TEORÍA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGÚN LAS NORMAS OFICIALES MEXICANAS

TEORÍA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGÚN LAS NORMAS OFICIALES MEXICANAS (NOM) E IEEERoberto Ruelas Gómez Ingeniero Mecánico Electricista Master of Engineering Este libro tiene como propósito mostrar de una manera práctica como todos los Sistemas de Puesta a Tierra se integran en uno solo, en base a la normatividad mexicana. Al material original que se muestra en los capítulos de mediciones y de memorias de cálculo, el autor agregó ideas de libros, disertaciones y de manuales de edición reciente, cuyos datos están en las referencias para consulta de los detalles omitidos. Adicionalmente, en el CD anexo se agregaron artículos técnicos de apoyo para el tema, cuyo contenido es propiedad de sus autores. Importante: La versión más reciente de "Sistemas de Puesta a Tierra -Teoría, Diseño, Medición y Mantenimiento" en CD del Ing. Roberto Ruelas con sus ejemplos de cálculo, tiene un costo de MEX$ 450.00 en la República Mexicana, incluyendo envío normal por compañía de mensajería. Informes en Ruel SA (Ingeniería) - www.ruelsa.com 0. INTRODUCCIÓN 0.1 Introducción 0.2 Propósito y Tipos de sistemas de puesta a tierra. 0.3 Definiciones y Simbología 1. PUESTA A TIERRA DE SISTEMAS ELÉCTRICOS. - NOM-001-SEDE 1.1 Tipos de Alambrados que requieren un sistema aterrizado 1.2 Circuitos que pueden no ser aterrizados. 1.3 Conductor a aterrizarse. 1.4 Lugar de puesta a tierra del sistema. 1.5 Electrodos de Puesta a Tierra 2. PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELÉCTRICOS. - NOM-001-SEDE 2.1 Equipos y Canalizaciones que deben estar puestos a tierra. 2.2 Puesta a tierra de equipos conectados mediante cordón y clavija. 2.3 Partes metálicas de equipos fijos consideradas aterrizadas. 2.4 Continuidad eléctrica del circuito de tierra. 2.5 Circuitos que no se deben aterrizar. 2.6 Consideraciones para un buen sistema de tierras. 2.7 Casos especiales 2.7.1 Puesta a tierra de albercas o piscinas 3. PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS - NOM-001-SEDE 3.1 Transitorios e Interferencias 3.2 Cables, pantallas y canalizaciones 3.3 Protecciones de instrumentación y comunicaciones 3.4 Puesta a tierra de equipos 3.4.1 Tierras Aisladas (Original en inglés por Liebert Corp.) 3.4.2 Guidelines for Grounding Information Technology Equipment (ITE) Information Technology Industry Council 3.4.3 FIPS PUB 64 Guideline on Electrical Power for ADP Installations US National Bureau of Standards. 3.5 Diagramas de conexión de Computadoras 3.6 Recomendaciones Finales 4. PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELÉCTRICOS EN MANTENIMIENTO. 5. PROTECCIONES ATMOSFÉRICAS 5.1 Descargas Atmosféricas 5.2 Sistemas de Pararrayos 5.3 Protección de Estructuras y Edificios 5.4 Zona de Protección (Método Norteamericano) 5.5 Zona de Protección (Método Francés) 5.6 Protección de Torres de Comunicación 5.7 Protección de Líneas Aéreas 5.8 Protección de Tanques 5.9 Protección de Árboles 5.10 Redes de Monitoreo Atmosférico. 6. PROTECCIONES ELECTROSTÁTICAS. 6.1 Electrostática 6.2 Medidas contra la Electrostática 6.3 Protección de Tanques 7. MEDICIONES DE TIERRAS 7.1 La tierra y la resistividad 7.2 Medición de la Resistividad del suelo Método de Wenner Método de Schlumberger 7.3 Datos de Resistividades de Suelos típicos 7.4 Valores aceptables de resistencia a tierra 7.5 Mediciones de resistencia de electrodos a tierra 7.6 Método de Caída de Potencial 7.7 Método de Dos Puntos - Dead Earth Método de Pérdidas Método del IEE Wiring Regulations 7.8 Medición de resistencia de mallas a tierra. Método de Caída de Potencial - NOM-022-STPS Método de la Pendiente Método de Intersección de Curvas Método Eleck 7.9 Medición de Potencial de Toque 7.10 Mediciones de Mantenimiento de los sistemas de tierras. 7.11 Seguridad en la Medición de tierras 7.12 Recomendaciones para realizar correctamente la medición de Tierras 8. MATERIALES DE PUESTA A TIERRA 8.1 Electrodos de Puesta a Tierra 8.2 Electrodos Especialmente Construidos 8.3 Electrodos de puesta a tierra en Radio Frecuencia 8.4 Mejoramiento de la Resistencia a Tierra 8.5 Mejoramiento del Terreno 8.6 Conectores 8.7 Registros 8.8 Conductores del Electrodo 8.9 Mallas 8.10 Electrodos de puesta a tierra de pararrayos 8.11 Conductores del Electrodo de puesta a tierra 8.12 Listados de Materiales para Puesta a Tierra - Ejemplos 9. DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRA EN SUBESTACIONES 9.1 Generalidades 9.2 Valores aceptables de resistencia a tierra 9.2.1 Resistencia a tierra de un sistema de baja tensión 9.2.2 Resistencia a tierra de un sistema de mediana o alta tensión 9.3 Formulario para obtener la resistencia a tierra con diferentes configuraciones 9.4 Cálculo de mallas según el IEEE Std 80-2000 9.5 Optimizado de mallas 9.6 Detalles constructivos del sistema de tierra de una subestación 9.7 Sistemas de Tierra en c.d. 9.8 NRF-011-CFE-2004 (NRF-011-CFE-2002) 10. EJEMPLOS RESUELTOS DE SISTEMAS DE TIERRA 10.1 Generalidades 10.1.1 Cálculo de resistencia a tierra de diferentes configuraciones de electrodos 10.2 Puesta a Tierra de Sistemas Eléctricos en media y alta tensión (Subestaciones) 10.2.1 Cálculo de resistencia a tierra de malla en terreno de dos capas 10.2.2 Cálculo de la malla requerida para subestación de potencia cumpliendo con el voltaje de paso y de contacto (IEEE Std 80) 10.2.3 Ejemplos de mallas 10.3 Puesta a Tierra de Equipos Eléctricos y Electrónicos en baja tensión 10.3.1 Acometida Normal en baja tensión 10.3.2 Acometida a lugar con conexión a tierra aislada tipo de suelo. se plantearán en los siguientes capítulos los puntos a observar en un diseño básico. REFERENCIAS Bibliografía Expertos en la Materia ANEXO A. INTRODUCCION. Los conceptos son ciencia.1.2 Mediciones de Mantenimiento de los sistemas de tierras. MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE TIERRAS A.3 Monitoreo continuo ANEXO B.3. y equipos a proteger.10. PREGUNTAS FRECUENTES SOBRE SISTEMAS DE TIERRAS 12. ya que cada instalación es única en su localización. Introducción Indice 0. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN EL CUERPO HUMANO B.2 Potencial de Paso y de Contacto seguros B.4 Selección del conductor de puesta a tierra de equipos 11.3 Planta de Tratamiento de Aguas 10. Como se puede invertir tanto dinero como se desee en un sistema de tierras. pero su aplicación puede ser muy compleja.1 Efectos Fisiológicos B.3. Los procedimientos para diseñar sistemas de tierras se basan en conceptos tradicionales.3 Equipos de protección personal TEORIA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGUN LAS NORMAS NOM E IEEE 0.1 Corrosión Galvánica A. Con estas direcciones se resolverán la mayoría de los . pero la aplicación correcta es un arte. A. problemas, pero en los casos complejos, es preferible consultar la bibliografía proporcionada. 0.2. PROPOSITO Y TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Para su estudio apropiado se estudiarán los sistemas de tierra según su aplicación. 0.2.1 Puesta a tierra de los sistemas eléctricos.El propósito de aterrizar los sistemas eléctricos es para limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar de rayos, fenómenos de inducción o, de contactos no intencionales con cables de voltajes más altos. Se logra uniendo mediante UN CONDUCTOR APROPIADO A LA CORRIENTE DE FALLA A TIERRA TOTAL DEL SISTEMA, una parte del sistema eléctrico al planeta tierra. 0.2.2 Puesta a tierra de los equipos eléctricos.Su propósito es eliminar los potenciales de toque que pudieran poner en peligro la vida y las propiedades y, para que operen las protecciones por sobrecorriente de los equipos. Se logra conectando al punto de conexión del sistema eléctrico con el planeta tierra, todas las partes metálicas que pueden llegar a energizarse, mediante CONDUCTOR APROPIADO A LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO DEL PROPIO SISTEMA EN EL PUNTO EN CUESTION. 0.2.3 Puesta a tierra en señales electrónicas.Para evitar la contaminación con señales en FRECUENCIAS diferentes a la deseada. Se logra mediante blindajes de todo tipo conectados a una referencia cero, que puede ser el planeta tierra. 0.2.4 Puesta a tierra de protección electrónica.Para evitar la destrucción de los elementos semiconductores por VOLTAJE, se colocan dispositivos de protección conectados entre los conductores activos y la referencia cero, que puede ser el planeta tierra. 0.2.5 Puesta a tierra de protección atmosférica.Sirve para canalizar la ENERGIA de los rayos a tierra sin mayores daños a personas y propiedades. Se logra con una malla metálica igualadora de potencial conectada al planeta tierra que cubre los equipos o edificios a proteger. 0.2.6 Puesta a tierra de protección electrostática.Sirve para neutralizar las CARGAS ELECTROSTATICAS producidas en los materiales dieléctricos. Se logra uniendo todas las partes metálicas y dieléctricas, utilizando el planeta tierra como referencia de voltaje cero. La regla es: Cada sistema de tierras debe cerrar únicamente el circuito eléctrico que le corresponde. TEORÍA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGÚN LAS NORMAS NOM E IEEE 1. Puesta a Tierra de Sistemas Eléctricos Indice 1.1 SISTEMAS DE ALAMBRADOS QUE REQUIEREN CONEXIÓN A TIERRA SEGÚN LA NOM-001SEDE. 1.1.1 Sistemas eléctricos en c.c. de no más de 300 V, a menos de que alguna de las siguientes condiciones se cumpla: a. Suministren energía a sistemas industriales en áreas limitadas y sean equipados con un detector de tierra. b. Operen a menos de 50 V entre conductores. c. Sean alimentados con un rectificador desde un sistema en c.a. aterrizado. 1.1.2 Sistemas de c.c. en tres hilos. 1.1.3 Sistemas eléctricos derivados en c.a. cuando el voltaje a tierra esté entre 50 y 150 volts. Ver definición de Sistema derivado en la NOM-001-SEDE-1999 [1.3]Sección 2505d. 1.1.4 Sistemas de c.a. de menos de 50 V si están alimentados por transformadores de sistemas a más de 150 V a tierra o de sistemas no aterrizados. 1.2 SISTEMAS DE ALAMBRADOS EN C.A. QUE PUEDEN NO SER ATERRIZADOS SÓLIDAMENTE. 1.2.1 Los sistemas en c.a. de 50 a 1000 V que cumplan con los siguientes requisitos no se requiere que estén aterrizados. a. Sistemas eléctricos de hornos industriales. b. Sistemas derivados que alimenten únicamente rectificadores de controles de velocidad variable. c. Sistemas derivados aislados que son alimentados por transformadores cuyo voltaje primario es de menos de 1000V, siempre que todas las condiciones adicionales siguientes se cumplan: 1. El sistema solamente se use en control. 2. Que solamente personal calificado tenga acceso a la instalación. 3. Que se tengan detectores de tierra en el sistema de control 4. Que se requiera continuidad del servicio. d. Sistemas aislados en hospitales y en galvanoplastia permitidos por la NOM [1.3]{517, 668}. e. Sistemas aterrizados mediante una alta impedancia que limita la corriente de falla a un valor bajo. Estos sistemas se permiten para sistemas en c.a. tres fases de 480 a 1000 V, donde las siguientes condiciones se cumplen: 1. 2. 3. 4. Solamente personal calificado da servicio a las instalaciones. Se requiere continuidad del servicio. Se tienen detectores de tierra en el circuito. No existan cargas conectadas entre línea y neutro. En la figura se muestran diferentes arreglos para conectar los mencionados detectores de falla a tierra. En práctica, los sistemas industriales en media tensión son normalmente aterrizados mediante una resistencia de valor bajo. Éso es, típicamente se conecta una resistencia de 400 A en el neutro del a. Una fase. Esta corriente máxima de falla no es muy dañina a los equipos. la tierra debe estar en la estación rectificadora únicamente. Sistemas polifásicos en general: Solo puede estar aterrizado el conductor común o cuando no lo hay. se conectará a tierra: a.c. Sistemas polifásicos que tienen un hilo común a todas las fases: El conductor común.4.a.3]{250-23a}. d. En los siguientes sistemas en c. e. dos hilos: El conductor de tierra. b.4. 1.3]{200-6}. 1.3 CONDUCTOR A ATERRIZARSE. [1. 1. Sistemas polifásicos que tiene una fase aterrizada: Este conductor.4 LUGAR DE PUESTA A TIERRA DEL SISTEMA. El calibre del conductor de puesta a tierra no debe ser menor que el más grueso del sistema y nunca menor a calibre 8 AWG. tres hilos: El neutro. El forro del conductor puesto a tierra (aterrizado) debe ser de color blanco o de color gris claro.1 En sistemas en c. 1. c. [1. .transformador. y el primer medio de desconexión o de sobrecarga.2 Los sistemas de c. Una fase. deben conectarse a tierra en cualquier punto accesible entre el secundario del transformador que suministra energía al sistema. pero requiere relevadores/detectores de falla a tierra (Tipo ANSI 50GS) rápidos. una fase. Conductor del electrodo de tierra de instalaciones de c.3].367 (8) Aluminio 13.3 (6) 2 .48 (1/0) o menor Cobre 8.94. Tamaño nominal del mayor conductor de entrada a la acometida o sección equivalente de conductores en paralelo 2 mm (AWG o kcmil) Tamaño nominal del conductor al electrodo de tierra mm (AWG o kcmil) Cobre 33. o a electrodos de concreto. Este conductor de puesta a tierra del sistema no debe ser menor al requerido por la Tabla 250-94 de la NOM [1.3]{250-24}.Y. excepto el conductor que se conecta a varillas electrodos.62 (2) o menor Aluminio 53.a. donde no es necesario que sea mayor que calibre 6 AWG en cobre o 4 AWG en aluminio. Tabla 250. debe existir en el neutro otra puesta a tierra en la acometida a cada edificio en un punto accesible en los medios de desconexión primarios [1. 48 (1/0) 85. la terminal del neutro está unida a la carcaza metálica de los medidores. se hace el cálculo sobre la sección de los conductores en paralelo.43 o 85. por lo que esta conexión debe hacerse lo más corta posible porque en los medidores.74 (900 a 1750) Más de 886.4. . instalando un puente de unión de la terminal X0 (neutro) del transformador a la carcaza del mismo.3 a 304.01 (3/0) 126. Asimismo. En los transformadores.15 (4) 33.01 a 177.38 (600 a 1100) Más de 557.3 (6) 21. tales como los que cuentan con transformadores o con generadores localizados en edificios {250-26(a)}. o al lado de carga del gabinete del centro de cargas.3 En un sistema derivado separado.4 a 456.42.48 (1 o 1/0) 67.43 (2/0) 107.7 (250) Cuando no sea una acometida.62 (2) 21. 1.7 a 253. Generalmente el conductor del electrodo de puesta a tierra es conectado a la terminal del neutro en el gabinete del interruptor principal donde existe el puente de unión principal entre las terminal del neutro y el gabinete {250-24}.48 (1/0) 53. Es importante notar que en sistemas derivados.43 o 85.3]{250-79}.01 (2/0 o 3/0) Más de 85. Una conexión del neutro a la carcaza se requiere en los sistemas derivados separados.2 (4/0) 85. el puente de unión principal debe ser del mismo calibre obtenido según la misma tabla [1. la conexión del conductor puesto a tierra (neutro) crea un circuito paralelo al circuito de puesta a tierra.74 (1750) 13.38 (1100) 67. Donde un tubo metálico es utilizado como canalización entre el medidor y el interruptor principal.41 o 53.0 (350 a 600) Más de 304 a 557.3 (3/0 a 350) Más de 177.01 (2/0 o 3/0) 4/0 o 250 kcmil Más de 126.62 (2) 53. este circuito paralelo no está permitido por la sección {250-30} de la NOM-001. Ésto se logra conectando la terminal del neutro del sistema derivado al sistema de tierra.04 a 886.04 (500 a 900)l Más de 456.01 (3/0) 67.4 (250 a 500) Más de 253.15 (4) 33. la norma vigente de Instalaciones Eléctricas. En los siguientes puntos se establecerá lo más importante de dicha norma al respecto. todas las canalizaciones metálicas. contiene los requisitos mínimos de seguridad desde el punto de vista de la conducción de corrientes de falla.TEORÍA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGUN LAS NORMAS NOM E IEEE 2.3]. en general.1 EQUIPOS Y CANALIZACIONES QUE DEBEN ESTAR PUESTOS A TIERRA. En nuestro país. 2.1. Deben estar aterrizadas. por su importancia como medio de protección están muy normalizados a nivel mundial. .1 Canalizaciones Metálicas. Puesta a Tierra de Equipos Eléctricos Indice Los sistemas de puesta a tierra de equipos. NOM-001-SEDE-1999 [1. 2. Si el equipo está en un lugar húmedo y no está aislado.5 m horizontalmente de objetos aterrizados y al alcance de una persona que puede hacer contacto con alguna superficie u objeto aterrizado. 2. exentos mediante permiso especial y si están permanentemente y efectivamente aisladas de tierra {250-42 Exc. excepto en: 1. que sean accesibles a personas calificadas únicamente {250-42 Exc.2 Equipo Fijo en General {250-42}.1. 