcasas de los equipos al neutro. Subsistema de puesta a tierra que debe garantizar la dispersión y disipación en el terreno de las corrientes provenientes de las descargas eléctricas atmosféricas directas sobre la instalación considerada. Su función es proteger el equipo y la instalación.36 Neutro (Neutral o Grounded Service Conductor). al limitar la corriente de cortocircuito. Las masas pueden estar o no estar conectadas a tierra.40 Puesta a tierra (Grounding or Earthing or earth termination system or groundidng electrode).32 Lazo de tierra (Ground Loop). Subsistema de puesta a tierra diseñado y construido para drenar hacia el terreno las cargas originadas en fenómenos de electricidad estática. cuya función es interrumpir la corriente hacia la carga cuando se excede algún valor determinado por la soportabilidad de las personas. Sistema de electrodos horizontales conformado por conductores desnudos interconectados y enterrados. 2. se transformen en cortocircuitos entre fase y neutro. Malla de conductores que se instala bajo el piso de centros de cómputo. Realizar una conexión eléctrica entre un nodo de una instalación eléctrica y el suelo o terreno.39 Puesta a neutro. de tal forma que los defectos de aislamientos. 2. Conductor confiable que asegura la conductividad eléctrica necesaria entre las partes metálicas que deben estar eléctricamente conectadas entre sí. ground or Chassis). 2. Sistema de protección contra contactos eléctricos indirectos. Conjunto de partes metálicas de un equipo.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 puesta a tierra.34 Malla de puesta a tierra. Grupo de elementos conductores equipotenciales. Interruptor diferencial accionado por corrientes de fuga a tierra. proporcionando una referencia común para dispositivos eléctricos o estructuras metálicas. El término “masa” sólo debe utilizarse para aquellos casos en que no es suelo. 2. 2. conexiones y cables enterrados. Relación entre la diferencia de potencial en un material y la densidad de corriente que resulta en el mismo. Punto común de un sistema polifásico conectado en estrella o el punto medio puesto a tierra de un sistema monofasico trifilar. Modo de conexión del punto neutro con la puesta a tierra. No deben utilizarse términos como aterrado o aterrizado.51 Shock. 2. 6 . 2.54 Sobretensión (Overvoltage). Comprende la puesta a tierra y la red eqipotencial. Conjunto de conductores del SPT que no están en contacto con el suelo o terreno y que conectan sistemas eléctricos. Capa de productos de meteorización.44 Puesta a tierra temporal (Temporary o Protective Grounding). Dispositivo de puesta a tierra y en cortocircuito. Conjunto de elementos conductores de un sistema eléctrico específico. sin riesgo de interrupción involuntaria. como de falla. entre otras manifestaciones se reconoce por palidez cutánea. que se encuentra en el límite entre la roca inerte de la corteza y la atmósfera.55 Sólidamente puesto a tierra (Grounded Solidly). 2. 2. 2. respecto a una tierra remota y la corriente que fluye entre estos puntos. llena de vida.49 Resistencia de puesta a tierra o resistencia de dispersión (Earth Resistance).45 Puesto a tierra (Grounded).43 Puesta a tierra permanente o funcional. 2. 2. para protección del personal que interviene en redes desenergizadas o para descarga de electricidad estática. de protección contra rayos o requerida por las disposiciones de los fabricantes de equipo electrónico. equipos o instalaciones con la puesta a tierra. sudoración fría.47 Red equipotencial (Earthing Network o equipotential bonding network). de estática. Régimen de conexión a una puesta a tierra. Es la resistencia específica de una sustancia. Numéricamente es la resistencia ofrecida por un cubo de 1 m x 1 m x 1 m. Pueden ser de subestación.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 2. Aquella asociada al sistema eléctrico de alimentación o circuito normal de trabajo.53 Sistema flotante. que conectan los equipos eléctricos con el terreno o una masa metálica. Se da en ohmio metro (Ω.46 Punto neutro.52 Sistema de puesta a tierra-SPT (Earthing or Grounding System). sin otra impedancia que la del cable. Normalmente se regula para cada país. 2. obnubilación mental e hipotensión aterial. 2. No es del ámbito de esta norma. 2. sirve tanto para condiciones de funcionamiento normal. En Colombia es TNC-S.m). 2.48 Régimen de conexión a tierra-RCT o Régimen de neutro (Neutral Point Treatment). de equipo sensible. Se refiere a la condición de un sistema. equipo o sistema. 2. Estado patológico súbito de falla cardio-circulatoria. superior a la tensión máxima de operación normal de un dispositivo.56 Suelo o terreno (Soil). medida entre dos caras opuestas. circuito o aparato conectado a tierra intencional o accidentalmente. Es la relación entre el potencial del sistema de puesta a tierra a medir. Sistema eléctrico no puesto a tierra intencionalmente. Tensión anormal existente entre dos puntos de una instalación eléctrica. de comunicaciones.50 Resistividad del terreno (Earth Resistivity). 2. Nombre en castellano del equipo diseñado para medición de resistividad y resistencia de sistemas de puesta a tierra.57 Telurómetro (Tellurohm o Earth Tester). 2. Tiempo que transcurre desde el inicio de una falla. escala y margen de error. en donde Tc Tp Td Ta = = = = tiempo de despeje tiempo de comparación tiempo de decisión tiempo de acción. Caso especial de la tensión de contacto donde un potencial es conducido hasta un punto remoto respecto a la subestación o a una puesta a tierra. 2. Es la diferencia entre el GPR y la tensión de superficie. masa.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 2. Barraje interno de los equipos electrónicos.62 Tensión neutro-tierra. 2. Terra. Ziemia). 2. Para sistemas eléctricos. hasta el momento en que se desconecte al ser accionado por un dispositivo de protección y está dado por: Tc = Tp + Td + Ta.59 Tensión de interferencia. 7 . 2. Se le considera como la referencia de potencial de cero voltios en condiciones de operación normal. chasis. Terre.58 Tensión de contacto (Touch Voltage). debido a corrientes que circulan por el sistema de puesta a tierra. armazón. incluyendo el tiempo de operación del dispositivo de desconexión. Es un conductor de tierra para equipos electrónicos que debe ser aislado y que recorre las mismas conducciones o canalizaciones que los conductores de alimentación. tierra. es una expresión que generaliza todo lo referente a sistemas de puesta a tierra. detección de corrientes espurias.63 Tensión transferida. Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia de un metro. Örliche. Diferencia de potencial en un circuito.67 Tierra de referencia.64 Tiempo de despeje de falla. Diferencia de potencial que durante una falla se presenta entre dos puntos de la superficie del terreno. Ground. Sus principales características son: frecuencia.65 Tierra (Earth.66 Tierra aislada (Insulated Grounding Equipment Conductor or Noiseless Earth). 2. carcasa. alarma. En temas eléctricos se asocia a suelo. 2. entre los conductores de neutro y de puesta a tierra. estructura o tubería de agua. 2.60 Tensión de Paso (Step Voltage). 2. que fija el potencial de referencia cero para sus circuitos internos. Esta distancia horizontal es equivalente a la máxima que se puede alcanzar al extender un brazo. También se le conoce como tierra lógica o terminal común de circuitos.61 Tensión de malla. 2. Elevación del potencial de tierra que aparece en los sistemas de tierra de forma permanente. terreno. separados por un paso (aproximadamente un metro). Término aplicado a la conexión especial de conductores de puesta a tierra de equipos.70 Tomacorrientes con polo a tierra (Receptacle). Puesta a tierra lejana. interconectando la tubería metálica y el conductor aislado de tierra. 2. Algunos vienen con la tierra unida a la caja y otros con la tierra aislada (para equipos sensibles).69 Tierra remota (Earth Remote). 2.68 Tierra redundante. que va a tomacorrientes y equipo eléctrico fijo en áreas de cuidado crítico. para la cual se asume que su potencial es cero y que no causa interferencia. respecto a la puesta tierra considerada. para asegurar la protección de los pacientes contra las corrientes de fuga. 8 . Son aquellos con una tercera clavija que hace el primer contacto eléctrico al conectar el equipo.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 2. un adecuado sistema de puesta a tierra facilita la operación de las protecciones. Además. se produzcan diferencias de potencial que puedan lesionar seres vivos. 2) Protección de la Instalación y los Equipos Una buena conexión a tierra previene incendios en las edificaciones. al evitar que se produzcan diferencias de potencial que puedan resultar riesgosas para los equipos y los demás elementos contenidos en la estructura. Los sistemas de puesta a tierra tienen tres objetivos principales: 1) Seguridad de las Personas y animales Una buena conexión equipotencial entre objetos conductores evita que al circular corrientes debidas a fallas del sistema eléctrico o descargas eléctricas atmosféricas. lo cual ayuda a evitar la formación de arcos eléctricos. Requisitos de los procesos y necesidades de los equipos. 3. Una de las razones para realizar una conexión intencional de una fase o de un conductor neutro del sistema eléctrico con la puesta a tierra. También cumple un papel importante para proteger las estructuras y los equipos contra fallas en el sistema de potencia y contra descargas eléctricas atmosféricas. pero la más importante es la protección de los seres vivos. Igualmente sirve para que contactos indeseados entre los conductores de fase y la tierra o un objeto conectado a esta. es conservar las tensiones respecto a tierra. dentro de unos límites seguros. dependiendo del tipo y propósito de este. La periodicidad dependerá de un buen diseño. Los métodos de puesta a tierra usualmente son muy similares. Un SPT debe ser inspeccionado periódicamente y recibir mantenimiento.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 3. Este control también permite la reducción del riesgo de electrocución por contacto con conductores energizados. 9 . en algunos casos pueden variar por factores como: 1) 2) 3) Localización del SPT dentro del sistema eléctrico. produzca un flujo de corriente que pueda ser detectado para que operen los dispositivos automáticos de protección contra sobrecorriente o contra fallas a tierra. Sin embargo.1 OBJETIVOS DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Existen muchas razones por las cuales se requiere un SPT en el diseño y construcción de un sistema eléctrico. Actualmente existen varios métodos y criterios válidos para poner a tierra un sistema eléctrico. GENERALIDADES Definir la forma de conexión a tierra es una decisión a la cual se deben enfrentar las personas encargadas del diseño o remodelación de instalaciones. el cual incluye una cuidadosa escogencia de los materiales y apropiadas técnicas de instalación para asegurar que resista el deterioro de sus componentes. Existencia de sistemas derivados independientes. - - - 10 . No se deben utilizar electrodos aluminio para puestas a tierra. Este criterio tomado de la IEC.2 las diferencias de potencial entre equipos interconectados sean mínimas. Los elementos principales que actúan como refuerzo estructural de una edificación deben tener una conexión eléctrica permanente con el sistema de puesta a tierra general. Resistir la corrosión. Su costo debe ser el más bajo posible sin que se comprometa la seguridad. se debe dejar al menos un punto de conexión accesible e inspeccionable. para verificar que las características del electrodo de puesta a tierra y su unión con la red equipotencial cumplan con las disposiciones dadas por esta norma. no excluye el hecho de que se debe conectar a tierra en algunos casos.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3) Compatibilidad Electromagnética NTC DE 389/03 Un buen sistema de puesta a tierra ayuda a reducir el ruido eléctrico. deben ser realizadas mediante soldadura exotérmica o conector certificado para tal uso. La variación de resistencia debida a cambios ambientales debe ser mínima. Cuando por requerimientos de una instalación. los acoples de los campos eléctricos y magnéticos sean minimizados. REQUISITOS DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Un sistema de puesta a tierra debe cumplir los siguientes requisitos: Permitir un mantenimiento periódico. Su vida útil debe ser mayor de 15 años. no podrán ser incluidos como parte de los conductores de puesta a tierra. Las conexiones que van bajo el nivel del suelo en puestas a tierra. puede hacerse por encima o por debajo del nivel del piso (véase la Figura 1). está establecido igualmente en el RETIE y en la NTC 2050. El valor de la resistencia debe estar acorde con el tipo de instalación. principalmente en los sistemas de control y telecomunicaciones. Este requisito. o inmueble. En instalaciones domiciliarias. todas ellas deben estar interconectadas eléctricamente con el fin de evitar diferencias de potencial entre ellas o entre partes de la misma instalación y facilitar la distribución de corrientes de falla. existan varias puestas a tierra. Los elementos metálicos que forman parte de las instalaciones eléctricas. además asegura que: 3. Pararrayos o terminales de captación Tierra de potencia Tierra aislada Suelo Puesta a tierra Figura 2. Una sola puesta a tierra para todas las necesidades (prohibido) 11 . SPT con puestas a tierra dedicadas e interconectadas equipotencialmente Esta norma acoge lo normalizado y reglamentado en casi todo el mundo y plasmado en diversas normas. Cuando por requerimientos de una instalación o inmueble.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC Pararrayos o terminales de captación DE 389/03 Tierra de potencia Tierra aislada Bajantes Conexiones Suelo Puestas a tierra Figura 1. todas ellas deben estar interconectadas eléctricamente con el fin de evitar diferencias de potencial entre las puestas a tierra o entre partes de la misma instalación y facilitar la distribución de corrientes de falla. en el sentido de evitar prácticas que han demostrado ser perjudiciales. creando de esta manera un sistema más confiable y seguro (véanse las Figuras 2 y 3). existan varias puestas a tierra. PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC Pararrayos o terminales de captación DE 389/03 Tierra aislada Tierra de potencia Suelo Figura 3. se puede dividir en dos bloques: Puesta a tierra (bajo el nivel del piso) y Red equipotencial (sobre el nivel del piso). 12 . De la misma manera de debe evitar intercambiar el conductor de neutro con el conductor de puesta a tierra de una instalación.+ DPS CAJA DE INSPECCIÓN PUESTA A TIERRA ELECTRODO PROFUNDO 2L L SUELO ARTIFICIAL ELECTRODOS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS DE POTENCIA DE CONTROL DE CORROSIÓN DE EQUIPO SENSIBLE Figura 4. aun más si hay varios interconectados. 3. parte de la corriente del neutro circula por el conductor de puesta a tierra (conocidas como correintes de modo común).3 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Para describir los componentes de un sistema de puesta a tierra. Puestas a tierra separadas o independientes (prohibido) Se debe evitar unir el conductor neutro y el conductor de puesta a tierra de un sistema en más de un punto. CON GFCI NORMAL RED EQUIPOTENCIAL NEUTRO EMT EMT TIERRA AISLADA Y GRADO HOSPITALARIO PUNTO NEUTRO BARRA DE NEUTRO Z 51N ACERO ESTRUCTURAL UPS CON DPS (-) (+) AISLADOR . Componentes básicos de un SPT. lo cual genera diferencias de potencial en el SPT que pueden afectar a los equipos electrónicos. Al realizar esta unión. Como van a quedar enterrados. Su mejor garantía es que se tiene una unión molecular (véase la Figura 5). que distribuyen las corrientes eléctricas de falla en el terreno o en la masa.1 Puesta a tierra NTC DE 389/03 La puesta a tierra se define como un conjunto de elementos conductores equipotencialmente conectados. consiste en una reacción química en la que se reduce óxido de cobre mediante aluminio en polvo. también serán considerados como parte de la puesta a tierra siempre y cuando no tengan aislamiento que impida el contacto eléctrico entre dicho conductor y el suelo. En otros casos se puede utilizar la estructura metálica de los cimientos del edificio como parte del sistema de puesta a tierra. se les conoce como tierras Ufer.3. En general. Conductores enterrados Los conductores utilizados para unir varios electrodos como los anteriormente mencionados. por tanto deben seleccionarse de tal manera que no sufran daños durante la vida útil. La puesta a tierra puede estar conformada por uno o varios de los siguientes tipos de electrodos de puesta a tierra: varillas tubos placas flejes cables A los electrodos embebidos en concreto. es preferible utilizar cables de pocos hilos (siete).m y 15 000 Ω. Dependiendo de la distribución espacial de estos electrodos.m dependiendo del contenido de humedad.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3. Los principales componentes de una puesta a tierra son: Electrodos de puesta a tierra Los electrodos de puesta a tierra son los elementos encargados de distribuir la corriente eléctrica en el terreno. en contacto eléctrico con el terreno o una masa metálica de referencia común. El concreto tiene una resistividad que puede variar entre 50 Ω. esto es muy común en los edificios en los cuales el acero de las columnas sirve como bajante del sistema de protección contra rayos. 13 . Existen unas mecánicas y otras soldadas. La conexión de los elementos de una puesta a tierra con soldadura exotérmica. se producirán en el terreno. se elige entre conductores circulares o rectangulares. los perfiles de tensión que definirán si el diseño de una puesta a tierra cumple con los valores máximos de tensión de paso y contacto. Todas deben estar certificadas para enterramiento directo si van en la puesta a tierra. Conexiones Las conexiones son quizás los componentes más repetitivos en un SPT. PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Unión cable-platina con soldadura exotérmica Unión Cable-Varilla con soldadura exotérmica Conector de tornillo partido Terminal de ponchar Figura 5 Tipos de conexiones 14 . etc Conductor a tierra Es el que une el sistema eléctrico con la puesta a tierra. Tiene varios componentes. Debe estar dimensionado para soportar la circulación de la corriente de falla del sistema.3. como barrajes. tomacorrientes.1 TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Sistema de puesta a tierra temporal Consiste en dispositivos que ponen en cortocircuito y conectan a tierra los conductores activos de un sistema eléctrico para la protección del personal que interviene dicho sistema. Mantenimiento en sistemas de media tensión. Mantenimiento en sistemas de alta tensión.4.2 Red equipotencial NTC DE 389/03 Comprende el conjunto de conductores del SPT que no está en contacto con el terreno. Este tipo de dispositivos se utiliza para trabajos de: Mantenimiento en sistemas de baja tensión. esto con el fin de evitar circulen corrientes indeseadas que puedan causar interferencia en el funcionamiento de estos equipos. No están en el ámbito de esta norma. conexiones.4 3. Cargue y descargue de combustibles. cables. Existen varias denominaciones para puentes equipotenciales: Puente equipotencial de equipos: Es la conexión entre dos o más puntos del conductor de tierra de equipos. 3. puentes equipotenciales. 15 . Barrajes equipotenciales El barraje equipotencial cumple la función de elemento integrador de los conductores de puesta a tierra. canalizaciones. Puente equipotencial principal: Es la conexión entre el conductor de servicio puesto a tierra (neutro) y el conductor a tierra en el nodo de suministro de electricidad del proveedor local.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3. Puentes equipotenciales El puente equipotencial se utiliza para asegurar la continuidad eléctrica entre partes metálicas que requieran ser conectadas equipotencialmente. Conductor de tierra aislado para equipos electrónicos Se exige que el conductor de puesta a tierra de los equipos electrónicos sea aislado. 2 NTC DE 389/03 Sistema de puesta a tierra permanente Pertenece al sistema eléctrico y no puede ser eliminado en ningún momento. existe una ruta metálica para que las corrientes de falla fluyan hacia los puntos de la fuente puestos a tierra. para sistemas eléctricos de baja tensión. Pertenece al circuito de corriente. Subestación. como de falla Dependiendo del uso para el que está destinado. responsable de la fuente de energía. sirve tanto para condiciones de funcionamiento normal. Los SPT permanentes. Estática. Protección contra rayos. La clasificacion acordada internacionalmente. Comunicaciones. no portadoras de corriente. tiene diferentes configuraciones y especificaciones. es conveniente considerar que un sistema se compone de una fuente de energía y una instalación.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3. el neutro de un sistema o un cable a tierra en una línea de transmisión puede ofrecer una ruta de baja resistencia para el regreso de una falla al punto neutro. se deben conectar al SPT y de esta manera prevenir casos de electrocución por contactos indirectos. Protección catódica. En la gran mayoría de los casos. Equipos de cómputo. REGÍMENES DE CONEXIÓN A TIERRA (RCT) Un sistema eléctrico tiene una puesta a tierra satisfactoria si los dispositivos de protección funcionan y contrarrestan el peligro en caso de una falla en cualquier masa metálica de un equipo conectado con el punto neutro. Los sistemas TN se subdividen así: Sistemas TN-C. que se puedan energizar accidentalmente. tienen la fuente de electricidad sólidamente conectada a tierra y las partes conductivas expuestas de la instalación están conectadas a la fuente con puesta a tierra. y la instalación es del usuario. Aún en instalaciones industriales. donde el usuario es dueño y tiene control sobre la fuente de electricidad. Las partes metálicas expuestas de los equipos. la primera incluye los conductores de electricidad que van a la segunda.4. es conveniente considerar la fuente separadamente del circuito. Para los fines de esta norma.5 Corriente continúa. pueden ser de: 3. el proveedor de electricidad opera o es dueño y por tanto. El blindaje metálico de un cable subterráneo con puesta a tierra. es decir. en los cuales las funciones de conductor neutro y conductor de protección están combinadas en uno solo a través de todo el sistema. 