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RETI E Y SPT EL REGLAMENTO TÉCNICO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS Y LAS PUESTAS A TIERRA

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Retie

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Page 1: RETIE Y SPT

RETIE

Y SPT

EL REGLAMENTO TÉCNICO

DE INSTALACIONESELÉCTRICAS Y LAS PUESTAS A

TIERRA

Page 2: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

OBJETIVO

CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE FUNCIONES DE LOSSISTEMAS DE PUESTA A TIERRA –SPT- Y SU RELACIÓN CON LA SEGURIDAD ELÉCTRICAEXIGENCIAS DEL RETIE SOBRE LOS SPT

CONTROVERSIAS Y ASPECTOS A DESARROLLAR SOBRE EL TEMA

Page 3: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

CRITERIO DE EQUIPOTENCIALIDAD

EVITAR QUE EL CUERPO PRESENTE DIFERENCIAS DE POTENCIAL PELIGROSAS ENTRE SUS PARTES

CRITERIO DE AISLAMIENTO

INTRODUCIR UNA ALTA IMPEDANCIA ENTRE PARTES DEL CUERPO QUE TIENDAN A ESTAR A DIFERENTE POTENCIAL. LIMITAR O IMPEDIR EL FLUJO DE CORRIENTE

Page 4: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

FRENTE A CONTACTOS DIRECTOS

GENERALMENTE VOLUNTARIOS

• Impedir el contacto, usando el aire aislante

como

• Permitir el contacto con mucha precaución usando elementos aislantes (solopersonal competente para ello)

Page 5: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

FRENTE A CONTACTOS INDIRECTOS

GENERALMENTE INVOLUNTARIOS

• Garantizar equipotencialidad:

Todoelemento metálico expuesto a serenergizado y a ser tocado, se deberá equipotencializarse con tierra.

• Principio universal de protección eléctrica desde hace más de 100 años.

Page 6: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA RESPECTO

SEGURIDAD ELÉCTRICA

A

Garantizar equipotencialidad ante cualquier eventualidad eléctrica:

• Fallas del aislamiento a tierra de los equipos

Descargas eléctricas atmosféricas

Page 7: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

OBJETIVOS DE SEGURIDAD DE LOS SISTEMAS DE

PUESTA A TIERRAEL OBJETIVO PRINCIPAL DE LOS SISTEMAS DE PUESTA ATIERRA ES

GARANTIZAR SEGURIDAD AL PERSONAL DURANTEFALLAS ELÉCTRICAS O DESCARGAS.

EN ESTADO ESTACIONARIO, LAS PUESTAS A TIERRA DISMINUYEN LAS TENSIONES DE OBJETOS METÁLICOS QUESE ENCUENTRAN INFLUENCIADOS POR INDUCCIONES DEOBJETOS ENERGIZADOS O POR ESTÁTICA.

CUANDO SE PRESENTAN LAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS, PROPORCIONAN UN CAMINO SEGURO PARA LA CORRIENTE ELÉCTRICA DEL RAYO, MANTENIENDO LA EQUIPOTENCIALIDAD DE TODA LA INSTALACIÓN.

Page 8: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA RESPECTO

SEGURIDAD ELÉCTRICA

A

Laequipotencialidad se logra:

Uniendo todo lo metálico expuesto,

Utilizando conductor de tierra (polo tierra) en los equipos y gabinetes

al SPT

de

• Reduciendo las caídas de tensión en los cables de tierra durante el evento a controlar

Page 9: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

FUNCIONES DE LOS SISTEMAS

DEPUESTA

A TIERRA

1. TIERRA DE PROTECCIÓN:Conductor deequipotencialización ante fallas en los equipos.

Ö Garantiza un camino de baja impedancia a la falla(acción rápìda de las protecciones)

Equipotencializa las partes metálicas con tierra

Su función es proteger a la gente, no a los equipos

Durante las fallas la tensión del extremo no es cero

Ö

Ö

Ö

V = 0PROTECCIÓN

VIVO

VNNEUTRO

INI=0

TIERRA DE

Page 10: RETIE Y SPT

RETIE

Y SPT

2. MASA: Terminal común -conductor de referencia

Ö No dejarse interferir fácilmente por corrientes externas

Ö No tener una tensión permanente (idealmente 0 V respecto atierra remota).