2. 3.3].4 m. Si el equipo está en un lugar peligroso o. y a 1. 4. Cubiertas de Interruptores automáticos que no sean el interruptor principal y. 2}. Equipos protegidos por doble aislamiento y marcados de esa manera {250-42 Exc. Si el equipo opera con alguna terminal a más de 150 V a tierra. donde el equipo eléctrico es alimentado por cables con cubierta metálica. b. . las partes metálicas que no conduzcan electricidad y que estén expuestas y puedan quedar energizadas. 3}. c. Bajo cualquiera de las siguientes condiciones. d.2. Todas las partes metálicas no conductoras de corriente de las siguientes clases de equipos. Donde el equipo está localizado a una altura menor a 2. 1 }.4 m sobre nivel del piso {250-42 Exc.1. o está en contacto con partes metálicas. no importando voltajes. serán puestas a tierra: a. mediante los conductores calculados según la Tabla 250-95 de la NOM [1. Carcazas de transformadores y capacitores de distribución montados en postes de madera a una altura mayor de 2. deben ser puestas a tierra.3 Equipo Fijo Específico {250-43}. 4}. Estructuras metálicas de aparatos calentadores. Casas móviles y vehículos de recreo. 4. y equipos eléctricos de acuarios 3. La estructura metálica de elevadores movidos no eléctricamente. g. e. Exceptuando los aparatos doble aislados o.3]{430-142}. Capacitores [1. refrigeradores.3] en sus secciones 410-17 a 410-21 . Gabinetes de controles de motores. Los cables de acero de los elevadores eléctricos. m. Anuncios luminosos y equipos asociados. f.5 Equipos Conectados por cordón y clavija {250-45}.a. y estudios de cine. 2. Armazones de tableros de distribución y estructuras de soporte. c. b. c.4 Equipos No Eléctricos {250-44}. teatros. Equipos eléctricos en talleres mecánicos automotrices. d. c. deben ser puestas a tierra en: a. h.3]{460-10}. aires acondicionados 2. congeladores y. secadoras. {550 y 551}. lavaplatos. . excepto luminarios colgantes en circuitos de no más de 150 Volts a tierra. 2 y 3 y circuitos de sistemas contra incendios cuando la NOM [1. Equipos de Proyección de cine. k. Estructuras y vías de grúas operadas eléctricamente. b. i. excepto los que van unidos a equipos portátiles no aterrizados.1. e. exceptuando las estructuras de tableros de corriente directa aislados efectivamente. lámparas portátiles de mano. Partes metálicas de subestaciones de voltajes de mas de 1 kV entre conductores. Equipo alimentado por circuitos de control remoto de clase 1. Luminarios conforme a la NOM [1. Generador y motores en órganos eléctricos. Ademes metálicos de pozos con bomba submergible.1. Bombas de agua. l. Armazones de Motores como se especifica en la NOM [1. b.3] en la parte B del Articulo 250 requiera su aterrizado. 2. conectados mediante un transformador de aislamiento con secundario a no más de 50 Volts todas las partes metálicas que puedan llegar a estar energizadas de equipos conectados mediante cordón. En lugares clasificados peligrosos {500-517}. a las que están sujetos conductores eléctricos. En casas habitación: 1. lavadoras de ropa. herramientas manuales eléctricas y. d. j. Cuando operan esos equipos a más de 150 V a tierra. Las siguientes partes metálicas de equipos no eléctricos serán puestas a tierra: a. Equipos eléctricos de elevadores y grúas. incluyendo las de motor submergible. Las estructuras metálicas. protegida contra daño mecánico. gabinetes y conectores. cuando: 1.3 PARTES METÁLICAS DE EQUIPOS FIJOS CONSIDERADAS ATERRIZADAS. y. Las partes metálicas de equipos conectados mediante cordón y que deben estar aterrizadas. 2. como cajas.{922-9b} 2. refrigeradores. a una distancia sobre el eje de la cerca no mayor a 45 m {921-29}. lámparas portátiles de mano.7 Líneas Se debe poner a tierra toda cerca metálica que se cruce con líneas suministradoras. Herramientas que se usen en ambientes húmedos o mojados o por personas que trabajan dentro de tanques metálicos.. tanques y soportes del equipo de líneas. secadoras y maquinas lavaplatos. 2. 6.6 Instalaciones Provisionales Los requisitos mencionados arriba también deben cumplirse para todas las instalaciones provisionales {305-5}.2 PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS CONECTADOS MEDIANTE CORDÓN. no residenciales. En otros lugares. 3. Se consideran aterrizados satisfactoriamente los equipos fijos. y equipos eléctricos de acuarios. congeladores.d. Están aterrizados mediante un cable desnudo o de color verde que está bien conectado a tierra. 3.. computadoras. .1. y aire acondicionados. a un gabinete aterrizado. lavadoras. a uno y otro lado del cruce. 1. Están metálicamente conectados a una pantalla aterrizada de un cable o. los marcos. aislada o desnuda. 5. Por medio de una conexión fija del cordón a un conductor de puesta a tierra.. 2.1. incluyendo postes de alumbrado. las canalizaciones metálicas. Por medio de un cable o trenza conductora. se conectan de una de las siguientes maneras: 1. Los aparatos motorizados como: podadoras y limpiadoras de pisos. herramientas manuales portátiles 4. 2. 2. 2. Por medio de un contacto "polarizado". 3]{250-74}. 2. Los circuitos de grúas eléctricas operando en lugares con presencia de fibras combustibles {383}. 4. Circuitos aislados propios de quirófanos de hospitales {517} 2.3. Mediante puentes de unión a gabinetes. De acuerdo con la NOM-001-SEDE-1999 en su sección {250-95} Tamaño nominal de los conductores de puesta a tierra de equipo.6 CALIBRE DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE LOS EQUIPOS ELECTRICOS.. 2. 3. el tamaño nominal de los conductores de . 1. Mediante conexiones roscadas en tubería rígida y eléctrica (EMT). La continuidad eléctrica de los equipos debe asegurarse por alguno de los siguientes métodos: 1. 2.4 CONTINUIDAD ELÉCTRICA DEL CIRCUITO DE TIERRA. 2. El equipo en corriente directa está en contacto directo con la estructura aterrizada metálica de un edificio.5 CIRCUITOS QUE NO SE DEBEN ATERRIZAR. Mediante conectores no roscados que se usan como accesorios de la tubería rígida y la eléctrica (EMT). Puente de unión al conductor de tierra de acuerdo con la NOM [1. 48 (1/0) 67. (A) 2 Cable de cobre 2.3 (6) 21.43 (2/0) 85. 2. y obras en construcción {210-8}.7 (250) 177.01 (3/0) 107. por dentro de la misma canalización metálica.7 (250) 177.48 (1/0) 67. {215-9} y {305-6}. el conductor de puesta a tierra de equipo.26 (10) 8.3 (350) 202. 3.7 (400) 304 (600) 304 (600) 405. de cobre o aluminio.62 (2) 42. Emplear las tuberías metálicas roscadas como conductores de puesta a tierra.082 (14) 3.7 (400) 253. etc.37 (800) 608 (1200) 608 (1200) 15 20 30 40 60 100 200 300 400 500 600 800 1000 1200 1600 2000 2500 3000 4000 5000 6000 Nota: Para poder conducir la corriente de falla a tierra los conductores de tierra de los equipos podrían ser de mayor tamaño que lo especificado en esta Tabla {250-51}.62 (2) 33. según la Tabla 250-95. debe estar instalado en paralelo. no debe ser inferior a lo especificado en la Tabla 250-95 siguiente.37 (800) Cable de aluminio --------------------13. NOM-001-SEDE-1999 Tabla 250-95. Colocar el conductor de puesta a tierra de equipos junto con los cables de líneas y del neutro del mismo circuito. considera: 1.2 (4/0) 126.15 (4) 33. canalizaciones. cocinas. Cuando haya conductores en paralelo en varias canalizaciones o cables. 2. como se permite en {310-4}. Usar los interruptores automáticos con detector de falla a tierra en las cocheras.3 (6) 21.3 (350) 202.307 (12) 5.62 (2) 42.01 (3/0) 107.7 CONSIDERACIONES PARA UN BUEN DISEÑO DE SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELÉCTRICOS. Cada conductor de puesta a tierra de equipo instalado en paralelo debe tener un tamaño nominal seleccionado sobre la base de la corriente eléctrica nominal del dispositivo de protección contra sobrecorriente que proteja los conductores del circuito en la canalización o cable.367 (8) 13.43 (2/0) 85. cuando exista.4 (500) 354. Tamaño nominal mínimo de los conductores de tierra para canalizaciones y equipos Tamaño nominal mm (AWG o kcmil) Capacidad o ajuste máximo del dispositivo automático de protección contra sobrecorriente en el circuito antes de los equipos. Un sistema de puesta a tierra bien diseñado.2 (4/0) 126.15 (4) 33.26 (10) 5. .41 (1) 53.26 (10) 5.7 (700) 405.puesta a tierra de equipo.41 (1) 53. sistemas de control y de comunicaciones. Que no obstante se corran cables en paralelo por diferentes canalizaciones. sistemas de comunicaciones. SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA . Puesta a Tierra de Equipos Electrónicos y de Comunicaciones Índice En los siguientes párrafos.4. . conocidos como VLSI. A nivel industrial: computadoras. MEDICIÓN y MANTENIMIENTO 3. sistemas de entretenimiento y.TEORÍA. CNCs. Como ejemplos de ellos. el calibre de todos los cables de puesta a tierra se calcule únicamente con el valor de la protección. DISEÑO. se utiliza el frase "equipo electrónico" como sinónimo de aquel aparato que contiene circuitos integrados de alta densidad. tenemos a nivel doméstico y comercial: computadoras. y los de control en bajo voltaje. ni siquiera de potencia. Su efecto en los equipos electrónicos se mitiga incrementando calibres de conductores. Los que se conocen normalmente como "picos" de voltaje". Interferencia causada por armónicas. es el sobreesfuerzo eléctrico que usualmente se origina en los transitorios causados por: (1) las descargas atmosféricas.. los conductores se prefieren del tipo de fibra óptica.Las armónicas se generan en fuentes de poder de tipo conmutada de computadoras. cambiando el diseño y configuración del . ya que los cables y sus circuitos de conexión deben soportar los voltajes máximos que se puedan obtener entre los extremos de los cables.1 TRANSITORIOS E INTERFERENCIAS [3. los rayos también causan una diferencia de potencial entre el blindaje y los conductores internos [3. Los transitorios se eliminan mediante componentes conectados a la tierra del sistema. con duración de unas decenas de nanosegundos a unas centenas de microsegundos. para lograr el mismo potencial a tierra en cualquier lado. Transitorios. (3) por descargas electrostáticas. y en los variadores de frecuencia [3.3 PROTECTORES DE CABLES DE INSTRUMENTACIÓN Y DE COMUNICACIONES.9] que puede destruir componentes electrónicos en la interconexión. como en el caso de un sistema de control distribuido. Este sobre-esfuerzo es causado por voltajes de una magnitud de decenas de volts a varios miles de volts y.9] entre otros lugares. (2) por las maniobras de interrupción de cargas inductivas. o.. 3. la frase "equipo electrónico" puede ser sustituida por cualquier de dichos aparatos.La causa mayor de fallas de los componentes electrónicos de los puertos de interconexión de datos. Además. Ver: 3. Los equipos electrónicos no trabajan satisfactoriamente cuando se presentan transitorios o interferencias. Cuando es muy grave el problema debido a estar interconectando los cables dos sistemas de tierra diferentes. es inmune a los transitorios provocados por los rayos. Ningún cable enterrado.Por lo tanto. Otra solución utilizada es el interconectar los distintos sistemas de tierra de una industria o edificio mediante conexiones a una red de tierra perimetral adicional. porque representan un camino de menor impedancia. Ésto destruye el aislamiento. Las corrientes provocadas por las descargas atmosféricas prefieren viajar por conductores metálicos más que por la simple tierra.4]. Todos los cables blindados provocan un problema contradictorio.Este tipo de interferencia. Interferencia en radiofrecuencia. lo que es prácticamente imposible de diseñar en un filtro de este tipo [3. este tipo de interferencia también es producida por los componentes electrónicos trabajando a altas frecuencias.La interferencia por radiofrecuencia. ser continuo entre los extremos y debe estar bien aterrizado.. PANTALLAS Y CANALIZACIONES Interferencia electromagnética. Los blindajes mencionados para ser efectivos se deben conectar a la tierra del sistema. Aunque.transformador de alimentación y. Los filtros pasivos compuestos de capacitores e inductores no son generalmente efectivos (excepto como protección de bancos de capacitores) porque la frecuencia de corte del filtro tiene que ser muy cercana a la fundamental. Sin embargo. En resumen. la mejor manera de acabar con la RFI es blindar el ruido directamente en su fuente.4]. Para que sea efectiva la protección de los cables internos contra los tipos de interferencias mencionados arriba.3]. Ver: 3.2 CABLES. el blindaje debe cubrir los conductores. RFI por sus siglas en inglés. Para mejorar su desempeño para bloquear la interferencia en altas frecuencias.. Los blindajes de cables usualmente son de metal sólido o una película plástica metalizada con un alambre guía. es ruido eléctrico que se convierte en un voltaje en un sistema eléctrico. Este tipo de interferencia en los equipos electrónicos se corrige conectando todo a una única puesta a tierra del sistema. los efectos en los equipos electrónicos de los transitorios y de gran parte de los tipos de interferencias se eliminan mediante la conexión adecuada de los componentes a una referencia de tierra. ambos extremos . usando filtros activos. es causada principalmente por transmisiones radiales. 3. En los equipos electrónicos su efecto se minimiza con un buen blindaje en cables y en los mismos equipos.2 CABLES. conocido por sus siglas en inglés EMI. Sus fuentes son las mismas que generan la interferencia en radiofrecuencia. PANTALLAS Y CANALIZACIONES [3. fluirá una pequeña corriente a través del blindaje entre esos puntos.5 m de los cables de alta tensión o de gran potencia. Similarmente una canalización metálica con cables que conduzcan señales lógicas o de control se puede aislar en un extremo para evitar el fenómeno de corrientes de tierra circulando por ella. Sin embargo.3]{250-}. Para eliminar la mayoría de los problemas por ruido eléctrico inducido en los cables de señal y de control. se añaden dispositivos de protección a los cables que conectan entre sí los equipos de computación. en la práctica. Los protectores funcionan mejor. el otro extremo continúa puesto a tierra de acuerdo con los requisitos de la NOM-001-SEDE-2005[1. se recomienda colocarlos a más de 1. Y cuando es necesario cruzarlos. obviamente. y se dejan completas y aisladas en el otro extremo. 3. Para ello. ya que no todas las que existen en el mercado evitan que el ruido eléctrico de los cables de fuerza cause una reducción en la velocidad de transmisión de datos.3 PROTECTORES DE CABLES DE INSTRUMENTACIÓN Y DE COMUNICACIONES. Para controlar las descargas y los fenómenos transitorios. a menos que ambos extremos estén al mismo potencial. ya así que tanto los protectores como el . instrumentación y de comunicaciones. realizan una combinación de todas estas tareas. regulan voltajes o. filtran ciertas frecuencias. bloquean la energía que viaja por los conductores. las pantallas en sistemas electrónicos son conectadas únicamente en el extremo más cercano al equipo de control.canaletas tipo Panduit que son para llevar fuerza y señal a computadoras. Estos dispositivos desvían la corriente. En el caso de las canalizaciones plásticas segmentadas . es necesario conocer las condiciones bajo las cuales la canalización está aprobada. se recomienda que el cruce sea a 90 grados para eliminar cualquier inducción. De ahí que.del blindaje deberían estar bien aterrizados. normalmente el lado del sensor. se emplea un cople de PVC y. siempre y cuando se coloquen muy cercanamente al sistema a proteger. b) Filtros. Como ejemplo tenemos las válvulas de gas. Estos dispositivos se construyen de tal manera que la trayectoria de la descarga sea de baja impedancia una vez que se sobrepase el nivel máximo de voltaje. Y. Esta es la clase de protección más lenta pero la que puede manejar más energía al menor costo. 3. SEMICONDUCTORES Los dispositivos semiconductores son los arreglos más sofisticados. Y debido a su rango limitado de operación y . 