TECNOLOGÍA ELÉCTRICA

TEMA 3

INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA

INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA Normativa: MIE BT 018. UNE 20-460. MIE RAT 13 Recomendaciones UNESA - DEFINICIÓN DE PUESTA A TIERRA (MIE BT 018-2): Toda ligazón metálica directa, sin fusible ni protección alguna, de sección suficiente, entre determinados elementos o partes de una instalación eléctrica y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo, con objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no existan diferencias de potencial peligrosas y que al mismo tiempo permita el paso a tierra de las corrientes de falta o la de descargas de origen atmosférico.

- DEFINICIÓN DE MASA: Es cualquier parte conductora accesible de un aparato o instalación eléctrica, que en condiciones normales está aislado de las partes activas, pero que es susceptible de ser puesto bajo tensión como consecuencia de un fallo en las disposiciones tomadas para asegurar su aislamiento. ELEMENTO CONDUCTOR Es cualquier objeto metálico susceptible de propagar un potencial, situado en las proximidades de una instalación eléctrica pero no perteneciente a ella.

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CONCEPTOS BÁSICOS INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA INSTALACIÓN SIN DEFECTO

INSTALACIÓN CON DEFECTO

ESTUDIO DE UNA PUESTA A TIERRA ELECTRODO SEMIESFÉRICO: Distribución de los potenciales en el terreno en el funcionamiento de un electrodo semiesférico

Variación del potencial en la superficie del terreno.

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ESTUDIO DE UNA PUESTA A TIERRA PICA VERTICAL: Variación de la tensión en la superficie del terreno.

La distribución de potenciales dependerá de:

Estudio riguroso:

- Resistividad del terreno (? )

.-UNESA 1989, Bibliografía e.specializada

- Medidas y tipo de electrodo

.- Casos concretos

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA P.T. • Resistencia de tierra Rt

• Tensión a tierra Vt • Tensión de contacto V c

• Tensión de paso Vp • Tensiones aplicadas: • Tens. paso aplicada ( Vpa ) • Tens. cto. aplicada (Vca ) • Ten. a tierra transf. VtT • Ten de contacto transf. VcT

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FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA • Puesta a tierra de los neutros (en trasformadores y en generadores) • Puesta a tierra de las masas en un centro de transformación • Puestas a tierra de las masas de baja tensión

Ante un fallo fase-tierra ? Uf-t = U C

FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA

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FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA P. a T. DE LAS MASAS ? PROTECCIÓN DE LAS PERSONAS: (Disminuir Uc, Ud)

Rcd y Zcd ( ? ? )

I

DIAGRAMA UNIFILAR DE PLANTA

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PARARAYOS (AUTOVALVULAS) SECCIONADOR DE PUESTA A TIERRA

INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

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DISTRIBUCIÓN DE PUESTAS A TIERRA EN UNA INSTALACIÓN

ESQUEMAS DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN TT

(MIE BT 008) Y (UNE 20-460)

ESQUEMA DISTRIBUCION TN-C

ESQUEMA DISTRIBUCION TN-S

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DISTRIBUCIÓN DE PUESTAS A TIERRA EN UNA INSTALACIÓN

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA DE UNA PUESTA A TIERRA Tipos de electrodos:

Resistencia de P.T de distintos electrodos

• Otras

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(MIE BT 018) Resistividades (valores Orientativos)

VARIACIONES DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO (? ) CON: • LA HUMEDAD

LA TEMPERATURA

ESTACIONAL : 1.- ELECTRODO SUPERFICIAL 2.- ELECTRODO PROFUNDO

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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACION DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSION

E: Electrodo B: Punto de puesta a tierra CD: Derivación de la línea principal de tierra CE, DF, DG: Conductores de protección

AB: Línea de enlace a tierra BC: Línea principal de tierra C, D: Bornas o regletas de conexión

REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN CIRCUITO DE PUESTA A TIERRA 1 1

M 1

4

1 B

C

2 P

3

T 1: Conductor de protección 2: Conductor de unión equipotencial 3: Conductor de tierra o línea de enlace con el elemento de puesta a tierra 4: Conductor de equipotencialidad suplementaria

B: Borne principal de tierra M: Masa C: Elemento conductor P: Canalización metálica principal de agua T: Toma de tierra

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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN

ESTRUCTURA TÍPICA DEL ELECTRODO EN UN EDIFICIO O NAVE INDUSTRIAL

ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN

CONFIGURACIÓN PRÁCTICA:

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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN

R t ? ?? ·F (dimensiones) 35 mm 2 ) Línea principal de tierra (S > 16 mm 2 )

UNE 20 460

Otras tablas para determinar k: Conductores aislados y cond. Desnudos en contacto con cables aislados. Conductores de protección en cable multiconductor. Conductores de protección constituidos por armaduras o envolventes de cables.