3. TIERRA DE REFERENCIA: Voltaje de referencia de la tierra,igual para todos los circuitos que lo requieran

Bajo valor de Rpt (no dejarse interferir fácilmente)

No circulación de corrientes en ningún caso (lazos de tierra). Conexión radial y en cable aislado.

No presencia de tensiones permanentes (modo común)

Ö

Ö

Ö

a) b) c)

R

R

Page 11: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

TIERRA DE DESCARGA ATMOSFÉRICA: Actúa como espejo a lasondas electromagnéticas del rayo

4.

Busca equipotencializar toda la instalación durante el evento(unión de todos los elementos metálicos) para seguridad de las personas.

Â

Exige baja inductancia en el SPT (longitudes mínimas)Â

 Involucra la respuesta del SPT a frecuencias del orden de cientosde MHz

Involucra diferentes velocidades de propagación aire-tierra

Considera ionización del suelo

Conviene el menor valor de Rpt, económicamente factible

La eficiencia de los electrodos tiene un alcance en longitud

Â

Â

Â

Â

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RETIE Y SPT

5. TIERRA DE DESCARGA ESTÁTICA:

- Preventiva: No importa mucho el valor de Rpt (menor de 10 MΩ)

- Correctiva: Pretende descargar sin riesgo de chispa (altaimpedancia > 1 MΩ)

MALLA DE ALTA FRECUENCIA: Amortigua interferencias por6.propagación aérea hasta una

- Para operar no requiere PT

- Baja impedancia del loop

determinada frecuencia:

λ20

c20 f

L ≤ =

Page 13: RETIE Y SPT

RETIE

Y SPT

7. PUESTA A TIERRA DE SACRIFICIO:

-2.7V -0.44V +0.34V

CuFeMg

I

0.44V 0.34V

-

+

-

+

+2.7V 0.44V 0.34V-

Rmg Rfe Rcu

ELECTRODO DE SACRIFICIO

Fe Cu

-0.44V

+0.34V I

-

+

+

-

Rfe

Rcu

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RETIE Y SPT

8. MALLA DE TIERRA A FRECUENCIA INDUSTRIAL:

- Protege contra tensiones

de paso toque y transferidas ante fallas de 60 Hz

- Las partes metálicas alcanzan una tensión muy parecida (GPR)

- Se busca equipotencializar manos y pies durante fallas del SP (tensiones indirectas).

I" p

I

I'

I=I'+I"+ IM

IM

Page 15: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES

Tensión de mallaTensión de

toque Tensión transferidaTensión de paso

Perfil de tensionesen la superficieEt

EmE(ttrd)≈ GPR

Ep

Tierra remota

FIGURA N° 1 CONCEPTOS BÁSICOS

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RETIE

Y SPT

EXIGENCIAS DEL RETIE

SISTEMAS DE PUESTA

SOBRE LOSA TIERRA

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RETIE Y SPT

ARTÍCULO 15

Toda instalación eléctrica debe disponer

de

o

un S.P.T.

exterior,

En cualquier

punto

del interiornormalmen

teaccesible

a personas,

éstas

no debenquedar sometidas a tensiones

peligrosas de:•

Paso

Contacto

Transferidas

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RETIE Y SPT

OBJETIVOS DE LOS SISTEMAS DE

TIERRA

PUESTA

A

Seguridad de las personas

Protección de las instalaciones

Compatibilidad electromagnética

Page 19: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

CRITERIO FUNDAMENTAL DE SEGURIDAD

Máximacorriente

que

puedesoportar

el serhumano

(tensiones

de paso,

de contactootransferidas)No es criteri

ofundamental

deseguridad

elvalor

de la Resistenciade P.T. tomadaaisladamente

Un bajo valor de laR.P.T. es deseableparadisminuir(GPR)

la máxima

elevación

de potencial

Page 20: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

Page 21: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

contacto, no debeLasuperar

tensión

máxima

de

(V rms)Tiempo de despeje Máxima tensión de contacto

> 2 s 50 V

500 ms 80 V

400 ms 100 V

300 ms 125 V

200 ms 200 V

150 ms 240 V

100 ms 320 V

40 ms 500 V

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

REQUISITOS GENERALES

Elementos metálicos no eléctricos, no harán parte

Se deben conectar a tierra en algunos casos

de P.T.

