DISEÑO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA PARA LA SUBESTACION TIPO INTERIOR DE 225 KVA, EN LAS INSTALACIONES DE LA ESCUELA SUPERIOR DE ADMINISTRACION PÚBLICA ESAP, LOCALIZADAS EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ

INFORME CON LAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA EL SUMINISTRO E INSTALACIÓN DOCUMENTO IEB-593-11-04

Revisión 0

Bogotá, octubre de 2011

Sede principal Medellín – Colombia Cra. 42 72-11, of. 205 Sede Bogotá - Colombia Cll 53A 28-80 Sede Barranquilla - Colombia Cr 53 80-284, local 20 Sede Lima - Perú, Av. Canaval y Moreyra 350 Interior F. http://www.ieb.com.co http://www.ieb.com.pe

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1

//Servidor

Las observaciones que resulten de su revisión y aplicación deben ser informadas a IEB S.A.

CONTROL DE REVISIONES Revisión No.

Aspecto revisado

Fecha

0

Emisión inicial

2011/10/14

CONTROL DE RESPONSABLES NÚMERO DE REVISIÓN Nombre Elaboración

Nombre

2

WAG

2011/10/11 YAF

Firma Fecha Nombre

Aprobación

1

Firma Fecha

Revisión

0

2011/10/13 JJB

Firma Fecha

WAG

Wilson Andrés Mejía

YAF

Yesid Alonso Figueroa Pico

JJB

John Jairo Betancur

2011/10/13

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TABLA DE CONTENIDO 1.

ALCANCE ESPECÍFICO ........................................................................................ 1

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Carga fundente para uniones con soldadura exotérmica .....................................................2 Tabla 2. Cantidad de materiales para la malla embebida en la subestación ......................................2 Tabla 3. Cantidad de materiales para la malla enterrada ...................................................................2

LISTA DE ANEXOS Anexo 1:

Planos de diseño de la malla de puesta a tierra

Anexo 2:

Especificaciones técnicas de los materiales de instalación propuestos

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1. ALCANCE ESPECÍFICO a) En la zona verde aledaña al cuarto de transformadores, instalar una malla en cable de cobre desnudo blando recocido de 107,2 mm2 de sección mínima (No. 1/0 AWG), enterrada a una profundidad de 0,5 m, tal como se muestra en el plano IEB-593-10 PE.003 Hojas 1. b) En el interior del cuarto de transformadores, celdas de distribución, planta de emergencia y racks de comunicaciones, instalar una malla en cable de cobre 2 desnudo blando recocido de 107,2 mm de sección mínima (No. 1/0 AWG), embebida a una profundidad de 0,05 m, la cual se unirá a la malla enterrada en mínimo dos puntos, tal como se muestra en el plano IEB-593-10 PE.003 Hojas 2. c) Unir el sistema de puesta a tierra enterrado con la malla de tierra embebida de de la subestación, en un punto, utilizando cable de cobre No. 1/0 AWG, tal como se indica en el plano IEB-593-10 PE.004. d) Instalar un contrapeso en cable de cobre No. 1/0 AWG desnudo y enterrado a 0,5 m de profundidad, unido a la malla enterada empleando soldadura exotérmica de 90 g. e) Conectar el buje del neutro del secundario y la cuba o estructura metálica de cada uno de los transformadores a la malla de puesta a tierra, utilizando para cada caso dos colas en paralelo en cable de cobre No. 1/0 AWG, unidas a la malla mediante soldadura exotérmica de 90 g de carga fundente. f) Conectar las estructuras metálicas, barras de tierra de tableros y puertas metálicas a la malla de puesta a tierra, utilizando cable de cobre No. 1/0 AWG unido a la malla de puesta a tierra mediante soldadura exotérmica de 90 g. de carga fundente y a las estructuras con borna terminal de compresión de cobre estañado para cable No. 1/0 AWG. g) Construir una caja de inspección de 0,30 m de lado con tapa, para la posterior revisión y medida de resistencia de puesta a tierra. Su construcción podrá realizarse en cualquier punto de la malla de puesta a tierra. h) Conectar el acero estructural de refuerzo de la edificación, tanto en el cuarto de la subestación como en el sistema de puesta a tierra enterrado, al menos en un punto, mediante dos colas en cable de cobre No. 1/0 AWG y soldadura exotérmica, seleccionada de acuerdo al calibre de la varilla del acero de refuerzo. i) Unir la malla de puesta a tierra con la varilla de puesta a tierra de la bajante más cercana del sistema de puesta a tierra del apantallamiento futuro de la