16 . En todo caso se deben controlar principalmente las tensiones de paso y de contacto para garantizar las condiciones de seguridad a los seres vivos. es: a) Sistemas TN. Sistema TN-C - Sistemas TN-S. los cuales tienen conductores neutro y de protección separados en todo el sistema. Sistema TN-S - Sistemas TN-C-S. El tipo de distribución conocida comúnmente como múltiplemente puesto a tierra es TN-C-S (PME). donde el suministro mismo es TN-C y la forma como está arreglada la instalación es TN-S. están combinadas en un solo conductor pero únicamente en una parte del sistema (generalmente la acometida).PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Figura 6. TN-C-S (PME) 17 . E Figura 8. TN-C-S (PNB) E Figura 9. Figura 7. en los cuales las funciones de neutro y de protección. se conecta el punto neutro del transformador Δ-y o de un generador a la puesta a tierra por medio de un conductor. En los sistemas puestos a tierra sólidamente. Numerosas ventajas son atribuidas a los sistemas puestos a tierra como son mayor seguridad. Sistema IT d) Coexistencia de sistemas. no permiten el uso de este sistema para las redes de suministro público. 18 . entre ellos Colombia. por ejemplo. E Figura 10. En estos sistemas nunca se alcanza una impedancia igual a cero en el circuito formado por esta falla. eléctricamente separados de la puesta a tierra de la fuente. óptimo control de sobretensiones y facilidad en la detección y localización de fallas. esto con el fin de disminuir las sobretensiones transitorias por fallas del sistema. debido a que la reactancia del generador o del transformador queda conectada en serie con el circuito formado por una falla monofásica. Sin embargo. una instalación que forme parte de un sistema TN en el cual puede ser necesario que uno o varios circuitos en particular estén protegidos por una protección de falla a tierra.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA b) NTC DE 389/03 Sistemas TT tienen uno o más puntos de la fuente de energía conectados sólidamente a tierra y las partes conductivas de la instalación están conectadas localmente a un electrodo de puesta a tierra. Las regulaciones en muchos países. E DPS O RESISTENCIA RCD Figura 11. La gran mayoría de las instalaciones en el mundo forman parte de sistemas TN o TT. en la práctica un sistema puede ser una combinación de varias clases. en este tipo de conexión es preferible que la impedancia de secuencia cero sea menor a la impedancia de secuencia positiva. Los sistemas sólidamente puestos a tierra deben tener una corriente de cortocircuito monofásico de al menos el 60 % de la corriente de cortocircuito trifásico. Sistema TT c) Sistemas IT tienen una fuente sin puesta a tierra o mediante una alta impedancia y las partes conductivas expuestas de la instalación están conectadas a un electrodo con puesta a tierra eléctricamente independiente. Sin embargo. Coexistencia de diversos regímenes de conexión a tierra e) Otras denominaciones para RCT No obstante la clasificación internacional vigente. 3 3 3 3 TN-C TN-S TT IT Figura 12. Cuando se elige un sistema no conectado a tierra se debe implementar un completo esquema de detección de fallas a tierra. Para crear un punto neutro en sistemas sin neutro se usan tres tipos de transformadores auxiliares: Δ-Y. 19 . muchos sistemas eléctricos emplean otros términos para referirse a la conexión a tierra del punto neutro del sistema. mejorando la continuidad del servicio. por lo tanto. si se tienen varios generadores o transformadores Δ-Y conectados al sistema y sólo uno de ellos se encuentra puesto a tierra sólidamente. La primera es de tipo operativo. zig-zag o en T. El secundario se conecta en delta abierta y en la esquina abierta se conecta un relé como indicador o circuito de alarma. En la mayoría de sistemas esta conexión tiene una alta impedancia y da como resultado una conexión a tierra muy débil. Entre ellos están los denominados no puestos a tierra intencionalmente y los de impedancia limitadora.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 En la mayoría de sistemas industriales y comerciales esta condición se cumple fácilmente. El régimen de conexión no puesto a tierra intencionalmente tuvo mucho auge en algunas plantas industriales. El tipo de transformador más usado es el zig-zag sin secundario como el mostrado en la Figura 13. el sistema puede seguir en funcionamiento aunque exista la falla. La segunda es de tipo económico: No son necesarios equipos ni conductores de puesta a tierra. pues presenta dos ventajas. Este esquema usualmente está formado por un transformador trifásico con el primario en Y con neutro conectado a tierra. pues un contacto fase-tierra produce mínimos flujos de corriente a tierra. Aunque un sistema no se conecte deliberadamente a tierra. la impedancia de secuencia cero puede ser mayor a la impedancia de secuencia positiva. en realidad están conectados por medio de capacitancias que se forman entre los conductores de fase y la tierra. PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Fases Neutro Figura 13. Trasformador zig-zag sin secundario En el sistema donde el neutro es puesto a tierra a través de una resistencia o una reactancia. Una de las características de este método es que la tensión línea-tierra que se presenta en caso de hacer contacto una fase con la tierra, es casi igual a la que se produciría en el caso que el sistema no estuviera conectado a tierra. Los sistemas puestos a tierra con impedancia limitadora, se subdividen en tres categorías: A través de resistencia A través de reactancia A través de reactancia resonante Un sistema puesto a tierra a través de resistencia no está sujeto a sobretensiones transitorias severas si dicha resistencia se escoge debidamente. Las razones para limitar la corriente de falla por medio de una resistencia pueden ser: 1. 2. 3. 4. 5. Evitar la incineración y daños por exceso de calor en equipos eléctricos, transformadores, cables, motores. Evitar los esfuerzos mecánicos en los equipos o partes por las cuales circula la corriente de falla. Reducir el riesgo producido por la formación de arco eléctrico. Reducir el riesgo de electrocución de personas a causa de corrientes de corto circuitos circulando por el terreno. Reducir la caída de tensión que ocurre al presentarse una falla línea-tierra. 20 PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 En los sistemas puestos a tierra a través de reactancia, la corriente de cortocircuito monofásico debe limitarse a un valor entre el 25 % y el 60 % de la corriente de cortocircuito trifásico a fin de evitar sobretensiones peligrosas. En todos los casos, la impedancia interna del transformador o del generador cuyo punto neutro está puesto a tierra, queda conectada en serie con el circuito externo, lo cual no asegura de manera eficaz que se produzca una corriente de falla suficiente para hacer operar las protecciones. Muchos de los conceptos involucrados en la definición de los tipos de conexión a tierra de los sistemas están explicados en términos de componentes simétricas o circuitos equivalentes. El método utilizado para hacer la conexión del sistema a la puesta a tierra puede causar algunas incompatibilidades en ciertos equipos. Con excepción de los sistemas sólidamente puestos a tierra, el uso de cualquier otro método debe ser evaluado para cada aplicación específica. 21 PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 4. CRITERIOS DE SEGURIDAD Debido a que el SPT es quizás la componente fundamental de un sistema eléctrico; para cumplir la función de proteger vidas y bienes, esta norma compila los criterios básicos de seguridad para que quien haga uso de ella, tome la mejor decisión. 4.1 INCIDENCIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN SERES VIVOS El cuerpo humano es una resistencia eléctrica, tiene un sistema eléctrico propio y se han determinado los umbrales de soportabilidad que permiten incorporarlos en los diseños. Los efectos de la corriente en un ser vivo pueden ser de tipo químico como la electrólisis, de tipo nervioso o lesiones físicas. Las formas de contacto varían y eso hace que las condiciones de un riesgo en particular deban considerarse desde la primera fase de un proyecto. Los efectos de la corriente eléctrica pasando a través de las partes vitales del cuerpo humano dependen entre otros aspectos, de la trayectoria, la duración, la magnitud y la frecuencia de esta corriente. La consecuencia más peligrosa de tal exposición es una condición del corazón conocida como fibrilación ventricular que impide la circulación de la sangre y lleva a la muerte. 4.1.1 Resistencia del cuerpo humano Para los propósitos de esta norma, las siguientes resistencias del cuerpo, se asumen así: a) b) c) Las resistencias del contacto de la mano y del pie son iguales a cero. Las resistencias de guantes y de los zapatos son iguales a cero. Siempre se tomará un valor de 1 000 Ω como resistencia de un cuerpo humano en la trayectoria de mano-a-pies y también de mano a mano, o de un pie al otro pie. El valor de 1000 Ω para la resistencia se relaciona con las trayectorias entre la mano y el pie o ambos pies, donde una parte importante de la corriente pasa a través del cuerpo que contiene órganos vitales, incluyendo el corazón. 4.1.2 Frecuencia Los seres humanos son muy vulnerables a los efectos de la corriente eléctrica en la frecuencia de 60 Hz, en las cuales corrientes cercanas a 0,1 A pueden ser mortales. Las investigaciones indican que el cuerpo humano puede soportar, aproximadamente cinco veces más en corriente directa o de 5 Hz. Corrientes altas pueden ser toleradas cuando la frecuencia está en el rango entre 3 000 Hz-10 000 Hz. 4.1.3 Intensidad de corriente Los efectos fisiológicos más comunes de la corriente eléctrica en el cuerpo son indicados en orden de incremento de la intensidad de corriente así: percepción, contracción muscular, inconsciencia, fibrilación del corazón, obstrucción respiratoria y quemadura. 22 4. Estos efectos no son permanentes y desaparecen cuando se interrumpe la corriente. Llamadas a menudo las corrientes de soltar (Let Go) La persona apenas puede detectar una sensación de cosquilleo en sus manos o yemas de los dedos causadas por el paso de la corriente. Según lo demostrado por Dalziel y otros investigadores. la corriente de no-fibrilación de magnitud IB. Aunque desagradables para sostener. 23 b) . a menos que la contracción sea muy severa y se detiene la respiración por unos minutos. Si la corriente a través del cuerpo humano se puede mantener por debajo de este valor mediante un diseño cuidadoso de la malla de puesta a tierra. Los ensayos y la experiencia muestran que la posibilidad de una lesión o de la muerte se puede reducir drásticamente. Se puede alcanzar la fibrilación ventricular.03 y tres segundos. en contraste a las situaciones en las cuales las corrientes de falla podrían persistir por varios minutos o posiblemente horas. con tiempos de duración variando entre 0. Tales casos pueden responder a menudo con la resucitación. 25 -100 Esta norma resalta la importancia del umbral de fibrilación. el rápido despeje es ventajoso por las siguientes razones: a) La probabilidad de la exposición a la descarga eléctrica se reduce significativamente por un rápido tiempo de despeje de la falla.1. esta puede controlar sus músculos y soltarlos. Es una constante que relaciona la energía eléctrica de shock para cierto porcentaje de la población. no perjudican generalmente la capacidad de una persona que toma un objeto energizado. una lesión o la muerte puede evitarse. Una persona entrenada en la resucitación cardio-pulmonar podría administrar RCCP hasta que la víctima pueda ser tratada en una unidad de asistencia médica. Para las corrientes más altas las contracciones musculares podrían hacer difícil la respiración. Es la duración de exposición a la corriente (s). Rangos de corriente y efectos Intensidad de corriente (mA) Características Efectos en el cuerpo humano 1 Se reconoce generalmente como el umbral de percepción. en términos de la Ecuación (6) e implícitamente como un factor de exposición al accidente. 1-6 9 – 25 Las corrientes pueden ser dolorosas y puede ser difícil o imposible soltar los objetos energizados agarrados por la mano.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Tabla 1.3 Duración de la exposición a la corriente En vista de la importancia de la duración de la falla y en consecuencia de la duración del contacto con la fuente de energía. el paro cardíaco o la inhibición de la respiración que puede causar la muerte. se relaciona con la energía absorbida por el cuerpo según lo descrito por la siguiente ecuación: S B = (I B )2 x ts (6) en donde IB tS SB = = = Es la magnitud en rms de la corriente a través del cuerpo humano (A). si la duración de la corriente que atraviesa por el cuerpo es muy breve. b) Es evidente que los peligros del contacto pie-pie son menores a un contacto mano derecha-pie izquierdo considerada como la de mayor riesgo.5 % de todas las personas pueden soportar con seguridad. Es más conservador elegir el tiempo de despeje de la protección de respaldo para el relé en la ecuación (6). Después. donde una trayectoria sea a partir de un pie al otro pie. quizás en un recierre. el paso de corriente con la magnitud y la duración determinada por la siguiente fórmula: IB = k ts (7) 24 .1. dolorosa pero no fatal. pero el peligro es menor si el tiempo de la exposición a la corriente está en el intervalo comprendido entre 0. El grado de este peligro dependería de la duración de la falla y de la posibilidad de otra descarga sucesiva. ocurriendo después de un intervalo relativamente corto de tiempo. puede dar lugar a una corriente más grande que atraviesa el área del pecho. Su investigación proporciona evidencia que un corazón humano llega a ser cada vez más susceptible a la fibrilación ventricular cuando el tiempo de la exposición a la corriente se acerca al período del latido del corazón.3 s. Una persona puede estar trabajando o descansando en una posición potencialmente peligrosa cuando ocurre una falla. estar basado en el tiempo de despeje de la protección principal o de la protección de respaldo. los siguientes factores deben considerarse: a) Una tensión entre los dos pies. sin la fibrilación ventricular. deberá ser menor que el valor que puede causar fibrilación ventricular. una persona puede estar sometida a una primera descarga sin lesión permanente. un solo recierre automático instantáneo podría dar lugar a una segunda descarga. Un buen caso podría ser usar el tiempo de despeje de la protección principal debido a la baja probabilidad combinada de que un relé. la que podría causar un serio accidente.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 El valor de corriente permisible podría. antes de que la persona se haya recuperado. La duración para la cual una corriente de 50 Hz ó de 60 Hz se puede tolerar por la mayoría de las personas se relaciona con su magnitud de acuerdo con la Ecuación (6).06 s y 0.5 límites tolerables por el cuerpo La magnitud y la duración de la corriente conducida a través del cuerpo humano en una frecuencia de 50 Hz ó 60 Hz. por lo tanto. En tales circunstancias. la posibilidad de exposición a una segunda descarga se reduce porque el intervalo del tiempo de recierre puede ser substancialmente mayor. Con recierre manual.1. es un peligro que no debe ser ignorado. Sin embargo. porque garantiza un mayor margen de seguridad.33 s del comienzo de la primera. 4. Basado en resultados de los estudios de Dalziel. se asume que el 99. con un mal funcionamiento. iniciada en menos de 0. El recierre después de una falla de tierra es una práctica común en la operación actual de los sistemas.5 s resulta de los estudios realizados por Biegelmeier y Lee. 4.4 Trayectoria de la corriente Resistencias con valores mayores de 1 000 Ω podrían permitirse. Una ventaja adicional para utilizar tiempos de la conmutación menores de 0. coincida con el resto de los factores adversos necesarios para un accidente. Sin embargo. Es esta segunda descarga. puesto que muchas muertes han ocurrido en el caso a) ya descrito. k50 = 0. como la base para el cálculo. además de los términos definidos previamente en la Ecuación (6) k = SB Dalziel encontró que la energía de la descarga en que se puede sobrevivir por el 99.1 0.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 en donde. Relación Corriente vs.157 y SB = 0. Normas internacionales como la IEC 60 479 han retomado estos estudios y así lo han plasmado como se muestra en la Figura 14. así: IB = 0. esto obviamente no es válido para tiempos muy cortos o muy prolongados. ya que se puede confiar en la limitación de la duración de la falla.0135. t (ms) 10000 5000 2000 1000 500 200 100 50 20 10 0. o el de la protección de respaldo. conducen al valor alterno de k = 0.3 1 2 5 10 20 50 100 200 I (mA) 500 1000 2000 5000 10000 1 a b c1 c 2 c3 DALZIEL (IEEE) para 50 kg 2 3 4 5 6 IEC ZONA ZONA ZONA ZONA ZONA ZONA 1 Habitualmente ninguna reacción Habitualmente ningun efecto fisiopatólogico peligroso Habitualmente ningun riesgo de fibrilación Riesgo de fibrilación (hasta aproximadamente un 5%) Riesgo de fibrilación (hasta aproximadamente un 50%) Paro cardiaco. 157 ts (9) La Ecuación (7) indica que corrientes altas por el cuerpo pueden ser permitidas donde los dispositivos de protección tengan rápido funcionamiento. basados en la Ecuación (7). Así.5 % de personas que pesan aproximadamente 50 kg da lugar a un valor del SB de 0. paro respiratorio y quemaduras severas Riesgo de fibrilación (por encima de un 50%) 2 3 4 5 6 Figura 14. 116 ts (8) La Ecuación (8) resulta en valores de 116 mA para tS = 1 s y de 367 mA para ts = 0. Un juicio de decisión necesario es si utilizar el tiempo de despeje de la protección principal de alta velocidad.1 s. Otros estudios de Dalziel.0246 para personas que pesan 70 kg.03 s y tres segundos.2 0.116 y la fórmula para la corriente permisible a través del cuerpo resulta: IB = 0. tiempo 25 . Puesto que la Ecuación (7) está basada en ensayos limitados a un rango de tiempo entre 0. El teorema de Thevenin permite representar estos dos puntos o terminales (H. F) en un circuito equivalente. es posible determinar la tensión tolerable entre dos puntos de contacto.2 NTC DE 389/03 CÁLCULO DE TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO Usando el valor de la corriente tolerable por el cuerpo y las constantes apropiadas del circuito. 4.5 ρ (12) Z sistema ~ Rg Tierra V=0 Rm H F Rf 2 Malla Figura 15. La impedancia ZTh de Thevenin es la impedancia del sistema vista desde los puntos H y F con las fuentes de tensión cortocircuitadas.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4. La corriente tolerable del cuerpo Ib. Se utiliza para definir la tensión eficaz total tolerable del circuito equivalente (tensión de contacto o de paso). Impedancias del circuito de tensión de contacto 26 . La tensión eficaz total tolerable del circuito equivalente es la tensión que causará el flujo de corriente por el cuerpo IC. queda definida por las Ecuaciones (8) ó (9). El terminal H es un punto del sistema con el mismo potencial de la malla en la cual la corriente de falla fluye y F equivale a una pequeña área en la superficie de la tierra que está en contacto con los dos pies de la persona.1 Tensión de contacto La Figura 15 representa el circuito de la corriente de falla siendo descargada a la tierra por el sistema de puesta a tierra y simula una persona que toca una estructura metálica puesta a tierra en un punto H. La tensión de Thevenin VTh es la tensión entre los terminales H y F cuando la persona no está presente. Se sugiere utilizar la siguiente fórmula conservativa para la impedancia equivalente: Z TH = Rf 2 (11) O su equivalente en función de la resistividad: Z TH = 1. La corriente Ic a través del cuerpo de una persona que está en contacto con H y F es dada por: Ic = VTH Z TH + R c (10) en donde Rc es la resistencia del cuerpo humano en ohmios.2. 2.5 ρ ⎝ B Rp Rc 1m Ps Vc apl . Rp ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ VTH = GPR − ~ VTH ρI n 2πx Vc apl.5 ρ s + Rc ) ⎛ 1 000 = VTH ⎜ ⎜ 1 000 + 1. La corriente Ib a través del cuerpo de una persona está dada por la Ecuación (10).2 Tensión de paso Las Figuras 17 y 18 representan el caso de una corriente de falla descargada a la tierra por el sistema de puesta a tierra de una subestación.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 A Ift Ic VTH ~ Ic Rc B Vc apl. fluye desde un pie a través del cuerpo de la persona hasta el otro pie. Exposición a la tensión de contacto 4. Z(sistema) If U ~ Ig Ib F 1 Malla de la subestación Figura 17. La impedancia equivalente de Thevenin ZTh. es calculable con numerosos métodos. Esquema de tensión de paso F 2 27 . La corriente Ib. Los terminales A y B son las áreas en la superficie de la tierra que están en contacto con los dos pies. aplicada ρ ⎞ ⎛ I ft ⎜ R pt − s ⎟ 2 πx ⎠ ⎝ Ic = 1. La tensión de Thevenin VTh es la tensión entre los terminales A y B cuando la persona no está presente.5 ρ s + 1 000 Figura 16. A Rp VTH = I c (1. La impedancia ZTh de Thevenin es la impedancia del sistema vista desde los terminales A y B con las fuentes de tensión del sistema en cortocircuito. El teorema de Thevenin permite que representemos esta red de dos terminales en la Figura 18. Circuito para la tensión de paso Se sugiere utilizar la siguiente fórmula conservativa para la impedancia equivalente en el circuito de la tensión de paso: Z TH = 2 R f (13) En donde.5 ρ ) (16) y V paso = I B (R B + 6. el pie humano es usualmente representado por un disco metálico conductor con un radio de 8 cm y la resistencia del contacto de los zapatos se ignora.m) está dada por: Rf = ρ 4b (14) Con una ligera aproximación. para una persona en el área de la subestación. es a menudo ubicada en la superficie de la malla de tierra para aumentar la resistencia del contacto entre el suelo y los pies de las personas. imposibilita asumir una resistividad uniforme en la dirección vertical al calcular la resistencia de tierra de los pies. Como la resistencia de puesta a tierra en ohmios de un disco metálico de radio b (m) en la superficie de una tierra homogénea de resistividad ρ (Ω. se puede obtener en términos de ρ (Ω.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 A Pie ~ VTH B Ro A B Tensión de paso Figura 18. 