Sesion 14a 2015 Puestas a Tierra

CURSO : INSTALACIONES ELECTRICAS Msc. CESAR L. LOPEZ AGUILAR MODULO DE AUTOAPRENDIZAJE

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SESION 14 A: PUESTA A TIERRA Y ENLACE EQUIPOTENCIAL

I. OBJETIVO: Conocer las caractersticas, aplicaciones y forma de instalar la puesta a tierra en una

vivienda.

II. OBSERVACION, en la siguiente figura se muestra la instalacin elctrica del sistema de puesta a

tierra, que se inicia desde la carcaza del equipo elctrico (computador) hasta una puesta a tierra que

se ubica bajo tierra; este camino es un conductor de cobre en el cual circulara una corriente elctrica

siempre y cuando haya una falla en la computadora.

III. DEFINICION GENERAL

Se denomina sistema de puesta a tierra al conjunto de elementos que se implementan en la instalacin

elctrica de una vivienda con el propsito de dar una adecuada proteccin a las personas que la habitan.

Los artefactos electrodomsticos que requieren un sistema a tierra son aquellos cuyos enchufes tienen

tres clavijas o aquellos que en el circuito de los tomacorrientes poseen un tercer cable de color verde o,

en algunos casos, verde con una raya amarilla. El sistema de puesta a tierra proteger todo equipo

elctrico conectado a un tomacorriente y a las personas que manipulan los artefactos de la vivienda de

cualquier descarga elctrica. El sistema de puesta a tierra consiste en instalar un tercer alambre, que va

conectado desde un tercer terminal de los tomacorrientes de la vivienda a la bornera de puesta a tierra

del tablero, y de este a un electrodo de cobre colocado en un pozo denominado pozo a tierra.

Los tomacorrientes que se conectan a este sistema de proteccin tienen tres orificios: dos son las

entradas normales para cualquier enchufe y el tercer orificio es la conexin a tierra. Los enchufes, al

igual que los tomacorrientes con puesta a tierra, tienen tres terminales de conexin. En los enchufes

puedes identificar tres clavijas. La de tierra generalmente es circular, y las otras dos son planas


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IV. DEFINICIONES DEL CNE UTILIZACION

Tierra: Conexin a tierra obtenida a travs de un electrodo de puesta a tierra.

Puesta a tierra: Camino conductivo permanente y continuo con capacidad suficiente para conducir a

tierra cualquier corriente de falla probable que le sea impuesta por diseo, de impedancia

suficientemente baja para limitar la elevacin de tensin sobre el terreno y facilitar la operacin de los

dispositivos de proteccin en el circuito.

Sistema de puesta a tierra: Comprende todos los conductores, conectores, abrazaderas, placas de

conexin a tierra o tuberas, y electrodos de puesta a tierra por medio de los cuales una instalacin

elctrica es conectada a tierra.

Enlace equipotencial es la conexin de partes conductoras que no llevan corriente, tambin se le

conoce como conductor de proteccin.

V. ELEMENTOS DE UNA PUESTA A TIERRA

1. Electrodo o varilla de puesta a tierra, de cobre de 5/8 dimetro por 2.40 metros de altura

2. Conector, de bronce tipo AB, para varilla de 5/8 de dimetro

3. Conductor de puesta a tierra, 16 mm , es el conductor que va al tablero

4. Tapa registro, de c.a.v.

5. Agregados (tierra de chacra, cemento conductivo, sales qumicas)

EJEMPLO DE ESQUEMA DE PUESTA A TIERRA

HORIZONTAL (referencial)


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EJEMPLO DE ESQUEMA DE PUESTA A TIERRA

VERTICAL (referencial)

Tapa registro


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VI. PASOS PARA CONSTRUIR UN POZO A TIERRA:

1. En un espacio de la vivienda (patio o jardn) se hace una excavacin, una especie de pozo de

aproximadamente 1 m de dimetro por 2,50 m de profundidad.

2. Una vez lista la excavacin, se coloca el electrodo de cobre de 2 metros de longitud

aproximadamente, teniendo cuidado que est ubicado al centro del pozo.

3. Luego, se echa tierra de cultivo tamizada y limpia, aproximadamente hasta que cubra un metro de la

altura total del pozo.

4. Se completa el relleno del pozo con la aplicacin de la bentonita entre otros compuestos, como el

sulfato de magnesio, sulfato de cobre o compuestos qumicos patentados (THOR GEL, GEM, etc.).

5. En la parte de la superficie se recomienda colocar una bveda con tapa, de tal forma que cubra el

pozo a tierra.

6. En el extremo del electrodo que queda en la superficie se conecta el alambre de color verde (tierra)

que viene del tercer terminal de los tomacorrientes mediante una abrazadera. La abrazadera debe ser

con perno de bronce o latn o de hierro fundido.