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edificación, mediante cable de cobre desnudo No 1/0 AWG enterrado a 0,5 m de profundidad buscando la trayectoria de la menor longitud posible. j) Efectuar uniones con soldadura exotérmica cable-cable y cable-varilla con los moldes y carga fundente de acuerdo con los tipos de conexión y el calibre de los cables, teniendo en cuenta las especificaciones de la Tabla 1. Tabla 1. Carga fundente para uniones con soldadura exotérmica Elementos a unir

Tipo de unión

Carga fundente [g]

Cable No. 1/0 AWG – Cable No. 1/0 AWG Cable No. 1/0 AWG – Cable No. 1/0 AWG

“T” Horizontal Paralelo horizontal Cable pasante a varilla 5/8”

90 90

Cable No. 1/0 AWG – Varilla de 5/8”

90

k) En la Tabla 2 y la Tabla 3 se relacionan las cantidades de materiales aproximadas, requeridas para el montaje de la malla embebida en la subestación y la malla enterrada en la planta primer piso de la subestación, respectivamente. Tabla 2. Cantidad de materiales para la malla embebida en la subestación Ítem

Descripción

Cantidad

Unidad

1.

Cable de cobre No. 1/0 AWG(*)

75

m

2.

Borna terminal de compresión de cobre estañado para cable No. 1/0 AWG(**)

15

Un

3.

Soldadura exotérmica de 90 g(**)

32

Un

4.

Soldadura exotérmica de 115 g

1

Tabla 3. Cantidad de materiales para la malla enterrada Ítem

Descripción

Cantidad

Unidad

1.

Cable de cobre No. 1/0 AWG(*)

45

m

2.

Soldadura exotérmica de 90 g

8

Un

3.

Varilla copperweld de 2,4 m x 5/8” o similar

4

Un

4.

Caja de inspección de 0,3 m x 0,3 m con tapa

1

Un

5.

Medición del sistema de puesta a tierra una vez instalado

1

Global

(*) Esta cantidad no considera el cable necesario para unir la malla de puesta a tierra de la subestación eléctrica con el sistema de puesta a tierra del apantallamiento. (**) Esta cantidad varía con las estructuras metálicas a aterrizar.

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l) Conectar todos los elementos metálicos no energizados que se puedan instalar dentro de las subestaciones, como bandejas portacables, puertas, tanques, etc., al sistema de puesta a tierra, teniendo en cuenta las consideraciones del Código Eléctrico Colombiano, sección 250. m)Una vez construido el sistema de puesta a tierra, unirlo con el conductor de tierra proveniente con el circuito de alimentación a 11,4 kV (en caso que exista tal conductor). Tener en cuenta que antes de esta unión se debe efectuar una medida de la resistencia de puesta a tierra de a malla para verificar los valores esperados, tal como lo exige el RETIE. n) Efectuar la medición de resistencia de puesta a tierra, de la malla de la subestación, para verificar el valor esperado (2,85Ω), tal como lo establece el RETIE. Tener en cuenta que esta medida debe realizarse antes de la unión de la malla de la subestación con el conductor de puesta a tierra del circuito de alimentación a 11.4 kV, si este existe y con el sistema de apantallamiento. o) Todos los materiales, equipos, herramientas, procedimientos y demás aspectos asociados con el suministro e instalación de las mallas de puesta a tierra deberán cumplir los requisitos y requerimientos establecidos en los siguientes reglamentos y normas: •

Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE Ministerio de Minas y Energía, Resolución N° 18 1294 de 2008.

•

Norma IEEE Guide for Safety in A.C. Substation Grounding. ANSI/IEEE Std. 80-2000.

•

Norma IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Ground System. ANSI/IEEE Std 81-1983.

•

Código Eléctrico Colombiano. Norma Técnica Colombiana. Icontec 20501998.

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Anexo 1 PLANOS DE DISEÑO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA

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Anexo 2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES DE INSTALACIÓN

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CABLE DE COBRE DESNUDO Los cables de cobre desnudo se utilizarán para la construcción de la malla y la conexión a tierra de elementos metálicos como bandejas portacables, tuberías, gabinetes y en general todas aquellas estructuras no energizadas. Requerimientos de construcción •

Conductor: Cable de cobre electrolítico, suave, recocido, sin estañar, trenzado en capas concéntricas, 19 hilos, diámetro mínimo 1,8 mm para cada hilo y de una conductividad relativa del 100%, referida al IACS.

•

Alta resistencia a la corrosión de ambientes contaminados.

•

Alta resistencia a la tracción.