28 . una capa de entre 8 cm y 15 cm de material de alta resistividad.3 EFECTO DE UNA CAPA SUPERFICIAL O GRAVILLA La Ecuación (14) se basa en el supuesto de una resistividad del suelo uniforme. tal como gravilla. de contacto y de paso) son: V contacto = I B (R B + 1. la ecuación para ZTh para el circuito equivalente de la tensión de paso. Sin embargo. el material superficial se comporta como una extensión infinita en la dirección lateral.0 ρ ) (17) 4. La profundidad de dicha capa con respecto al radio equivalente del pie. Para propósitos de análisis del circuito.m) como sigue: Z TH = 6. Rf es la resistencia a tierra de un pie en ohmios. Sin embargo.0 ρ (15) Las tensiones equivalentes permitidas (tensión tolerable. los potenciales se alterarían debido a la concentración de corriente en la superficie. = Resistividad del material de la capa superficial. ⎡ρ ⎤ R f = ⎢ s ⎥C s ⎣ 4b ⎦ (18) ∞ Cs = 1 + 16 b ρs ∑K n =1 n R m (2 nhs ) (19) K = en donde Cs K ρs ρ Hs b ρ − ρs ρ + ρs (20) = Factor de reducción de la capa superficial. = Resistividad del suelo por debajo del material superficial. poca corriente de la falla circulará por la parte superior y la corriente a través del cuerpo será considerablemente baja debido a la mayor resistencia del contacto entre la tierra y los pies. Si la capa inferior tuviera una resistividad más alta que el material superficial. = Espesor del material superficial en m. Rm(2 nhs): = Es la resistencia de tierra mutua entre los dos similares. considere una placa circular fina D1. en el plano x-y con el eje de z que pasa a través de su centro.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Si la capa inferior del terreno tiene una baja resistividad respecto al material superficial. placas paralelas. = Es el radio del disco metálico circular que representa el pie en m. el potencial en cualquier punto (r. separadas por una distancia (2 nhs). La Ecuación (18) representa la resistencia de puesta a tierra de un pie en el material superficial.m. Usando coordenadas cilíndricas. Todo depende de los valores relativos de las características del terreno y de las resistividades y el espesor del material superficial. = Factor de la reflexión entre materiales de diferentes resistividades. en un medio infinito de resistividad ρs. Una expresión analítica para la resistencia de puesta a tierra del pie en una capa delgada del material superficial se puede obtener con el uso del método de imágenes. Este problema puede ser evitado modelando el suelo en múltiples capas.z) es dado por las siguientes ecuaciones: r= x2 + y2 (22) (23) Z = 2 nh s V r .z = ⎡ I ⋅ ρs sin −1 ⎢ ⎢ 4πb ⎢ ⎣ (r − b )2 + zq + ( ) 2b (r − b )2 29 ⎤ ⎥ ⎥ + z2 ⎦ ⎥ (24) . coaxiales. Para la determinación de Rm (2 nhs). en Ω. El radio de la placa es b y descarga una corriente I en un medio uniforme infinito de la resistividad ρs. z )dx (25) La resistencia mutua de tierra Rm (2 nhs) entre las dos placas está dada por: R m (2 nh s ) = V D2 I (26) Cs puede ser considerado como un factor de corrección para calcular la resistencia efectiva del pie en la presencia de un material superficial grueso. y en una distancia (2 nh) de ella.4 -0. con la cual se obtienen valores dentro del 5 % de los obtenidos con el método analítico mostrado en la Figura 19.09⎜ ⎜1 − ρ ⎟ s ⎠ ⎝ Cs = 1 − 2 hs + 0.9 0.5 -0.02 0.09 (27) 30 . El potencial producido en D2 puede ser determinado evaluando el potencial medio sobre la superficie de la placa. En la Figura 19.08 m.04 0.9 -0.24 0.3 0.95 k= -0.12 0.6 -0.1 0.7 0.5 0.2 0.4 0.3 -0.1 0.16 0.3 Espesor del material superficial.2 -0.6 0.2 0. Hs Otro metodo para cacular el valor de Cs es por medio de la siguiente ecuación empírica.8 0.8 -0.1 0 k= -0. ⎛ ρ ⎞ ⎟ 0.08 0.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Considere otra placa similar D2. Este puede ser dado por: V D2 = 1 πb 2 ∫ (2πx ⋅ V 0 b r .18 0.7 -0. localizada paralelo y coaxial a la placa circular D1.22 0.06 0. 1 k= -0.1 -0.14 0. hs (metros) Figura 19 Cs vs.28 0.95 0 0. se encuentran los valores de Cs para b = 0.26 0. toca un conductor puesto a tierra en otra subestación. Etrrd (tensión transferida). Típicamente. y su tensión es igual a Es (tensión de paso). las tuberías. alambres estáticos o conductores de neutro. Es poco práctico y a menudo imposible. el potencial de tierra resultante puede igualar o exceder el GPR. diseñar una malla de tierra basada en la tensión de contacto causada por las tensiones transferidas.4 4. Una considerable tensión de contacto metal-metal puede estar presente cuando una persona que está parada tocando un objeto o estructura puesto a tierra. Em (Tensión Mesh). En la Figura 20 también se muestra el contacto con dos masas metálicas. debido a las tensiones inducidas en los circuitos de comunicación. la tensión transferida puede exceder la suma de los GPR de ambas subestaciones. Condiciones de riesgo 31 . Tensión de contacto Tensión mesh Tensión de paso Tensión de contacto metal-metal Tensión transferida 1 metro Et Emm Em Etrrd=GPR Es Tierra remota Tierra remota Figura 20.1 NTC DE 389/03 CRITERIO DE TENSIÓN TOLERABLE Condiciones de riesgo Las Figuras 20 y 21 muestran situaciones básicas que implican a una persona y a las instalaciones eléctricas puestas a tierra durante una falla. Durante condiciones de falla. En subestaciones convencionales. El cálculo real de la tensión de contacto metal-metal es complejo. el caso típico de la tensión de contacto con dos masas metálicas ocurre cuando los objetos o las estructuras dentro de la subestación no están unidos a la malla de puesta a tierra. Para un contacto de pie a pie. llega a estar en contacto con otro objeto que no están en contacto con la malla de tierra. etc. respectivamente. el caso de la tensión transferida ocurre cuando una persona que está parada en una subestación. los peligros que resultan de este contacto pueden ser evitados conectando dichos puntos de peligro potencial con la malla de la subestación. En la práctica.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.4. el circuito equivalente está en la Figura 17. Los tres ejemplos de contacto mano-pie se aplican la Figura 20 y la tensión es igual a Et (tensión de contacto). En efecto. La máxima tensión que se presenta en un circuito de falla cualquiera no debe exceder los límites definidos a continuación. 116 ts (29) Para un peso corporal de 70 kg: E paso 70 = (1 000 + 6. Condición del potencial transferido 4.0 C s ⋅ ρ s ) 0.4.2 Tensión de paso y de contacto La seguridad de una persona depende de evitar que la cantidad crítica de energía del shock eléctrico sea absorbida antes de que sea despejada la falla y el sistema sea desenergizado.0 C s ⋅ ρ s ) 0.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 If Ruta de conducción entre subestaciones GPR Subestación 1 Subestación 1 Subestación 2 E trrd Potencial 0 Perfil de la tensión superficial GPR Subestación 2 Figura 21. Para la tensión de paso el límite es: E paso = R B + 2 R f I B ( ) (28) Para un peso corporal de 50 kg: E paso 50 = (1 000 + 6. 157 ts (30) En forma similar la tensión de contacto límite es: Rf ⎛ E Contacto = ⎜ R B + ⎜ 2 ⎝ ⎞ ⎟ ⋅ IB ⎟ ⎠ (31) 32 . Es determinado de la ecuación (27). Es la resistividad del material de la capa superficial en Ω-m Es la duración de la corriente de shock en segundos. podrían ser menores que la máxima tensión límite para garantizar la seguridad.5Cs ⋅ ρ s ) 0. Con la sustitución de ρs = 0 en los términos de la resistencia del pie de la Ecuación (32) y de la Ecuación (33). ρs Ts Si no se utiliza capa superficial protectora. 33 . Los límites de contacto metal-metal se derivan de las Ecuaciones (32) y (33).5Cs ⋅ ρ s ) 0.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA Para un peso corporal de 50 kg: E Contacto 50 NTC DE 389/03 = (1 000 + 1. Los peligros de las tensiones transferidas pueden evitarse con aislamientos. 157 ts (33) Epaso: Econtacto: Cs = = = = = Es la tensión de paso en V. mano-mano y mano-pie. el límite de la tensión de contacto del metal-metal será: Para un peso corporal de 50 kg: E mm − Contacto 50 = 116 ts (34) Para un peso corporal de 70 kg: E mm en donde − Contacto 70 = 157 ts (35) Emm = es la tensión de contacto metal-metal en V. Es la tensión de contacto en V. El contacto metalmetal. entonces Cs = 1 y ρs = . podría resultar en ρs = 0. dispositivos de protección o señalizando estos puntos. 116 ts (32) Para un peso de 70 kg: E Contacto en donde 70 = (1 000 + 1. la resistencia total del circuito equivalente de falla es igual a la resistencia del cuerpo. Por lo tanto. contacto o contacto metal-metal. Las tensiones de paso. 1 MEDIDAS DE RESISTIVIDAD En la norma IEEE 81-1983 se describen en detalle una serie de técnicas o métodos de medición de resistividad del suelo. El número de lecturas debe aumentarse cuando se presenten mayores variaciones de resistividad tanto vertical como horizontal. Es aconsejable realizar mediciones en diferentes puntos del área bajo estudio y en varias direcciones (normalmente perpendiculares) con el fin de compararlas y poder identificar errores por la presencia de objetos metálicos enterrados. a una distancia de separación (a) y a una profundidad (b). dentro de las cuales. Por esta razón. es aconsejable incrementar la distancia entre los electrodos de prueba. MEDICIÓN Y MODELAMIENTO DEL SUELO El suelo donde se ubican los electrodos de puesta a tierra raramente posee una resistividad uniforme. las medidas de resistividad se van a distorsionar en el área donde hayan conductores. Los objetos conductivos grandes en contacto con el suelo.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 5. El valor de resistividad obtenido de la medición es el calculado por medio de la siguiente ecuación: ρa = 4πaR 1+ 2a a 2 + 4b 2 − a a2 + b2 (1) en donde ρa = Es la resistividad del suelo en Ω-m 34 . 5. pH. contenido de humedad del suelo e inclusive el color. la variación de resistividades suele suceder en forma vertical u horizontal o una combinación de las dos. La tensión (V) entre los dos electrodos más cercanos se divide por la corriente (I) que circula entre los dos electrodos más lejanos para obtener un valor de resistencia (R). cada electrodo podrá parecer un punto con respecto a las distancias involucradas en la medida. con el fin de obtener valores precisos de las capas más profundas. Los registros de resistividad deben complementarse con datos de temperatura. 5. el de los cuatro electrodos es el más usado. Las pruebas de resistividad se realizan para determinar si hay alguna variación importante con respecto a la profundidad del suelo. Al igual deben ser registrados todos los datos disponibles acerca de objetos metálicos enterrados en el área bajo estudio. Esto debido a que a mayor separación. y usualmente son enterrados a una profundidad menor al 10 % de la distancia entre dos electrodos adyacentes. todos los electrodos están espaciados uniformemente. como se muestra en la Figura 22 Así. Existen tres variaciones al método de los cuatro electrodos que son comúnmente usadas: a) Método de Wenner: En este método. la corriente penetra más capas de suelo tanto de forma vertical como horizontal.1 Método de los Cuatro Electrodos Conocido como tetraelectródico. Si la resistividad varía considerablemente con la profundidad. pueden invalidar las lecturas si están lo suficientemente cerca para alterar el flujo de corriente del telurómetro. En este método.1. cuatro electrodos de prueba son enterrados en línea recta. Por tanto. a mayor separación. la ecuación (1) puede ser reducida a: ρ a = 2πaR (2) Cuando los electrodos quedan a poca distancia entre ellos.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA R a b = NTC DE 389/03 Es la medida de resistencia en Ω Es la distancia entre electrodos adyacentes en m Es la profundidad de los electrodos más lejanos en m = = I V A M N B b a a a A M N B n=1 n=2 n=3 n=4 A M N B Figura 22. la corriente fluye de forma superficial. la corriente penetra las capas mas profundas del suelo. Ventajas: Método de mayor aplicación en puestas a tierra Ideal para pequeños volúmenes de suelo 35 . teniendo como eje el mismo punto que se está evaluando. Se recomienda realizar dos mediciones perpendiculares entre si. Método de Wenner Si (b) es pequeño comparado con (a) (relación de b/a igual o menor a 1/20). Estas mediciones se deben realizar con las mismas distancias de separación entre electrodos para poder realizar la comparación. por ejemplo cuando las varillas son enterradas a una pequeña profundidad. Este método es el más empleado debido a su fácil implementación y formulación matemática y en algunas aplicaciones los equipos de medida traen incorporada internamente la ecuación para el cálculo de resistividad. En la práctica se recomienda promediar las dos mediciones y de esta forma tener un solo valor para cada distancia entre electrodos. la resistividad es: ρ = 2πaR Desventajas: b) Para grandes separaciones entre electrodos. lo cual limita su aplicación. el potencial decae rápidamente. 36 . Instrumentos comerciales no miden correctamente estos potenciales. La formula que se usa en este caso es la mostrada en la Ecuación (3). variando la distancia entre los polos formado por cada par de electrodos. los electrodos de corriente deben quedar muy alejados (hasta kilómetros). La distancia utilizada para los perfiles de resistividad es la BM. mientras los electrodos de potencial son dejados en la misma posición. Si b< 0. Kinyon.Dipolo: Conocido como método de A. ρ= πc (c + d )R d I (3) V A M N B b a a 5 a A M N B n=1 n=2 n=3 n=4 A M N B Figura 23. como se observa en la Figura 24. para lograr medidas a gran profundidad.1a.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 - Aplica también para grandes volúmenes de suelo. Método de Schlumberger c) Método Dipolo . como se muestra en la Figura 23. la distancia entre los electrodos de potencial puede ser considerada pequeña en comparación con la distancia entre los electrodos de corriente. En este tipo de arreglo los electrodos de corriente AB y los de potencial MN mantienen la distancia constante. Por lo tanto.L. El método de Schlumberger: En este método. Desventajas: Para interpretación de medidas. por tanto. un perfecto modelamiento del sistema es improbable. Se debe tener en cuenta que el modelo del suelo es sólo una aproximación de las condiciones reales. No se requiere equipo pesado para realizar la prueba.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC I DE 389/03 V A M N B b c d c A M N B n=1 n=2 n=3 n=4 A B M N Figura 24. Los resultados no se alteran de manera significativa por los valores de resistencia de las varillas de prueba o por su contacto. De aplicación para grandes volúmenes de suelo. dependiendo de la estratificación del suelo. También se pueden tener variaciones temporales por el clima. El objetivo básico es deducir un modelo de suelo que sea una buena aproximación del suelo real. La interpretación de la resistividad aparente es tal vez la parte más difícil del proceso de medición. Algunos equipos comerciales de medida realizan internamente el cálculo con la ecuación de Wenner y NO permiten usar este método. 37 . d>c Si b << d y b << c. puesta que cambia lateralmente y con respecto a la profundidad. se requiere gran trabajo matemático. la resistividad es: ρ = π c (c + d) d Útil para grandes separaciones. Ventajas: Método seguro. cuando el potencial decae rápidamente. Método según el dispositivo dipolo-dipolo Con este método se obtiene el valor de resistividad de las capas profundas sin necesidad de enterrar la varilla a dicha profundidad. En tales casos se requiere un modelo multicapa. Existen diversos métodos matemáticos para determinar estas capas a partir de las resistividades aparentes obtenidas de pruebas hechas en campo. La mayoría de los suelos no se encuentran de acuerdo con el criterio de la Ecuación (4). + ρ a (n ) n (4) ρ a (1) + ρ a ( 2 ) + ρ a ( 3) + . (n es el número total de medidas). existen modelos multicapas que pueden ser usados para condiciones de suelos más heterogéneas. 5. + ρ a ( n ) = son las medidas de resistividad aparente obtenidas a diferentes espaciamientos en el método de los cuatro electrodos en Ω·m. En algunos casos los cálculos de resistividad del suelo pueden oscilar entre valores mínimos y máximos... con la siguiente ecuación: ρ a ( prom _ 2 ) = en donde ρa(max) ρa(min) = = Valor máximo de resistividad aparente (dato medido) en Ω·m. ofrecen una aproximación cercana a su comportamiento real sin complicar en exceso su análisis.1. dado que para suelos que no son muy complejos.. este modelo no es recomendable para producir resultados precisos.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Los modelos de resistividad del suelo más usados son el de las dos capas (suelo no homogéneo) y el de una capa. El modelo de suelo homogéneo debe ser usado sólo cuando hay una mínima variación de la resistividad aparente. Si hay una gran variación en las medidas de resistividad aparente. Adicionalmente. que involucran un mayor grado de complejidad en su análisis. ρ a (máx ) + ρ a (min ) 2 (5) 38 . Debido a que las ecuaciones de tensiones de paso y contacto de la norma se basan en modelos de suelos homogéneos. En algunos casos se puede representar a partir de la inspección visual de una gráfica de resistividad aparente vs.. profundidad de exploración o en otros casos a partir de resistividades aparentes vs. Valor mínimo de resistividad aparente (dato medido) en Ω·m. La resistividad aproximada del suelo homogéneo se puede obtener tomando un promedio aritmético de las resistividades aparentes medidas como se muestra en la siguiente ecuación: ρ a ( prom _ 1) = en donde ρ a (1) + ρ a (2 ) + ρ a (3 ) + . Un valor promedio de la resistividad del suelo puede usarse como una primera aproximación o para establecer un orden de magnitudes. espaciamiento de las puntas utilizadas en el método de Wenner. se puede aproximar un suelo no homogéneo a un suelo homogéneo. El modelo de las dos capas consiste en tomar una capa superior de profundidad finita y una capa más profunda de espesor infinito. cuando se realiza el cálculo de resistencia de puesta a tierra o potenciales en la superficie del terreno.1 Caso de suelo homogéneo Un modelo de suelo homogéneo se puede usar en lugar de un modelo de múltiples capas cuando las herramientas de cómputo no estén disponibles. 4. de contacto y el valor promedio de la resistividad aparente de la capa más profunda para calcular el valor de resistencia de la puesta a tierra.524411.2 Caso de suelo no homogéneo Cuando las variaciones en las mediciones de resistividad llevan a la suposición de un suelo no homogéneo.1 Modelo de Box-Cox Es un método probabilístico. Existen varios métodos para aproximar un suelo no homogéneo con uno de suelo homogéneo. Se halla el promedio de los logaritmos de las resistividades x: x = En otra columna se coloca el resultado de (Xi – x)2. siempre y cuando el comportamiento de las mediciones de resistividad en función de la profundidad del suelo no presente grandes variaciones. La primera consiste en modelar el suelo no homogéneo como un suelo homogéneo por medio del Modelo de Box-Cox. Uno ellos incluye el uso del promedio de la resistividad aparente de la capa superficial para calcular las tensiones de paso. 5. El segundo tipo de aproximación es el modelo de dos capas. 2. es posible realizar dos tipos de aproximaciones.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Debido a que incluye suposiciones. Además. De la distribución normal se toma Z para 70 %: 0. es posible a partir de lecturas tomadas en campo con un amplio rango de espaciamiento entre electrodos. se debe aplicar con precaución la Ecuación (5). a partir de los datos obtenidos en campo y asumiendo suelo homogéneo. 6. en el cual. 3. 5. deducir una estratificación del suelo en dos o más capas. 7. las varillas deben ser enterradas al menos hasta alcanzar la profundidad donde la resistividad medida corresponde al valor calculado ρa(prom_2). se calcula un valor de resistividad con una probabilidad del 70 % de no ser sobrepasado. Partiendo de los n datos de resistividad de las lecturas en campo. ∑X i =1 i =n i n . Se tabulan los datos de resistividad aparente medida ρi. En una columna se colocan los logaritmos naturales de cada una de las medidas Xi = ln ρi.2.1. 5. se aplica el siguiente procedimiento: 1. Se calcula la desviación estándar S: S = ∑ (X i =1 i =n i − x )2 n . pues no aplica para una malla de puesta a tierra sin varillas. si la resistividad del suelo homogéneo para calcular la malla de puesta a tierra se calcula por medio de la Ecuación (5). Por ejemplo. que aplica para casos donde las variaciones de resistividad son notables con respecto a la profundidad del suelo.1. Se halla la resistividad (con probabilidad del 70 % de no ser superada) por la siguiente fórmula: 39 . 26 0.02 0.71 93.09 1.524411 + 4. Transformación de Box-Cox ρi X i =Lnρi (X i .92 63.54 64.80 4.33 4.59 4.24 4.30 Aplicando el procedimiento al conjunto de todas las medidas se obtiene la Tabla Tabla 3.15 m 5.35 510. Valores de resistividad aparente Separación (m) RUTA 1 RUTA 2 Promedio 1 3 5 7 32.36 34.24 0.38 0.19 0. Modelo de dos capas El cambio abrupto de resistividad en las fronteras de cada capa de suelo es descrito por medio de un factor de reflexión K.13 57.10) = Anti Ln (4.36 Suma Promedio Desviación Estandar Resistividad con el 70% ρ = Anti Ln (0.x)2 32. definido por la siguiente ecuación.13 0.24 3.40 32.26 72.54 3.13 57.33 61.68 69.01 0.17 4.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC ρ = Anti ln(SZ + x ) DE 389/03 A continuación se presenta un ejemplo: La Tabla 2 muestra los valores de resistividad aparente.05 0.48 4.05 4.28) = 72.2 Modelo de dos capas Un suelo de dos capas puede ser representado por una capa superior de profundidad finita y una capa inferior de profundidad infinita. Tabla 2. ρ1 h ρ2 Figura 25.87 21.42 81.71 93.42 81. 5 m y 7 m de separación de electrodos.84 75.00 0.56 87.2.24 36.54 64.1. En este caso se obtuvieron medidas a 1 m.10 72.35 * 0.00 0.68 69.84 75. 3 m. 40 .24 36. Se traza un gráfico de resistividad aparente ρa sobre el eje Y versus el espaciamiento entre electrodos de prueba sobre el eje X. La IEEE Std 81-1983. Se estima ρ1 y ρ2 a partir del gráfico trazado en a) ρ1 corresponde a un tramo pequeño y para un espacio grande ρ2. f.3 Modelo de dos capas por métodos gráficos Un modelo de dos capas puede ser obtenido por varios métodos. El siguiente ejemplo ilustra el método gráfico de Sunde. Para su análisis. Trazar la Figura 27. b.