7. El alambre a tierra debe estar colocado en un ducto desde sus puntos de origen (tomacorrientes)

hasta el pozo a tierra, evitando hacer empalmes.

8. El pozo a tierra debe estar por lo menos a 50 cm de distancia de la pared de la vivienda.

El calibre del alambre que se instalar como tierra debe ser un nmero menor o igual que el de los

tomacorrientes. Si el de tomacorriente es 2.5 mm, el de tierra debe ser 2.5 o1.5 mm

El terreno donde se instalar el pozo a tierra debe estar limpio de piedras o basura para asegurar el buen

funcionamiento del sistema.

VII. CNE UTILIZACION SECCION 060 PUESTA A TIERRA Y ENLACE EQUIPOTENCIAL

CNE U 060-002 Objetivo

La PT y el enlace equipotencial sirven para:

(a) Proteger y cuidar la vida e integridad fsica de las personas, daos a la propiedad, enlazando a tierra

las partes metlicas; y

(b) Limitar las tensiones en los circuitos cuando queden expuestos a tensiones superiores a su diseo; y

(d) Limitar las sobretensiones por descargas atmosfricas; y

(e) Facilitar la operacin de equipos y sistemas elctricos.

CNE U 060-402 Enlace equipotencial de Equipos de Instalacin Fija - Aspectos Especficos

(1) Las partes metlicas expuestas, normalmente no energizadas, de los siguientes tipos de equipos de

montaje fijo, deben ser enlazadas a tierra:

(a) Estructuras de motores que operan a ms de 30 V; y

(b) Cajas de equipos de control de motores; y

(c) Equipos elctricos de elevadores y gras; y

(d) Equipos elctricos en garajes, teatros y estudios de cine, excepto las lmparas colgantes en

circuitos de tensin hasta de 250 V de tensin a tierra; y

(e) Equipos de proyeccin de pelculas; y

(f) Letreros luminosos y sus equipos asociados; y


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(g) Estructuras de generadores de rganos operados elctricamente, a menos que el generador est

aislado efectivamente de tierra; y

(h) Estructura de tableros de interruptores y estructuras de soporte de equipos de interrupcin,

excepto aquellas que soporten interruptores unipolares de corriente continua y que estn

efectivamente aisladas de tierra; y

(i) Equipos de Rayos X utilizados en terapia; y

(j) Equipos alimentados por circuitos Clase 1 y Clase 2 comprendidos en el alcance de la Seccin

090, donde, de acuerdo con lo indicado en las Reglas 060-100 a 060- 114, dichos circuitos

requieren puesta a tierra.

(k) Equipos de procesamiento de datos.

(2) Las pantallas electrostticas de transformadores deben ser enlazadas a tierra.

(3) Todas las partes metlicas normalmente no energizadas de los accesorios de iluminacin y sus

equipos asociados que pueden resultar energizadas, deben ser enlazadas a tierra en los siguientes

casos:

(a) Cuando estn expuestas; o

(b) Cuando no estn expuestas, pero estn en contacto con partes metlicas expuestas.

060-700 Electrodos de Puesta a Tierra

(1) Un electrodo de puesta a tierra es:

(a) Un sistema de tuberas metlicas de agua que tenga continuidad de conduccin elctrica y que se

encuentre enterrada por lo menos a 600 mm bajo el piso terminado, y se extienda no menos de 3

m ms all de los extremos del edificio que recibe alimentacin elctrica; o

(b) Un entubado metlico de pozo de agua que no sea menor de 75 mm de dimetro y se extienda al

menos 15 m debajo de la cabeza del pozo.

(c) Un electrodo artificial de puesta a tierra que cumpla con la Regla 060-702.

060-702 Electrodos Artificiales de Puesta a Tierra

(1) Un electrodo artificial de puesta a tierra consiste en un electrodo embutido en concreto, un electrodo

de varilla, un electrodo de placa u otro dispositivo similar.

(2) Un electrodo embutido en concreto debe estar dentro los 50 mm del fondo de una zapata de

cimentacin de concreto, que se extienda al menos 600 mm bajo el piso terminado, y que est en

contacto directo con el terreno. Puede utilizarse como electrodo:

(a) Un conductor de cobre desnudo de una longitud no menor de 6 m y una seccin de acuerdo con lo

especificado en la Tabla 44; o

(b) Una placa metlica que:

(i) Presente una superficie de contacto con el concreto no menor de 0,4 m2; y

(ii) Tenga un grosor no menor de 6 mm, si es de hierro o acero, y de 1,5 mm si es un metal no

ferroso; y

(iii) Presente un medio de unin para sujetarlo al conductor del sistema de puesta a tierra despus

que el concreto haya sido vaciado.