•

Alta conductividad y ductilidad.

Instalación El tendido de los cables debe realizarse por medio de elementos adecuados que permitan girar libremente el carrete sin dañar el cable. La tensión de halado del cable y el radio de curvatura dados durante su instalación, deben ser tales que no se superen los valores máximos recomendados por el fabricante. Los conductores del sistema de puesta a tierra deben ser continuos, sin interruptores o medios de desconexión. El conductor de puesta a tierra de equipos, debe acompañar los conductores activos durante todo su recorrido y por la misma canalización. Los conductores de los cableados de puesta a tierra que por disposición de la instalación se requieran aislar, deben ser de aislamiento color verde, verde con rayas amarillas o identificados con marcas verdes en los puntos de inspección y los extremos. Pruebas Una vez se encuentre tendido el cable, se deben realizar las siguientes pruebas: •

Verificación mecánica de conexiones.

•

Continuidad del conductor.

BORNA TERMINAL Las bornas terminales son aquellos accesorios necesarios para la unión final de

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los cables de puesta a tierra a aquellos elementos que se requieran aterrizar. Requerimientos de construcción •

Las bornas terminales deben ser de compresión y de cobre estañado.

•

Alta resistencia a la corrosión de ambientes contaminados.

•

Alta conductividad.

•

Alta resistencia mecánica.

•

Marcación con la referencia y el calibre del conductor.

Instalación •

Seleccionar la borna adecuada de acuerdo con el calibre del cable.

•

Cortar en forma nivelada todos los hilos del cable.

•

Realizar el ponchado de la borna al cable con la herramienta adecuada para tal fin.

Pruebas Una vez se encuentre ponchada la borna al cable, se deben realizar las siguientes pruebas: •

Verificación mecánica de conexiones.

SOLDADURA EXOTÉRMICA Todas las conexiones entre cables de puesta a tierra o entre estos y las varillas que conforman la malla de puesta a tierra deben ser soldados con este tipo de soldadura. Requerimientos de construcción •

Soldadura exotérmica de cobre.

Instalación •

Seleccionar el molde adecuado de acuerdo con el calibre de los cables a soldar y en el caso de soldaduras a varillas de puesta a tierra el diámetro de esta.

•

Utilizar la carga fundente recomendada para el tipo de soldadura a realizar.

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•

Limpiar bien las superficies de los materiales a soldar, de manera que quede libre de impurezas.

•

Realizar el secado de las partes a unir para evitar la humedad, la cual afecta la ejecución de una buena soldadura.

Pruebas Una vez se hayan realizado las soldaduras, se deben realizar las siguientes pruebas: •

Verificación mecánica de conexiones.

VARILLA DE PUESTA A TIERRA Las varillas se constituyen en los electrodos de mayor uso para la construcción de las mallas de puesta tierra. Requerimientos de construcción •

Varilla de acero con recubrimiento electrodepositado de cobre.

•

Alta resistencia mecánica.

•

Diámetro ≥14 mm y longitud 2,4 m.

•

El espesor de recubrimiento electrodepositado de cobre ≥ 250 µ m.

•

Identificado con el nombre de fabricante o marca registrada y sus dimensiones en los primeros 30 cm de la parte superior.

Instalación Para facilitar la soldadura de las varillas a los cables de puesta a tierra se debe tener en cuenta: •

Enterrado en su totalidad.

•

Instalar las varillas en forma vertical.

•

Evitar la deformación de la varilla en el extremo, si esto sucede debe realizarse un corte parejo.

•

El punto de unión entre el conductor y el electrodo debe ser fácilmente accesible y unirse con soldadura exotérmica o conector certificado para este uso.

•

La parte superior del electrodo debe quedar a mínimo 15 cm de la superficie.

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Pruebas Una vez se hayan realizado las soldaduras, se deben realizar las siguientes pruebas: •

Verificación mecánica de conexiones.

ACCESORIOS DE CONEXIÓN Corresponde aquellos accesorios como tornillos, tuercas, arandelas planas y de presión para la fijación de los elementos de puesta a tierra en barras y estructuras. Requerimientos de construcción •

Tornillería, tuercas, arandelas planas y de presión en acero inoxidable o galvanizado.

Instalación •

Se deben instalar arandelas planas para evitar el deterioro de los elementos a unir debido al torque de apriete aplicado.

•

Las arandelas de presión se deben instalar para evitar que las conexiones se aflojen por vibración o movimiento bruscos.

Pruebas Una vez se hayan realizado las conexiones, se deben realizar las siguientes pruebas: •

Verificación mecánica de conexiones.

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