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA k= en donde ρ1 = ρ2 = NTC (6) DE 389/03 ρ 2 − ρ1 ρ1 + ρ 2 es la resistividad del la capa superior del suelo en Ω·m es la resistividad del la capa inferior del suelo en Ω·m En la mayoría de los casos los cálculos de una puesta a tierra basado en un modelo de suelo de dos capas es suficiente para diseñarla. d. la profundidad de la capa superior. Se calcula ρa multiplicado por el valor seleccionado. ρa/ρ1. que coincida con este valor o dibuje una nueva curva sobre la gráfica. Se selecciona. c. Se lee el valor correspondiente de a/h sobre el eje X. usando la separación apropiado a. h. Se calcula ρ2 / ρ1 y seleccionar una curva sobre el gráfico de Sunde en la Figura 26. ρ2/ρ1 = 300/100 = 3 41 . suministra métodos para determinar las resistividades equivalentes de la capa superior e inferior de un suelo y la altura de la capa superior del modelo. como sigue: a. sobre el eje Y el valor de ρa/ρ1 dentro de la región inclinada de la curva apropiada ρ2/ρ1 . a. Escoger ρ1 = 100 Ω·m y ρ2 = 300 Ω·m. Los parámetros ρ1 y ρ2 se obtienen por inspección de las medidas de resistividad (véase ejemplo). 5.1. en (d) por ρ1. Se calcula h. Se lee el espaciamiento correspondiente a partir de la resistividad aparente del gráfico trazado en a.2. Se debe prolongar el gráfico de resistividad aparente en los extremos si los datos tomados en campo son insuficientes. e. con notaciones revisadas para esta norma. h se obtiene por el método gráfico de Sunde. b. El de Sunde se usa para lograr una aproximación con una gráfica que se basa en los datos de resistividad obtenidos por el método de Wenner y que se muestra en la Figura 26. es necesario contar con ecuaciones analíticas que tengan en cuenta las dos capas o usar programas de computadora que permitan realizar cálculos complejos. g. 1 .2 .2 . d.01 .1 500 1000 2000 5000 a/h Figura 26 Método gráfico de Sunde 42 .0 m (23 ft) 1000 500 200 100 50 20 10 5 2 Pa / P 1 1000 500 200 100 50 20 10 5 2 1 Pa / P 1 1 .1 .02 . f.01 .7 apartir de la Figura 26 para ρa/ρ1 = 2 Calcular ρa: ρa = 2ρ1 = 2(100) = 200 Leer a = 19 sobre la curva de resistividad aparente para ρa = 200 Calcular h así: h = 19/2.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA c. Dibujar la curva sobre la Figura 26 Seleccionar ρa/ρ1 = 2 NTC DE 389/03 Leer a/h = 2.05 .005 . e.002 .02 .3 1 2 5 10 20 50 .005 .001 100 200 .2 . h.5 .001 .05 . g.002 .5 .7 = 7. Este modelo es usado algunas veces para el cálculo de parámetros en líneas de transmisión.1. El modelo hemisférico consiste en una o más semiesferas concéntricas cada una de resistividades y radios conocidos. la solución matemática para la función de potencial es difícil de obtener. una falla geológica. Tiene la ventaja que sólo involucra dos variables.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 300 NTC DE 389/03 250 Apparent Resistivity Pa 200 Resistivity (Ohm-m) 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 Probe spacing (m 35 40 45 50 Figura 27. Este modelo se usa para representar algunas situaciones prácticas en donde una heterogeneidad relativamente pequeña puede tener una gran influencia en los potenciales de los puntos sobre o cercanos a ella. en el modelo exponencial. la resistividad en la superficie ρ0 y la tasa de variación con la profundidad. cuando el ángulo que forma la frontera y la superficie del terreno es de 90º. ρ1 ρ2 Figura 28. Como su nombre lo indica. Modelo de capas verticales Además de los modelos ya mencionados. La siguiente figura muestra este caso. cuando se realiza tratamiento del terreno con suelos artificiales. 43 . el modelo de terreno en capas verticales se puede utilizar cuando se desea simular. Sin embargo.2. por ejemplo. entre otros factores.4 Otros modelos Si la frontera que separa dos capas de tierra con diferentes resistividades no es horizontal. existen otros menos comunes como son el exponencial y el hemisférico. es relativamente fácil obtener una solución. la resistividad del suelo varía exponencialmente con la profundidad. rodeadas por suelo homogéneo. Gráfica de resistividad – Tipo de suelo 1 5. En la práctica. La corriente de falla 3I0 debe ser la máxima corriente de falla esperada en el sistema de puesta a tierra y tc debe reflejar el tiempo máximo de despeje de falla incluyendo el respaldo. con un solo valor de resistividad.5 m y 1. rectangular. Profundidades típicas de la malla entre 0. Tensiones tolerables. Aplica un modelo del terreno homogéneo. Un mapa junto con la localización general de los equipos de la subestación debe proveer el área a ser cubierta por la malla de puesta a tierra. rectangulares o en forma de ele). contrapesos y estrellas. adicionalmente se incluye en un anexo con casos específicos de puesta a tierra como varillas.2 de IEEE 80.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 6. 6. La sección transversal del conductor se determina a partir de las ecuaciones dadas en el numeral 5. Distancias de separación entre conductores paralelos entre 3 m y 15 m. 3. 44 . la cual cubre las mallas simétricas (cuadradas. DISEÑO A continuación se presenta la metodología de diseño para una puesta a tierra de baja frecuencia (hasta 9 kHz). Información de campo. Calibre de conductores típico entre 2/0 AWG y 500 kcmil. Selección del conductor. 2.1 DISEÑO SEGÚN NORMA IEEE-80 Esta metodología se utiliza típicamente para el diseño de mallas de puesta a tierra con las siguientes especificaciones: 6. En el caso de presentarse interacción con otras puestas a tierra o tuberías. Tamaño de la retícula interna de la malla uniforme.1 Geometría cuadrada.3 de IEEE 80. Se pueden incluir electrodos verticales (varillas) siempre y cuando estén ubicadas uniformemente en la periferia o en el área total de la malla. Metodología y diagrama de bloques para el diseño Los pasos a seguir para el diseño de una malla de puesta a tierra se esquematizan en la Figura 29 y se detallan así: 1. La primera comprende la metodología de diseño de la norma IEEE-80.5 m. Este capitulo está dividido en dos partes. en L o en T.1. Las tensiones tolerables de paso y de contacto son determinadas por las ecuaciones dadas en el numeral 5. Se debe realizar la medición de resistividad del suelo para obtener el perfil del mismo definir su valor. La segunda parte comprende otras geometrías. es necesario que el ingeniero diseñador realice un estudio detallado con una metodología apropiada. Diseño modificado. Máxima Elevación de Potencial del Sistema (GPR). 12. Si la tensión de malla es inferior a la tensión de contacto tolerable. La corriente IG debe reflejar el caso más crítico. Si en el paso 10 el diseño debe ser revisado porque alguna de las dos tensiones excede los límites tolerables. 3I0. 10. o prever puntos de conexión cercanos a los equipos de la subestación. 8. Después de satisfacer los requerimiento de las tensiones de paso y de contacto tolerables. El espaciamiento de los conductores y la localización de las varillas se basa en la corriente IG y en área total a ser cubierta. 45 . continuar con el paso 10. Comparación con las tensiones de paso y contacto tolerables. La corriente IG es determinada por la ecuación dada en el numeral 5. Si el GPR del diseño preliminar es menor que la tensión de contacto tolerable no es necesario continuar con el análisis y se termina el proceso de diseño. de lo contrario se debe revisar el diseño preliminar. Tensiones de malla y de paso.5. Solamente una porción de ella debe ser utilizada para los cálculos. NTC DE 389/03 Diseño inicial.8 de IEEE 80. Si las tensiones de contacto y de paso calculadas son inferiores a las tensiones tolerables respectivas. el factor de decremento y cualquier expansión futura del sistema. se deben hacer algunas de las siguientes modificaciones: disminuir el espaciamiento entre conductores o adicionar varillas de puesta a tierra. su localización. Solamente se requieren adicionar ciertos conductores para proporcionar conexiones a los equipos de la subestación.7 y 5. Máxima corriente a la malla. es transmitida a la malla de puesta a tierra. el diseño es apropiado y solo requiere de la ubicación de puntos de conexión para los equipos. Resistencia de la malla.4 de IEEE 80. etc. de lo contrario se debe revisar el diseño preliminar. El cálculo de las tensiones de malla y de paso para el sistema se realiza de acuerdo con los numerales 5. Se debe realizar un diseño preliminar que incluya un conductor perimetral que cubra el área total y una grilla de conductores que permita una fácil conexión de los equipos a la malla de puesta a tierra. 7. puede ser necesario adicionar varillas en la base de los descargadores de sobretensión y neutros de transformadores. para suelo uniforme. 11. 9. 6. Diseño final detallado. Comparación con las tensiones de contacto tolerables. Se debe tener en cuenta que no toda la corriente de falla.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4. 5. El cálculo de la resistencia de puesta a tierra del diseño preliminar en un modelo de suelo uniforme se hace mediante el uso de las ecuaciones dadas en el numeral 5. Diagrama de Bloques de Diseño según IEEE-80 6. ancho. por medio de la siguiente ecuación: 46 . Es Em< Ett Es < Ets SI Diseño final detallado NO Figura 29. L. L. L r Máxima corriente a la malla de tierra IG Diseño modificado D. n.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Información de campo Largo. ρ Selección del conductor l f . L c .2 Cálculo de la sección del conductor El conductor se selecciona con base en su capacidad térmica ante una corriente de falla de determinada duración.E ts Diseño inicial D. h Cálculo de la resistencia de la malla de tierra Rg . h SI I G* R g < E t NO Cálculo de las tensiones de malla y de paso Em . n.t s Tensiones tolerables de toque y de paso E tt .1. Si se presenta un flujo de corriente perjudicial en un conductor de puesta a tierra debido a conexiones múltiples a tierra. Los factores αr. Para uniones realizadas con soldaduras exotérmicas se puede considerar que la temperatura máxima es la temperatura de fusión del conductor.0 0. debe adoptarse uno o más de los siguientes procedimientos: Eliminar uno o más puntos de conexión a tierra.0 97.00393 0. Resistividad del conductor a la temperatura de referencia [μΩ/cm3] (1/αr) − Tr Factor de capacidad térmica [J/cm3/C] αr ρr K0 TCAP La temperatura máxima generalmente se fija por el tipo de empalme utilizado y es de 250 °C para uniones a compresión y de 450 °C para uniones soldadas.422 Los puntos de conexión a tierra serán seleccionados de manera tal que en condiciones normales no exista un flujo de corriente perjudicial en el conductor de puesta a tierra.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Amm 2 = I f 1 ⎛ TCAP ⋅ 10 ⎜ ⎜ tc ⋅ α r ⋅ ρ r ⎝ −4 ⎞ ⎛ K 0 + Tm ⎟ ln⎜ ⎟ ⎜ K 0 + Ta ⎠ ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ Akcmil = I f 197. llamadas corrientes en modo común. TCAP Descripción Conductividad (%) Factor αr @ 20 ºC K (1/α0) @ 0 ºC Temperatura de Fusión (ºC) @ 20 ºC (μΩ/cm) ρr Factor TCAP (J/cm3/ºC) Cobre Blando Cobre Duro 100. ρr.7241 1.4 ⎛ TCAP ⎜ ⎜ t ⋅α ⋅ ρ ⎝ c r r ⎞ ⎛ K 0 + Tm ⎟ ln⎜ ⎟ ⎜ K +T a ⎠ ⎝ 0 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ en donde Amm2 Akcmils If Tm Ta Tr tc = = = = = = = = = = = Área del conductor [mm2] Área del conductor [kcmils] Corriente de falla [kA rms] Temperatura máxima [°C] Temperatura ambiente [°C] Temperatura de referencia para las constantes de materiales [ºC] Tiempo de despeje de la falla [s] Coeficiente térmico de resistividad a la temperatura de referencia. siguiente tabla: 0.7774 3. TCAP a una temperatura de referencia de 20 °C se obtienen de la Tabla 4. K0.422 3. Factores αr. 47 . ρr.00381 234 242 1 083 1 084 1. 5 ⋅ C s ⋅ ρ s ) x ts 0. y por ende. 116 E t 50 = (1 000 + 1. es una práctica común esparcir una capa de material de alta resistividad (piedra picada o cascajo) sobre la superficie del terreno. Bajo la aprobación de la autoridad con jurisdicción. Con el fin de reforzar la seguridad de las personas. Interrumpir la continuidad del conductor entre las conexiones a tierra. Cálculo de las tensiones de contacto y de paso tolerables 6. de las características del terreno.3 La máxima tensión tolerable de paso y de contacto por un ser humano dependen del tiempo de duración de la falla. En el caso de 50 kg. así como del peso y la resistencia eléctrica de la persona.5 ⋅ C s ⋅ ρ s ) x ts 0. la norma define la tensión de paso Es50 y la tensión de contacto Et50 por las siguientes ecuaciones: E t 50 = (1 000 + 6 ⋅ C s ⋅ ρ s ) x ts 0. utilizar otros medios para limitar la corriente. 157 E t 70 = (1 000 + 1. Las corrientes temporales provocadas por condiciones anormales no se consideran como corrientes en modo común. sin sobrecarga térmica ni excesiva elevación de potencial. El conductor de puesta a tierra deberá ser capaz de soportar la corriente de falla prevista.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA - NTC DE 389/03 Cambiar la ubicación de los puntos de conexión a tierra. Esto incrementa la resistencia de contacto entre la persona y el suelo. 116 y para una persona de 70 kg la tensión de paso Es70 y la tensión de contacto Et70 están definidas por: E t 70 = (1 000 + 6 ⋅ C s ⋅ ρ s ) x ts 0.1. 157 en donde Cs = = = Coeficiente de reducción Resistividad de la capa superficial [Ω⋅m] Tiempo de despeje de la falla [s] ρs ts El coeficiente de reducción Cs. Las ecuaciones han sido desarrolladas para pesos típicos de 50 kg y 70 kg. 48 . tiene en cuenta el efecto de la capa superficial de alta resistividad (gravilla) y se obtiene a partir de la siguiente figura. El sistema de puesta a tierra no debe tener dispositivos de desconexión. los máximos valores tolerables de las tensiones de paso y de contacto. 1.3 -0.9 0 0 0.Cs o se calcula a partir de la ecuación: ⎡ ⎢ ∞ 1 ⎢ Kn ⎢1 + 2 Cs = 2 0.0 -0.24 Figura 30.08 ⎠ ⎣ ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ∑ en donde hs K = = Espesor de la capa superficial [m] Coeficiente de Reflexión K = ρ − ρs ρ + ρs Si no se utiliza ningún material.08 0. la resistividad de la capa superficial ρs será la misma resistividad del terreno y el coeficiente de reducción Cs será igual a 1.4 -0.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA K=0 1.2 -0.96 ⎢ n =1 ⎛ 2 ⋅ n ⋅ hs ⎞ ⎢ 1+ ⎜ ⎟ ⎢ ⎝ 0. Si la profundidad de enterramiento es menor a 0.8 -0.1 0.7 -0.16 0.12 0. la longitud del conductor enterrado y el área ocupada por la malla.5 -0.8 -0. es posible utilizar la siguiente ecuación: Rg = en donde Rg ρ 4 π A + ρ L = Resistencia de puesta a tierra de la malla [Ω] 49 . Coeficiente de reducción . 6.04 NTC DE 389/03 Cs hs 0.20 0.6 -0.4 Cálculo de la resistencia de puesta a tierra La resistencia de puesta a tierra de una malla depende principalmente de la resistividad del terreno.6 0.2 0.4 0.25 m. 5 m. La máxima elevación conocida como GPR por su sigla en inglés.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA ρ A L NTC DE 389/03 = = = Resistividad del terreno [Ω⋅m] Área ocupada por la malla [m2] Longitud total de conductor enterrado [m] Si la profundidad de enterramiento está entre 0. Por lo tanto.6 Cálculo de la elevación del potencial de malla (GPR) Cuando por la malla circula una corriente. Corriente de falla a tierra simétrica [A rms] 6. se obtiene del producto de la corriente máxima que fluirá por la malla y la resistencia de puesta a tierra de la misma. 6. ésta produce una elevación del potencial de la malla con respecto a un punto remoto.1. así: V (GPR ) = I G ⋅ R g en donde IG Rg = = Máxima corriente inyectada a la malla [A] Resistencia de puesta a tierra de la malla [Ω] Si la elevación de potencial V de la malla o GPR es menor que la tensión tolerable de contacto. 50 .25 y 2.1.5 Cálculo de la corriente inyectada a la malla En el cálculo de la corriente inyectada a la malla debe tenerse en cuenta la porción de la corriente de falla que circula por la malla. no se requiere más análisis. la corriente finalmente inyectada a la malla se calcula a partir de la siguiente ecuación: IG = C p ⋅ D f ⋅ S f ⋅ I f en donde IG Cp Df Sf If = = = = = Máxima corriente inyectada a la malla [A]. Cp = 1 Factor de decremento para la duración total de la falla (tf). para un sistema con un crecimiento futuro cero. Tiene en cuenta los efectos de la asimetría en la forma de onda de la corriente de falla. Factor de proyección del crecimiento. Tiene en cuenta el incremento relativo de las corrientes de falla durante la vida de la malla. el efecto de la asimetría en la forma de onda de la corriente de falla y el incremento del valor de ésta con el crecimiento del sistema. de lo contrario es necesario calcular la tensión de malla y de paso. Factor de división de corriente que relaciona la magnitud de la corriente falla con la porción de esta corriente que fluye entre la malla y la tierra circundante. es necesaria una corrección por la profundidad: ⎡1 Rg = ρ ⋅ ⎢ + ⎢ ⎣L ⎛ ⎞⎤ 1 ⎜1 + ⎟⎥ ⎜ 20 A ⎝ 1 + h 20 / A ⎟ ⎠⎥ ⎦ 1 donde h es la profundidad de la malla [m]. PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 6. un factor geométrico (Km) y un factor de corrección (Ki). o en las esquinas. el cual tiene en cuenta el incremento de la densidad de corriente en los extremos de la malla y la densidad promedio de corriente por unidad del conductor enterrado (IG / L).1. ninguna localizada en las esquinas o en el perímetro K h = 1 + h Ki = D = h n 0. na = 2 Lc Lp Lp 4 A 0.148n Distancia entre conductores paralelos [m] Profundidad de los conductores de la malla [m] Número de conductores paralelos n = na nb nc nd = = en donde nb = nc = nd = 1 para mallas cuadradas 1 para mallas cuadradas y rectangulares 1 para mallas cuadradas.644 + 0. Kii = (2n )2 / n 1 para mallas sin varillas o con unas pocas. de otra forma.7 Tensión de malla NTC DE 389/03 La tensión de malla se obtiene como el producto de la resistividad del suelo (ρ).7 A Lx Ly nb = ⎡ Lx Ly ⎤ nc = ⎢ ⎥ ⎣ A ⎦ 51 . rectangulares y en forma de L. La ecuación es: Em = en donde Km = ρ K m K i IG LM ⎤ 1 ⎡ ⎛ 8 D2 (D + 2 h )2 − h ⎞ ⎟ + K ii ln ⎢ln⎜ ⎥ + 2π ⎢ ⎜ 16 hd 8 Dd 4d ⎟ ⎠ K h π (2 n − 1) ⎥ ⎣ ⎝ ⎦ Kii = 1 para mallas con varillas a lo largo del perímetro. o conjuntamente a lo largo del perímetro y dispersadas en el área de la malla. 5 m es: Ks = 1 ⎡1 1 1 ⎤ 1 − 0. es la longitud en metros del perímetro de la malla.8 Tensión de paso La tensión de paso se obtiene como el producto de la resistividad del suelo (ρ).5n − 2 ⎥ + + ⎢ π ⎣ 2h D + h D ⎦ ( ) 52 . es la máxima distancia entre dos puntos cualesquiera de la malla. es la máxima longitud de la malla en la dirección x. Para mallas con varillas en las esquinas así como a lo largo del perímetro y dispersas a través de la malla la longitud LM es: ⎡ ⎞⎤ ⎛ ⎟⎥ ⎜ Lr ⎢ LM = LC + ⎢1. es el área de la malla en metros cuadrados. es la máxima longitud de la malla en la dirección y.1.25 m y 2.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC nd = Dm 2 L2 x + Ly DE 389/03 en donde Lc = Lp = A = Lx = Ly = Dm = es la longitud total de conductor en metros en la malla horizontal. la longitud LM es LM = LC + LR en donde LR = es la longitud total de todas las varillas. pero no localizadas en las esquinas o a lo largo del perímetro de la malla.55 + 1. La ecuación es: Es = en donde Ks ρ K s K i IG Ls = para profundidades entre 0. un factor de corrección (Ki) el cual tiene en cuenta el incremento de la densidad de corriente en los extremos de la malla y la densidad promedio de corriente por unidad del conductor enterrado (IG / L). Para mallas sin varillas o mallas con algunas pocas varillas distribuidas a través de la malla. 6.22⎜ ⎟ ⎥ LR ⎟⎥ ⎜ L2 + L2 ⎢ x y ⎠⎦ ⎝ ⎣ en donde Lr = es la longitud de cada varilla en metros. un factor geométrico (Ks). se recomienda no exceder los siguientes límites: n 0.75 LC + 0.25 h 3m Además. en configuraciones cuadradas o rectangulares.. incrementando el número de varillas. etc. ello puede hacerse disminuyendo la distancia entre conductores paralelos. Los factores utilizados prácticamente eliminan la imprecisión dentro de ciertos rangos. el diseño debe modificarse. se establecen algunas suposiciones con el fin de simplificarlas.423 2(n − 1) + + W⎥ π ⎢ ⎣ 2h D + h D ⎦ 1 ⎡1 1 1 ⎤ en donde W = o para n ≥ 6 D= h= n= W ≈ Distancia entre conductores paralelos [m] Profundidad de los conductores de la malla [m] Número de conductores paralelos Para mallas con o sin varillas la longitud efectiva de conductor enterrado Ls es: Ls = 0. 6. Cuando se aplican las ecuaciones planteadas para las tensiones de malla y de paso. para mallas rectangulares igualmente espaciadas (con lazos cuadrados) el valor de n utilizado para calcular la tensión de malla deberá ser la media geométrica del número de conductores en una y otra dirección: n = n A nB en donde nA y nB es el número de conductores en cada dirección.85LR Si la tensión de malla excede la tensión de contacto tolerable o la tensión de paso excede la tolerable.9 Limitaciones de las ecuaciones Para obtener las ecuaciones de tensiones de paso y de malla. en comparación con los resultados de análisis más rigurosos realizados en computador o modelos a escala.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 y para profundidades menores de 0.25 m es: Ks = 1 1 1 1 + + + .25 m d D ≤ ≤h≤ < > 25 2.. las cuales pueden dar resultados imprecisos para algunos casos. El valor de n utilizado para calcular la tensión de contacto deberá ser el máximo entre nA y nB.1. 53 .5 m 0. + 2 3 4 n −1 1 + ln(n − 1) − 0. PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 6. así como el amplio rango de variación del parámetro de resistividad del terreno. corriente de falla Mejoramiento del diseño NO R PT < R vp PT < vp SI Diseño final y cálculo de Construcción de la puesta a Mediciones de parámetros de verificación RM Mejoramiento de la puesta NO RM < R vp M < vp SI Diseño aceptado Figura 31. no es posible establecer una metodología matemática única para diseñar cualquier puesta a tierra. cuya complejidad no requiera el uso de herramientas computacionales y grandes tiempos de cálculo. La Figura 31 presenta el diagrama de bloques del diseño de la puesta a tierra. 6. Diagrama de Bloques del Diseño de Puestas a Tierra 54 . corriente de falla y tiempo de despeje de la misma.2 NTC DE 389/03 CONFIGURACIONES NO SIMÉTRICAS Debido a la gran variedad de configuraciones y geometrías de puesta a tierra. el cual puede ser aplicado a cualquier tipo de configuración o geometría. el área disponible para la construcción y datos del sistema eléctrico como tensión nominal de operación. Información de campo Criterios de diseño R Diseño preliminar Cálculo de parametros de verificación RPT.1 Información de campo Se requiere el valor de la resistividad del terreno.2. los cuales deben ser inferiores o iguales a los tolerables. Uso o aplicación del sistema de puesta a tierra (líneas.Vp y Vc [V] Los valores máximos de resistencia de puesta a tierra (R) se presentan en la Tabla 5. la tensión de paso Vp y tensión de contacto Vc. a partir de la cual se realizará la verificación posterior del diseño y su mejoramiento.