2. Muchos equipos de comunicaciones (faxes. modems. Como familias de protectores tenemos: a) Válvulas de gas. 1. en forma de una ferrita. en configuración pasa-baja. como son las lámparas de neón. y c) Semiconductores.equipo protegido permanecen al mismo potencial bajo condiciones de transitorios.) tienen este tipo de protección en la conexión de potencia. Los protectores telefónicos son de esta clase. FILTROS Los filtros comunes contienen elementos pasivos. con ella protegen el aparato de ruido eléctrico de alta frecuencia. VÁLVULAS DE GAS. capacitores e inductores. Son más rápidos y baratos pero generalmente manejan menos energía que otras alternativas de igual precio. etc. Si el rango del zener no es excedido. funcionan por voltaje y se manufacturan para manejar un máximo de energía en joules o en watt-segundos. Cada varistor de óxido metálico tiene una capacitancia inherente. un varistor se degrada con el tiempo en operación. Además. por existir la posibilidad de un acoplamiento inductivo entre ellos. se les usa en ocasiones junto con válvulas con gas. tanto en las conexiones de fuerza como en las de los puertos de comunicaciones. ya que no pueden disipar energía. El circuito de un zener consiste de una resistencia o inductancia en serie y el zener conectado en derivación con la carga. Y. Modos de protección. donde el diodo dispara primero y la gran energía se disipa en la válvula de gas. Su desventaja es que cuando se dañan por una descarga. se debe tener precaución en no unir los cables de entrada junto a los de salida del protector. un zener sin otro medio de protección se daña irremediablemente.características. Los diodos de tipo zener o. debido a su limitada capacidad de corriente. La efectividad de estos dispositivos depende de la longitud de la conexión a tierra (al chasís). Sin embargo.- . estos dispositivos deben especificarse más precisamente. La más corta es la mejor. El dispositivo se selecciona para operar a un voltaje ligeramente mayor que el máximo esperado de la fuente de voltaje. Nota: Existen dispositivos electrónicos para proteger por corriente o por voltaje. llamados varistores. Las resistencias no lineales compuestas de óxidos de zinc en una matriz de óxido de bismuto. Además. avalancha son dispositivos más rápidos que los varistores pero no pueden manejar tanta energía como los últimos. lo cual crea algunos problemas en señales de altas frecuencias (>135 MHz). este dispositivo no se degrada con el tiempo. La protección con varistores es la más empleada actualmente. los equipos quedan desprotegidos porque fallan siempre abriendo el circuito de descarga. los de "modo común". pasará directamente a tierra. Para cancelar el ruido inducido en "modo diferencial" en líneas de instrumentación como en redes de comunicaciones se usan pares trenzados. siendo un par o muchos. Todos los pares que no se usen de un cable multiconductor deben ser conectados a tierra y así. Ejemplo de aplicación de Protectores: PLC. Cables multiconductores acoplan la energía del transitorio a todos los pares de conductores del cable. Los protectores en serie consisten de filtros como también de supresores en derivación. por ser mayor la energía presente por par. Cuando existen más de 6 pares. la energía inducida en ellos. Como los transitorios también son una forma de ruido. también se inducen en los conductores. cuando son menos. se emplean protectores conectados en derivación y. entre los hilos de señal y tierra. Siempre y cuando no existan cables con señales que provengan de lugares fuera del sistema de tierras al que está conectado el PLC. en serie. se disipa más energía en un arreglo multiconductor. Y como la energía inducida es la misma.El modo de protección depende de la conexión al circuito a proteger. es imposible aislar galvánicamente todas las trayectorias de tierra. Dichos protectores aíslan eléctricamente la señal que no tiene la misma referencia de tierra. Así.Para proteger Controladores Lógicos Programables (PLCs por sus siglas en inglés). Como mínimo. y ésto puede crear lazos de . Debido a los requisitos de la puesta a tierra de los equipos eléctricos y debido a la presencia de tuberías metálicas en una planta industrial. el ruido se induce igualmente en ambos conductores cancelando el efecto. Unidades de protección de "modo diferencial" se conectan entre líneas y. un protector en "modo común" se debe colocar en cada extremo del conductor. Cuando se tienen señales provenientes de fuera del sistema de puesta a tierra del PLC. se emplean protectores con aislamiento galvánico. la protección estándar dada por varistores en derivación es suficiente. es por el momento. ESQUEMA CONVENCIONAL. [3. tierra aislada. y empleando protectores sin separación galvánica.3]{250-} pero no incluye el uso de los contactos de tierra aislada de la sección {250-74 Excepción 4}. . 3. se resuelva el problema. y dejando la pantalla sin conectar en un extremo. es probable que uniendo las redes de tierras por medio de una red perimetral. aislada total.corriente en equipos electrónicos con resultados nefastos. La otra solución.8] Existen cuatro esquemas de aterrizado de equipos electrónicos. la que sugieren los fabricantes de equipos de controles distribuidos y comunicaciones: emplear cables de fibra óptica del tipo sin pantalla metálica. de tierra 1. Si éste es el caso. El esquema convencional utiliza únicamente las recomendaciones de puesta a tierra de la NOM [1.4 PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS. Estos son: a) El b) El esquema c) Esquema de d) Esquema de malla de referencia. convencional. ESQUEMA DE TIERRA AISLADA Documento en inglés sobre Tierras Aisladas por Liebert Corporation. b) Los transitorios pueden sobrepasar el nivel de aislamiento. 2.3]{250-74 Excepción 4}. El ruido de modo común es toda señal no deseada que aparece en todos los conductores de señal al mismo tiempo con respecto a la tierra. Este esquema es el más socorrido en la industria. la puesta a tierra del equipo es separada de la puesta a tierra de las canalizaciones. educativas o industriales. y por la mayoría de los proveedores de equipos electrónicos.. d) El alambrado puede resultar obsoleto cuando se cambien las tarjetas y equipos por otros de una tecnología de mayor velocidad. así cualquier corriente espúrea no afecta a los equipos así conectados. En él. no es recomendado para las instalaciones comerciales. porque reduce el ruido de modo común. . y está descrito en la NOM [1.Este esquema encuentra su uso en las instalaciones de PCs donde únicamente existe alumbrado y algún otro equipo eléctrico. porque: a) Puede resultar excesivamente ruidoso el sistema de tierras. c) No es compatible con las recomendaciones de puesta a tierra de la mayoría de los fabricantes de equipos electrónicos. tal como en los pequeños comercios o en las viviendas. Traducción al español. Pero. tiene un triángulo de color naranja pintado en la placa para diferenciarlo de los receptáculos normales.El tipo de receptáculo (contacto) para este esquema es diferente. y. . La frase "tierra aislada" ha sido interpretada equivocadamente como de una tierra separada. Un ejemplo de ese caso.provocando en caso de falla precisamente un voltaje a tierra inseguro para las personas y para los equipos. resultando en ruidos electrónicos que inutilizan el sistema aislado. En esta configuración se tiene una conexión a tierra relativamente libre de ruido e interferencia para la referencia lógica de los aparatos y. el cual es un cabezal o placa de conexión -Existen fabricantes de ellas-. puede causar lazos de corriente. tiene las siguientes limitaciones: a) En altas frecuencias. ESQUEMA DE TIERRA AISLADA TOTAL Este esquema consiste en conectar todas las computadoras. 3. la impedancia del conductor de tierra puede ser demasiado alta para servir de buena conexión. es complementada con la tierra de seguridad convencional del sistema de tierras de potencia. el o la cual a su vez está conectada mediante un conductor apropiado a la red general de tierras. los aparatos e instrumentos a tierra usando una configuración de estrella a partir de un solo punto físico. b) El acoplamiento no intencional de los dos sistemas de tierras (aislado y de puesta a tierra de las canalizaciones) dentro de los aparatos o en sus conexiones a cables blindados. y la computadora al sistema de tierra aislado. de acuerdo con la norma NOM-001-SEDE-2005 [1. Pero.3]. es cuando la impresora está conectada al sistema de tierra normal. . etc. porque no emplean muy altas frecuencias 4. se pueden tener lazos de corrientes.). la puesta a tierra sea ineficaz. sitios celulares. c) Puede tener una impedancia en alta frecuencia muy alta. baja la impedancia a tierra en todas las frecuencias. con piso falso de tipo celular. y que al ofrecer un plano de referencia de tierra. los equipos y partes metálicas estructurales se conectan a este tipo de piso mediante trencillas. Este problema es posible que no se tenga en la mayoría de equipos industriales. también tiene sus limitaciones: a) Esta configuración puede ser difícil de crear en un ambiente industrial. ESQUEMA DE MALLA DE REFERENCIA. . b) Todos los equipos cercanos deben conectarse de esta manera a tierra o.Esta configuración es utilizada en los transmisores de comunicaciones (radiodifusión. donde es posible tener un mismo punto de puesta a tierra para todos los equipos y para todas las pantallas de los cables. que en términos prácticos. La figura muestra esta configuración para una sala o centro de cómputo. Sin embargo. Observar que adicionalmente a la estrella mencionada en el punto anterior. Sus limitantes son: a) Muchos fabricantes de equipos electrónicos industriales no están de acuerdo con su empleo. lo que no siempre es real porque existen problemas de pintura y de montaje. El aterrizado de blindajes y el de cables de señal también deben ser parte integral del diseño de sistemas de tierras. no obstante se supondría que los perfiles del rack los pondrían a tierra. Nota: Tema elaborado con datos tomados de Electrical Construction & Maintenance [3. Esas prácticas recomendadas .12] Desde tiempo de las Bell System Practices (BSP) en telecomunicaciones siempre se ha recomendado un sistema de puesta a tierra distinto aunque unido al sistema de puesta a tierra de fuerza. Consideraciones finales. Siempre conecte a tierra cada aparato por separado.No importa cual de los tres últimos métodos se emplee para la puesta a tierra de los equipos electrónicos. b) En ambientes industriales.5 DIAGRAMAS DE CONEXIONES DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES. es difícil su implementación. Los equipos en racks deben conectarse a tierra mediante cables. 3. Este cable es mejor que sea forrado y de color verde para que no cortocircuite otros cables.En el mercado se conoce dicha malla como Signal Reference Grid (SRG) y la comercializa la compañía Erico entre otras. la trayectoria de los cables es crucial. com:80/images/707ecmIPQfig1. “Commercial Building Grounding (Earthing) and Bonding Requirements for Telecommunications. Posteriormente.” que se convirtió en 2002 en el estándar americano ANSI J-STD-607-A. TGB = Barra de puesta a tierra de telecomunicaciones. Requirements for Telecommunications.” [3. la Telecommunications Industry Association (TIA) presentó su documento TIA/EIA 607-1994. de donde está sacada la siguiente imagen. . Fuente: http://ecmweb.13].jpg Nota: TMGB = Barra maestra de puesta a tierra de telecomunicaciones.evolucionaron a los Bellcore Generic Requirements (GR) y a los estándares americanos ANSI de serie T1. “Commercial Building Grounding and Bonding. de donde tomamos algunas de las figuras siguientes que muestran casos resueltos de conexión a tierra de sistemas de computadoras. lo que ayuda a evitar daños por diferencias de potencial por el conductor de puesta a tierra en caso de descargas atmosféricas y de cortocircuitos importantes en las líneas de alimentación eléctricas.8]. se elaboró el documento que se utiliza muchísimo en los Estados Unidos como guía para poner a tierra los equipos de procesamiento de datos: Guidelines for Grounding Information Technology Equipment (ITE). utilizando las normas vigentes [1. 1100 . El estándar nacional americano (ANSI) de puesta a tierra de equipos electrónicos es actualmente el IEEE Std.Se observa que este sistema de puesta a tierra es suplementario de acuerdo con la NOM-001-SEDE-2005.6 DIAGRAMAS DE CONEXIÓN ELÉCTRICA A SISTEMAS DE COMPUTADORAS En el Consejo de la Industria de Tecnologías de Información.IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment [3. pero fue retirado por obsoleto con fecha 29 de julio de 1997. Hasta hace años se usaba con ese fin un documento publicado el 21 de septiembre de 1983 por el Departamento de Comercio de los EUA denominado Guideline on Electrical Power for ADP Installations. 3.4].1 CON TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO Y RECEPTÁCULOS DEL TIPO TIERRA AISLADA (IG). también conocido como Federal Information Processing Standard (FIPS) 94. antes CBEMA. y que como ventaja tiene conexiones redundantes y más cortas que el sistema de puesta a tierra de fuerza. [1.6. .3]. 3. 6.1.La mejor solución para la puesta a tierra de un centro de cómputo es utilizando transformadores de aislamiento dentro del mismo local.Sin tablero de distribución (centro de cargas).6. 3.6.2 ESQUEMA DEL TIERRA AISLADA TOTAL UTILIZANDO UN TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO Ejemplo 3.Con tablero de distribución (centro de cargas).2..1. Ejemplo 3.1.6.- .1. Con ello.2. Observar la barra aislada de tierra en el tablero. Ejemplo 3.. los cables de puesta a tierra tendrán una longitud pequeña y el neutro en los receptáculos tendrá una diferencia de potencial muy pequeña a tierra. 3.6. Lo que la NOM menciona como sistema derivado. El resultado es desastroso para el buen funcionamiento de los equipos de datos. La solución es utilizar un transformador de aislamiento con puesta a tierra local. La conexión a tierra de dicho sistema derivado puede hacerse totalmente por separado del sistema de tierra de la acometida. . tal como se muestra en los dos dibujos siguientes. de dos maneras.3 CON TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO Y EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO El diagrama muestra el caso de equipos de procesamiento de datos (ADP en inglés) conectados en el mismo panel con unidades de aire acondicionado. .3.4 CON CONEXIÓN A SISTEMA DE ENERGÍA ININTERRUMPIBLE (UPS).6. para eliminar ruidos eléctricos. Colocar en cascada supresores de picos. Separar físicamente las máquinas de las fuentes de ruido como son las soldadoras por arco. a través de un transformador de aislamiento.7 RECOMENDACIONES FINALES Las máquinas electrónicas sofisticadas sean computadoras o máquinas de proceso. pueden ser protegidas con las siguientes medidas: 1. o. . Uso de circuitos totalmente dedicados. 3.3. de un circuito totalmente independiente desde la acometida. las máquinas de electroerosión y los variadores de velocidad electrónicos sin reactores de línea. 2. TRABAJOS ELÉCTRICOS EN BAJA TENSIÓN De acuerdo con la NOM-029-STPS [13. En los Estados Unidos es obligatorio por la normatividad OSHA 1910.2.2. nos debemos cerciorar de que no existe voltaje en el lado de carga de los interruptores. como protección al trabajador contra los potenciales de paso y de contacto.. se usa una manta equipotencial en el piso. En circuitos de control y de baja tensión. para evitar las quemaduras de un arco expuesto a poca distancia. Cuando se trabaja cerca de equipo energizado o con posibilidad de energizarse. 13. como es el caso de cuchillas tripolares. TRABAJOS ELÉCTRICOS EN ALTA TENSIÓN 13. que dice: “Equipotencialidad. camión grúa.1 MANIOBRAS DESDE EL PISO. que se conecta al electrodo de puesta a tierra donde se aterrizó el equipo.1] existen trabajos eléctricos en baja tensión que requieren que la puesta a tierra antes de que se de mantenimiento a los equipos. transformador de pedestal.osha.TEORIA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGUN LAS NORMAS NOM E IEEE 4. Una puesta a tierra temporal se colocará de tal manera que prevenga a cada empleado de ser expuesto a diferencias peligrosas de potencial” . etc. Puesta a Tierra durante el Mantenimiento de Equipos Eléctricos Indice 13.269 www. antes de conectar las "tierras".gov.1. 3] La conexión del cable de puesta a tierra del lado del planeta tierra siempre debe ser la primera en conectarse después de desconectado el circuito.2. luego. En líneas de distribución. 