Refuerzo estructural requiere conexión permanente a P.T.Conexiones enterradas con soldadura

exotérmica o conectorcertificadoEn instalacion

esdomiciliarias,

dejar

un punto

de conexiónaccesible e

inspeccionable

Si es caja dimensiones mínimasTapa removible

30 cm x 30 cm, si es circular φ= 30 cm,

No se permite el aluminio en electrodos enterrados

Prohibido utilizar el suelo comoretorno de corriente normal. No permite sistemas monofilares

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

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RETIE Y

SPT

MATERIALES

Electrodos de puesta a tierra

Se admite el uso de cable de acero

•• Fabricante

sgarantizarán

resistencia

a la corrosión > 15 años desdeinstalación, informar procedimientos de

instalación• Para certificar se podrá utilizar el método de inmersión en cámara

salina1000 horas (ASTM B117 Y ASTM G1) o el ensayo de corrosión por reproducción del perfil de electrolito del suelo, (ASTM G162-99 y ASTM G8-90) u otro método aceptado.

Longitud de varillas o tubos ≥ 2,4 m

Identificación marca y características (a 30 cm del

extremo) Espesor mínimo efectivo recubrimiento

Tabla 22

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

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RETIE

Y SPT

Densidad de rayos tomados por satélites

y comprobadospor Estaciones

terrenas

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RETIE Y SPT

CONDICIONES DEL DISEÑO

Aplicando el modelo electrogeométricoPor personal calificadoSiguiendo las buenas prácticas de ingeniería

Buscando mitigar los efectos electromagnético, mecánico y térmico del rayo

Garantizando que el cuerpo de una persona (1000 no se someta a una energía de más de 30 J

Ω)

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RETIE

Y SPT

MODELO ELECTROGEOMÉTRICO

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RETIE Y SPT

EXIGENCIAS

SOBRE LAS

BAJANTES

acue rd o c o n

e l m a te r ia l de

es t e

Cable de acero galvanizado ϕ ≥ 50 mm²Cada bajante termina en un electrodo de P.T.

Estar separadas un mínimo de 10 m

Localizarse en las partes externas

de la edificación

A ltu r a

es tr uc tu r a

N ú m e ro m ín im o de ba ja n te s

C a lib r e m ín im o de l c o n duc to r d e

C ob r e A lu m in io

M e n o r de 25 m

2 2 A W G 1/0 A W G

M a y o r de 25 m

4 1/0 A W G 2/0 A W G

Page 37: RETIE Y SPT

RETIE

Y SPT

CAPTAR LA DESCARGA

– Efectos mecánicos

ETAPAS

Proceso de formación de carga–

Proceso de descenso del líder–

Distancia de descarga–

Modelo electrogeométrico

Efectos térmicos

o CONDUCIR LA DESCARGA

Interferencia electromagnética

Tensiones de paso

p DISIPAR LA DESCARGA –

Interferencia eléctrica–

Resistencia de impulso

Page 38: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

CADA UNO CON UN

PARTICULAR

DEL LÍDER ESCALONADO ESCALONADO

DESCARGA DENTRO DE CANAL

CENTRO DE CARGA

CAMPO ELÉCTRICO

10 A 20 PASOS LÍDER

CHISPA DE RETORNO

NEUTRALIZARAMAS CORRIENTE DERETORNO LA NUBE POSTERIOR A IONIZADO NEUTRALIZA

LA

DESCARGA A TIERRA

EL CANAL

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RETIE Y SPT

96%

85%

90% 10%

4%

15%

Page 40: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

2. PARÁMETROS ELÉCTRICOS

DESCARGAS NEGATIVAS×

- Usualmente presentan múltiples descargas (3-5) (se han medidohasta 40)

- Las descargas subsecuentes presentan magnitudes menores pero tasas de crecimiento mayores

DESCARGAS POSITIVAS×

-

Casi siempre presentan una sola descarga

Sus tasas de crecimiento son mucho menores que las de las negativas (1/5)

La carga descargada es usualmente mayor (3) (se han medido hasta300 C)

-

Page 41: RETIE Y SPT

RETIE

Y SPT

× DESCARGAS TIERRA - NUBE

-

-

-

Se presentan en estructuras altas principalmente

La primera descarga presenta muy bajas tasas de crecimiento

Las descargas subsecuentes son normales

Page 42: RETIE Y SPT

RETIE

Y SPT

RETORNO

2 km

TIEMPO EN SEGUNDOS (NO EN ESCALA)

DURACIÓN DEL RAYO DURACIÓN DEL RAYO DURACIÓN DEL RAYO APROX. 40 s APROX. 40 s APROX. 40 s

APROX. 0.01 APROX. 0.04 APROX. APROX. 0.04 APROX.