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 6.2 Criterios de diseño NTC DE 389/03 Para la verificación de un diseño correcto.5 Área disponible para la construcción de la puesta a tierra. La selección de este diseño preliminar se hace con base en aspectos como: 6.2. Resistividad del terreno. se especifican los valores máximos admisibles de ciertos parámetros.). lo cual garantiza que cumplirá con sus funciones. 55 .2.4 Diseño preliminar Inicialmente se debe plantear una configuración de puesta a tierra y sus dimensiones.R [Ω] Tensiones de paso y contacto . Cálculo de parámetros de verificación Los parámetros para la aceptación del diseño de la puesta a tierra son: la resistencia RPT.2. estos son: Resistencia de puesta a tierra . Para determinar las tensiones de paso y contacto (Vp y Vc) se debe seguir el procedimiento mencionado en el numeral 9. Valores máximos sugeridos de resistencia de puesta a tierra Valores máximos sugeridos de resistencia de puesta a tierra [Ω] Aplicación Estructuras de líneas de transmisión Subestaciones de alta y extra alta tensión Subestaciones de media tensión Protección contra rayos Neutro de acometida en baja tensión 20 1 10 10 25 6. subestaciones. Experiencia del diseñador. etc. la cual se obtiene a partir del circuito equivalente Thevenin del sistema y el valor teórico de RPT hallado previamente (véase la Figura 32). Para obtener VpPT y VcPT es necesario primero recalcular la corriente de falla Ir que circularía por la puesta a tierra.2. cuya metodología de medición se tratará en otro capítulo. Tabla 5. 2. Sin embargo.2. se le considera como diseño final de la puesta a tierra y se procede con el cálculo de las cantidades de obra para llevar a cabo su construcción.7 Medición de parámetros de verificación Luego de llevarse a cabo la construcción de la puesta a tierra. Si son inferiores a estos últimos. Esto se debe al hecho de que los valores RPT. Este mejoramiento puede consistir en: 6. Circuito equivalente Thevenin para recalcular la corriente de falla El Anexo 1 contiene ecuaciones para el cálculo de RPT y curvas en donde se presentan las dimensiones mínimas y los valores de VpPT y VcPT de configuraciones típicas. de modo que sea posible seleccionar la geometría y el tamaño de puesta a tierra que no supere los criterios de diseño. con el propósito de evaluar si la puesta a tierra construida cumple con los criterios de diseño iniciales. Una vez calculados los parámetros de verificación se realiza la comparación con los criterios de diseño R. es necesario el uso de herramientas computacionales y modelos más complejos para obtener dichos parámetros de verificación. tensión de paso y tensión de contacto. Vp y Vc. de lo contrario es necesario realizar un mejoramiento del diseño preliminar con el fin de reducirlos a valores inferiores a los aceptados. Diseño final Una vez se ha establecido que el diseño cumple.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 ZTh VTh ~ - + R pt Figura 32. en el caso de configuraciones más complejas que no se encuentren en el Anexo 1. Seleccionar otra configuración. Vp y Vc varían ampliamaente según la configuración del sistema. se procede con la etapa de diseño final. Tomar otras medidas de mejoramiento como las descritas en el capítulo 11. En caso de que alguno de estos parámetros medidos supere los criterios de diseño. Deben medirse siguiendo la metodología del capítulo 9. 6. la resistividad del terreno y la corriente de falla.6 Aumentar las dimensiones de la puesta a tierra. es necesario verificar en campo los valores de: resistencia de puesta a tierra. 56 . es necesario realizar un mejoramiento de la puesta a tierra ya construida como está descrito en el capítulo 11 y realizar nuevamente las mediciones hasta que se cumpla con lo exigido. Configuraciones típicas de electrodos Configuración de la puesta a tierra Figura Ecuación para la resistencia ⎛ ⎡ ⎛ 2 ⎜ ⎢ 2l ⎜ ⎛a⎞ ⎜ ln ⎢ ⎜1 + 1 + ⎜ ⎟ a l 2 ⎝ ⎠ ρ ⎜ ⎢ ⎜ R= ⎜ ⎣ ⎝ 2πl ⎜ 2 ⎛a⎞ ⎜a ⎜ 2l − 1 + ⎜ 2 l ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎞⎤ ⎞ ⎟⎥ ⎟ ⎟⎥ + ⎟ ⎟⎥ ⎟ ⎠⎦ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ Conductor vertical o varilla Longitud l y radio a.645 8 − 0.071 − 0. los valores obtenidos a partir de las curvas deben ser multiplicados por un factor de escala Ki: Ki = I nueva 100 Adicionalmente. radio Longitud profundidad d. Para obtener las máximas tensiones de paso y contacto. Los cálculos fueron realizados para una corriente de falla I = 100 A y para cuatro valores diferentes de resistividad ρ del terreno.238 8 − 0. ρ ⎜ R= 6πl ⎜ ⎜ 2l s ⎞ ⎛ 2l ⎜ ln + ln − 1. en función de la longitud l de los electrodos. Si se tiene un valor de corriente de falla distinto.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 6.912 − 1. Conductor horizontal l.145 4 L ⎟ l l ⎝ ⎠ A continuación se presentan las curvas de máximas tensiones de paso Vp y de contacto Vc para las cuatro configuraciones descritas en la tabla anterior.209 + ⎟ l ⎟ s a ⎟ s4 s3 ⎟ ⎟ ⎜ 0. l. ρ ⎜ a R = ⎜ 2πl ⎜ 2d ⎛ ⎜ ln 2l − 1 + ln ⎜ − ⎝ l ⎞ l + 4d 2 + l 2 ⎟ +⎟ 2d ⎟ ⎟ 4d 2 + l 2 ⎟ l ⎠ Estrella de tres brazos Longitud del brazo profundidad s/2 y radio a l. si el terreno en estudio posee un valor de resistividad diferente a los que aparecen en las curvas.071 + ⎟ a s l ⎟ ⎟ s2 s4 ⎜ ⎟ ⎜ 0. es necesario interpolar linealmente al valor deseado. a. Tabla 6. así: 57 . Longitud del brazo profundidad s/2 y radio a ρ ⎜ R= 8πl ⎜ 2l s ⎞ ⎛ 2l ⎜ ln + ln + 2.054 l L l ⎠ ⎝ Estrella de cuatro puntas.3 CONFIGURACIONES TÍPICAS NTC DE 389/03 La siguiente tabla presenta ecuaciones aproximadas para el cálculo de resistencia de puesta a tierra en suelo homogéneo de varias configuraciones simétricas típicas. se puede hacerlo gráficamente para los mis mismos casos. 4 m (véase la Figura 36). Tensiones de paso y de contacto para electrodos tipo varilla 58 .4 m (véase la Figura 35) Caso 4: Configuración en estrella de cuatro puntas a una profundidad de 0. Caso 2: Electrodo horizontal o contrapeso a una profundidad de 0. 70000 60000 50000 Tensión de peso (V) 40000 30000 20000 10000 0 100 Ohm*m 500 Ohm*m 250 Ohm*m 1000 Ohm*m 0 1 2 3 Longitud (m) 4 5 6 90000 80000 70000 Tensión de contacto (V) 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0 1 2 3 Longitud (m) 4 5 6 100 Ohm*m 500 Ohm*m 250 Ohm*m 1000 Ohm*m Figura 33. Caso 3: Configuración en estrella de tres puntas a una profundidad de 0.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Caso 1: Electrodo vertical o varilla con extremo superior a ras de tierra (véase la Figura 33).4 m (véase la Figura 34). PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 3500 3000 2500 Tensión de peso (V) 2000 1500 1000 500 0 100 Ohm*m 250 Ohm*m 500 Ohm*m 1000 Ohm*m 0 10 20 30 40 Longitud (m) 50 60 70 12000 10000 Tensión de contacto (V) 8000 100 Ohm*m 250 Ohm*m 500 Ohm*m 1000 Ohm*m 6000 4000 2000 0 0 10 20 30 40 Longitud (m) 50 60 70 Figura 34. Tensiones de paso y contacto para diferentes contrapesos 59 . 5 1 2 1.5 2.5 1 1.5 2 2.5 40000 35000 30000 Tensión de contacto (V) 25000 20000 15000 10000 5000 0 100 Ohm*m 250 Ohm*m 500 Ohm*m 1000 Ohm*m 0 0.5 4 4. Tensiones de paso y contacto para estrella de tres puntas 60 .5 Figura 35.5 3 Longitud del brazo (m) 3.5 4 4.5 3 Longitud del brazo (m) 3.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 12000 10000 Tensión de peso (V) 8000 100 Ohm*m 250 Ohm*m 500 Ohm*m 1000 Ohm*m 6000 4000 2000 0 0 0. 5 2 2.5 Figura 36.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 9000 8000 7000 Tensión de peso (V) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 100 Ohm*m 250 Ohm*m 500 Ohm*m 1000 Ohm*m 0 0.5 2.5 4 4.5 4 4.5 1 1.5 3 2 Longitud del brazo (m) 3.5 3 Longitud del brazo (m) 3. Tensiones de paso y contacto para estrella de cuatro puntas 61 .5 30000 25000 Tensión de contacto (V) 20000 100 Ohm*m 250 Ohm*m 500 Ohm*m 1000 Ohm*m 15000 10000 5000 0 0 0.5 1 1. PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPITULO 7. MATERIALES Para un profesional de la ingeniería de SPT, la escogencia de materiales es bastante ardua por su gran variedad, puesto que dispone de aproximadamente 80 metales puros y cerca de 40 000 aleaciones, cada una de ellas con diferentes propiedades, usos y costos. La utilización de materiales distintos a los mencionados aquí dependerá de una análisis particular. Debido a la gran cantidad y sus variados comportamientos para cada tipo de suelo, es importante dentro del contexto de la norma, ofrecer guías para esta tarea. Es esencial, para la seguridad del personal y de las instalaciones, que el SPT continúe siendo eficaz durante toda su vida útil, tanto más cuando en muchos casos es difícil verificar su integralidad después de la instalación. Por lo tanto, el sistema debe ser robusto y estar protegido contra daños metálicos y corrosión. Cualquier unión debe tener baja resistencia después de muchos pasos de corriente de falla. Con el fin de dar la mayor confiabilidad y durabilidad, los materiales del SPT deben ser capaces de resistir esfuerzos electromagnéticos y poseer características tales como: Capacidad de soportar corriente. Resistencia. Fortaleza mecánica. Desempeño frente a la corrosión. Disponibilidad. Costo. Los materiales que actualmente han sido aprobados para ser utilizados en SPT, se encuentran consignados en los estándares y normas nacionales e internacionales. Cabe resaltar que el uso de aluminio como conductor para electrodos de puesta a tierra está totalmente prohíbido. Las sustancias que aceptan electrones se llaman oxidantes y las que los ceden se llaman reductoras. Teóricamente actúan como oxidantes aquellos elementos cuyo potencial normal es negativo (menor que el del hidrógeno) y como reductores los positivos; pero en la práctica, cualquier sistema puede oxidar a los que le siguen en orden ascendente en la escala de potenciales normales, solo que la corrosión es acelerada si la diferencia de potencial es mayor a 3 V. Los factores relacionados con la corrosión de metales en contacto con el suelo son: la naturaleza química del suelo, especialmente la acidez y el contenido de sal, la aireación diferencial y la presencia de bacterias anaeróbicas. Un cuadro general de la agresividad de los suelos se observa en la siguiente lista, en la cual se colocan distintas clases de suelo por aumento de su agresividad: Suelos de gravilla. Suelos arenosos. Suelos limosos (barro). 62 PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA Arcillas. NTC DE 389/03 Material triturado (rocas) y otros suelos orgánicos. El carbonato de calcio en el suelo reducirá la tasa de corrosión. Los suelos no cohesivos son generalmente los menos agresivos, siempre y cuando estén bien drenados y contengan muy poca o ninguna sal disuelta. Se debe escoger la ubicación de los electrodos, tratando de evitar el drenaje de fertilizantes y otros materiales en el área. Los suelos menos agresivos tienden a ser aquellos que tienen alta resistividad. Se pueden obtener mas detalles midiendo la resistividad del suelo y el pH, lo cual da una indicación de la corrosividad en condiciones aireadas; además del potencial redox, el cual indica el riesgo de corrosión debido a la presencia de bacterias anaeróbicas. Una metodología práctica para evaluar la agresividad de los suelos se presenta en la siguiente tabla. Tabla 7. Metodología de evaluación de la agresividad de los suelos Clase de suelo Condiciones de suelo Resistividad Arena Arena arcillossa Arcilla Pantano +2 0 -2 -4 Agua en estructura Suelo alterado Suelo uniforme -1 -2 -3 > 100 Ω⋅m Entre 50 y 25 Ω⋅m Entre 100 y 50 Ω⋅m Entre 25 y 10 Ω⋅m < 10 Ω⋅m 0 -1 -2 -3 -4 Contenido de agua Valor de pH Acidez total a pH = 7 < 20 % > 20 % 0 -1 pH > 6 pH < 6 0 -1 < 2,5 m val/kg 2,5 - 5 m val/kg > 5 m val/kg 0 -1 -2 Potencial redox a pH = 7 relativo al rH Alcalinidad total a pH = 4,8 Ácido sulfídrico o sulfuroso Fuertemente aireado Aireado Débilmente aireado No aireado +2 0 -2 -4 > 1 000 m val/kg 200 - 1 000 m val/kg < 200 m val/kg 0 +2 +1 No presente Trazas = 0,5 mg/ks s-2 Presente = 0,5 mg/kg s-2 0 -2 -4 Contenido de carbón de piedra o coque Ion cloruro Contenido de sulfato No presente Presente 0 -4 < 100 mg/kg > 100 mg/kg 0 -1 < 200 mg/kg 200 - 500 mg/kg 500 - 1 000 mg/kg > 1 000 mg/kg 0 -1 -2 -3 Índice de agresividad = sumatoria de subindicadores No agresivo Débilmente agresivo Agresivo Fuertemente agresivo >0 De 0 a -4 De -5 a - 10 < -10 63 PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 7.1 MATERIALES RECOMENDADOS NTC DE 389/03 Tabla 8. Materiales para sistemas de puesta a tierra y sus condiciones de uso Uso Material Al aire libre En tierra En concreto Resistencia Corrosión Incrementada por: Podría ser afectado por par con: Cobre Sólido Por hilos Como cubierta Sólido Por hilos Sólido Por hilos Sólido Por hilos Como cubierta Sólido Sólido Por hilos Sólido Por hilos Como cubierta Sólido Por hilos Sólido Por hilos Buena en varios ambientes Aceptable en aire, concreto y suelos benignos Buena en varios ambientes Buena en atmósferas que contengan baja concentración de azufre y cloruro Buena en atmósferas que contengan alta concentración de sulfatos Compuestos de azufre Materiales orgánicos Altas concentraciones Cobre de cloruro Altas concentraciones de cloruro Soluciones Alcalinas Acero galvanizado en caliente Acero Inoxidable Aluminio Sólido Por hilos No recomendado No recomendado Cobre Plomo Sólido Como cubierta Sólido Como cubierta No recomendado Suelos Ácidos Cobre Acero Inoxidable NOTA 1 Esta tabla sólo ofrece una guía general. En circunstancias especiales, consideraciones más cuidadosas acerca de la corrosión deben ser tenidas en cuenta. Los cables son más vulnerables a la corrosión que aquellos sólidos. Es por tal motivo que el acero NOTA 2 galvanizado en caliente en forma de cable no es recomendable para puestas a tierra. NOTA 3 El acero galvanizado puede ser corroído en suelo arcilloso o húmedo. El acero galvanizado dentro del concreto no debe llevarse hasta el suelo, debido a la posible NOTA 4 corrosión del acero en la parte externa. El acero galvanizado unido a los refuerzos estructurales del concreto, en ciertas circunstancias, NOTA 5 podría causar daños al concreto. El uso del plomo en puestas a tierra es prohíbido o restringido debido a daños ambientales. NOTA 6 A continuación se presenta una breve consideración de las características más sobresalientes de algunos materiales listados en las Tabla 7 y en algunas normas que hacen referencia al uso de los mismos. A. Cobre El cobre es un material comúnmente utilizado en puestas a tierra. Los conductores de cobre además de su alta conductividad poseen la ventaja de ser resistentes ante la corrosión, ya que se comporta como un cátodo con respecto a los materiales enterrados en su vecindad. La utilización del cobre como material predilecto para las puestas a tierra, se debe a cuatro razones principales: Gran conocimiento de sus características. Mayor conductividad. 64 en estos casos se selecciona un acero galvanizado. Baja resistencia. inoxidable u otras clases de acero resistentes a la corrosión o incluso protección catódica. es suficientemente resistente a la corrosión en tierra. 7. C. y 2 % de molibdeno. NTC DE 389/03 Resistencia a la corrosión en ambientes agresivos. Excelente fortaleza mecánica. Su valor de libertad frente a la corrosión es bastante cercano a la del cobre. Acero inoxidable De acuerdo con la DIV 17440 el acero inoxidable de alta aleación es un metal inerte y resistente a la corrosión en tierra. 1471.2 ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA El electrodo de puesta a tierra es el elemento encargado de realizar la distribución de la corriente hacia el suelo y pueden estar conformados por uno o varios de los siguientes tipos: Varillas Tubos Placas Cables Flejes 65 . Las diversas mediciones han mostrado que sólo el acero inoxidable de alta aleación con material No. 5 % de níquel. Fortaleza mecánica. Buena absorción de calor. Para que el acero inoxidable presente las características deseadas.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA B. En el caso del acero recubierto electrolíticamente de cobre. Los conductores de puesta a tierra y de equipotencialización hechos de acero galvanizado en concreto. Acero galvanizado en caliente El acero galvanizado en caliente es conveniente para fijación en concreto. Acero y acero recubierto de cobre El acero puede ser utilizado para conductores de malla y electrodos. Las ventajas que puede poseer el acero en sus diversas presentaciones son: Bajo costo. debería contener al menos 16 % de cromo. el daño del recubrimiento puede crear un gran riesgo de corrosión para el núcleo de acero. D. Reducción de la actividad galvánica entre metales distintos (particularmente Cu). deben ser conectados con el hierro de refuerzo. lo cual se debe hacer después de fabricado. 25 cada hilo Cobre estañado. Se podrá utilizar electrodos de cable de acero galvanizado. de los cuales los siguientes se encuentran avalados por las normas: Cobre sólido Varillas en acero con recubrimiento electrolítico de cobre Acero galvanizado en caliente Acero inoxidable Bronce El electrodo tipo varilla o tubo debe tener como mínimo 2. además. Requisitos para electrodos de puesta a tierra Dimensiones mínimas Tipo de electrodo Materiales Diámetro mm Área 2 mm Espesor mm Recubrimiento μm Varilla Cobre.5 Acero inoxidable. El espesor efectivo de los recubrimientos exigidos en la Tabla 9. sea mínimo de 15 años a partir de la fecha de instalación. 66 . por ejemplo el uso de inhibidores. 15 2 000 Tubo Cobre. es importante tomar medidas de protección. NOTA 2 El acero inoxidable en contacto con aluminio o aleaciones de aluminio probablemente cause corrosión adicional a estos materiales. 25 2 55 Fleje Cobre. 14 100 Acero con recubrimiento total en cobre. En la Tabla 9 se presentan los requisitos y materiales para cada uno de los diferentes tipos de electrodos que pueden ser utilizados.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Siendo los tipo varilla los más utilizados. NOTA 3 Las aleaciones de cobre. distintas de las indicadas son permisibles siempre y cuando tengan un contenido mínimo de cobre de 75 % y propiedades tensiles similares.4 m de longitud. 50 2 Acero inoxidable. en ningún momento debe ser inferior a los valores indicados. 10 Acero galvanizado en caliente. Tabla 9. 200 000 6 NOTA 1 El terminado recomendado es el galvanizado. los electrodos se deben enterrar por debajo del nivel freático y deben estar libres de recubrimientos no conductores. El fabricante debe garantizar que la resistencia a la corrosión de cada electrodo. 16 70 Acero con recubrimiento electro depositado en cobre. siempre que se garanticen las condiciones de seguridad. 200 000 1. 50 2 40 1. 12. cuando sea posible.8 para Cable Cobre. 90 3 Cobre cincado. Por lo tanto. debe estar identificado con el nombre o marca registrada del fabricante y sus dimensiones dentro de los primeros 30 cm desde la parte superior. 25 2 Acero galvanizado en caliente. 25 Placa Cobre. 20 2 Acero inoxidable.7 Acero inoxidable. 70 a 1 000 a 1 750 557. macizo o trenzado.62 o menor 2 o menor 1/0 o menor menor 67.5 1 ó 1/0 2/0 ó 3/0 85.02 kcmil 456.2 del Artículo 15 del RETIE.21 126.06 y 1800 y más 608.67 kcmil 107.21 hasta 4/0 hasta 350 152.68 a 550 a 990 304.21 ó 4/0 ó 250 67.62 53.62 53..44 85. Conductor a tierra o conductor del electrodo de puesta a tierra El conductor a tierra debe ser de cobre.44 ó 42.50 85.35 kcmil 202.02 8 6 4 2 1/0 2/0 3/0 13. Calibre del conductor a Tierra Sección transversal del mayor conductor de acometida o su equivalente para conductores en paralelo Aluminio o aluminio Cobre recubierto de cobre AWG o AWG o 2 mm2 mm kcmil kcmil 53.9737 .5 o 33.14 33. = = = = = Sección del conductor en mm2 Corriente de Falla de tierra Es la constante expresada en la Tabla 11 Es la temperatura de fusión del conductor Tiempo de despeje de la falla a tierra.44 ó 85.02 107. como sigue: Amm 2 = en donde Amm2 I Kf Tm tc IK f tc 1.02 2/0 ó 3/0 126.68 a 400 a 600 278. Se prefiere el uso de alambres sólidos o cables de pocos hilos con el fin de disminuir su resistencia a la corrosión. Para el conductor a tierra de baja tensión se deben cumplir los requisitos de la Tabla 250-94 de la sección 250 de la NTC 2050.37 kcmil 886.3 NTC DE 389/03 CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA El propósito de los conductores de puesta a tierra es conectar los diferentes componentes del SPT y se deben dimensionar según los siguientes criterios: a.03 kcmil 329335 a 650 a 1100 506.14 33.04 y más más más kcmil Sección transversal (calibre) del conductor al electrodo de puesta a tierra Aluminio o aluminio Cobre recubierto de cobre AWG o AWG o mm2 mm2 kcmil kcmil 8.29 21.34 kcmil 253. Tabla 10.29 21.02 107.01 a 300 a 500 177.67 6 4 2 1/0 3/0 4/0 250 kcmil En el caso de los conductores para media y alta tensión se debe seleccionar el calibre de los mismos de acuerdo a la formula expresada en el numeral 3.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 7.50 67. Debe ser en material resistente a la corrosión.73 kcmil 1200 kcmil y 912. 67 ..36 13.2 ó 53. aluminio o aluminio recubierto en cobre. 05 b.95 14. tubos conduit.62 42.25 5.02 405.69 405.68 253.34 202.96 30.8 9. (A) Sección transversal Alambre de cobre mm2 AWG o kcmil Alambre de aluminio o de aluminio revestido en cobre mm2 AWG o kcmil 15 20 30 40 60 100 200 300 400 500 600 800 1 000 1 200 1 600 2 000 2 500 3 000 4 000 5 000 6 000 2.36 13.47 17. Calibre mínimo de los conductores de puesta a tierra de equipos Corriente nominal o ajuste máximo del dispositivo automático de protección contra sobrecorriente en el circuito antes de los equipos.25 354.50 67.06 11.72 28.30 5.36 8.14 26. Conductor de puesta a tierra de equipos En el caso de los conductores de puesta a tierra de equipos este debe cumplir con los requerimientos de la Tabla 12 de acuerdo con la Tabla 250-95 de la NTC 2050.5 52.14 33.4 Tm (°C) KF Cobre blando Cobre duro cuando se utiliza soldadura exotérmica Cobre duro cuando se utiliza conector mecánico Alambre de acero recubierto de cobre Alambre de acero recubierto de cobre Varilla de acero recubierto de cobre Alumino grado EC Aleación de aluminio 5005 Aleación de aluminio 6201 Alambre de acero recubierto de aluminio Acero 1020 Varilla de acero recubierta en acero inoxidable Varilla de acero con baño de cinc (galvanizado) Acero inoxidable 304 1 083 1 084 250 1 084 1 084 1 084 657 652 654 657 1 510 1 400 419 1 400 7 7.78 10.04 12 10 8 8 8 6 4 2 1 1/0 2/0 3/0 4/0 250 kcmil 350 kcmil 400 kcmil 600 kcmil 600 kcmil 800 kcmil 1 200 kcmil 1 200 kcmil 68 .20 53.3 10.02 107.2 15.29 21.64 12.66 33.34 202.