3F4H) y de la impedancia de la línea [13. y. separando el cable del cuerpo y usando el equipo personal de seguridad.13. se deben poner "tierras" en uno o a ambos lados del lugar de trabajo dependiendo del tipo de sistema (3F3H.1 MANIOBRAS EN LÍNEAS AÉREAS. . hacer la conexión a los conductores de línea. Cortesía Hubbell / Chance www. D. B: Corto Circuito Simétrico 60 Hz C.hubbellpowersystems. CORRIENTES QUE SOPORTAN LOS CONDUCTORES EN kA [13. F: Corriente Máxima 60 Hz .2] __________________________________________________________ A.com Los cables del juego de tierras deben tener la capacidad suficiente para soportar la corriente total de falla a tierra. La tabla siguiente de la norma ASTM F855-5 muestra las corrientes posibles de conducción de un conductor de acuerdo con su tamaño. E. A Calibre B C 6 ciclos D 15 ciclos E 30 ciclos F 60 ciclos 15 ciclos 30 ciclos 2 1/0 3/0 4/0 250 kcm 350 kcm 14,5 21 36 43 54 74 10 15 25 30 39 54 29 47 74 94 120 150 18 30 47 60 70 98 13 21 33 42 49 69 9 14 23 29 35 49 13.3 RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD RELACIONADAS CON LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA Los equipos de naturaleza eléctrica, en alta o baja tensión, cuando por razones de mantenimiento son desconectados de su alimentación, deben conectarse a tierra antes de recibir servicio. Se debe conectar a tierra para evitar accidentes por: 1. Tensiones inducidas por líneas adyacentes. 2. Fenómenos inducidos por corrientes de falla 3. 4. 5. 6. en estructuras metálicas cercanas. Descargas atmosféricas. Errores humanos al energizar circuitos equivocados. Contactos accidentales con conductores energizados. Mal funcionamiento de equipos de desconexión. conductores o El caso (1) se presenta muy comúnmente en líneas subterráneas de distribución, el caso (6) en interruptores automáticos de circuitos de baja tensión y el caso (4), desgraciadamente de una manera muchas veces mortal, tanto en alta como en baja tensión. Según datos del Instituto Mexicano del Seguro Social www.imss.gob.mx, hay considerablemente más casos de accidentes por contacto accidental en líneas de baja que en alta tensión. En alta tensión TODOS los circuitos de cualquier longitud deben ponerse a tierra para trabajar en ellos. Inclusive, los circuitos telefónicos también de longitud mediana, deben conectarse a tierra para darles servicio. 13.4 REFERENCIAS [13.1] NOM-029-STPS-2005. Mantenimiento de las Instalaciones Eléctricas en los Centros de Trabajo – Condiciones de Seguridad. DOF 31-V-2005 México, D.F. [13.2] ASTM F 855. Standard Specifications for Temporary Protective Grounds to be Used on De-energized Electric Power Lines and Equipment. [13.3] F. P. Dawalibi, R. D. Southey, P. Hotte. Distribution Line Safety Grounding: Parametric Analysis. IEEE ESMO 1998. SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA - TEORÍA, DISEÑO, MEDICIÓN y MANTENIMIENTO 5. Puesta a Tierra de Protección Atmosférica Índice 5.1 DESCARGAS ATMOSFÉRICAS [5.4] y [5.12]. La descarga atmosférica conocida como rayo, es la igualación violenta de cargas de un campo eléctrico que se ha creado entre una nube y la tierra o, entre nubes. Los rayos que nos interesan por su efecto, son los de nube a tierra, y en éstos se pueden encontrar 4 tipos: 2 iniciados en las nubes, y 2 iniciados en tierra, ya que pueden ser positivos o negativos. Los más comunes, siendo el 90 % de los rayos detectados, son de una nube negativa hacia tierra. Los rayos que inician en tierra son relativamente raros y ocurren normalmente en montañas o en estructuras altas, por lo que no los tomaremos en cuenta en lo subsiguiente. En la referencia http://sky-fire.tv/index.cgi/spritegallery.html pueden verse fotografías de ellos y de los fenómenos electroatmosféricos llamados "sprites" y "elves" Los rayos iniciados en las nubes negativas, normalmente aparecen en nubes de tormenta del tipo cumulonimbus convectivas que usualmente miden de 3 a más de 50 km de largo, y son consecuencia de un rompimiento dieléctrico atmosférico. Este rompimiento una vez iniciado, avanza en zigzag a razón de unos 50 metros por microsegundo con descansos de 50 microsegundos. Una vez que el rompimiento creó una columna de plasma en el aire, la descarga eléctrica surgirá inmediatamente dentro de un hemisferio de unos 50 m de radio del punto de potencial más alto. Y, cualquier objeto puede ser el foco de esta descarga hacia arriba de partículas positivas, aún desde una parte metálica debajo de una torre. La figura muestra el rayo producido por una nube cargada negativamente contra tierra según el modelo de Hasbrouk [5.2]. Los rayos consisten usualmente de descargas múltiples, con intervalos entre descargas de decenas a centenas de milisegundos. La primera descarga es la que tiene mayor amplitud, mientras que las subsecuentes tienen tiempos de ataque más rápidos, aunque la velocidad de las descargas se ha Y para las descargas que siguen a la primera. A consecuencia de ello. Pero. un edificio puede tolerar hasta 100. maneja una magnitud promedio de una descarga negativa de 31 kA. con una carga en movimiento intranube de unos 40 Coulombs. B. con una pendiente promedio máxima de 24. La protección de estructuras es más tolerante que una protección electrónica. 545-552. Las descargas no pueden ser detenidas. Algunas particularidades aumentan la probabilidad de la caída de rayos en un lugar. las puntas agudas incrementan también la probabilidad de una descarga. Es importante.7]. Esta energía es la que se disipa mediante los rayos. y suceden más frecuentemente en tormentas invernales con nieve y en latitudes altas.000 V mientras que componentes electrónicos a 24 V se dañarán con voltajes sostenidos de 48 volts! Los rayos ocurren con diferentes intensidades y un sistema que proteja contra su efecto deberá ser diseñado tomando en cuenta los rayos promedio o mayores del área en cuestión. Un sistema de protección contra descargas. Los rayos de una nube positiva hacia tierra contienen más carga que sus contrapartes negativos. y entre conductores que conectan dos zonas aisladas. Bent [5. Así. El campo eléctrico debajo de una nube de tormenta es generalmente considerado entre 10 y 30 kV/m. 5.4]. Una nube de tormenta promedio podría contener unos 140 MWh de energía con voltajes hasta de 100 MV.3 kV/us. En general no exhiben el mismo comportamiento de pasos de los negativos. R. La primera descarga está entre 6 y 15 x 10E7 m/s y la segunda entre 11 y 13 x 10E7 m/s. Además. Págs. El intentar proteger contra descargas directas puede ser excesivamente caro. pueden circular grandes corrientes en las canalizaciones metálicas. con corrientes pico que van de unos cuantos kiloamperes a unos 200 kA con un percentil (50) de 20 kA. con un promedio de 39. de acuerdo con los datos del Sr. pero la energía puede ser desviada en una forma controlada. Las descargas atmosféricas pueden causar grandes diferencias de potencial en sistemas eléctricos distribuidos fuera de edificios o de estructuras protegidas. por lo que son muy estudiados. 2da.5 kV/m con el que las puntas empiezan a emitir iones.2 SISTEMAS DE PARARRAYOS [5. aún sin la descarga. y hasta 70 kV/us ha sido registrado. Por ejemplo. una magnitud menor aunque más rápidas.9 kV/us. Edición.encontrado que depende del lugar geográfico. una nube cargada electrostáticamente crea diferencias de potencial en la tierra directamente debajo de ella. la frecuencia de descargas en un lugar es proporcional al cuadrado de la altura sobre el terreno circundante. 345 kV and above. Esto hace que las estructuras aisladas sean particularmente vulnerables. debe: . El Electric Power Research Institute (EPRI) en su Transmission Line Reference Book. comparar estos valores con el de 1. llamado de pararrayos. A la frecuencia equivalente de los rayos. La inductancia de los conductores de cobre usados para tierras es de aproximadamente de 1. estas señales de alta frecuencia no seguirán nunca una vuelta muy cerrada del conductor. Por ello.64 uH/m. Los rayos son señales eléctricas de alta frecuencia. una descarga eléctrica que caiga cerca. y conductores múltiples conectados en paralelo a tierra. Además. de aproximadamente 1 us. lo que impide que conduzcan la corriente [5. dentro de un mismo predio puede existir un potencial entre dos placas de metal enterradas. Por ello. no importando si es a tierra o entre nubes. Al fluir esta corriente por tierra. a su vez. a manera de malla. Conducir la energía de la descarga a tierra. Por ejemplo. en un sistema de electrodos múltiples conectados entre sí.1]. un oleoducto puede transmitir la corriente de una descarga a una gran distancia del punto donde la descarga tuvo lugar. para los rayos. existe la probabilidad de que exista una diferencia de potencial entre algunos de sus puntos aterrizados.   Capturar el rayo en el punto diseñado para tal propósito llamado terminal aérea. porque cada doblez incrementa la reactancia inductiva. ya que todas las partes del sistema conectadas a tierra. gran potencial y alta corriente. por ello son causa de interferencia en sistemas electrónicos.5]. fluirá por tierra la corriente cerrando el circuito. causará grandes corrientes en la tierra para restablecer el equilibrio de cargas. Cuando la energía de un rayo viaja a través de una trayectoria de gran impedancia. que todos los cables de conexión a tierra de pararrayos deben tener curvas generosas en lugar de esquinas cerradas. El problema de diferencia de potenciales entre electrodos se complica aún más cuando una nube cargada pasa por encima de la malla. Si existen electrodos al final de ese conductor. Además. mediante un sistema de cables conductores que transfiere la energía de la descarga mediante trayectorias de baja impedancia. para dirigir a tierra las descargas atmosféricas se utilizan las técnicas para señales en altas frecuencias. el daño causado puede ser grave por el calor y las fuerzas mecánicas que se crean [5. Son de alta frecuencia por la elevada razón de cambio de la señal. Es conocido que un campo magnético se crea cada vez que existe un rayo. es básico que la impedancia a tierra sea baja para la descarga. Este campo induce una corriente en cualquier conductor en la vecindad del rayo. y. Como los rayos se reflejan como cualquier onda de alta frecuencia. se recomiendan curvas con radio de unos 20 cm. Por eso. la impedancia debida a la inductancia es muchas veces mayor que la impedancia debida a la resistencia del conductor. Como ejemplo una malla de . elevarán y bajarán su potencial con respecto de tierra al tiempo de la descarga. Por lo que. De ahí. causará una diferencia de potencial entre los diferentes electrodos y esta diferencia de potencial. causará que fluya corriente por los conductores de la malla. los conductores más largos de 10 m tienen una impedancia en términos prácticos infinita. Como la tierra no tiene una resistividad uniforme en todos los puntos. Disipar la energía en un sistema de terminales (electrodos) en tierra. Al no tener carácter obligatorio esta norma.html> y Prevectron <http://www. y a falta de éstas. ya que se considera de efectividad igual que una punta del tipo Franklin. construidas mayormente de metal. el estándar aprobado por la asociación contra el fuego (NFPA) es el Franklin/Faraday y.com/nlsi_bus/nlsi_pub1. Una lista de algunos de ellos. [5.html 5.franklin-france. Ejemplos de esta clase son: a) Todos las estructuras metálicas excepto tanques u otras estructuras que contengan materiales inflamables. requieren de poca o ninguna protección. el llamado Franklin/Faraday. El otro. En México. puede encontrarse en: http://www.. están instalando sus sistemas bajo normatividad francesa. en su caso. los equipos y estructuras son clasificadas según su necesidad de protección contra descargas atmosféricas.com/ESPAGNOL/indexesp.com/>.30 x 30 m con 36 cuadrados.En las controversias de carácter civil. 5. tenemos desde el 2006 una Norma Mexicana al respecto emitida por ANCE con el número NMX-J-549-ANCE. no fue aceptado como parte del estándar. de cable de 0. con las normas mexicanas. lo que dará una impedancia de 25 ohms bajo una onda triangular con tiempo de pico de 1. ARTÍCULO 55.3. las autoridades judiciales o administrativas competentes en sus resoluciones deberán tomar como referencia las normas oficiales mexicanas y en su defecto las normas mexicanas. deben cumplir con las normas oficiales mexicanas y. y el de puntas de inicio (early streamers en inglés). PRIMERA CLASE. En el mundo.2 us. existen muchos Códigos nacionales sobre Sistemas de Pararrayos. se conoce como NFPA-780. cuando no se especifiquen las características de los bienes o servicios. silos y estructuras similares.1 ZONA DE PROTECCIÓN (Método Norteamericano) En Norteamérica.5 cm de diámetro tiene una inductancia de 400* 10-7 H.indelec. Importante: De acuerdo con el artículo 55 de la Ley Federal de Metrología y Normalización. las normas NMX sí son obligatorias para el gobierno federal y sus dependencias.3 ESTÁNDARES DE PROTECCIÓN [5.Las estructuras de esta clase. .8]. o ninguna normatividad. que no concuerdan entre sí. entre otras marcas en el mercado.. Sin perjuicio de lo dispuesto por la ley de la materia. En EUA. por lo que la NMX-J-549-ANCE de pararrayos sí les aplica.lightningsafety. que es el tradicional. arrienden o contraten las dependencias y entidades de la administración pública federal. El requisito es que verdaderamente estén conectados a tierra. los bienes o servicios que adquieran. mercantil o administrativo. tanto así que en misma Europa permanecen los dos estándares de protección. c) Astas bandera construidas de algún material conductor. las compañías que promueven las marcas de puntas de inicio Sante-Elme <http://www. b) Tanques de agua. Referencia: ANSI/NFPA 78-1989. con las internacionales.4]. Tanto en Europa (donde caen menos rayos que en nuestros países latinoamericanos). como en Norteamérica. se ha debatido mucho sobre los métodos de protección. ladrillo u otros materiales no conductores. Y derivado de ese modelo.. histórico o intrínsico. El equipo dentro de la zona de protección debe ser conectado a la misma red de tierras para que no exista una diferencia de . y que normalmente recibe un tratamiento pararrayos completo. Entre éstas están: a) Edificios de gran valor estético. piedra. con terminales aéreas. QUINTA CLASE. tal como edificios con cubierta metálica. TERCERA CLASE. Se incluyen en esta clase: a) Edificios de madera. sin elementos de refuerzo metálicos. b) Edificios conteniendo combustibles o materiales explosivos.Esta clase consiste de edificios con cubierta conductora y estructura no conductora. g) Subestaciones eléctricas.1].Esta clase consiste de edificios con estructura metálica y cubierta no conductora. d) Tanques o conjuntos de tanques. f) Líneas de transmisión. [5. desde 1970 se emplea el método de la esfera giratoria para calcular la zona o distancia de protección de los pararrayos [5.Una quinta clase consiste de aquellas cosas cuya pérdida puede ser de consecuencias. cables de bajada y electrodos de aterrizado. Este tipo requiere de terminales aéreas conectadas a la estructura y fuera de la cubierta para actuar como terminales pararrayos. e) Plantas de energía y estaciones de bombeo. incluyendo terminales aéreas.13].. b) Chimeneas. Aún con elementos de refuerzo. cables de bajada y electrodos de aterrizado..Esta clase consiste de estructuras no metálicas.. La técnica usada para analizar la acción de las descargas en objetos a tierra es el modelo electromagnético desarrollado originalmente por Golde R.H. éstas deben tener una gran protección contra rayos. Este tipo requiere de conductores para conectar la cubierta a electrodos en la tierra. que requieren una protección .SEGUNDA CLASE. CUARTA CLASE. c) Estructuras conteniendo sustancias que pueden ser peligrosas si se derraman como consecuencia de una descarga. graneros y otras estructuras ordinarias. Este sistema se aplica en iglesias. SISTEMA FRANKLIN Benjamín Franklin fue el primero en darse cuenta que la altura era un factor importante en el diseño de protecciones contra rayos. atrae una descarga atmosférica. El rango de atracción de un pararrayos es la distancia sobre la cual un pararrayos sencillo vertical de una altura dada sobre un plano limpio. es el que consiste en terminales aéreas de cobre. bronce o aluminio anodizado terminadas en punta. El sistema más sencillo y más antiguo de pararrayos. llamadas puntas Franklin. casas de campo. El espacio protegido por tal dispositivo define el lugar en que la construcción no suele ser afectada por una descarga directa. .potencial entre puntos en el sistema. Sin embargo. aparatos conectados a líneas eléctricas que salen del área de mismo potencial pueden dañarse de no tener las protecciones mencionadas en el capítulo sobre equipos electrónicos. colocadas sobre las estructuras a proteger de los rayos. . cuando esta altura mínima se emplea.7 Aluminio 278 g/m Cu. diá (mm) Conductor principal.9 Aluminio 558 g/m Cu. Los materiales clase I se utilizan para la protección de estructuras que no exceden de 23 m de altura.1] y. peso 9.1]. la distancia entre ellas debe ser como máximo de 6 m.5 Cobre.las más pequeñas miden 30 cm . Entre las diferencias importantes de las dos clases de materiales se tiene: Clase I Terminales Aéreas. 