0.001

0.001

RETORNO

LIDER LIDER LIDER ESCALONADO RÁPIDO RÁPIDO

RETORNO

Page 43: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

% E

XC

EE

DIN

G A

BS

CIS

SA

E

999

99

90

50

10

1

0.11

4

10

40

100

400

PEAK CURRENT, KILOAMPERES

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RETIE Y SPT

LÍDER ESCALONADO

rSC

CHISPA DE RETORNOrSC

LIDER ESCALONADOQ2 > Q1

rSC1

rSC2

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RETIE Y SPT

ELEMENTOAPANTALLADORES

rSC

ELEMENTOS rSC

APANTALLADOR

TOCA EL TOCA OBJETO

OBJETO

ZONA DE PROTECCIÓN

ZONA DE PROTECCIÓN

APANTALLAMIENTO EFECTIVO APANTALLAMIENTO INEFECTIVO

DEL OBJETO DEL OBJETO

AA

Page 46: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

rsc

rsc

ALTURA

rsc

rsc

a'''

a''A

C

a'

B

b'

Page 47: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

MÁSTILES AISLADOSDOS MÁSTILES CON UN CABLE

DE GUARDA ENTRE ELLOS

DOS MÁSTILES ESPACIADOS

Page 48: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

Aguavaporiz

ada(lb)

BIL(kV)

Corriente(kA)

Energía(kJ)

600100

0

1400

1800

2200

4,407,33

10,27

13,20

16,10

53147

288

476

710

0,0440,122

0,239

0,395

0,589

Page 49: RETIE Y SPT

RETIE

Y SPT

EFECTOS TÉRMICOS:

I2R = Potencia disipada

I media = 31 kA Gran potencia disipada (900 MW * R)

Evaporación rápida del agua

Fundición del material

“Explosión”Efectos

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RETIE

Y SPT

- R > R 60 HZ ELECTROS LARGOS (MAS DE 10 m)

V3 - V4 = TENSIÓN DE TOQUE V2 = TENSIÓN DE PASO

PASO

RRIENTE DISIPADA EN LA TIERRA

RESISTENCIA DE IMPULSOS: - R < R 60 HZ ELECTRODOS CORTOS

V3

TOQUE

V4

I

V1 -

I

V1

V2

CO

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RETIE Y SPT

PUNTAS CONVENCIONALES DE FRANKLIN

45°

45°

Page 52: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

Número deAltura (m)

descargas por año

76150

230

300

380

12

4

9

240

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PROGRAMA IEB-RAYORETIE Y SPT

Vista en planta

Vista frontal

Vista lateral

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

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RETIE Y SPT

ELEMENTOS DE PUESTA A TIERRA TEMPORAL

Page 57: RETIE Y SPT

RETIE Y SPT

PUESTA A TIERRA DE SEGURIDAD

CARACTERÌSTICAS TÈCNICAS

CORRIENTE DE

CORTOCIRCUITO TIEMPO DE

DURACIÒN DEL CORTOCORRIENTE PERMANENTENORMATIVIDAD APLICABLE

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RETIE Y SPT

PUESTA A TIERRA DE SEGURIDAD

TIERRAS FALSAS

CUCHILLAS DE PUESTA A TIERRA DE LÍNEAS O BARRAJES (EXCEPCIÓN – PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES ENCAPSULADAS)

PUESTAS A TIERRA REMOTAS – NO AUMENTAN ELPOTENCIAL EN EL LUGAR EN EL CUAL SE REQUIERE

VIENTOS DE LOS POSTES

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RETIE Y SPT

CONCLUSIONES

LA EQUIPOTENCIALIDAD ES EL PRINCIPIO DE LA SEGURAIDAD ELÉCTRICA, Y NO HA CAMBIADO EN MÁS DE 100 AÑOS

BÁSICO

EL RETIE HACE ÉNFASIS EN LOS SPT DEBIDO A ESE PRINCIPIO Y EN ESE SENTIDO REPRESENTA UNPROGRESO PARA NUESTRA INGENIERÍA.

OTRAS FUNCIONES DE LOS SPT DEBEN ANALIZARSE SIN SACRIFICAR LA SEGURIDAD

EL RETIE TIENE TODAVÍA MUCHOS PUNTOS OBJETO DE ACLARACIÓN Y DISCUSIÓN EN RELACIÓN CON LOS SPT