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Tabla 11.25 5.67 177.21 126. etc.50 67.25 8.04 608.25 8.29 21.62 42. Tabla 12.02 304.21 126.45 14.68 304.30 5.36 14 12 10 10 10 8 6 4 3 2 1 1/0 2/0 3/0 4/0 250 kcmil 350 kcmil 400 kcmil 500 kcmil 700 kcmil 800 kcmil 3. Constantes de materiales Material Conductividad (%) 100 97 97 40 30 20 61 53.08 3.64 14.67 177.12 12.36 13.44 85.5 20.02 107.8 8.36 608.20 53.36 8.5 2.44 85.41 12. Cable Cable . el puente equipotencial principal. Conexiones mecánicas y exotérmica 69 . Otros métodos certificados Tipo cuña Tipo Fontenay Conector paralelo Tipo cuña Cable .PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 7. tornillo o cable. barra conductora.6 CONEXIONES Los conductores del SPT deben conectarse con: Soldadura exotérmica.5 PUENTES EQUIPOTENCIALES NTC DE 389/03 Estos deben hacerse con el fin de asegurar continuidad eléctrica y la capacidad de soportar las corrientes de falla que pudieran presentarse. Deben ser de cobre u otro material resistente a la corrosión. Abrazaderas. Lengüetas certificadas. Para la conexión equipotencial del lado de la carga. 7.estructura Continúa… Figura 37. el puente de conexión equipotencial de los dispositivos protección contra sobrecorriente de la acometida debe tener un calibre no menor a lo que se presenta en la Tabla 12 Calibre del conductor de la puesta a tierra de equipos. puede ser un alambre. Conectores a presión certificados. Para el caso de la alimentación.Cable en X Cable . no debe ser de menos calibre que lo establecido en la Tabla 10. se clasifican en barrajes principales (BPT) y barrajes secundarios (BST) y deben ceñirse a lo siguiente: Deben ser especificados de acuerdo con los requisitos de aplicación y teniendo en consideración futuros crecimientos. El barraje puede especificarse según la Figura 38.Cable pasante Varilla Cable en T Cable .Fleje Figura 37. - - 70 .7 BARRAJES Un barraje es una platina de cobre o acero pretaladrada. Debe estar aislado de su soporte con una separación mínima de 25 mm. se debe hacer una buena limpieza. con dimensiones y separación de pernos y huecos. (Final) 7. Los conectores para conectarse al barraje deben estar certificados. según su ubicación. además. sus dimensiones mínimas son de 5 mm de espesor x 50 mm de ancho y longitud variable.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Cable . ser del tipo compresión de dos huecos o en su defecto soldadura exotérmica. aunque en general puede soportar 2 hasta 180 A/mm durante un segundo.Varilla Varilla . antes de realizar las conexiones. Es preferible pero no imprescindible que sea recubierto con niquel. 9 MATERIAL TRITURADO O CAPA SUPERFICIAL 71 . Barraje equipotencial 7.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 TORNILLOS DE COBRE O BRONCE CONECTORES MECÁNICOS CONEXIÓN EXOTÉRMICA AISLADORES GENERADORES DE SOBRETENSIÓN ZONA A TIERRA ZONA A TIERRA NO AISLADA ZONA A TIERRA AISLADA 5 mm 50 mm Figura 38. Caja de inspección 7.3 m de diámetro con su respectiva tapa de concreto de 2 500 psi (véase la Figura 39) 30 cm 30 cm 50 cm 50 cm Figura 39.8 CAJAS DE INSPECCIÓN Cada sistema de puesta a tierra debe tener una caja de inspección cuadrada de 0.3 m de lado ó circular de 0. ésta juega un papel muy importante. se recomienda tener en cuenta los siguientes criterios: Preferir material triturado proveniente de rocas ígneas. Para la utilización de estos materiales es importante tener en cuenta consideraciones como el potencial relativo de corrosión de los mismos y la electronegatividad. El material proveniente de explotaciones aluviales (río o quebrada) conocido como canto redondo presenta diversidad de composición litológica. mientras que los menos electronegativos donaran los suyos oxidándose y por ende corroyéndose. con tamaño promedio de 1 pulgada. Dicho material debe ser de alta resistividad (más de 3 000 Ω. Para efectos de aplicaciones en SPT.10 Puede considerarse por corrosión el proceso mediante el cual se deteriora una sustancia o hay variaciones en sus propiedades debidas a la acción del medio circundante. aumentan o disminuyen los límites máximos permisibles de la tensión de contacto y de paso que garantizan la seguridad de las personas en la subestación. Los fragmentos deben tener formas angulosas. es importante por lo tanto. Tabla de electronegatividad Corrosión Menos Corrosivo (Cátodos) Metales Oro (metal noble) (+ 1. tener en cuenta sus efectos cuando se llevan a cabo diseños en conductores que se encuentren enterrados en medios corrosivos. pues como en la mayoría de las reacciones químicas. se considera ideal que el comportamiento de la gravilla sea de baja sensibilidad a cambios en la humedad. los elementos más electronegativos tenderán a ganar electrones. reduciéndose. electrolíticas o físicas. A mayor tamaño se pueden manejar mayores valores de tensiones permisibles de contacto y de paso. de manera que se garantice un contenido despreciable de finos o partículas con diámetros menores que 0.799) Acero Inoxidable (1. 35 % Zn) 72 .5) Plata (+ 0.m). El espesor de la capa a utilizarse puede variar entre 10 cm y 20 cm.35) Latón (65 % Cu.074 mm y su contenido no debe superar el 5 % en peso. puesto que queda a la intemperie. Con el propósito de proporcionar descripciones generales de los materiales que podrían llegar a ser adecuados para la implementación de sistemas de puestas a tierra en subestaciones. Tabla 13. puede ser de varios tipos: químicas. Una granulometría menor a 3/4 de pulgada no presenta un comportamiento adecuado. ya que dependiendo de su resistividad. A continuación se presenta una tabla con los valores de los potenciales de algunos metales lo cual ayudará a identificar que tipo de materiales son preferibles para este fin y su electronegatividad. En todos los casos la gravilla debe estar bien lavada.9) Cobre. bajando costos en cuanto a la construcción de la puesta a tierra.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 La escogencia del material para la capa superficial puede afectar mucho el diseño de una malla de puesta a tierra. CONSIDERACIONES SOBRE LA CORROSIÓN - 7.Bronce (+ 0. El aluminio sólo se debe usar en la red equipotencial.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC Plomo (1. Cuando un conductor está enterrado bajo cercas de metal y la cerca tiene puesta a tierra independiente. con lo cual se protege el conductor y las conexiones.0. debe estar a una profundidad cercana a 50 cm. La tasa de corrosión depende de los metales involucrados y.67) DE 389/03 Materiales Activos (Ánodos) El cobre es uno de los mejores materiales usados para puestas a tierra y conductores subterráneos. Se deben seleccionar materiales compatibles con los accesorios circundantes.0. bajo tierra. no siempre dispone de un diseño formal y aprobado. puesto que pueden presentarse accidentes durante la ejecución. por lo general. estar unido al cobre a electrodos recubiertos de cobre. o tomar otras precauciones. es necesario notar que el acero galvanizado es muy electronegativo tanto al cobre como al acero en el concreto de manera que un electrodo a tierra de acero galvanizado desnudo no debe estar unido a cualquiera de ellos. para tender los conductores de un sistema de puesta a tierra. 8. El acero en el concreto tiene un electropotencial similar al del cobre y puede. ácidos orgánicos y suelos ácidos se hará notar. el efecto adverso de las sales disueltas. CAPÍTULO 8. el cual forma parte de un SPT.44) Zinc(. pero si su sentido de responsabilidad le indica que debe instalar los mejores materiales. Cuando las condiciones del terreno restringen la profundidad de la instalación. aquí encontrará algunos criterios que lo orientarán en su elección.1. CONSTRUCCIÓN Quien tiene la responsabilidad de ejecutar la obra de un SPT. por lo tanto. se puede usar un conductor aislado. de sus áreas superficiales relativas.9) Hierro (. debido a la acción electrolítica entre metales disímiles. Sin embargo. o cuando la resistividad del suelo es excesiva.76 Aluminio (. Es muy importante que estos trabajos se coordinen con otras tareas y se ubiquen en el cronograma de obra. En algunos casos la conexión de accesorios metálicos subterráneos en la cercanía también puede aumentar la tasa de corrosión del material de los electrodos a tierra. Corrosión debida a la interconexión con otro elemento metálico No se debe subestimar la posibilidad de que se dañen cables. como alternativa. es posible que se requieran medidas adicionales para alcanzar gradientes de potencial aceptables en la superficie del terreno. El forma de alambre es particularmente adecuado cuando se esperan bajas corrientes de fuga. 73 . hasta cierto punto. otros servicios subterráneos y accesorios metálicos estructurales en la vecindad de los electrodos a tierra. el conductor debe estar aislado a través de un tubo no metálico con una longitud no inferior a 2 m a cada lado de la cerca o. Un conductor de cobre desnudo o de acero. a los cuales está unido el sistema a tierra. sin embargo. El acero en cimientos de concreto generalmente está protegido contra la corrosión y puede actuar como electrodo satisfactorio si se prevé la continuidad eléctrica y la conductividad adecuada.1 CONDUCTORES A continuación se resumen los principales criterios a tener en cuenta. Las medidas de salud ocupacional no pueden ser ignoradas. Luego se aprietan los tornillos y se limpia todo el exceso de grasa del compuesto. de acero galvanizado o acero inoxidable (lbf .m) Pernos de aluminio (lubricados) (lbf . Todos los cruces de conductores de una malla de puesta a tierra deben estar unidos con soldadura exotérmica. Si se excede ese diámetro. para que no haya acción electrolítica. Los conductores circulares y rectangulares se pueden unir con abrazaderas de tornillo en la red equipotencial. También se pueden soldar con cordón de oxi-acetileno o a presión en frío. Los conductores rectangulares se pueden unir con una perforación y tornillo. bien sea con la técnica de arco de tungsteno con gas inerte (TIG) o arco metálico con gas inerte (MIG). Las platinas de cobre en contacto con acero galvanizado deben estar estañadas para evitar la acción electrolítica. se deben usar abrazaderas que eviten el contacto directo entre el conductor y una estructura. se debe hacer en una máquina dobladora para evitar la concentración de tensiones. Por lo tanto.pulgada) (lbf . Los conductores de puesta a tierra. a menos que esté protegido. caso en el cual no se debe instalar un conductor de aluminio a menos de 250 mm sobre el nivel del terreno. No se debe perforar ninguna platina conductora para pasar un tornillo cuyo diámetro sea superior a una tercera parte del ancho de la platina.pulgada) (lbf . Es posible obtener buen contacto con herramientas de compresión certificadas para conductores circulares.pie) (N . Para asegurar que la presión de contacto sea la indicada y para evitar exceso de tensión se debe usar torquímetro.m) 3/8 13/32 7/16 1/2 9/16 5/8 240 288 360 480 576 660 20 27 30 40 48 55 27 32 41 54 65 75 168 204 240 300 284 480 14 17 20 25 32 40 19 23 27 34 43 54 74 . El aluminio está expuesto a la corrosión cuando está inmerso en cemento Portland y mezclas de mortero. se deberá evitar el contacto de estos materiales con el aluminio. Si las platinas de aluminio se deben doblar en ángulos agudos. Tabla 14. ubicados en zanjas que contengan cables de energía se deben fijar en la parte superior de las paredes. Siempre que sea posible. Al hacer una unión atornillada.pie) (N . entonces se debe colocar una arandela en la unión de la platina.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Cuando se tengan que fijar a estructuras. Torque de apriete para tornillo Tamaño del perno (pulgadas) Pernos de bronce de silicio. se debe limpiar muy bien la superficie con un cepillo de alambre y aplicar inmediatamente a ambas superficies una grasa contactal o compuesto certificado para uniones. las uniones entre platinas deberán estar soldadas eléctricamente. si el área total de los conductores de 75 . Los terminales para conexión del conductor de puesta a tierra de equipos deben quedar. se deben limpiar muy bien las superficies de las caras que se acoplen (con cepillo de alambre) y se debe aplicar grasa contactal. Las conexiones de DPS deben tener una amplia sección transversal y deben ser tan directas y rectas como sea posible (menos de 50 cm).PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Los empalmes entre aluminio y cobre se hacen con tornillo. Soldadura exotérmica. pero si existen muchos. la pintura se debe remover cuidadosamente. soldados a presión en frío o soldados por fricción y deben estar instalados con las caras acopladas en el plano vertical a una distancia mínima de 250 mm sobre el nivel del terreno. puesto que para proteger eficazmente los equipos es esencial que exista una conexión de baja impedancia entre los equipos y los DPS. se debe limpiar el exceso de grasa o compuesto. las cuales puedan afectar adversamente el funcionamiento de la protección. no deben pasar a través de tuberías de hierro u otras piezas de acero o de metal. Se debe proporcionar una barra principal de puesta a tierra. hasta donde sea posible. Atornillado con torque. 8. las cuales aumentarán la impedancia de la onda de la conexión. la superficie de cobre debe ser estañada en caliente. La intención es tener un sistema radial siempre que se pueda por razones económicas. Se puede proteger la unión con pintura bituminosa o una cinta certificada. que permita las conexiones más cortas a todos los equipos. De la barra principal se deben sacar conexiones a cada equipo. Soldadura de presión en frío. Es necesario evitar lazos o rutas paralelas para las corrientes a tierra. En tableros de distribución es necesario tener conductores de puesta a tierra y barrajes equipotenciales montados sobre aisladores. Para uniones de cobre con cobre. se ha encontrado que los siguientes métodos son satisfactorios: a) b) c) d) e) Soldadura dura con un material libre de zinc y un punto de fusión no inferior a 600 °C. En los empalmes con tornillo. Ribeteado y soldado con estaño. Los conectores deben estar estañados cuando se conecten a metales galvanizados. El puente de conexión equipotencial principal no debe ser de menor calibre que el establecido en la Tabla 250-94 de la NTC 2050 para el conductor a tierra. Después de aplicar el torque correcto a los tornillos. Estas conexiones deben estar conectadas lo más corto posible con el SPT.2 PUENTES DE CONEXIÓN EQUIPOTENCIAL Se deben hacer las conexiones equipotenciales pertinentes para asegurar la continuidad eléctrica y la capacidad de transporte de cualquier corriente de falla que se pueda producir. es preferible un halo o anillo con ramificaciones cortas. Cuando se trate de metal pintado. verticales. jabalinas o estacas. se debe usar un puente de conexión equipotencial de equipos. mallas. Construcción: cuando la conexión equipotencial principal sea un solo tornillo. con recubrimiento de 70 μm. el puente equipotencial principal no debe ser menor que el 12. se deben tener en cuenta los siguientes lineamientos: Material: los puentes de conexión equipotencial principal y de equipos deben ser de cobre u otro material resistente a la corrosión y pueden ser un alambre. esto se suple con una herramienta de perforación. Cable de acometida con blindaje o cinta metálica: un cable de acometida que tenga pantalla metálica puesta a tierra y un neutro no aislado en contacto eléctrico continuo con su pantalla. Conexiones roscadas: cuando haya tubo metálico rígido o tubo metálico intermedio. Para el caso de las varillas. o a uno de los electrodos de puesta a tierra de la instalación. las uniones mediante conexiones roscadas o tubos roscados en los armarios y envolventes se deben apretar con llave.4 m. Los puntos de conexión del puente deben ser asequibles. Conexión del terminal de puesta a tierra de un tomacorriente a una caja: para conectar el terminal de puesta a tierra de un tomacorriente. Cobre sólido: indudablemente son las de mayor vida útil. Su única debilidad radica en que al tratar de introducirlas a golpes. Conexiones equipotenciales en lugares clasificados como peligrosos: independiente de la tensión de una instalación eléctrica. 76 . también llamadas barras. placas o cintas metálicas. se debe considerar que está puesto a tierra. Los electrodos tipo varilla avalados por las normas son: Acero galvanizado: se admiten para terrenos no corrosivos. ELECTRODOS - - - - - - 8.3 Se pueden diseñar puestas a tierra con varillas. Conexión equipotencial de sistemas de tuberías y acero estructural expuesto: el sistema interior de tuberías metálicas para agua se debe conectar equipotencialmente a la pantalla de la acometida o al conductor del electrodo de puesta a tierra. Acero inoxidable: están avalados por las normas.5 % de los del conductor de fase. La longitud mínima para varillas de puesta a tierra es de 2.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 fase de la acometida excede el área máxima de la Tabla 250-94. Para los puentes en fleje. se pueden deformar. Bronce: las normas los avalan si tienen como mínimo el 80% de cobre. debe guardarse una relación mayor de 5:1 entre el largo y el ancho. se debe asegurar la continuidad eléctrica de las partes metálicas no portadoras de corriente de los equipos. no obstante. tubos. se debe identificar mediante un color verde que sea bien visible una vez quede instalado. canalizaciones y otras envolventes en los lugares clasificados como peligrosos. con una caja puesta a tierra. que son las más utilizadas. una barra conductora. además. del tipo con polo a tierra. es donde se presenta la mayor violación a normas de calidad. un tornillo o un conductor similar. picas. deberá estar aislada para reducir la acción electrolítica. las varillas enterradas profundamente son eficaces cuando disminuye la resistividad del suelo con la profundidad. si se adopta la técnica apropiada. Usualmente.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA - NTC DE 389/03 Copperweld: es una marca registrada del proceso Solid Cladding que consiste en una fundición libre de oxígeno. constituirá un electrodo aceptable de puesta a tierra. La conexión a los electrodos en forma de placa de cobre debe ser en conductor de cobre. Se debe tener especial cuidado al colocar estos electrodos para evitar el daño de las operaciones agrícolas. preferiblemente de cobre desnudo. Se debe remover suficiente estrato sólido y reemplazarlo con tierra fina u otro relleno para obtener baja resistencia. o cuando se presenta un substrato de baja resistividad a profundidades superiores a aquellas a las cuales se entierran las varillas. para adhesión del cobre al acero mediante temperatura y presión. Los flejes o cables horizontales tienen ventajas especiales en suelos de alta resistividad y capas poco profundas. Hoy en día este proceso se emplea solamente en fabricación de alambres y cables. ribeteado o asegurado sin emplear materiales que puedan causar corrosión. Electrodepositadas (Copper Bonded Ground Rods o Copper Clad): son varillas de acero con un recubrimiento de cobre por medio de un proceso de electrodepositación. en las mismas áreas efectivas. la IEC 60364-5-54 exige mínimo 100 μm y la UL 467 exige 250 μm. Se estima que son menos durables que las varillas de cobre. Los tubos pueden ser de hierro forjado de no menos de 100 mm de diámetro. Las placas deben estar colocadas verticalmente y la profundidad debe ser tal que la tierra circundante esté siempre húmeda. La profundidad del concreto debajo del piso terminado no deberá ser inferior a 300 mm y se recomienda una profundidad de 750 mm.5 mm se puede enterrar a profundidades considerables sin deformarla o doblarla. aumentando así la longitud instalada para una profundidad dada.5 a tres metros de largo y 13 mm de espesor. También se fabrican otras de tres metales. El conductor debe ser de cobre no menor que 2 77 . Para este recubrimiento. Esto se puede compensar reduciendo el diámetro de las varillas puesto que una varilla con un diámetro de 12. soldado. Su instalación. se puede obtener una gran ventaja enterrando las varillas a un ángulo de cerca de 30° o 45° de la horizontal. - Se pueden acoplar las varillas para obtener mayores longitudes. es el costo que implique enterrarlos a medida que aumenta la profundidad y el número de acoples. acero recubierto de cinc y luego de cobre. o una forma estructural que esté embebido en concreto y que no esté aislado del contacto directo con el terreno. Si la resistencia requerida necesita cierta cantidad de electrodos conectados en paralelo. Un alambre metálico. el espesor de una platina que sirve como electrodo no es superior a un octavo de pulgada. puede ser más costosa que la de las placas o varillas. Otros factores que afectan la decisión de enterrar electrodos profundos o usar varios en paralelo. se pueden instalar contrapesos bien sea en líneas paralelas o radiando desde un punto. sin embargo. cuando se presentan estratos rocosos impenetrables o suelos de alta resistividad a profundidades relativamente pequeñas. En general. de 2. En algunos casos. una varilla. La conexión entre la placa y un punto para desconexión. se preferirá cierta cantidad de varillas en paralelo a una sola varilla. No deben tener menos de 25 mm por 3 mm de sección. El transporte por cualquier medio no representa peligro. Se llama exotérmica por el desprendimiento de calor. 8. Si se va aplicar en áreas clasificadas como peligrosas deben hacerse con moldes aprobados para este uso. no debe tener una longitud inferior a 6. aire comprimido o drenaje. Consiste en una reacción química en la que se reduce óxido de cobre mediante aluminio en polvo así: 3CuO + 2Al = 3Cu + Al2O3 + calor Al combinarse el aluminio con el oxígeno se forma alúmina y se precipita cobre metálico en forma líquida debido al calor de la reacción. debe manejarse con sumo cuidado. Los elementos de metal pueden estar compuestos de un número de longitudes más cortas. deben estar unidas a los conductores de puesta a tierra. porque se usan materiales no conductores para nuevas instalaciones. el acero de refuerzo de la construcción y las instalaciones contra incendio tendrán conexiones ramificadas del SPT. La pólvora que se usa como iniciador es un material inflamable. alejándola de fuentes de calor o chispas. es obligatorio el uso de guantes de cuero. El uso de la tubería del acueducto como electrodo a tierra de una instalación era común hace décadas. Los humos generados no son tóxicos.