50 mm2 Al Clase II 12.7 Cobre. 12. cables. 283 g/m Al 58 mm2 Cu. las estructuras que si exceden dicha altura. 97 mm2 Al . y. por lo menos cada terminal aérea debe tener dos trayectorias a tierra. los materiales clase II. accesorios y terminales de tierra). De acuerdo con el estándar NFPA 780 [5.Estas terminales deben estar por lo menos 25 cm . 15. Para asegurarnos de una buena conexión y de una baja impedancia. 141 g/m Al calibre 29 mm2 Cu. existen dos clases de materiales (terminales aéreas. y estas trayectorias deben estar cuando más a 30 m de separadas entre sí.sobre la estructura [5. la NOM [1. al añadir a las terminales aéreas conductores que crucen sobre la estructura a proteger como una caja de Faraday limitada sobre y a los lados de la construcción. es una práctica recomendada utilizar conectores de prueba a una altura de 1. 28 hilos calibre 14 o más grueso de cobre para conductores principales. y todo ese conjunto resultante es conectado a cables múltiples de bajada. Para estructuras grandes. en:     Arcilla Profunda y Húmeda.0 a 1. que a su vez se conectan al sistema de tierras perimetral del edificio..tamaño mínimo de alambre 17 AWG Cu. 14 AWG Al 15 AWG Cu.Se requieren dos o más varillas espaciadas más de 3 m. 13 AWG Al Los tamaños de los conductores más usuales son: 29 ó 32 hilos calibre 17 (65.En un suelo muy poco profundo. el conductor podría colocarse sobre la roca. Suelo con tierra poco profunda. un cable en anillo se instala en una trinchera alrededor de la estructura.3] dice que cualquier parte metálica no conductora de corriente a una distancia menor de 1... Cuando se emplean conductores de aluminio.. para estructuras ordinarias menores a 23 m de altura. Para mejorar aún el contacto. el sistema de electrodos para la protección contra descargas atmosféricas depende también de las condiciones del suelo. SISTEMA TIPO JAULA DE FARADAY.1].8 m del cable de los pararrayos debe tener puentes de unión a éste para igualar potenciales y prevenir arqueos {250-46}.5 m. De acuerdo con la norma NFPA-780 [5.6 kcm) de cobre para conductores de uniones. Al respecto de la trayectoria.Se emplean trincheras radiales al edificio de 5 m de largo y 60 cm de ancho en arcilla. . De ahí que. se utiliza una modificación al sistema Franklin de pararrayos. es posible colocar placas de al menos 2 pies2. Si la roca está más superficial.Una simple varilla de 3 m es suficiente. Los conductores terminan en tierra en sendos electrodos. Suelo arenoso. se debe tener precaución en no llegarlos hasta el suelo porque sufren corrosión. Rocas. y para revisar el estado de dichos electrodos. Para hacer más efectiva la protección de este sistema. y el riesgo de que un rayo que penetre en un edificio protegido de esta manera es extremadamente pequeño [5. la NOM-001-SEDE-1999 permite que se unan al sistema de pararrayos [1. 5.3. Aunque se debe notar que los rieles de los elevadores no deben ser usados como el conductor de bajada de los pararrayos.3] {620-37b}.2 ZONA DE PROTECCIÓN (Método de puntas de inicio) . se usan puntas del tipo Franklin o del tipo "paraguas" (patentadas).6].Los edificios modernos con estructura de acero y con varillas embebidas en concreto se acercan al concepto de la jaula de Faraday. El efecto se traduce en una zona de protección de forma parabólica alrededor de la punta. D = 20 m para un nivel D = 40 m para un nivel D = 60 m para un nivel de protección III de de protección protección I. coexisten dos estándares para protección contra descargas atmosféricas. E incluye la protección contra las consecuencias eléctricas debida al flujo de corriente del rayo a través del sistema de protección. II Donde D es el radio de la esfera rodante del modelo electrogeométrico. Considerando que h no puede ser mayor que la D obtenida del tipo de protección. sobre la estructura a proteger. El estándar NFC 17-102 es aplicable para protección contra rayos. La tabla siguiente con los radios de protección. la NFC 17-102 (Julio 1995) sobre puntas iniciadoras. la NFC 17-100 (1997). donde de 2 a 4 metros son fijos. 40 y 60 us) y. los demás se calculan mediante la fórmula metros. se dice. y h es la altura de la punta de emisión temprana relativa al plano horizontal que pasa por el elemento a proteger.2. usando puntas iniciadoras en estructuras de menos de 60 m de alto y de áreas abiertas. IEC 1024-1 (1990) que está basada en la caja de Faraday mencionada en el punto 5. el estándar preveé tres tipos de protección. son las que inician la descarga hacia arriba unos cuantos microsegundos (Delta T) antes de la descarga principal.3. De acuerdo con la peligrosidad de una descarga sobre la estructura a proteger. de radio (Rp) en un plano horizontal. Las puntas iniciadoras.En Francia. . contempla 3 tipos de puntas iniciadoras (25. y. los valores de altura (h). en metros. 4] . Si la instalación comprende algunas puntas. etc.PUNTOS IMPORTANTES DEL ESTÁNDAR NFC 17-102 La punta debe estar por lo menos 2 m más alta que el área que protege. 5.1 PROTECCIÓN DE TORRES DE COMUNICACIÓN [5. incluyendo antenas. tanques. techos.4. éstas deben estar interconectadas por un conductor de área de por lo menos de 50 mm2. torres de enfriamiento.4 PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS Y EDIFICIOS 5.5 m Cada punta debe estar conectada por lo menos con un conductor bajante. a menos de que el cable esté ruteado sobre un obstáculo estructural o arquitectónico con una diferencia de más de 1. Dos o más bajantes se requieren si:    La proyección horizontal del conductor es más grande que su proyección vertical El sistema está instalado en una estructura más alta que 28 m Es importante notar que los bajantes deben estar instalados en dos diferentes paredes. Por lo que se recomienda usar la estructura con una punta electrodo en su parte superior con conectores adecuados para su conexión al acero estructural. alambrado de las luces de alerta y por el blindaje del cable coaxial. y con ello. la inductancia del cable tan largo crrea una trayectoria de tan alta impedancia que no es efectivo como circuito a tierra. elevar menos el potencial de tierra del sistema y para bajar el riesgo a las personas cuando esas torres están en zonas densamente pobladas. Sin embargo.y. los que reciben el nombre de contraantenas.Se ha visto que las torres metálicas de comunicaciones incrementan sustancialmente la densidad de descargas en el lugar donde son instaladas. Estas contraantenas pueden ser menores de 30 m si el suelo es adecuado y los electrodos son efectivos. La probabilidad se incrementa aproximadamente con el cuadrado de la altura de la torre [5.0. por lo que el patrón de emisión radial cambia también y el arreglo puede evitar la recepción en ciertas zonas. La corriente remanente será conducida por las retenidas. se corroe el acero . electrodos de tierra horizontales llamados contraantenas o. Y. Una manera es colocar una punta pararrayos en la cima de la torre y de ahí un conductor de cobre por toda la longitud de la torre. Para disipar rápidamente la energía de los rayos que pegan en las torres. Variaciones considerables existen en la forma de como proteger una torre. Si un rayo toca una torre. . se acostumbra colocar radialmente conductores enterrados horizontalmente bajo las mismas técnicas de aterrizado equipotencial empleado en las subestaciones de potencia.38 Volts de la celda galvánica . la torre conducirá la mayoría de la corriente a tierra. como conexión a tierra. el plano de tierra cambia. por estar el cobre y el acero en contacto.11]. el anillo de tierra utilizado por la puesta a tierra de los equipos electrónicos. Note que cuando se usan arreglos de puntas sobre antenas de radio. . se debe mantener una separación de por lo menos 180 cm entre los conductores visibles de sistemas de comunicación y los conductores de pararrayos".La NOM [1. Una trenza de 3 a 6 pulgadas de ancho es usualmente empleada en este uso. Incrementando la distancia entre la torre y el edificio del transmisor y usando blindajes tipo Faraday se puede reducir el impacto de la descarga en el equipo.3]{800-13} dice "cuando sea factible. La conexión a este cabezal debe ser por lo menos de área igual a la sección transversal de los cables coaxiales. La entrada del cable de comunicaciones al edificio debe ser a través de un cabezal de tierras. Además. Otra conexión va en la base de la torre y la otra en el cabezal de tierras.Las conexiones a tierra del cable coaxial se colocan en los cables de la antena a una altura de 50m y a cada 30 m hacia arriba después de esa altura. Las luces de alerta solamente requieren de supresores de picos en las líneas de conexión eléctrica. los que también se deben aterrizar en el cabezal. . La altura de 50 m es crítica debida al hemisferio de descarga del rayo ya mencionado. es preferible colocar el cable de señal por dentro de la estructura metálica de la torre para reducir la corriente en su blindaje. asfalto o en tierra están sin duda conectados a tierra [5.3 PROTECCIÓN DE ÁRBOLES. un tanque que es eléctricamente continuo y de por lo menos 3/16" de grueso no puede ser dañado por las descargas directas. . Los árboles que crecen aislados o que tienen una altura tal que sobrepasan cualquier estructura. Tanques menores a esa medida. Los tanques se conectan a tierra para alejar la energía de una descarga directa así como para evitar las cargas electrostáticas. como se menciona en [5. son un blanco de las descargas atmosféricas. Por ello.4]. para esos casos se recomienda protegerlos como si fuesen una estructura. el método más novedoso es el de emplear el acero de refuerzo del muro de contención de derrames. Pero.4. por último.4]. Y. Ver en el capítulo de Materiales.5.2 PROTECCIÓN DE TANQUES [5. Tanques mayores de 6 metros de diámetro en concreto. El segundo método consiste en conectar un mínimo de 2 electrodos espaciados no más de 30m entre ellos radialmente al tanque. necesitan un medio adicional para conectarlos a tierra.9]. 5.4. los electrodos empotrados en concreto.1]. La más simple es conectarlos a sistemas de tuberías que no tengan uniones aisladas. el tanque debe estar sellado contra el escape de vapores que puedan incendiarse [5. Esto puede lograrse de tres maneras. Por ejemplo. Ciertos tanques están autoprotegidos contra rayos. según la relación empírica encontrada por Eriksson [5. También. Las líneas aéreas reciben descargas por 100 km de línea. se han obtenido las siguientes ecuaciones empíricas de los resultados encontrados. .15] donde H es la altura de la línea b el ancho de la línea Ng es la densidad de rayos De lo anterior se desprende que una línea alta recibe mayor número de descargas que una baja. ha sido ampliamente estudiada y. se ha encontrado que las corrientes de descargas son mayores (>80 kA) en los lugares de índice isoqueráunico alto [5.5.4 PROTECCIÓN DE LÍNEAS AÉREAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA La probabilidad de que un rayo caiga en una torre de transmisión.10].4. desde 13. . para lo cual se tomaba en cuenta el nivel isoqueráunico de la zona multiplicado por alguna constante (0. Los árboles altos y cerca de las líneas protegen las líneas de transmisión contra descargas atmosféricas. el uso de hilos de guarda reducen en gran medida los voltajes inducidos en los tubos. En el oeste de los EU y Canadá con derechos de vía en lugares boscosos.8 kV y se tienen líneas en toda una gama de estructuras. Como los edificios están ubicados en una zona rural en promontorios. En cambio.Laboratorio de Oak Ridge Tennessee [5. se tomaban en cuenta los parámetros probables de una descarga de fuentes como Golde [5. se utilizan los apartarrayos sin hilo de guarda en terrenos donde se tiene resistencia a tierra de electrodos de más de 25 ohms. 5. Lo que ahora se llama "Construcción Resistente a Rayos" (ver fotografías siguientes) que consiste primordialmente en niveles más altos de aislamiento y ángulos más pequeños de protección. las líneas reciben descargas atmosféricas frecuentemente. llamado hilo de guarda y. el uso únicamente del hilo de guarda es económicamente aceptable en donde el terreno por donde pasa la línea tiene una baja resistividad. En una tabulación de disparos contra descargas de cada línea en los últimos 40 años. Si la descarga probable tiene un voltaje que excede éstas. hay que considerar que cuando existen gasoductos u oleoductos subterráneos en paralelo con líneas de transmisión. por otro lado. se encontró que las líneas con menos salidas por maniobras de "recierre" de los "restauradores" son aquellas que tienen el tipo de construcción de voltaje más alto que el que les corresponde.Los distintos componentes de una línea están definidos por sus características de voltajetiempo o nivel básico de impulso (BIL: iniciales en inglés).1 Caso de estudio 1.8 kV hasta en estructuras para voltajes de subtransmisión (69 kV).13].25 a 0.18] La red eléctrica del laboratorio en media tensión está alimentada en 13. mediante apartarrayos.4. La protección contra descargas atmosféricas de líneas aéreas de energía eléctrica se logra colocando un hilo puesto a tierra sobre ellas. El método de diseño tradicional de líneas de transmisión consideraba un flameo (flashover) por año. El ángulo de protección obtenido al colocar un hilo de guarda es de 30 grados siempre y cuando el hilo se conecte a una tierra de baja resistencia (25 ohms o menos). un flameo (flashover) aparecerá.. las líneas a veces no llevan hilo de guarda y con los árboles son protegidas.5) y. Hay que notar que esta protección no protege a los equipos. Por último.4. Para líneas de distribución. Los hilos de guarda están conectados directamente a la malla de tierra de la subestación.5 PROTECCIÓN DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS Las subestaciones de potencia son protegidas por puntas pararrayos colocadas sobre las estructuras.Complejo Silao de General Motors de México. La configuración de los conductores es en línea recta sobre aisladores clase 15 kV colocados sobre la cruceta normal de la misma clase (configuración T). sin mover ni hacia arriba. la cual alimenta subestaciones en su mayoría sobre postes en el perímetro del complejo.5. Como solución. 5.2 Caso de estudio 2.4.. En el caso de las estructuras metálicas tipo rejilla (lattice). Las estructuras de la línea es lo más elevado en decenas de metros. y por los hilos de guarda de las líneas que rematan en la subestación. ni hacia abajo las estructuras originales. En paralelo con el patio del ferrocarril corre una línea de 1 km de longitud en postes de concreto de 13.8 kV. la mismas estructuras forman una jaula de Faraday de protección. Al estar la línea protegida únicamente por cortacircuitos fusibles las descargas atmosféricas cercanas abrían frecuentemente el circuito durante la temporada de lluvias.4. .4. se propone protegerla mediante un hilo de guarda aterrizado únicamente en los remates colocado sobre puntas metálicas en las extremidades de los postes. la onda de voltaje se refleja y en ciertos lugares puede llegar a ser de hasta del doble de la amplitud original. que puede ser un ramal sin uso.4. porque se ha comprobado que los rayos caen mayormente sobre las líneas.Para el cálculo de las zonas de protección se emplea el método de la Esfera Rodante tratado en el punto 5. que son aparatos eléctricos que dirigen a tierra los sobrevoltajes.1. .6. 5. reguladores de voltaje. interruptores.1 Apartarrayos [5.6 PROTECCIÓN DE EQUIPOS ELÉCTRICOS EN MEDIA Y ALTA TENSIÓN.17] Las descargas estáticas producen en los conductores una onda de sobrevoltaje viajera en los dos sentidos. para ser mayor su efectividad.4. Las subestaciones de distribución no son protegidas contra una descarga atmosférica directa.3. los apartarrayos. deben colocarse uno por fase y lo más cerca posible del equipo a proteger. Cuando esta onda llega a una discontinuidad en el circuito. Por lo anterior. etc. en su viaje a tierra. 5. como transformadores. o. 5. siempre y cuando sea un sistema secundario multiaterrizado.3] {280-24} observa que el conductor de puesta a tierra directa del apartarrayos de un sistema de distribución. Y. La NOM-001-SEDE-2005 [1.Los apartarrayos están definidos por sus características de "flameo" y por su voltaje cuando entran en operación.4. un circuito con un alto nivel básico de impulso (BIL) con un lugar predefinido de bajo nivel causará que el arqueo suceda en ese punto.6. Esto requiere de un interruptor para abrir la falla en . podrá interconectarse al neutro del secundario siempre y cuando éste último tenga una conexión a una tubería metálica subterránea de agua. que los conductores no se lleven en cubiertas metálicas a menos de que se conecten a éstas en sus dos extremos {280-25}. Estas características se coordinan con las de los otros aislamientos para definir la clase de nivel básico de impulso (BIL).2 Cuernos de Arqueo (Spark Gaps) La teoría detrás de este método es que si el circuito de distribución va a arquear de un modo o de otro. En cambio. Las desventajas son el ajuste mismo de la distancia de arqueo.4. el supresor debe tener una capacidad para conducir grandes corrientes a tierra. son de pequeña capacidad. 