(3) Un electrodo de varilla debe tener las siguientes caractersticas:

(a) Ser un producto aprobado, de cobre o de acero revestido con cobre (acero-cobre), con

dimetro no inferior a 16 mm (o 5/8 pulgada) para electrodos de acero-cobre y 13 mm (o

pulgada) para electrodos de cobre; y


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(b) Tener una longitud no menor de 2 m; y

(c) Tener una superficie metlica limpia que no est cubierta con pintura, esmalte u otro material de

baja conductividad; y

(d) Alcanzar una profundidad no menor de 2,5 m para cualquiera que sea el tamao o nmero de

varillas que se utilicen, excepto que:

(i) Donde se encuentre roca a una profundidad de 1,2 m o ms, la varilla debe alcanzar el fondo de

roca, y el resto de la varilla debe ser enterrado sin causar dao, a no menos de 600 mm bajo el

piso, en posicin horizontal; o

(ii) Donde se encuentre roca a una profundidad menor de 1,2 m, la varilla debe ser enterrada por

lo menos a 600 mm bajo el piso terminado, en una zanja horizontal.

(4) Un electrodo de placa debe:

(a) Presentar no menos de 0,2 m2 de superficie til de contacto con el terreno exterior; y

(b) Tener no menos de 6 mm de grosor si es de hierro o acero, o de 1,5 mm si es de metal no ferroso; y

(c) Ser enterrado al menos a 600 mm bajo el piso terminado.

Seccin mnima de conductores para electrodos empotrados en concreto

ESQUEMAS DE INTERPRETACION


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CNE

U 060-712 Resistencia de Electrodos

El valor de la resistencia de la puesta a tierra debe ser tal que, cualquier masa no pueda dar lugar a

tensiones de contacto superiores a las permitidas y no debe ser > 25

Cuando un electrodo simple, consistente en una varilla, tubera o placa, tenga una resistencia a tierra

mayor de 25 , es necesario instalar un electrodo adicional a una distancia de por lo menos 2 m, o a una

distancia equivalente a la longitud del electrodo; o se debe emplear cualquier otro mtodo alternativo.

CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA Y DE ENLACE EQUIPOTENCIAL

CNE U 060-802 Material del Conductor de Puesta a Tierra

El conductor de puesta a tierra de un sistema de alambrado, ya sea que se use o no para conectar a

tierra el equipo elctrico, puede ser desnudo o aislado y debe ser de cobre.

CNE U 060-804 Material para Conductores de Enlace Equipotencial

El conductor de proteccin que enlaza los equipos, las canalizaciones metlicas y cubiertas de los

conductores debe ser:

(a) De cobre u otro material resistente a la corrosin, aislado o desnudo

CNE U 060-806 Instalacin de Conductores del Sistema de Puesta a Tierra

(1) El conductor de puesta a tierra de un sistema no debe tener uniones ni empalmes a lo largo de toda

su longitud

(2) Un conductor de cobre de 16 mm2 o de mayor seccin, el cual estando libre de exposicin a daos

mecnicos, puede ser colocado a lo largo de la superficie de la estructura de un edificio, sin cubierta

metlica o proteccin, si est rgidamente engrapado a la estructura; si as no fuere, debe instalarse

en tubera metlica pesada, tubera metlica elctrica o cable armado.

(3) Cuando el conductor de puesta a tierra sea de 10 mm2 o menos, debe instalarse en tubera metlica

pesada, tubera metlica elctrica o cable armado.

(5) Cuando un conductor de puesta a tierra sea instalado en la misma canalizacin con otros

conductores del sistema al cual est conectado, debe ser aislado, excepto que, cuando la longitud de


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la canalizacin entre dos cajas de paso no exceda de 15 m y no contenga ms que el equivalente a

dos curvas de 90, puede usarse un conductor sin aislamiento como conductor de puesta a tierra.

(6) No obstante los requerimientos de la Subregla (2), un conductor de puesta a tierra de 16 mm2 o de

mayor seccin puede estar embutido en concreto siempre que los puntos por donde emergen sean

ubicados o resguardados de tal forma que no queden expuestos a sufrir daos mecnicos.

060-812 Dimensionamiento del Conductor de Puesta a Tierra para Sistemas de Corriente Alterna

La seccin del conductor de puesta a tierra debe ser:

(a) No menor que aquella dada en la Tabla 17 para un sistema de corriente alterna o para un

conductor comn de puesta a tierra; y

060-814 Dimensionamiento del Conductor de Enlace Equipotencial

(1) La seccin del conductor de enlace equipotencial no debe ser menor que aquellas dadas en la Tabla

16, pero en ningn caso necesita ser mayor que el conductor de mayor seccin no puesto a

tierra en el circuito.