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 AWG. formando un arreglo dentro del concreto y conectado al sistema de refuerzo estructural. pero no se deben usar como el único electrodo de puesta a tierra. Si no deja las superficies limpias y secas. 78 . No se debe usar la tubería de suministro de agua como puesta a tierra. En general. deben seguirse las siguientes normas de seguridad: Aunque el entrenamiento es corto.0 m y permanecerá dentro del concreto excepto los puntos de conexión. la soldadura es de mala calidad. pero si densos. por lo que debe evitarse su inhalación. como los tableros de control. Al aplicarla. las tuberías metálicas como de petróleo. gas. Los equipos auxiliares.4 CONEXIÓN EXOTÉRMICA Es una unión a nivel molecular. Use siempre mascarilla contra humo. pero actualmente no es válido este criterio. sólo personal capacitado y entrenado debe aplicar esta soldadura. El conductor debe colocarse tan recto como sea posible. Como se originan temperaturas altas. sujetos a su correcta aplicación. el cumplimiento del diseño y la construcción y por otro verificar periódicamente las condiciones de mantenimiento y operatividad del sistem. El valor medido en ohmios será la resistencia de la puesta a tierra. 9. Mide la resistencia total de la PT y un electrodo auxiliar. La resistencia de puesta a tierra debe medirse después de completar la construcción o para verificar los cambios en las condiciones que puedan afectar el valor máximo de corriente por tierra. entre ellas: Determinar la resistencia de las conexiones a tierra. - Se debe tener cuidado de no desconectar el sistema de puesta a tierra en estudio y considerar los componentes que estén conectados a él. Detectar la necesidad de un nuevo sistema de puesta a tierra. así como el GPR en las áreas aledañas a la propia subestación. Controlar las tensiones de paso y de contacto y su posible aumento. Por considerarse prácticas y de aplicación universal. Otros métodos distintos pueden ser utilizados con fines de mediciones de referencia.) se requiere realizar mediciones ortogonales e interpretar las gráficas resultantes. 9. Diseñar nuevas protecciones para el personal y los circuitos de potencia y comunicación.1 Método de dos puntos Este método está sujeto a grandes errores para valores bajos de resistencia de puesta a tierra o cuando dos PT están cerca. la resistencia de puesta a tierra de la subestación. se aceptan como medidas válidas de resistencia de puesta a tierra las que se logren obtener utilizando alguno de los métodos descritos en la norma IEEE Std-81-1983. para garantizar la seguridad de la instalación y minimizar el riesgo eléctrico para las personas. o las diferencias de potencial locales.1. Determinar cambios requeridos en el SPT. Se verifica si es posible o no incorporar nuevos equipos o utilizar el mismo sistema de puesta a tierra para protección contra descargas atmosféricas y otros. antes de llevar a cabo los procedimientos. que se describen brevemente a continuación. En caso de medir en áreas donde se encuentren objetos metálicos enterrados (tuberías. que utiliza 79 . etc. MEDICIONES EN UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA El objetivo de realizar mediciones de un SPT es determinar de un lado. animales. verificando previamente la no existencia de corrientes circulantes por tierra.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 9. Normalmente este método se utiliza para determinar la resistencia de un electrodo simple en un área residencial donde se tiene además un sistema de suministro de agua. vegetación y medio ambiente. para eliminar la influencia de estos objetos. si la de la tierra del electrodo auxiliar es insignificante.1 MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA La medición de la resistencia o impedancia de puesta a tierra así como los gradientes de potencial en la superficie es necesaria por diferentes razones. este método puede dar valores erróneos. donde r12 = r1 + r2. Si los dos electrodos patrón tienen resistencias substancialmente más altas que el electrodo bajo prueba. este método se dificulta para subestaciones grandes. si los electrodos no son separados por una distancia suficientemente grande. Además. r13. tienen como resistencias r2 y r3 y el electrodo bajo prueba se denomina r1. tales como resistencia cero o negativa. Por lo tanto. Escala muestra valor de resistencia Puentes Termómetro C1 P1C2 P2 Cables Tubería de agua (matálica) Electrodo de PT bajo prueba Tierra Figura 40. etc. midiendo la resistencia de cada par de los electrodos de tierra en serie y substituyendo estos valores en la ecuación anterior.1. Los electrodos provisionales tomados como patrón. Solucionando las ecuaciones simultáneas. La resistencia del sistema de suministro de agua en el área se asume muy pequeña (alrededor de 1 Ω) en comparación con la resistencia máxima para un electrodo simple de un inmueble (alrededor de 25 Ω). y r23. se puede determinar el valor de r1.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 tuberías metálicas sin conexiones o aislantes plásticos (electrodo auxiliar). 80 . se tiene que r1 = (r12 ) + (r13 ) + (r23 ) 2 Por lo tanto. Método de los dos puntos 9. La resistencia entre cada par de electrodos se mide y se señala como r12.2 Método de tres puntos Este método implica el uso de dos puestas a tierra con configuración similar a la que se quiere medir. los errores de las medidas individuales elevarán los resultados finales. Método de los tres puntos En este método se utilizan electrodos auxiliares que se presuman sean de resistencia similar a la puesta a tierra bajo estudio.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC Electrodo auxiliar DE 389/03 Ohmetro Electrodo de PAT R1 Ry R3 R2 Rx Dado que: Rx + Ry + 0 = R1 Rx + 0 + Rz = R2 0 + Ry + Rz = R3 Se tiene: R1 + R2 . Otra desventaja es que considera que el terreno es completamente homogéneo. Dichos electrodos auxiliares se clavan de tal modo que queden lo suficientemente alejados y no se solapen las áreas de influencia de cada uno y evitar resultados absurdos. No es muy efectivo al evaluar resistencias de puesta a tierra pequeñas o donde la resistencia de contacto de los electrodos sea elevada. 81 . las lecturas de resistencia son independientes de la intensidad de corriente de la prueba. Por estas razones es poco utilizado. generalmente con la misma configuración del electrodo según el método de caída de potencial. Este método compara la resistencia del electrodo bajo prueba con una resistencia conocida. Este método presenta varias opciones y es aplicable a todos los tipos de SPT (véase la Figura 42). por ejemplo. Siendo un método de comparación. Básicamente se hace una medición de resistencia con respecto a un electrodo de tierra alejado. 9. Sin embargo. puede ser útil cuando existen limitaciones de espacio y no se pueden colocar los electrodos en línea recta para realizar una medición con el método de caída de potencial. para obtener mejores resultados.4 Método de Caída de Potencial Es el más utilizado en el mundo.1. Se recomienda una distancia de ocho metros o más cuando se estudie un electrodo tipo varilla. En este método existen influencias marcadas por objetos metálicos enterrados y no hay forma de eliminar dicha influencia.1. 9.R3 Rx = 2 Electrodo auxiliar Rz R1 Reistencia equivalente de X Rx R2 R3 Ry Tierra Rz Circuito equivalente Figura 41.3 Método de proporción Originalmente llamado Ratio Method. las distancias requeridas pueden no ser prácticas o posibles. El gráfico que resulta debe asemejarse a la curva de la Figura 42. Para grandes SPT. 82 . Por lo tanto.8 %. puesto que la sección plana u horizontal de la curva tiende a desaparecer. Método de caída de potencial El método consiste en inyectar corriente a través de un electrodo de prueba denominado de corriente y medir la elevación de potencial en otro electrodo auxiliar denominado de potencial. El trabajo previo ha demostrado que cuando el suelo no es uniforme y la separación no es grande comparada a las dimensiones de tierra del sistema. la regla del 61. que la sección casi horizontal de la curva da la resistencia Rg. Aunque el método se utiliza universalmente. corresponde a la porción plana supuesta de la curva. presenta dificultades y fuentes de error para medir resistencias de grandes SPT como subestaciones y plantas. la configuración del sistema y la heterogeneidad del suelo. especialmente donde el hilo de tierra de las líneas de transmisión y los alimentadores de neutro conectados a la tierra de la subestaciones se extiende al área de influencia. la fuente de corriente está conectada entre la PT en el punto designado con E y un electrodo de corriente situado a una distancia de varios cientos de metros de la subestación.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA V2 NTC V1 I DE 389/03 V P2 Electrodo en prueba E P Electrodo de potencial d C P1 b X Electrodo de corriente APPARTENT RESISTANCE TRUE RESISTANCE POTENTIAL PROBE AT P POTENTIAL PROBE AT P2 POTENTIAL PROBE AT P1 X E C Figura 42. Este electrodo de potencial se debe mover en incrementos iguales. Se acepta generalmente. no se obtendrá la porción plana supuesta de la curva y deben emplearse otros métodos de interpretación. aunque no siempre. En este caso. Para la medición de la resistencia. comenzando cerca de la subestación hasta el electrodo de corriente. Estas dificultades ocurren principalmente debido al tamaño. El circuito de medida de potencial se conecta entre E y un electrodo de potencial P ubicado fuera de la subestación. Conocido el valor de tensión y el valor de corriente se podrá obtener mediante Ley de Ohm el valor de resistencia. la parte del centro de la curva de caída de potencial tiende a ser casi horizontal. puede no ser práctico alejarse una distancia según el método. Si la distancia d es bastante grande con respecto al SPT. Los tres electrodos se mantienen en una línea recta y se va corriendo el electrodo de potencial hacia el electrodo de corriente para hacer sucesivas mediciones de resistencia. cuando P está situado en el mismo lado que el electrodo C (es decir. Se deben emplear fuentes de alimentación de potencia con suficiente capacidad de corriente para simular la falla. tanto interiores como exteriores. u otros metales que como el latón.2 Medición de las tensiones de paso y contacto Sobre un plano de la instalación. Cuando se aplica este método a torres de líneas de transmisión. no es necesario dotar la base de éstos con un sistema de acolchado para conseguir una mayor contacto con el terreno. distancias de un metro. Los electrodos de medida para simulación de los pies deben tener una superficie de 200 cm2 cada uno y ejercer sobre el suelo una fuerza de 250 N (25 kg) cada uno. pero si se emplea un telurómetro de alta frecuencia no se requiere desconexión. niquelados o inoxidables.1 Especificaciones de los electrodos de medida La forma de los electrodos auxiliares de medida (que simulan los pies humanos) puede ser cualquiera. se debe tener en cuenta que si se hace con un telurómetro de baja frecuencia. se procurará que la corriente inyectada sea del 1 % de la corriente para la cual ha sido dimensionada la instalación y en cualquier caso. 9. sin afectar perceptiblemente la exactitud de las medidas. para verificar que estén dentro de los límites admitidos. rejillas de ventilación accesibles a personas. no inferior a 50 A para centrales y subestaciones de alta tensión y 5 A para subestaciones de media tensión. en la realidad. puertas metálicas de acceso. 9. se trazan una serie de radios partiendo del centro geométrico en los que se acotarán segmentos que representen. En consecuencia y a menos que se emplee un método de ensayo que elimine el efecto de dichas corrientes parásitas. por ejemplo. según su tamaño. por lo menos superficialmente.2. ya sea por corresponder a soportes metálicos de equipos. se asume que existe proporcionalidad para determinar las tensiones máximas. aunque generalmente suele adoptarse la circular (con un diámetro de 16 cm) o la rectangular (20 cm x 10 cm. mallas metálicas de cerramiento. pero se recomienda eliminar protuberancias e irregularidades. De la naturaleza del metal y el grado de asentamiento de los electrodos auxiliares de medida dependerá la resistencia de contacto. deben desconectarse los cables de guarda. hay una localización particular que da la resistencia real. para evitar que las medidas queden falseadas por corrientes espurias o parásitas circulantes por el terreno. carriles para el desplazamiento de 83 . en P2) dará lugar siempre a una resistencia más pequeña que la resistencia real. por ejemplo). en P1). Se recomienda utilizar aceros cromados. que presenten superficies pulidas difícilmente alterables. En todos los casos. La mayor ventaja del método de caída de potencial es que el potencial y los electrodos pueden tener resistencia substancialmente más alta que el sistema de tierra bajo prueba.2 MEDICIÓN DE TENSIONES DE PASO Y CONTACTO Las tensiones de paso y contacto calculadas deben comprobarse antes de la puesta en servicio de subestaciones de media y alta tensión. método de inversión de la polaridad.2. bronce o cobre. 9. Las mediciones se harán preferiblemente en la periferia de la instalación de la puesta a tierra. Además. además de todos aquellos puntos singulares donde se considere necesario efectuar mediciones. Aunque los resultados de las mediciones variarán notablemente con el tipo de contacto que establezcan los electrodos con el terreno.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Debe observarse que la ubicación del electrodo de potencial P sea en el lado opuesto con respecto al electrodo C (es decir. así como el sitio del punto de medición. referenciando todos los lugares con una clara identificación. La realización de las mediciones en instalaciones que no estén dentro del casco urbano. deberá realizarse la inyección de corriente que simula la falla con la ayuda de una línea eléctrica que salga de la instalación y que se pone a tierra (contratierra) varios kilómetros mas allá de la misma (en otra instalación. pero es conveniente que la contratierra esté lo más alejada posible de la instalación que se mide. cualquier otro tipo de elemento que en un momento dado pueda estar expuesto al contacto de las personas. En instalaciones más pequeñas. por ejemplo). De existir varias líneas. de grava o de cualquier tipo de pavimentación. se deben efectuar las mediciones antes de proceder a la etapa de acabados asfálticos. la contratierra deberá ser la tierra correspondiente a otra instalación. La instalación de los componentes del esquema de medida se muestra en las Figuras 43 y 44. efectuándose la inyección de corriente por un cable subterráneo que esté conectado a la instalación a medir y la que haga de tierra auxiliar. Tierra auxiliar T: Sistema de puesta a tierra de la instalación a medir. transformador. lo mas constante posible. Se irán efectuando sistemáticamente las mediciones en todos los puntos marcados. por un transformador AT/BT 84 . En estos casos. puede utilizarse un generador autónomo de corriente alterna o bien hacer uso de una red de baja tensión próxima. aunque las lecturas de las tensiones de paso y contacto sean superiores a las realizadas con todos los acabados. Para grandes instalaciones. etc. alimentada desde baja tensión. los valores más desfavorables. con el fin de poder adoptar medidas adicionales sin excesiva dificultad. anotándose el valor de la corriente que circula (que deberá controlarse para que permanezca. En estas figuras se tiene: G: VT: TI: A: R: e: T A: Generador (Grupo electrógeno.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 transformadores y en general. no es fácil clavar electrodos en las aceras o calzadas. la medición de las tensiones de paso y contacto puede obligar a efectuar la inyección de corriente desde algunos kilómetros de distancia con una línea de alta tensión. En las instalaciones urbanas densas.) Variador de tensión Transformador de corriente Amperímetro Resistencia de 1 000 Ω Electrodos de 200 cm2 de superficie. en el valor establecido) y la tensión medida. en general no presentan dificultades. con un peso de 25 kg cada uno y separados 1 m entre sí. Para instalaciones nuevas. siendo indiferente el extremo escogido para efectuar la conexión del grupo electrógeno o transformador de alimentación. ________________________ 1 En instalaciones de alta tensión. surgen inconvenientes para la instalación de la tierra auxiliar o contratierra pues en general. puede repetirse la prueba instalando la contratierra en cada una de ellas y tomar como resultado. Esquema para la medición de tensión de paso TI A VT R V e TA e ~ G T 1m Figura 44. sin embargo.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 TI A VT R v e TA 1m T e ~ G Figura 43. que dan lecturas directamente en ohmios. Esquema para la medición de tensión de contacto 9. se pueden obtener resultados aproximados con un amperímetro y un voltímetro portátiles de CA.3 EQUIPOS DE MEDICIÓN Un telurómetro o equipo para mediciones de resistividad y resistencia de puesta a tierra debe cumplir los siguientes requisitos: a) La resistencia se puede medir con los instrumentos comercialmente disponibles. Se equipan con baterías. 85 . En el caso de sistema eléctricos de gran tamaño en las áreas de distribución y transmisión el uso de bajas frecuencias (20 Hz a 1 800 Hz) es el más utilizado y determina el valor estático de la puesta a tierra. La componente inductiva en grandes SPT representa un mayor porcentaje de la impedancia total de puesta a tierra. es importante medir la equipotencialidad o continuidad y resistencia de dichos conductores. Si ellos han sido bien dimensionados. Según las normas vigentes. denotan una alta frecuencia. Su frecuencia de trabajo no debe coincidir con un armónico. Traer instrucciones del fabricante para la conexión y la toma de datos. Esto no implica que no se puedan utilizar corrientes de baja magnitud en estos sistemas. el SPT funcionara de forma adecuada. las sobretensiones de maniobra. a fin de evitar posibles potenciales transferidos que son peligrosos para las personas. La pantalla debe ser visible aún a pleno sol. se pueden inyectar corrientes del orden de decenas de amperios. puesto que previenen la elevación de potenciales de falla. Por lo anterior. En cuanto a la magnitud de las corrientes utilizadas en la medición de la resistencia de puesta a tierra van desde unos pocos miliamperios hasta cientos de miliamperios para sistemas instalados en zonas urbanas. es posible efectuar las mediciones tanto en corriente alterna como en continua. aislado a 600 V y de suficiente longitud. Para grandes subestaciones ubicadas fuera de zonas urbanas.4 MEDICIÓN DE EQUIPOTENCIALIDAD Los conductores de un SPT son una parte importante. las fallas a tierra. Con base en el principio 86 . Tener incorporada alarma para el caso de no cerrarse el circuito. la mayoría de los fenómenos dinámicos que afectan a un sistema de transmisión o distribución de energía eléctrica. se tiene un rango entre 50 Hz y 25 kHz. La desproporción entre el valor dinámico y estático de la impedancia de puesta a tierra puede alcanzar hasta un 300 % o más. se ven caracterizados por frecuencias que oscilan por el orden de los Mhz. en estos sistemas también se hacen pruebas a altas frecuencias (25 Khz) para revisar el comportamiento del mismo ante fenómenos transitorios. La resistencia de un electrodo de tierra normalmente es determinada con corriente alterna. ya que el valor de resistencia de la misma suele ser de 1 Ω o menos. Disponer de conectores de mordaza para conectar los conductores de prueba. Sin embargo. aunque el uso de corrientes elevadas puede permitir un estudio más completo. pero si se hace con corriente continua. Por ello. El conductor debe ser flexible 14 AWG o superior. donde existe menor probabilidad de que potenciales transferidos afecten personas o equipos en áreas vecinas. las sobretensiones atmosféricas. debe alternarse para evitar la posible polarización de los electrodos causados por la corriente directa.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA b) c) d) e) f) g) h) NTC DE 389/03 Tener dos electrodos auxiliares de prueba. Esto permite al equipo descartar o neutralizar las corrientes perturbadoras provenientes del sistema. por ejemplo. etc. 9. En cuanto a la frecuencia utilizada por los equipos de medición. con una tensión entre 4 V y 24 V. se debe escoger más alta. Véase la Figura 45. Se inyecta corriente al circuito por medio de la batería y la resistencia interna del instrumento. Se debe considerar el efecto diodo. La resistencia se calcula mediante la Ley de Ohm.3 Ω Para el conductor de neutro: 0.25 Ω 87 . Por lo anterior. los instrumentos deben estar dotados de un mecanismo para cambiar la polaridad de la tensión de prueba. en este caso. se emplea un voltímetro y un amperímetro. Principio de medición Al invertir la polaridad. ya que en las conexiones oxidadas puede darse un comportamiento galvánico donde la resistencia depende de la polaridad de la tensión aplicada.1 Ω Entre los puntos extremos de una puesta a tierra: 1. Los valores máximos de resistencia: Para una conexión de puesta a tierra: 10 mΩ Para un enlace equipotencial: 0.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 de caída de potencial para medir resistencias. se pueden obtener dos resultados de resistencia de conductor.0 Ω Entre el barraje equipotencial y la puesta a tierra: 5 mΩ Para los conductores bajantes: 0. I V Figura 45. Mediante el amperímetro y el voltímetro se obtienen la corriente y caída de tensión en la resistencia externa (conductor). Incluye la verificación de la documentación técnica. exigencias de compañías de seguros. debido a la corrosión. 1 5 1 Las frecuencias de inspección dadas en la tabla deben aplicarse donde no sean obligatorios otros requisitos dados por la autoridad competente. instrucciones de cada empresa. pruebas y registros. daños relacionados con fallas. tales como protección contra la corrosión o sobredimensionamiento de los componentes. La inspección y programas de mantenimiento deberían ser exigidos por una autoridad. Los intervalos deben ser tomados por región. Toda documentación sobre el SPT tal como criterios. Los trabajos de inspección y mantenimiento deben estar coordinados. así como reportes de mantenimiento e inspecciones anteriores. 