5.3 Restauradores (Reclosers) En la fotografía un restaurador en SF6 tipo estación marca Siemens.6.4. 5.1 Supresores de sobrevoltajes o de picos (TVSS) Los supresores se seleccionan de acuerdo a su clase de protección.7 PROTECCIÓN DE EQUIPOS ELÉCTRICOS EN BAJA TENSIÓN.60 Hz. .4. los supresores que se utilizan junto a las cargas sensibles a los sobrevoltajes. Con la llegada de los restauradores automáticos de alta velocidad este método de protección ha llegado a ser bastante utilizado principalmente en países europeos. y las fallas por presencia de aves principalmente. 5. en un servicio con una capacidad de corto circuito muy alta.7. Así. o la densidad de descargas (GFD por las siglas en inglés de Ground Flash Density) regional expresada normalmente como un promedio anual. Por esa razón.3 PROTECTORES DE CABLES DE INSTRUMENTACIÓN Y DE COMUNICACIONES. Este parámetro se puede obtener localmente utilizando contadores de descargas o cualquiera de las versiones de los sistemas de localización de rayos comerciales. se debe probar su susceptibilidad a falla en laboratorios especiales bajo normativa especial.6 REDES DE MONITOREO ATMOSFÉRICO Para cualquier análisis de ingeniería se requiere del número de descargas por unidad de tiempo y unidad de área. Existen máquinas como los aviones que no pueden fallar a consecuencia de una descarga atmosférica.Y. 5. Ejemplo de un laboratorio: www. . Para detalles sobre la protección de cables en comunicaciones ver: 3.5 PRUEBAS DE SUSCEPTIBILIDAD A DESCARGAS ATMOSFÉRICAS.retlif. por lo que algunos de los estándares comúnmente aplicados son:        Boeing D6-16050-5 EUROCEA/ED-14E FAA AC:20-136 MIL-STD-1757 RTCA/DO-160 SAE ARP5412/5413 SAE AE4L 5.com Actualmente la industria aeroespacial no tiene un estándar único para pruebas. dichos supresores deben ofrecer una protección coordinada para ser efectiva. [5. en su Lightning Research Plan. el cual rápidamente fue aceptado y renombrado CIGRE 10 kHz. el cual fue rápidamente adaptado como el estándar mundial. mientras que los sistemas de localización pueden obtener datos de áreas mucho más grandes. y. varios sistemas para contar descargas fueron inventados utilizando mediciones eléctricas y magnéticas. En los setenta. los servicios meteorológicos del mundo han anotado los días tormenta o niveles queráunicos. Durante muchos años.15] Durante los sesenta se desarrolló el contador vertical aéreo de descargas atmosféricas. . Los datos queráunicos son compilados en cartas geográficas con líneas de igual nivel queráunicos o líneas isoqueráunicas. se han propuesto relaciones matemáticas entre los días tormenta al año (Td) registrados y la densidad de descargas a tierra (Ng) (descargas a tierra/unidad de área/unidad de tiempo). Otros trabajos en Sudáfrica desarrollaron el contador de descargas RSA 10. EPRI contrató con la Universidad de Nueva York la obtención de datos de la densidad en los estados americanos contiguos a través de una red de localización de rayos (SUNY US). de estos datos se puede determinar el lugar de la descarga. Los sistemas utilizan un número finito de antenas remotas para detectar los campos eléctrico y magnético al tiempo de la descarga. Con los años. Un día tormenta es un día en que un trueno es escuchado. El CIGRE 500 Hz. La importancia de la densidad para el diseño de protecciones contra rayos fue reconocida por la Electric Power Research Institute (EPRI) en 1982.Los contadores de descargas están limitados a unos kilómetros. La NLDN es un sistema probado de detección de rayos. para coincidir con el ciclo de manchas solares. con la intención original de localizar incendios potenciales forestales. de rayos a tierra/km2/año como unidad de medida. Esta información está siendo utilizada por compañías eléctricas y de telecomunicaciones para planear instalaciones de protección y. EPRI y el Bureau of Land Management auspiciaron estudios sobre descargas atmosféricas que dieron como resultado la National Lightning Detection Network (NLDN). para preparar cuadrillas de mantenimiento de emergencia cuando alguna tormenta importante se avecina.10]. han perdido algo su validez con los cambios climáticos [5.com/ Este nuevo sistema ha introducido la densidad de rayos a tierra (GFD por sus siglas en inglés) con no. Pero. pasó a ser operada por una división del Grupo Vaisala https://thunderstorm. La cobertura actual (2005) es la de los 48 estados contiguos de los Estados Unidos y. obtener los mapas de densidad de rayos utilizados para proyectar el riesgo de los rayos. desde 1980. la CFE y el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) han mantenido los datos de índices isoqueráunicos. En 1992 la red NLDN fue desincorporada del gobierno de los Estados Unidos y. en tiempo real. localización. en Japón se ha descubierto que los valores isoqueráunicos obtenidos hace años. iniciados por rayos en zonas remotas del país. . polaridad y amplitud de cada uno de ellos. Su propósito fue recolectar datos de rayos nubes-tierra por un periodo de 11 años o más. En los Estados Unidos. Los datos históricos proveen de una referencia histórica que puede ser utilizada para confirmar la caída de un rayo y.En México.vaisala. grabando el instante de tiempo. parte de las provincias canadienses y estados mexicanos limítrofes. y tener siempre los calibres adecuados. TEORIA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGUN LAS NORMAS NOM E IEEE 6.1 ELECTROSTATICA Las cargas electrostáticas se crean en líquidos o polvos que tienen una rigidez dieléctrica elevada.Mapa de isodensidad de rayos en la República Mexicana elaborado en 1991 por CFE.2 MEDIDAS GENERALES CONTRA LA ELECTROSTATICA. para evitar cables en paralelo. Cuando esta puesta a tierra no es suficiente para evitar la acumulación de cargas electrostáticas. El calibre es importante desde el punto de vista de rigidez mecánica.  Cepillos de alambre muy delgado de bronce. y no interfieren con las lecturas de instrumentos como celdas de carga. En el caso de manejo de productos en polvo a granel. para lo cual se utilizan cables multihilos de temple suave o trenzas metálicas desnudas. Estos conductores permiten el movimiento de electrones entre las diferentes partes. Protecciones Electrostáticas Indice 6. . en la industria se emplean los siguientes mecanismos que igualan o disminuyen la creación de potenciales de naturaleza electrostática.  Ionizadores de aire. 6. se especifica conectar todas las partes metálicas entre sí. El sistema de uniones metálicas entre los distintos componentes puede hacerse en conjunto con el diseño del sistema de tierras de potencia. y pueden llegar a ser de varios kilovolts de magnitud. no de capacidad de corriente. Tienen forma de cañón de aire. Ejemplo: en materiales laminados plásticos. de 5000 a 8000 Volts. barra.  Barbas metálicas en contacto con el material. . etc.D. Ejemplo: cartoncillo impreso. Trabajan con una fuente de C. barrera de aire.  Humidificadores. Ejemplo: en el manejo de fibras textiles sintéticas. deben ser puestos a tierra para drenar cualquier carga. por ello. SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA . Es importante observar que ciertos fluidos que se descargan libremente dentro de tanques crean cargas electrostáticas grandes. En caso de ser necesario. con conector de tipo pinza para igualar potenciales de todos los vehículos que carguen o descarguen producto al o del tanque. se recomienda tener electrodos de instrumentación con puesta a tierra (Ground Loop Interrupt). ORP. Mediciones de Resistividad para Diseño . las normas especifican la instalación de por lo menos un cable flexible con conexión al mismo sistema de tierras del tanque. por lo que lo adecuado es colocar la descarga debajo del nivel del líquido.3 PROTECCION DE TANQUES Para evitar las descargas electrostáticas que pudieran poner en peligro las instalaciones en el caso del almacenaje en tanques de productos inflamables. DISEÑO. 6. para evitar que las cargas fluyan a través de electrodos y circuitos electrónicos causando lecturas falsas y reduciendo la vida útil de los electrodos. y de harinas de maíz. etc. y donde se tiene instrumentación (pH. sus válvulas y accesorios metálicos en caso de conducir un fluido no conductor de electricidad. MEDICIÓN y MANTENIMIENTO 7. Sin embargo estos materiales son muy susceptibles de presentar problemas debido a la electroestática y.).TEORÍA. Los tanques y tuberías de fibra de vidrio o de material plástico presentan problemas serios porque estos materiales no son conductores. un electrodo suspendido dentro del tanque y conectado a la red de tierras perimetral drenará cualquier carga interna. En el caso de tanques con recubrimiento no conductor. 4]. y tratar de conseguir una resistencia a tierra de unos 100 ohm o menos con una sola varilla electrodo es virtualmente imposible. estando determinada por:        Sales solubles Composición propia del terreno Estratigrafía Granulometría Estado higrométrico Temperatura Compactación 7. Por ejemplo. Como ejemplo. COMPOSICIÓN DEL TERRENO La composición del terreno depende de la naturaleza del mismo. cuya acepción es utilizada internacionalmente. como la resistencia que ofrece al paso de la corriente un cubo de terreno de un metro por lado. En su medición. obteniéndose lo que se denomina "Resistividad Aparente" que para el interés de este trabajo.1. el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40-500 ohm-m por lo que una varilla electrodo enterrada 3 m tendrá una resistencia a tierra de 15 a 200 ohms respectivamente. El factor más importante de la resistencia a tierra no es el electrodo en sí. En la NOM-022-STPS-1999 se define el término resistividad. sino la resistividad del suelo mismo.2. la resistividad es prácticamente la misma. ésto es. por la cantidad de humedad. para valores menores de esa cantidad. la resistividad es muy alta. se promedian los efectos de las diferentes capas que componen el terreno bajo estudio. minerales y sales disueltas. por ello es requisito conocerla para calcular y diseñar la puesta a tierra de sistemas.Índice 7. De acuerdo con la NOM-008-SCFI-1993. Su representación dimensional debe estar expresada en Ohm-m.1. la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 ohm-m o más alta. para conducir electricidad. es conocida además como la resistencia específica del terreno. será conocida simplemente como "Resistividad del Terreno". para valores de 1% (por peso) de sal (NaCl) o mayores.1 LA TIERRA Y LA RESISTIVIDAD [5. ya que éstos no suelen ser uniformes en cuanto a su composición. La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste. . 7. La resistividad del terreno varía ampliamente a lo largo y ancho del globo terrestre. pero.1. En cambio. SALES SOLUBLES La resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos. el sistema debe ser diseñado tomando en cuenta la resistividad en el peor de los casos. 7. ESTADO HIGROMÉTRICO El contenido de agua y la humedad influyen en forma apreciable.4. la resistividad del suelo se eleva considerablemente cuando el contenido de humedad se reduce a menos del 15% del peso de éste. época del año.7. Como ejemplo. 7. La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad y grueso de la roca en estudios geofísicos. hasta el punto que.1. En los 3 m de longitud de una varilla electrodo típica. puede tenerse el caso de que en tiempo de secas. causa que la resistividad sea prácticamente constante. ESTRATIGRAFÍA El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. Asimismo puede ser empleada para indicar el grado de corrosión de tuberías subterráneas. Por ello. En XX se encuentran ejemplos de diferentes perfiles de resistividad.1. profundidad y el nivel freático.3.5.6. se procurará siempre colocar los electrodos en los terrenos más compactos posibles.2 MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO. Por ello. Por esta razón la resistividad de la grava es superior a la de la arena y de que ésta sea mayor que la de la arcilla. 7. Y. sistema electrónico.7. 7. un terreno puede tener tal resistividad que no pueda ser empleado en el sistema de tierras. Pero. un mayor contenido de humedad del 15% mencionado. COMPACTACIÓN La resistividad del terreno disminuye al aumentar la compactación del mismo. planta generadora o transmisora de radiofrecuencia. a medida que es mayor la cantidad de agua en estado de congelación.1.1.1. TEMPERATURA A medida que desciende la temperatura aumenta la resistividad del terreno y ese aumento se nota aún más al llegar a 0° C. Su valor varía con el clima. así como para encontrar los puntos óptimos para localizar la red de tierras de una subestación. GRANULOMETRÍA Influye bastante sobre la porosidad y el poder retenedor de humedad y sobre la calidad del contacto con los electrodos aumentando la resistividad con el mayor tamaño de los granos de la tierra. se va reduciendo el movimiento de los electrolitos los cuales influyen en la resistividad de la tierra 7. . al menos se encuentran dos capas diferentes de suelos. no es requisito para hacer una malla de puesta a tierra. tiene sistemas de filtraje. Por ejemplo. El perfil de la resistividad del suelo determinará el valor de la resistencia a tierra y la profundidad de nuestro sistema de puesta a tierra. éste leerá otras señales de voltaje y corriente que no son las adecuadas. de acuerdo a su principio de operación. Son de una longitud aproximada de 60 cm y un diámetro de 16 mm. es aconsejable encontrar el área de más baja resistividad para lograr la instalación más económica. dichos sistemas van a inducir corrientes por el suelo debido a los campos electromagnéticos de 60 Hz y darán una lectura errónea. Por ejemplo. los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosión. Además de lo anterior se hace necesario contar con una cinta no metálica de 50 m aproximadamente. También estos aparatos de repente tienen oscilaciones en sus lecturas y no es posible leerlas. Los aparatos de mayor uso. . Si hay corrientes distintas a las que envió el aparato. Un aparato inteligente. pueden ser de 2 tipos: del tipo de compensación de equilibrio en cero y el de lectura directa. También traen 4 electrodos de material con la dureza suficiente para ser hincados en la tierra con marro. si estamos cerca de una subestación o de una línea en servicio. Para medir la resistividad del suelo se requiere de un terrómetro (llamado en otros países: telurómetro) o Megger de tierras de cuatro terminales. coaxiales. la filtra y luego la deduce.En general. De igual manera sucede cuando los electrodos de prueba están mal conectados o tienen falsos contactos. forma una estadística y obtiene un promedio. de análisis y mide lo que halla. Los terrómetros deben inyectar una corriente de frecuencia que no sea de 60 Hz para evitar se midan voltajes y corrientes que no se deban al aparato sino a ruidos eléctricos. pero esa información la analiza. para hacer una medición manda una señal de 100 Hz y mide. Para enrrollamiento rápido se recomienda construir un sistema devanador que permita reducir el tiempo de la medición. Los terrómetros son analógicos o digitales y deben contener 4 carretes de cable calibre 14 AWG normalmente. luego manda otra señal de 150 Hz y vuelve a medir y puede seguir enviando otras altas frecuencias hasta que los valores van siendo similares. lleva conductores blindados. Aunque para diseñar un sistema de tierras de gran tamaño. y vamos a realizar mediciones de resistividad y resistencia de tierra. con un aparato de 60 Hz. darán señales falsas de corriente y voltaje. En este punto es necesario aclarar que la medición de la resistividad del terreno. Cortesía AVO International. las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno.Los terrómetros tienen cuatro terminales 2 de corriente (C1. Con objeto de medir la resistividad del suelo se hace necesario insertar los 4 electrodos en el suelo. En la medición de resistividad de un terreno. en otro a 90 grados del primero. causados por la geología del terreno. Como la medición obtenida por un terrómetro es puntual. y por el contrario no dependen en forma apreciable del tamaño y del material de los electrodos. P2) y están numerados en el aparato C1 P1 P2 C2. Frank Wenner del U. En 1915. . 