(3) No obstante los requerimientos de la Regla 070-108, cuando los conductores de un circuito se

instalan en paralelo, agrupados en cables o en canalizaciones separadas, el conductor de enlace a

tierra se puede tambin instalar en paralelo, pero su seccin no debe ser menor que la que resulte de

dividir la capacidad del dispositivo de sobrecorriente, entre la cantidad de conductores de enlace; y

esta seccin debe seleccionarse de la Tabla 16 para satisfacer este resultado.

060-818 Conductores de Enlace en Circuitos de Alumbrado Perimtrico (Exterior)

Las partes metlicas no accesibles normalmente no energizadas de equipos de iluminacin de realce,

deben enlazarse a tierra juntas, con un conductor de cobre de 2,5 mm2, protegido de daos mecnicos.

CONEXIONES PARA CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA Y DE ENLACE EQUIPOTENCIAL

60-906 Conexin del Conductor de Enlace Equipotencial a Circuitos y Equipos

(1) El conductor de enlace equipotencial o el puente de enlace, debe ser fijado a los circuitos, tuberas

metlicas pesadas, gabinetes, equipos y similares, por medio de orejas, grapas de conexin a presin

u otro medio efectivo y seguro.

060-908 Conexin del Conductor de Puesta a Tierra a los Electrodos de Puesta a Tierra

(1) El conductor de puesta a tierra debe fijarse al electrodo de puesta a tierra mediante:

(a) Una grapa empernada; o

(b) Accesorios para unin de tuberas u otro dispositivo empernado en la tubera o en el empalme de

la misma; o

(c) Soldadura exotrmica de cobre o soldadura de plata; u

(d) Otra manera similar, igualmente efectiva y segura

(2) Cuando se utilice una grapa empernada en una ubicacin hmeda o directamente enterrada, la grapa

debe ser de cobre, bronce o latn, y los pernos deben ser de material similar o de acero inoxidable.

Ejemplo:

Un alimentador de 400 A, 347/600 V, trifsico de 4 conductores corre en paralelo, consistente en dos

corridas de cuatro conductores con aislamiento de PVC de seccin de 120 mm2 . Qu seccin de

conductor de enlace equipotencial se requiere en cada canalizacin?

1. Valor nominal del dispositivo de sobrecorriente del alimentador: 400 A


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2. Capacidad de corriente del dispositivo de sobrecorriente a verse en la Tabla 16: Dispositivo de

sobrecorriente del alimentador/nmero de conductores de enlace equipotencial = 400/2 = 200 A

3. Usando los 200 A de la Tabla 16, el calibre del conductor de enlace equipotencial para cada

canalizacin es de 16mm2 de seccin de cobre.


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VIII. CALCULO DE LA RESISTENCIA A TIERRA EN UN LUGAR DESEADO

Debe determinarse la resistencia de puesta a tierra en el lugar deseado. La resistividad del

terreno() vara con la profundidad, el tipo y concentracin de elementos qumicos, el

contenido de humedad y la temperatura del terreno. La presencia de agua superficial no

indica necesariamente una baja resistividad. La Tabla A2-06 siguiente presenta valores de

resistividad referenciales para diferentes tipos de terreno.


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Las frmulas para el clculo de la resistencia de puesta a tierra son las siguientes:

Ejemplo. Calcular la resistencia de una puesta a tierra con electrodo vertical y horizontal que tienen una

varilla de 5/8 de dimetro y 2.40 metros de largo.

a) Las varillas se enterrarn en una tierra de con varilla tierra con arcilla de ligera plasticidad.

b) Si las varillas se entierran en una arcilla inorgnica de alta plasticidad, cual es la resistencia de puesta

a tierra.

c) Explique la diferencia de valores obtenidos

IX PRACTICA DE AUTOCOMPROBACION

1. Dibuje un esquema de puesta a tierra vertical y consigne sus partes y distancias

2. Consigne una foto de un conector de puesta a tierra, una varilla de puesta a tierra, un conductor de

puesta a tierra

3. Determine el conductor de enlace de un circuito derivado cuyo dispositivo de proteccin es 40 A.

4. Cul es la capacidad mnima del conductor de puesta a tierra de una instalacin elctrica si el

conductor de la acometida tiene una capacidad de 100 A.

5. Cules son los electrodos artificiales de puestas a tierra.

6. Cules son los factores de la resistividad del terreno

7. Cual debera ser la resistividad del terreno de la Universidad Nacional del Santa, explique

8. Como medira la resistividad del terreno de la Universidad Nacional del Santa.

9. Calcule la resistencia de puesta a tierra de la Universidad Nacional del santa para una varilla vertical

y/o horizontal

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