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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE C.T. (MIE RAT 13)

Líneas de tierra: En cobre: ?????160 A/mm2 ) S ? ?25 mm2 En acero: (d ? 60 A/mm2 ) S ? 60 mm2 Electrodos ? ?Electrodos tipo (cond. Longitudinal enterrado, anillos rectangulares cuadrados, con o sin pica)

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LOS ELECTRODOS

P.T.

Rectángulo de 4.0 x 3.0 m Sección del conductor = 50 mm2 Diámetro de picas = 14 mm Lp : Longitud de las picas (m) Rt=Kr · ? ;

Vpm = Kp · ? · Id;

Profundidad: 0.5 m.

Vcm=Kc · ? · Id

? ( ? ·m )

Profundidad: 0.8 m.

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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DE LAS MASAS DEL C.T. ?CONDICIONES RELATIVAS A LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS

?CONDICIONES RELATIVAS A LA SEGURIDAD DEL MATERIAL

VALORES MÁXIMOS ADMISIBLES PARA LAS TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO (MIE RAT 13). Tensión de paso admisible (V):

Tensión de contacto admisible (V):

Siendo: t : duración de la falta en segundos K,n: constantes que dependen de t t (seg)

K

N

0.9 > t > 0.1

72

1

3 > t > 0.9

78.5

0.18

5 >t > 3

64

0

t>5

50

0

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CURVA DE VIDA: MÁXIMA TENSIÓN APLICADA EN FUNCIÓN DE t

TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO APLICADAS

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TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO APLICADAS

ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DE LAS MASAS DEL C.T.

Medidas adicionales de seguridad: • Las puertas y rejillas metálicas que den al exterior del centro no tendrán contacto eléctrico con masas conductoras susceptibles de quedar a tensión debido a defectos o averías. • En el piso del C.T. se instala un mallazo electro soldado constituido con redondos de diámetro no inferior a 4 mm 2 , formando una retícula no superior a 0.3 x 0.3 m. Este mallazo se conecta como mínimo a dos puntos opuestos del electrodo de la puesta a tierra de las masas y se cubre con una capa de hormigón de espesor no inferior a 10 cm.

Vpm,ex ? Vpad Vp(acc)m = Vcm,ex ? Vp(acc)ad Id ? Ia Rt ? Rtmax

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ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DEL NEUTRO DEL TRANSFORMADOR.

Línea de enlace con tierra: cable aislado 0.6/1 KV protegido con tubo PVC Electrodos: TT

RB ? F (? , dimensiones) =1500 V

? 1000VV ?V N ,TRANS ?? 1000 ? ? ? ?Id

D ? Dmin ?

2000?·?? 2000

TIERRA ÚNICA EN EL C.T.: •U D mt = I D · R t MT ??1000 V ? D min = 0 Puesta a tierra común

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PROYECTO DE INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DEL C.T. (RT ) I.

Investigación de las características del suelo.

II.

Determinación de las corrientes máximas de defecto a tierra y de l tiempo máximo de eliminación del defecto. (I d , t a , característica i/t del relé, X n , R n )

III.

Diseño preliminar de la instalación. ? ? ?

Determinar los elementos que hay que conectar a tierra y el punto de conexión.

REVISONES PERIODICAS POR Determinar las secciones de los conductores. Definir la forma y composición del electrodo. (Normalizado) PERSONAL ESPECIALIZADO

IV.

Cálculo de la resistencia de la puesta a tierra.

V.

Cálculo de las tensiones de paso y de contacto.

VI.

Cálculo de las tensiones de paso y de contacto admisibles.

VII.

Comparación; en su caso tomar medidas adicionales.

VIII. Investigación de las tensiones transferidas. IX.

Corrección y ajuste del diseño inicial.

X.

Una vez hecha la instalación : Medidas y contrastación de los resultados (Medidas: R t ; V p,ap ; V c,ap ).

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