7. Estos electrodos están enterrados en línea recta y a igual separación entre ellos. Megger de Cuatro Terminales. Los terrómetros deben estar certificados y probados en el campo con una resistencia antes de realizar las mediciones. El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos P1 y P2. y. es común encontrar valores muy dispares. Bureau of Standards desarrolló la teoría de este método de prueba. el eliminar los valores que estén 50% arriba o abajo del promedio aritmético de todos los valores capturados. en el sentido de las diagonales. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración.2. se deben hacer mediciones en un sentido. el Dr. aunque sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra. La resistividad aparente del terreno es una función de esta resistencia y de la geometría del electrodo.1 MÉTODO DE WENNER. y la ecuación que lleva su nombre. por lo que es una práctica común de una tabla con lecturas.S. C2) y 2 de potencial (P1. ya que también emplea 4 electrodos.2. MÉTODO DE SCHLUMBERGER El método de Schlumberger es una modificación del método de Wenner. que con ellas se obtenga el promedio. O sea A > 20B. La resistividad aparente está dada por la siguiente expresión: Si la distancia enterrada (B) es pequeña comparada con la distancia de separación entre electrodos (A). si la distancia entre electrodos A es de 3 metros.43 ohms.En la figura se observa esquemáticamente la disposición de los electrodos. Como ejemplo. en donde la corriente se inyecta a través de los electrodos exteriores y el potencial se mide a través de los electrodos interiores.15 m y la lectura del instrumento es de 0. 7. la siguiente fórmula simplificada se puede aplicar: La resistividad obtenida como resultado de las ecuaciones representa la resistividad promedio de un hemisferio de terreno de un radio igual a la separación de los electrodos. y las mediciones se realizan variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos interiores. La configuración.2. B es 0. .105 ohms-m según la fórmula simplificada. la resistividad promedio del terreno a una profundidad de 3 metros.141 ohm-m según la fórmula completa y de 8. así como la expresión de la resistividad correspondiente a este método de medición se muestra en la figura. pero en este caso la separación entre los electrodos centrales o de potencial (a) se mantiene constante. Se recomienda que se tomen lecturas en diferentes lugares y a 90 grados unas de otras para que no sean afectadas por estructuras metálicas subterráneas. a distancia múltiplos (na) de la separación base de los electrodos internos (a). Y. es de 8. El método de Schlumberger es de gran utilidad cuando se requieren conocer las resistividades de capas más profundas. Por lo general.4 DATOS DE RESISTIVIDAD DE SUELOS TÍPICOS . Solamente se recomienda hacer mediciones a 90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras subterráneas. para cada espaciamiento se toman dos lecturas de resistividad en direcciones perpendiculares entre sí. 7.3 PERFIL DE RESISTIVIDAD Para obtener el perfil de resistividad en un punto dado. La gráfica resultante de trazar el promedio de las mediciones de resistividad (R) contra distancia entre electrodos (a) se denomina perfil de resistividad aparente del terreno. 7. sin necesidad de realizar muchas mediciones como con el método Wenner. Se utiliza también cuando los aparatos de medición son poco inteligentes. se utiliza el Método de Wenner con espaciamientos entre electrodos de prueba cada vez mayores. 30*10e6 10000 . (@ 3 metros de profundidad) CERRO DE LAS HILAMAS (Rocoso) CERRO GORDO (Rocoso) COLONIA PARQUE MANZANARES (Arenoso) ESTACIÓN DEL FERROCARRIL (Arcillas) TECNOLÓGICO DE LEÓN (Arcillas) PARQUE HIDALGO (Antiguo ojo de agua) 220 ohm-m 80 ohm-m 14 ohm-m 8 ohm-m 7 ohm-m 3 ohm-m 7.4000 2*10 e6 . (LAPEM) a 1.4. Lugar: Parte norte de la zona urbana de León. .5 EJEMPLOS DE PERFILES DE RESISTIVIDAD 7. capa inferior rocosa: perfil de resistividad ascendente.MATERIAL RESISTIVIDAD (ohm-metro) Permafrost Asfalto Seco Asfalto Mojado Concreto Seco Concreto Mojado Compuesto GAP seco Compuesto GAP con 30% de agua en masa 3500 .6 * 10 e6 1200-28000 21-100 0.5.2 DATOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO DE OTROS LUGARES IRAPUATO.032 0.6 m de profundidad.4.1 DATOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO DE LA CIUDAD DE LEÓN. GTO.015 7. 11-27 ohm-m 7. Guanajuato. GTO.1 Capa superficial arcillosa y húmeda. Para simular su comportamiento se requiere de por lo menos utilizar los valores de 2 capas. . Lugar: Zona del cerro de la Bufa en Zacatecas. Para simular su comportamiento se puede utilizar la resistividad promedio. Ags.7. Lugar: Zona urbana de Aguascalientes. Existen programas para elaborar modelos del terreno con los datos de las mediciones. capa inferior arenosa: perfil de resistividad descendente. Zacatecas.5.3 Terreno rocoso y seco.2 Capa superficial muy seca. La figura de ejemplo es del programa RESAP-Soil Resistivity Analysis de la compañía Safe Engineering Services and Technologies Ltd. Para simular su comportamiento se requiere de por lo menos utilizar los valores de 2 capas. Perfil de resistividad plano.5. 7. 1 ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA Es muy importante tomar en cuenta que por norma [1. Materiales de Puesta a Tierra Índice 8.TEORÍA. .SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA . DISEÑO. los electrodos de puesta a tierra de los sistemas eléctricos deben estar accesibles y preferiblemente en la misma zona del puente de unión principal del sistema. MEDICIÓN y MANTENIMIENTO 8.3] (250-26c). 1.3] (250-8). . 2. Es importante hacer notar que en lugares donde existe congelamiento de la superficie. Electrodos de Placa Otras estructuras o sistemas metálicos subterráneos cercanos. En los siguientes puntos se explica cada uno de esos tipos de electrodos. la profundidad de enterramiento es mayor a la que se menciona en los párrafos siguientes. Por lo menos tener 3 m en contacto directo con la tierra. Porque en los E. o. Los tipos de electrodos no permitidos por la norma oficial mexicana son: 1. Electrodos de aluminio. el sistema de electrodos de puesta a tierra se forma interconectando los siguientes tipos de electrodos (siempre que existan):     Tubería metálica de agua enterrada. en los cálculos debe considerarse como aislada la parte del sistema de tierras que puede estar en contacto con la tierra congelada.1. Electrodo empotrado en concreto (Ufer) Anillo de tierra. los comités del NEC [1. Tuberías de gas enterradas. TUBERÍA METÁLICA DE AGUA ENTERRADA Para que una tubería de agua pueda usarse como electrodo de puesta a tierra. 8.U. En caso de no disponer de alguno de los anteriores.4] se opusieron a incluirlos porque el aluminio es un material que se corroe con mayor facilidad que el cobre y los compuestos químicos que se le forman no son buenos conductores eléctricos.De acuerdo con la norma oficial mexicana [1. se deben usar uno o más de los electrodos especialmente construidos:    Electrodos de varilla o tubería. Aunque en Europa se han utilizado. Estructura metálica del inmueble. las compañías suministradoras de este fluido se opusieron a ello. debe reunir los siguientes requisitos: 1. La única desventaja de su uso es que debe complementarse con un electrodo adicional. con el fin de igualar potenciales en caso de una falla. 8. Aparentemente él estuvo encargado de las pruebas de electrodos de puesta a tierra para arsenales en Arizona en 1942. ELECTRODOS DE CONCRETO ARMADO O UFER.3. Los electrodos Ufer. Eléctricamente continua hasta el punto de conexión. se deben puentear éstos. No confundir este tipo de electrodo. del artículo (250-80a) de la norma oficial mexicana [1. .3](250-94) y.2 ESTRUCTURA METÁLICA DEL EDIFICIO La estructura metálica de los edificios puede ser usada. se deben unir las columnas a las partes metálicas de la cimentación con conductores según los calibres de los conductores de puesta a tierra de la norma [1. la American Water Works Association [8.3]. siempre que esté bien puesta a tierra. la corriente de fuga a tierra es en parte corriente continua.1.5] está propugnando por eliminar las tuberías de agua como electrodos principales. puenteando el medidor del agua. conector para tuberías Por otro lado. esto es. la tierra arenosa es el peor terreno para obtener una resistencia baja. se llaman de esa manera en memoria de un ingeniero de nombre Herb Ufer. lo que provoca corrosión galvánica en las tuberías. si está colocado en una posición intermedia.2.1. 8. casi siempre olvidado. Claramente. en caso de haber sellos formados por películas plásticas. de conectar los sistemas interiores de tuberías para agua al puente de unión principal o a los electrodos de puesta a tierra. debido a que con el uso cada vez mayor de equipos electrónicos. Para que sea baja la impedancia. que su impedancia a tierra sea baja. con el requerimiento. de acuerdo con la tabla 250-94 de la misma norma. de cualquiera de los tipos mencionados arriba. quien estuvo a cargo de los laboratorios de los aseguradores (UL) en Los Ángeles de 1927 a 1953. ERICO. que el National Electrical Code 1968 reconoció este tipo de electrodos. Consisten en utilizar en las estructuras nuevas. siempre que estén en contacto con suelos con resistividad de 50 ohm-m o menor [8. obteniéndose tan buenos resultados. siempre y cuando la cimentación haya sido diseñada para este fin con los cables de tierra adecuados conectados a las varillas. Para ello. El concreto tiene una estructura química ligeramente alcalina e higroscópica.3] (250-81c) dice que deben de constar de por lo menos de 6 metros de una o más varillas de acero desnudo o galvanizado o revestido de cualquier otro recubrimiento eléctricamente conductor. Algunas pruebas indican que la resistencia típica a tierra de una base para columna de anclaje medida en los pernos es de alrededor de 50 ohms. de no menos de 13 mm de diámetro. varios sitios en el oeste americano. . La NOM [1. mismo que se conectará a su respectiva columna.Pero. siempre y cuando se asegure que la estructura esté conectada a las varillas. localizadas en y cerca del fondo de un cimiento o zapata y. fueron probados con electrodos Ufer. En los sesentas. empotradas al menos 50 mm en el concreto.2]. se suelda por métodos de fusión un cable de acero a las varillas. el acero del concreto armado como electrodo principal. entre ellos estaciones de ski en la sierra. De ahí que la resistencia efectiva de un edificio de estructura metálica con veintitantas columnas en paralelo es de menos de 5 ohms. La combinación de estas características provee iones libres que permiten al concreto exhibir una resistividad consistentemente de unos 30 ohm-m. Los electrodos de concreto tienen una resistencia a tierra menor o igual que las varillas de cobre de un tamaño comparable. los electrodos de concreto armado que él midió tuvieron una resistencia a tierra de 5 ohms o menos. sin usar métodos especiales. conector para varilla. de sección transversal no menor al calibre 2 AWG (por resistencia mecánica) y de longitud no menor a 6 m enterrado a una profundidad de 800 mm y.1. 8. Estos anillos de tierras se emplean frecuentemente circundando una fábrica o un sitio de comunicaciones o de cómputo. que rodee al edificio o estructura. para que las grandes corrientes debidas a esas descargas no causen ningún daño por fractura al evaporar muy rápidamente el agua presente en el concreto. .4. éstos deben complementarse con electrodos de otro tipo. para proveer un plano equipotencial para edificios y equipos. ANILLO DE TIERRA Un anillo de tierra consiste en un conductor de cobre desnudo.Conectores Woertz En los lugares donde es posible que caigan descargas atmosféricas en el sistema de tierras con electrodos de concreto. Las tuberías deben tener un diámetro no inferior a 19 mm. Ocasionalmente se ha sabido de casos donde las varillas han sido regresadas hacia la superficie después de haber tratado de clavarlas en terrenos rocosos.7 mm de diámetro y que la varilla con protocolos de CFE 16 mm. estos electrodos pueden meterse en diagonal hasta con un ángulo de 45 grados de la vertical. si no es este el caso. o de Tubería. Placa. y las demás de por lo menos 16 mm.3](250-83c) los electrodos de varilla y tubo. no deben tener menos de 2. En cambio.40 m de su longitud esté en contacto con la tierra.40 m de largo y deben instalarse de tal modo que por lo menos 2.2.8. se deben enterrar horizontales en una trinchera abierta para el caso a 800 mm de profundidad por lo menos. Las varillas de metales no ferrosos deben estar aprobadas y tener un diámetro no inferior a 13 mm de diámetro. una varilla de acero galvanizado tiene una vida estimada de 15 años. Las varillas de acero con un recubrimiento de cobre (copperweld) de 10 milésimas dura un promedio de 35 años en un suelo promedio. y si son de hierro. se doblan o solamente no pueden entrar. si tiene un recubrimiento de 13 milésimas dura hasta 45 años. Cuando la roca está a menos de 2.3](250-83) dispone que se puedan usar uno o mas de los electrodos siguientes: a) De Varilla b) Electrodos c) Estructuras metálicas subterráneas 8. deben tener una protección contra corrosión en su superficie. las varillas no pueden meterse de esa manera. Pero.40 m. . En caso de terrenos rocosos o de tepetate. Estos electrodos se aplican al suelo mediante percusión hasta que alcanzan la profundidad adecuada.1.2 ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA ESPECIALMENTE CONSTRUIDOS. ELECTRODOS DE VARILLA O TUBERÍA De acuerdo con la NOM [1. Cuando no se dispone de alguno de los electrodos mencionados en el punto anterior. Hay que notar que la varilla de 5/8" comercial mide 14. la norma oficial mexicana [1. 4 mm de espesor.2 metros cuadrados de superficie en contacto con el suelo.3] del M.La alternativa al golpeado es perforar un agujero. 8. . donde: p es la resistividad del terreno en ohm .1.m L es el largo de la varilla en m r es el radio de la varilla en m En la tabla 10.1 se muestra la resistencia a tierra (teórica) de otras configuraciones de electrodos.2.2.52 mm de espesor. Y las placas de acero o fierro deberán tener por lo menos 6.I. La resistencia de contacto de una varilla está dada por la fórmula de Dwight [8.T. instalar la varilla y rellenar nuevamente el agujero. ELECTRODOS DE PLACA Los electrodos de placa no deberán tener menos de 0. aunque no se obtiene la compactación ni la baja resistencia de contacto de la varilla percutida. Si son de material no ferroso deberán tener por lo menos 1. más de cuatro brazos no son recomendables. ESTRUCTURAS METÁLICAS ENTERRADAS La NOM menciona la puesta a tierra mediante sistemas de tuberías o tanques enterrados. puede ser cualquier clase de estructura metálica subterránea. mencionan que si los ademes metálicos son utilizados como parte del sistema de tierras. Esos cables radiales llamados contra-antenas pueden ser menores a 30 m de largo si el suelo es adecuado. En el caso de torres de radiodifusión. menor corriente los circula. entre más cables. Y. Como la corriente se divide en proporciones iguales en los cables radiales.4. una baja corriente es más fácil de disipar y tendrá menor impacto en la elevación del potencial de tierra del sistema. y.. ELECTRODOS PARA PUESTA A TIERRA EN RADIO FRECUENCIA (NO EN LA NOM-OO1-SEDE).3.3. 8.8. pero.1. ELECTRODOS PARA PUESTA A TIERRA DE PARARRAYOS . se emplean cables en configuración de estrella (radiales) para su puesta a tierra. Las normas mencionadas hacen énfasis en que los ademes presentan muy baja resistencia a tierra en c. MIL-HDBK-419 y MIL-STD-188-124 no recomiendan el uso de los ademes de pozos para lograr una baja impedancia a tierra. Las normas americanas MIL-STD-1542B. Pero. no deben ser los únicos elementos en contacto con el suelo. no reducen la impedancia en corriente alterna. Los cables dispersan la energía de las descargas muy eficientemente.d. En la tabla 10. se ha encontrado más efectivo tener conectados los cables en un punto que tener múltiples anillos rodeando el sitio.2. Y. 8.1 se describe la resistencia a tierra (teórica) de estos electrodos en sus distintas configuraciones. Como se observa en ese documento. en lugares donde el tiempo de secas es largo. 