10. debido a las condiciones climáticas locales variables y las pruebas deben tener en cuenta otras exigencias tales como guías de seguridad. deben estar accesibles para el inspector. Máximo período entre inspecciones de un SPT Inspección visual y mediciones (año) Inspección completa (año) Sistemas críticos Inspección completa (año) Inspección de emergencia Cada que haya un evento crítico. descripción del diseño y planos técnicos. especialmente los componentes que serán inaccesibles. MANTENIMIENTO DE UN SPT Los componentes del SPT tienden a perder su efectividad después de unos años. Después de concluir la instalación. el diseñador. el constructor o el propietario de la instalación. Todo SPT debe ser inspeccionado en las siguientes circunstancias: Durante su instalación. el cual debe entregar registros con lo observado.1 INSPECCIONES El propósito de cada inspección es garantizar que el SPT esté de acuerdo con esta norma. estas deben ser realizadas sin retrazo y no ser pospuestas hasta el próximo ciclo de mantenimiento. El programa de mantenimiento debe garantizar una continua actualización del SPT para el cumplimiento de esta norma. El mantenimiento de un SPT es importante incluso cuando el diseñador haya tomado precauciones adicionales a los requisitos de la norma. Sobre criterios regulares de acuerdo con la Tabla 15 Tabla 15.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 10. 88 . memorias de cálculo. reportes visuales. regulaciones técnicas. daños mecánicos e impactos de rayos. El mantenimiento del SPT debe ser parte del programa de mantenimiento de la empresa y debe contener una lista de verificación para procedimientos de rutina. normas de seguridad industrial y leyes de protección laboral. La inspección debe hacerse por un especialista en el tema. Si una inspección muestra que las reparaciones son necesarias. PRUEBAS Las pruebas en el SPT incluyen también las inspecciones visuales y deben ser complementadas con las siguientes acciones: 89 . Las inspecciones deben ser determinadas por los siguientes factores: La clasificación de la estructura. Las condiciones del suelo y las variaciones asociadas con la corrosión. No hay discontinuidad en las conexiones y no hay roturas accidentales en las conexiones o en los conductores. Los cambios hechos en la instalación. Estén intactas los puentes equipotenciales y en funcionamiento. la variación de la resistencia de puesta a tierra debe ser tomada en cuenta por medidas de resistividad en diferentes periodos de climáticos. especialmente con respecto a los daños potenciales. Aplicación del SPT El ambiente local. Estén intactas todas las conexiones.2 El diseño esté conforme con los parámetros establecidos. Los materiales de los componentes. Los documentos técnicos deben ser revisados de conformidad con esta norma y de acuerdo con el plan presentado previamente. La inspección visual debe ser realizada para determinar que: 10. EL SPT esté en buena condición operativa. Se debe considerar un mejoramiento del SPT cuando los valores de la resistencia muestren grandes cambios con respecto a lo diseñado. Se requiera protecciones adicionales.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 En la mayoría de las áreas geográficas y especialmente donde existan cambios temporales extremos en temperatura y lluvia. Sean mantenidas las distancias de separación. La circulación de corrientes en modo común. por ejemplo en un ambiente corrosivo se deben tener intervalos cortos entre inspecciones. especialmente cuando la resistencia incrementa constantemente entre inspecciones. Sean revisadas las rutas de cables. Estén inalterados todos los conductores visibles y los componentes que dan protección mecánica (operacionalmente en funcionamiento) y en el lugar correcto. EL registro de inspección del SPT debe contener al menos la siguiente información: 10. Los resultados de las pruebas realizadas. Nivel general de corrosión y la condición de la protección contra corrosión. Debe llevarse un consecutivo de reportes de fallas.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA - NTC DE 389/03 Realizar ensayos de continuidad o equipotencialidad.3 Deben preparase guías o procedimientos de inspección del SPT para facilitar el trabajo. Medir resistencia del sistema de puesta a tierra.4 Condiciones generales de los conductores del sistema. 90 . Debe entregarse un registro fotográfico. deben hacerse investigaciones adicionales para determinar la razón del incremento y tomar medidas para mejorar la situación. La documentación debe permitir evaluar los componentes y su instalación. Deben tenerse formatos de inspección con listas de verificación. Seguridad de las uniones de los conductores y componentes. EL inspector debe presentar el informe. así como la actualización del programa. Documentación de todos los cambios. Los registros de mantenimiento deben incluir las acciones preventivas y correctivas. Desviaciones de los requisitos respecto de esta norma. Rediseñar o proponer mejoras del SPT REGISTROS DE LA INSPECCIÓN 10. Los resultados de las mediciones deben quedar consignados en los reportes de inspección. el cual debe ser mantenido junto con el de diseño y compilado con otros reportes de mantenimiento e inspección. Ellas deben preverse para contener la suficiente información sobre todas las áreas importantes que deben ser documentadas. Si hay un incremento significativo en el valor de la resistencia. Valores de resistencia. DOCUMENTACIÓN DEL MANTENIMIENTO Debe tenerse un archivo de todos los procedimientos de mantenimiento. En la Tabla 16 se presenta los niveles de referencia admisibles. Su aplicación depende de las instrucciones del fabricante. la resistividad del suelo podrá ser reducida por cualquier tratamiento desde el 15 % hasta el 90 %. para el tratamiento de suelos se utilizan varios tipos de materiales. 11. No se recomienda usar carbón de coque.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 CAPÍTULO 11. siendo los más comunes las sales y el sulfato de magnesio. tales como: cloruro de sodio. MEJORAMIENTO DE PUESTA A TIERRA Una puesta a tierra con buenas características. puesto que puede destruir rápidamente el electrodo por corrosión grafítica. se puede aplicar una sustancia adicional de baja resistividad. Una solución alterna es efectivamente incrementar el diámetro equivalente de los conductores ó de los electrodos.1 PROCEDIMIENTOS ACEPTADOS Y NO ACEPTADOS Para modificar las condiciones del suelo que rodea al electrodo. De acuerdo con lo establecido en la IEEE 142. Una de las formas para reducir el valor de resistencia a tierra. sulfato de cobre. tomados de una norma Holandesa con los niveles máximos permisibles de metales en suelos. No se deben usar sales de cloruro y de sulfato para incrementar la conductividad del suelo circundante al electrodo. Básicamente. debido a la lixiviación que puede contaminar las áreas vecinas. A menudo. sulfato de magnesio. unos naturales como la bentonita y otros preparados industrialmente como los geles. es fundamental para proporcionar seguridad a las personas y un adecuado funcionamiento a las instalaciones eléctricas. teniendo para ello presente que en las complementarias. dependiendo del tipo y textura del suelo circundante. por modificaciones del suelo que rodea al electrodo ó a los conductores (a través de tratamientos físicos o químicos). Existe una gran cantidad de medios físicos y químicos para ello. pues aún no existen normas internacionales. también se debe hacer un control de las tensiones de contacto y de paso permisibles. es construyendo puestas a tierra complementarias y unidas (equipotencializadas) con la que se quiere mejorar. además de aumentar la corrosión. Tampoco se debe usar material que tenga limadura de hierro. que ayude a disminuir la resistencia de puesta a tierra. es imposible lograr la reducción deseada en la resistencia a tierra por adición de más conductores o varillas a la malla. Cuando el tratamiento realizado al suelo no permanece por largos períodos. puede acelerarse saturando con agua el área tratada o puede ser renovada periódicamente la sustancia química. cementos conductivos o tratamientos químicos artificiales. 91 . Los químicos son generalmente aplicados en una trinchera circular alrededor del electrodo. puesto que el volumen de suelo más cercano al electrodo comprende la mayor parte de la resistencia a tierra del electrodo. debido a que con el tiempo esta se corroe afectando el electrodo. manganeso y cobalto.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Tabla 16. Los fabricantes deben realizar estudios que correlacionen la conductividad electrolítica. ni contaminar el medio ambiente. es una consecuencia directa de sus concentraciones en las fases bioasimilables. capacidad de intercambio iónico y catiónico.m y un pH entre 7 y 9. 11. Debe absorber y retener la humedad (higroscópico). bajo nivel de lixiviación y alta estabilidad. alta temperatura de fusión. ya que éstos son tóxicos a bajas concentraciones. en su inmensa mayoría estén compuestos por material inorgánico el cual es mucho más estable a la degradación. mercurio. aún no existe un consenso suficiente que haya permitido la elaboración de una norma internacional y es en buena parte por esto. porque la conductividad electrolítica y la capacidad de intercambio iónico influyen en la resistividad. plomo.2 CARACTERÍSTICAS DE SUELOS ARTIFICIALES Sobre tratamientos químicos y suelos artificiales. níquel. tener un bajo nivel de corrosión. cinc. cromo. Los suelos artificiales deben tener preferiblemente una resistividad inferior a 1 Ω. Los sólidos totales son la suma de los sólidos volátiles (compuestos orgánicos) más los sólidos fijos (compuestos inorgánicos). pH. se debe rechazar aquellos que representen riesgo ambiental. es decir. Por lo tanto. pero también incide la conductividad de electrones tal como lo hacen los materiales conductores. mientras que la concentración total es válida para evaluar la peligrosidad potencial o futura y sólo representa de una manera indirecta y aproximada la toxicidad actual de un suelo. La concentración en la fase asimilable es una medida directa de la peligrosidad real o presente. los tratamientos utilizados para disminuir la resistencia de puesta a tierra. tales como el cadmio. no debe ser tóxico. deben tener al menos el 90 % de sólidos fijos o sea que. las que están en solución y las fácilmente disponibles. Umbrales de concentración de metales que se consideran excesivos (mg /Kg) Nivel normativo de referencia (mg/kg) Metal Cr Co Ni Cu Zn As Mo Cd Sn Ba Hg Pb 100 20 50 50 200 20 10 1 20 200 0. El pH y el potencial redox influyen en el incremento de la capacidad de intercambio iónico y en la conductividad electrolítica. que sólo se hará referencia a algunas características mínimas que deben cumplir.5 50 La toxicidad de un suelo debido a los metales pesados y elementos asociados. 92 . siendo estos últimos más estables desde el punto de vista de degradación. potencial redox y su resistividad a diferentes frecuencias. Con respecto a los metales. Si se prevé mayor permanencia. en metros (m). January 2000. La resistencia R. en ohmios metro (Ω.m. Si se secara.5 Ω. Concreto. Cemento conductivo formado por agregados granulares carbonados calibrados en vez de arena o el agregado convencional. algunas instalaciones eléctricas en áreas de alta resistividad del suelo. expresada en ohmios (Ω). Es necesario tener en cuenta las consideraciones ecológicas antes de iniciar tal tratamiento y también cualquier efecto perjudicial del material del electrodo. las cuales se sobreponen a estratos rocosos. de un electrodo vertical rodeado de un material de relleno como la bentonita. es una sección transversal se trata como la sección transversal de un circuito equivalente. La resistividad de la bentonita es de 2. este radio es: γo = d ⋅b π 93 . es la longitud enterrada del electrodo en metros (m).m con 300 % de humedad.m).m). se obtiene aproximadamente con las siguientes ecuaciones: ¿? en donde p = es la resistividad del suelo. el artículo “Earthing grid parameters whit conductor surrounded by an additional substance” IEE Proc-Gener. La gama de resistividad del concreto está entre 30 Ω.3 NTC DE 389/03 MODELAMIENTO DE UNA PUESTA A TIERRA CON TRATAMIENTO La norma Británica BS 7430 establece que en sitios especiales o difíciles se puede tratar o reemplazar el terreno para mejorar la resistencia del electrodo en contacto. puede ser conveniente reemplazar la tierra alrededor del electrodo por un material de menor resistividad. o el concreto. en ohmios metro (Ω. Distrib.m y 100 Ω. pC = d = D = L = De otro lado. es el diámetro del relleno. Trans. propone lo siguiente: La sustancia adicional en un foso. La migración y la lixiviación de químicos aplicados durante algún tiempo reducen progresivamente la eficiencia del suelo y exigen monitoría constante. su resistividad aumenta en forma apreciable y se solidificará alejándose del electrodo.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 11. es el diámetro del electrodo en metros (m). b) c) Cuando se perforan los huecos para insertar electrodos verticales a tierra. Sin embargo. o cuando se colocan platinas o flejes en forma radial (contrapesos) a poca profundidad. un tratamiento adecuado reducirá la resistencia al contacto con respecto de la masa general del terreno. por ejemplo: a) Un material arcilloso natural como la bentonita. Vol147 N° 1. debido a la falta total de humedad en el suelo circundante. pueden ser el método más económico para obtener contacto satisfactorio a tierra durante un período corto. es la resistividad del material de relleno. así como el reemplazo de los aditivos. es higroscópica y absorberá la humedad mediante un proceso mecánico. el voltaje de toque decrece significativamente. Se ha demostrado que el radio exacto equivalente se puede computar usando un método analítico simple aproximado. sin embargo. antes de usar los paquetes de programa existentes es necesario computar al radio del conductor cilíndrico equivalente.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 rC rO b P1 P2 Substancia adicional Conductor d P2 re rO Conductor Tratamiento Γ P2 Conductor equivalente Figura 46. La tensión entre el equivalente cilíndrico del conductor y el equivalente cilíndrico de la superficie de radio r0 es: U2 = λ ⋅ ρ2 r Ln 0 2 ⋅π rc La influencia de una sustancia adicional en se puede incluir fácilmente en el diseño de mallas de puesta a tierra. 94 . La influencia de la sustancia adicional en la malla de puesta a tierra es relativamente pequeña. Para subestaciones la posibilidad de que decrezca la resistencia de la malla de puesta a tierra es menor al 10 %. en donde req rc p1 p2 = = = = Radio equivalente Radio del conductor Resistividad del material de tratamiento Resistividad del terreno Conductor cilíndrico La tensión entre una malla de tierra y un punto límite de un conductor Γ es: U1 = λ ⋅ ρ1 r Ln 0 2 ⋅π rc Donde rc es el radio del conductor y λ es la densidad de corriente a lo largo del conductor. con la puesta a tierra cubierta y sin unir a otras tierras o a neutros. especialmente en tierra rocosa la cual tiene resistividades muy altas y causa altas tensiones de contacto. ya que el costo de la construcción de una malla de tierra aumenta con la resistividad del terreno. para evaluar su comportamiento en el tiempo. Una sustancia adicional ideal es una que tenga resistividad cero. 95 . se debe inspeccionar y medir cada año.4 VERIFICACIÓN DEL MEJORAMIENTO Una vez aplicado el tratamiento. según lo anunciado por el fabricante.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 La resistividad de la sustancia adicional es cinco veces menor que la resistividad del suelo. preferiblemente al final de la época de verano. así la tensión de contacto decrecería hasta 50 %. Así una sustancia puede ser fácilmente utilizada. También debe existir una planeación de la renovación del tratamiento. no es necesario usar un tipo espacial de sustancia adicional y costosa con resistividad mucho menor. 11. si su comportamiento se degrada con el tiempo ó por recomendación del fabricante. Para que la puesta a tierra en que se utilizó tratamiento permanezca con el grado de confiabilidad diseñado. La solución óptima es usar una resistividad cinco veces menor a la resistividad del suelo. Se debe llevar un registro de las diferentes revisiones y medidas realizadas. se debe medir la resistencia a tierra para verificar la efectividad del tratamiento. por lo tanto. la tensión de contacto en el borde respecto al centro decrece en un 40 %. c. Earthing and protection against electric shock. ANSI/IEEE 80:1986: (version 2000). Requisitos para la conexión y continuidad de tierra para telecomunicaciones en construcciones comerciales. Standard Requirements. IEC 61000-5-2 (1997-11). ANSI/IEEE 1100:1999. Ground Impedance. ANSI/IEEE Std 81:1983.section two: Earthing and cabling. ICONTEC: NTC 4171:1997. ANSI/IEEE Std 142:1982. Part. ICONTEC: NTC 2050:1999. IEC 62305 1/2/3/4/5. ICONTEC: NTC 4628. Code of Practice for Earthing. Standard for Grounding and Bonding Equipment. Guide for Measuring Earth Resistivity. International Electrotechnical Vocabulary. Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipment. Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial power Systems.c. Electrical Safety in low Voltage Distribution Systems up to 1000 V a.4 (Unión de neutros). ANSI/IEEE 837 = NTC 4628 ANSI/IEEE C62. ANSI/IEEE 32:1972 (R1990). ICONTEC: NTC 2206:1986. Std for Qualifyng Permanent Connections used in Substation Grounding ANSI/UL 467:1984. Guide for Safety in AC Substation Grounding. Electrotecnia. Measuring of Protective Measures.92. IEC 61557-1/9.Equipment for Testing. (2005) 96 . Conectores eléctricos de potencia para subestaciones. Equipo de Conexión y Puesta a Tierra.. Calificación de Conexiones Permanentes Usadas en Puestas a Tierra en Subestaciones. ANSI/IEEE Std 837:1989. and 1500 V d. Código Eléctrico Colombiano. Electromagnetic compatibility part 5: Instalation and mitigation guidelines . ICONTEC: NTC 2155:1986. Terminology and Test Procedures for Neutral Grounding Device. Norma de protección contra Rayos. ICONTEC: NTC 4552:1999. IEC 60050-195 (1998-08). BS 7430:1998.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC BIBLIOGRAFÍA DE 389/03 ANSI C2:2000. National Electric Safety Code (NESC). 195. 2837–2850. P. Fujimoto. 1996. pp. Thapar. “Study of driven ground rods and four point soil resistivity data. “Analysis of soil resistivity test methods in two-layer earth. and Ford. 10. and Gerez. no. and Southey. 334–342. vol. pp. Dawalibi. Bonding. Ma. 2005 EPRI TR-100863. 1483–1490. B.. R..” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems.. vol. 1982.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 IEEE STD 367:1979.. Regulation for Earthings in A. no. Jan. 334-342.” Dawalibi. 1. 1987... 10. “Equivalence of uniform and two-layer soils to multilayer soils in the analysis of grounding systems. Jan.. no. pp. G. no.” IEEE Transaction on Power Delivery. “Measurements and computations of the performance of grounding systems buried in multilayer soils. IEEE Tutorial Course 86 EH0253-5-PWR. “Equivalent resistivity of non-uniform soil for grounding design.. “Behavior of grounding systems in multilayer soils: A parametric analysis.. J. 6. “Transient ground potential rise in gasinsulated substations: Experimental studies. 4.. Ma. Transmission. 2. 1.” IEEE Transaction on Power Delivery. May 1992. Dawalibi. MIL-HDBK-419ª. 1992. 9. 759-767. vol. Chapter 2. E. R. 3603-608. vol. Seasonal variations of grounding parameters by field tests. 49–55. Ma. TIA/EIA SP-607-A. no. TIERRAS. Oct. Installations with Rated Voltage above 1 kV..” IEEE ransactions on Power Apparatus and Systems. pp.. Boggs. no. V. Oct. C. “Practical Applications of ANSI/IEEE Standard 801986. vol. pp. J. F. Blattner."Grounding. S. Distribution. J. 1-5. PAS 101.. Casas Ospina. A. D. 1995. Icontec. P. IEEE STD 665:1995. Commercial Building Telecommunications (August 1994). vols. grounding and Bonding requirements for VDE 0141:1964. vol. “Behavior of grounding systems in multilayer soils: A parametric analysis. SEI/Georgia Power Research Center. P. Generation. pp. Dawalibi. (Soil Resistivity Analysis).... EPRI TR-100622. PAS101. 9.. Guide for the Maximun Electric Power Station GPR.C.. and Southey. N. F. 143. Soporte de la seguridad eléctrica. pp. Dec.. Standard for Generating Station Grounding.” EEE Transactions on Power Apparatus and Systems..” IEEE Transactions on Power Delivery. pp. vol. F. 12. 1994. Jan. no. P. J. and Southey. Blattner. Apr. 3603-3609. Extended or Interconnected Grounding System. D. 1982. C. and Barbeito. Aug. 8. J. N. L.. Favio. 1985. Guide for Measurement of Impedance and Safety Characteristics of Large. IEEE STD 81-2:1991. no. R. D. 97 . vol. IEEE Guide for Safety. 1994. F. Dick. 1. PAS-104. and Shielding for Electronic Equipments and Facilities" Department of Defense.” IEEE Transactions on Power Delivery. July 1992. Substation grounding programs.” IEE Proceedings. “An empirical method of interpretation of earth resistivity measurements. Column 164. Feb. New York: McMillan. C. 110. Tagg. J. No. F. Blattner. E. pp. F. October 1993. Moreno. “Interpretation of resistivity measurements. Earth conduction effects in transmission systems. 374-382. R. Ma.. G. J. 1945. Respuestas ante Fallas Eléctricas y Rayos. Project 1494-1. 1984... Vol. 996-970... 183-200. 1968. Dawalibi. vol. October 1982. pp. PAS 103. "Transmission Line Grounding". W. Moore. pp.” American Institute of Mining Engineering. Dec. 1934. y Villa. I. C.” American Institute of Mining and Metallurgical Engineering Transactions.K.. J. no. Daily.. “Earth resistivity measurement interpretation techniques. pp. vol. 1773-1781. F. 193 EPRI. and Dawalibi. 8. Endrenyi. D. Cardenas. 110. Final Report. “Fundamentos e Ingeniería de las Puestas a Tierra.. “Some interpretations of earth resistivity data. "Analysis of Grounding Systems in Soils with Hemispherical Layering". J.. IEEE Transactions on Power Delivery. Roman. vol.” vol. W. 135-147. pp.” American Institute of Mining and Metallurgical Engineering.PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 389/03 Sunde.. “Evaluation of resistivity test for design of station grounds in non-uniform soil. 84.” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems..” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 98 . 1963. G. Valencia. 4. 197-231. pp. 2..” Editorial Universidad de Antioquia. 2007. PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC ANEXOS DE 389/03 PREPARADO POR: ____________________________ FRANCY RAMÍREZ rrc. 99 .