8.3](921-25).5 MALLAS La norma oficial mexicana de instalaciones eléctricas requiere de un sistema enmallado de tierra con múltiples electrodos y conductores enterrados.0 m. colocados paralela y perpendicularmente con un espaciamiento adecuado a la resistividad del terreno y preferentemente formando retículas cuadradas. con el fin de minimizar los riesgos al personal en función de la tensión eléctrica de paso y de contacto [1.20 m. Su dimensión total es entre 0. éstos deben conectarse rígidamente con soldadura exotérmica entre sí y en los puntos donde se conectan los equipos que pudieran presentar falla o.4 m de longitud mínima. no son apropiados porque en ese tiempo su resistencia a tierra puede ser fácilmente mayor a 10 ohm. en las esquinas de la malla.30 a 1. Los cables que forman la malla deben colocarse preferentemente a lo largo de las hileras de estructuras o equipo para facilitar la conexión a los mismos.En México. Por su corta longitud. los electrodos para puesta a tierra de pararrayos más utilizados son los llamados rehiletes. El cable que forma el perímetro exterior de la malla debe ser continuo de manera que encierre toda el área en que se encuentra el equipo eléctrico de la subestación o planta generadora.3](921-18) La malla consta de una red de conductores enterrados a una profundidad que usualmente varía de 0. En cada cruce de conductores de la malla.80 y 1. que están formados por placas de cobre soldadas a una varilla del tipo copperweld. cuando están involucradas tensiones y corrientes eléctricas muy altas. Con ello. clavados verticalmente. los conductores deben conectarse a electrodos de varilla o tubo de 2. ya que es . se evitan altas concentraciones de corriente y gradientes de potencial en el área y terminales cercanas [1. temple semiduro. cable de cobre estañado para bajar el potencial electronegativo entre los diferentes metales.una práctica común de ingeniería aterrizar a dos cables diferentes todos los equipos.2 Cálculo de la malla requerida para subestación de potencia cumpliendo con el voltaje de paso y de contacto (IEEE Std 80) se encuentra el cálculo del calibre mínimo del conductor de la malla para resistir las corrientes de falla. Es importante notar que en Europa se emplea el estándar alemán DIN 57141. Los cables empleados en las mallas de tierra son de: acero. y cobre. es resistente a la corrosión y tiene un punto elevado de fusión (1083 C). Los conectores empleados en la malla del sistema de tierras de una subestación deben ser de tipo de compresión o soldables. se prefiere en el orden por su baja resistencia: temple suave. En 10. algunas compañías eléctricas desde el diseño utilizan en sus mallas de tierras.2. Para evitar la corrosión galvánica en terrenos de baja resistividad. acero inoxidable. acero galvanizado. y dentro de los cables de cobre. temple duro. . que da resultados equivalentes de calibres mínimos. El cobre aún es el material más utilizado porque tiene buena conductividad. acasolutions.Pero cuando se considera el robo del cobre como el factor importante.com 8. esa resistencia se puede reducir de dos siguientes maneras: mejorando el electrodo. o mejorando el terreno alrededor del electrodo. .7 MEJORAMIENTO DEL ELECTRODO. b) Usando varillas más largas c) Poniendo dos. tres o más varillas en paralelo.6 MEJORAMIENTO DE LA RESISTENCIA A TIERRA. 8. En la práctica. cuando la resistencia del electrodo único mencionado. que se complemente con electrodos adicionales de los tipos mencionados en 8. excede del valor buscado.1 separados por lo menos una distancia de 1. que no tiene una resistencia a tierra de 25 ohms o menos. compañías eléctricas y de telecomunicaciones han cambiado al cable de acero tipo Copperweld. puede ser mejorado: a) Usando una varilla de mayor diámetro.83 m entre sí. La NOM (250-84) permite para los sistemas con un electrodo único que conste de una varilla. Conductor de acero Copperweld . El electrodo en sí. tubería o placa. b) VARILLAS MÁS LARGAS Para los casos donde las capas superiores de la tierra son de arena y donde a gran profundidad se encuentra una capa de terreno húmedo.a) VARILLAS DE MAYOR DIÁMETRO Usando varillas de 19 mm en lugar de varillas de 13 mm se logra una reducción en la resistencia a tierra de hasta un 10% máximo. existen varillas que se acoplan unas a otras para lograr longitudes hasta de 15 m. Muy poco en realidad. . . incrementando ese espaciamiento a 6 m. doblando el largo.d. aunque se recomienda que estén separadas más del largo de cualquiera de ellas.1]. Por ejemplo. por los efectos mutuos. manteniendo una densidad baja de corriente en toda la superficie del electrodo.Por lo general. dos varillas en paralelo a 3 metros de distancia ofrecen una resistencia del 60% de la resistencia a tierra de una sola de ellas. se utilizan electrodos de 60 metros de largo. Otra ventaja es que con el uso de varillas largas. para evitar el fenómeno de electro-osmosis. las varillas de tierra no deben ser colocadas muy cerca una de otra [1. la reducción de la resistencia es del 50%. Pero. se obtiene una reducción del 40% de resistencia a tierra. La NOM [1. son mucho más largos que los normalmente utilizados en corriente alterna.3] (250-83) dice que la distancia entre ellas o de cualquier electrodo.8 m. . se controla el gradiente de potencial en la superficie. En la estación rectificadora de Rice Flats de la Bonneville Power Authority. c) VARILLAS EN PARALELO (ELECTRODOS MÚLTIPLES) El colocar varias varillas en paralelo es una manera muy efectiva de bajar la resistividad. no debe ser menos de 1. Los electrodos de puesta a tierra de las subestaciones en c. porque cada varilla afecta la impedancia del circuito. Pero. Cuando se utilizan múltiples electrodos. la impedancia es mayor y cada electrodo adicional no contribuye con una reducción proporcional en la resistencia del circuito. representa el decaimiento de la capacitancia asociada con la propagación en la tierra. dos varillas reducen la resistencia al 58% de una sola. Considere como ejemplo de ésto. Ésto puede ser verificado al unir las ecuaciones de las resistencias individuales y las de grupo. mientras que 10 varillas apenas reducen ese valor al 10 %.5 cm dan una resistencia de 210 ohm. Una varilla de 25 cm da una resistencia a tierra de 300 ohm. Dos varillas de 12. muchas varillas cortas tienden a ser más efectivas que unas cuantas largas. Por ejemplo. Es de observar que. Este es un valor aproximado que considera que las varillas están espaciadas por una distancia igual al diámetro del cilindro protector. un terreno de resistividad de 1000 ohm-m. La resistencia neta para (n) varillas (Rn) está determinada por la resistencia de una sola varilla (R). 2/3 de . Esto es. Y. Obviamente que esto supone que el terreno superficial es razonablemente conductor. el GEM de Erico.. 8. el uso cada vez mayor de tuberías no metálicas y. el GAP de Alta Conductividad 2000 S. Asimismo. Inte-France. etc. La bentonita entre otros compuestos como el sulfato de magnesio o de sulfato de cobre. Cero-Ohm. tiene el inconveniente de ser una solución costosa y que bajo ciertas circunstancias se requiere de mantenimiento. se tiene que mejorar el terreno mismo mediante productos químicos. Cuando la resistencia a tierra no es lo suficientemente baja.la resistencia. la caída en el nivel de aguas freáticas en muchos lados.1 se muestra la resistencia a tierra (teórica) de diversas configuraciones de electrodos. ha resultado en mayores resistencias a tierra de sistemas de electrodos que las de diseño.8 MEJORAMIENTO DEL TERRENO. El problema de lograr una resistencia baja en la roca así como en otros suelos de alta resistividad.1. El relleno ideal debe compactarse fácilmente.) cumple con esos requisitos. Pero. ser no corrosivo y a la vez buen conductor eléctrico. o de compuestos químicos patentados (El peruano THOR GEL. baja la resistencia a tierra. Cuando un sistema eléctrico se expande. En la tabla 10. está asociada con el material en contacto con el electrodo y la compactación que éste recibe al rellenar el agujero. cuando lo anterior ya no es posible.A.6 anterior. la que se creía era una baja resistencia a tierra. En el punto 8. hay algunos métodos para bajarla. se hace mala. hemos visto que el utilizar varillas más largas y. GRAF de IPECSA. pero. el uso de muchas varillas en paralelo. . un método utilizado en sudamérica. La bentonita es una arcilla consistente en el mineral montmorillonita. En el primero. Ver dibujo. es el uso de un electrodo hueco relleno de una sustancia química que se diluirá con el tiempo en el terreno adyacente. Aparte del relleno con alguno de los compuestos mencionados.En la figura.1].5 ohm-m con humedad del 300%. Y tiene una resistividad de 2. y tiene la particularidad de absorber hasta cinco veces su peso de agua y de hincharse hasta 13 veces su volumen seco [9. . existen otros métodos químicos más. un silicato de aluminio. pero es fácilmente demostrable que la resistencia a tierra obtenida. . puede ser fácilmente obtenida de una manera más económica con electrodos múltiples. El otro método es excavar una zanja alrededor de la varilla y llenarla con unos 20 o 40 kg de los compuestos químicos mencionados arriba.Este método es efectivo donde hay poco espacio como en banquetas o estacionamientos. diluyendo con agua. . Este método desarrollado en Japón en los 70s. tiene la ventaja que no requiere mantenimiento. con una capa de cemento seco de unos 5 cm de grueso y 50 a 60 cm de ancho.sankosha-usa. y por el tipo de material. o con el formulario. el cemento toma la humedad del suelo y endurece. se ha utilizado en China para mejorar la resistividad de un terreno de alta resistividad.asp. como se utiliza para cimentar las torres de líneas de transmisión. El perforar y usar explosivos para hacer grietas en suelos rocosos. se puede utilizar uno de los cementos puzolánicos de tipo grafítico conductores (EarthLink 101. utilizando un material de baja resistividad para rellenar las grietas [8. por lo que el mantenimiento es menos frecuente con el tiempo. se adapta perfectamente a los lugares donde la capa superficial es poco profunda y de alta resistividad. es antirrobo. San-Earth. Por último.6] Como resultado del mejoramiento del terreno se observa en las mediciones que la variación estacional de la resistencia de un electrodo es mucho menor a la que pudiera obtenerse en un terreno natural no mejorado. no se corroen los cables con el tiempo.com/calc4.) de la siguiente manera: se cubre el cable del electrodo [4/0 AWG] colocado horizontalmente en una zanja de unos 60 a 75 cm de profundidad. Conducrete.La primera carga dura unos 2 o 3 años y. las posteriores aún más. etc. La resistencia a tierra promedio se puede calcular utilizando la página: www. Con el tiempo. Y. ) para evitar falsos contactos. si se llegara a abrir. plomo. Charles Cadweld quien trabajaba como consultor para la compañía Electric Railway Improvement Company. y fue usada originalmente para unir los cables de señal a los rieles de ferrocarriles. Ultraweld o Mexweld] para redes de tierras de subestaciones de alta potencia y para las redes utilizadas en sistemas de comunicaciones y cómputo. ya que pierde características de seguridad la malla.3](250-115).8. conectores a presión. Thermoweld. Y no deben tener soldaduras con materiales de puntos de baja fusión (estaño. se prefieren las conexiones exotérmicas [De marcas: Cadweld. se inicia una reacción . La aplicación de la soldadura exotérmica a cables se la debemos al Dr. Para fabricar una conexión exotérmica no es necesaria una fuente de energía externa. Al encender una chispa sobre el polvo ignitor.9 CONECTORES Los conectores de conductores de puesta a tierra con los electrodos pueden ser del tipo de soldadura exotérmica. La compañía ERICO patentó el proceso y le llamó Cadweld en honor al doctor. En nuestro país. conocida hoy por sus iniciales como ERICO. abrazaderas u otros medios aprobados [1. etc. 10 REGISTROS La sección [1. Por ello.. obteniendo una unión metálica sólida en unos 20 segundos.. la misma norma especifica que deben hacerse mediciones periódicas en los registros para comprobar que los valores del sistema de tierras se ajustan a los valores de diseño. La mezcla adecuada de metal y polvo ignitor (llamada "carga") depende del tamaño de la cavidad del molde. y cuando se usen enterrados.química. se recomienda que sean al menos de 150 mm de diámetro para hacer cualquier maniobra y. donde el óxido de cobre es reducido por el metal aluminio.3](250-115) con la leyenda BURIED. 200.". que tengan tapa. 115. . 250 y 500. Pero en el caso de las subestaciones. se recomienda dejar registros en los electrodos de varilla. o protegerse contra daño físico. 150. 45. deben estar aprobados para su uso general sin protección. deben de ser compatibles con los materiales de los conductores y los electrodos de puesta a tierra. 90. Este cobre fluye sobre los conductores soldándolos en la forma del molde de grafito. ya que hay que tomar en cuenta que los moldes de grafito en uso normal se van desgastando y solamente sirven para máximo unas 50 soldaduras. Además. Cuando se coloquen registros. 8. y la Sección 250-112 menciona que la conexión debe ser accesible. la que los fabricantes han codificado por números que representan el peso de la mezcla: 32. produciendo cobre fundido a unos 1400 C y escoria de aluminio. 65. empotrado o enterrado. deben ser del tipo apropiado [1..3](250-117) dice textualmente que "las abrazaderas u otros accesorios para puesta a tierra..con una cubierta protectora. siempre que no esté en un electrodo hundido. Los conectores a presión a usarse en sistemas de puesta a tierra deben ser adecuados para el número y tipo de conductores. Es importante notar que una buena unión depende del ajuste del molde a los conductores. 11 CONDUCTORES DEL ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA. donde se permite que el conductor del electrodo no sea mayor de calibre 6 AWG en cobre (250-94 Exc a y b) [1. debe correr por un tubo conduit. si es de calibre 4 AWG o mayor. . lo que es mejor para la conductividad.Aparte de los registros de fábrica. la conexión a los electrodos se realiza con conectores del tipo mecánico. En el caso de las tuberías conduit. o del tipo Ufer.3]. 8. que son de utilidad en zona de tránsito de persona donde el voltaje de paso es muy elevado. En caso de ser calibre 6 AWG debe fijarse a la construcción o. se pueden construir esos registros empleando un tubo de albañal. esto es. excepto en casos donde esté expuesto a daño físico severo. no requiere de protección. deben correr siempre por tuberías conduit. empalmes irreversibles (250-81 Exc 1) puede llevarse a cualquiera de los electrodos disponibles del sistema de puesta a tierra y es dimensionado según el mayor calibre requerido para todos los electrodos disponibles de acuerdo con la tabla 250-94 de la NOM [1.3] Este conductor. El conductor del electrodo de puesta a tierra sin ningún empalme (Exc. los calibres menores. Es importante notar que dentro de los registros. hechos de polietileno. con la boca hacia arriba para que sirva de tope a una tapa de cemento. Excepto en el caso de un único electrodo del tipo varilla. éstas deben ser eléctricamente continuas. Y. Estos cables no deben ser de aluminio o de cobre con aluminio porque se corroen cuando están en en contacto con la tierra o con el cemento. marca Cadweld modelo XBM-2Q2Q Molde para conector exotérmico en "T" de cable de paso calibre 4/0 AWG a cable de derivación a tope calibre 4/0 AWG. 8. Tapa de acero. 150 m Cable de cobre temple suave de 19 hilos. a) Malla para subestación de potencia.010" de revestimiento. la norma mexicana de Instalaciones eléctricas sólo permite el uso de aluminio como conductor desde una altura mínima de 450 mm sobre el terreno natural [1.deben estar conectadas a tierra en ambos extremos. Molde para conector exotérmico en "X" de cable de paso calibre 4/0 AWG a cable de paso calibre 4/0 AWG. Marca Harger Modelo 362PBS . Inclusive las que cubren el cable de puesta a tierra de las acometidas residenciales. marca Cadweld modelo GTC-162Q 9 Pza 1 Pza 1 Pza 1 1 16 6 9 1 Pza Pza Conector mecánico para cable 4/0 de paso a varilla 5/8". y 3 m de longitud.3] (250-92a). calibre 4/0 AWG. marca Burndy modelo GAR6429 Pza Carga para soldadura exotérmica marca Cadweld modelo 250 Pza Carga para soldadura exotérmica marca Cadweld modelo 200 Pza Carga para soldadura exotérmica marca Cadweld modelo 115 Pza Registro de PVC de 10" de diámetro y 24" de profundidad.12 EJEMPLOS DE LISTADOS DE MATERIALES PARA PUESTA A TIERRA. Con 0. Varilla electrodo de puesta a tierra de tipo Copperweld de 5/8" de diámetro. marca Cadweld modelo XAC-2Q2Q Molde para conector exotérmico de cable de paso calibre 4/0 AWG a varilla electrodo de 5/8". Marca Conductores Monterrey Viakon. Por ello.