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Prof. Ing. Eduardo Gmez Luna
29 de Mayo de 2014
Malla De Tierra
SUBESTACIONES ELECTRICAS
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Elementos de la Subestacin
Barraje
Equipos de patio
Equipos de tablero
Servicios auxiliares
Malla de tierra
Apantallamiento
Estructuras.
Caseta
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Estado del arte
1879- Primera muerte con energa generada por el hombrea 250 V.
1892 - El New York Board of Fire Underwriters (NYBFU)
determina que la prctica de las conexiones a tierra espeligrosa y estas deben ser retiradas antes de 1892.
1900 - La revista Electrical World and Engineer informo
sobre la resolucin de permitir la conexin a tierra en
sistemas de menos de 550 V.
1901 El National Electrical Code permiti un sistema de
corriente alterna con el neutro del transformador conectado
a tierra.
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Estado del arte
1909 - El American institute of Electrical Enginneers
(AIEE) y el NYBFU divulgaron la obligatoriedad de la
conexin a tierra para sistemas de 150 V o menos y
opcional para los que operaban a mas de 250 V fase-tierra.
1915Invencin de los electrodos marca Copperweld.
1918 O. S. Peters desarroll el mtodo de los tres
electrodos para medir resistencia de puesta a tierra.
1936 H. B. Dwight publica las ecuaciones para clculo de
resistencias de puesta a tierra.
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Estado del arte
1961- Primera versin de la norma IEEE Std 80 Guide
for Safety in A.C Substation Grounding .
1970 Muchos artculos cuestionan las teoras y tcnicas
de la Norma IEEE Std 80.
1974Revisan la Norma IEEE Std 80 sin modficaciones.
1978
La IEEE cre un grupo de trabajo para revisar afondo la Gua IEEE Std 80.
1985Aprobacin de la IEEE Std 801986.
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Estado del arte
1991- La IEEE reafirma la Norma IEEE Std 801986 el
27 de junio de 1991.
1994 Primer seminario internacional sobre SPT en la
Universidad Nacional de Colombia.
1998Icontec inicia la normalizacin sobre el tema.
2000
Revisin de la Norma IEEE Std 801986 el 30 deenero de 2000.
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Definicion RETIE 2013
Sistema de Puesta a Tierra (SPT):Conjunto de elementos conductores
continuos de un sistema elctrico
especfico, sin interrupciones, queconectan los equipos elctricos con el
terreno o una masa metlica.
Comprende la puesta a tierra y la redequipotencial de cables que
normalmente no conducen corriente.
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Definicion IEEE Std 80
Es un sistema de electrodos de tierra
horizontales, que consiste en un
nmero de conductores desnudosinterconectados y enterrados en la
tierra, los cuales proporcionan un
punto de tierra comn paradispositivos elctricos o estructuras
metlicas
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Conexin a tierra
El peligro de choque elctrico se puede
reducir y eventualmente eliminar si entre
las partes metlicas que no estn a
potencial y el suelo se establece una
conexin a tierra conveniente, que se
denomina conexin a tierra que se
caracteriza por un valor suficientementebajo como para evitar potenciales que
resulten peligrosos.
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Malla de tierra
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Funciones
RETIE 2013- Artculo 15 (SPT).
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Funciones IEEE Std 80
Limitar cualquier voltaje elevado que
pueda resultar de cualquier tipo de falla.
Garantizar la seguridad e integridad de
las personas que estn en contacto con el
rea de la malla.
Evitar daos en los equipos.
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Funciones IEEE Std 80
Asegurar el adecuado funcionamiento delos equipos de proteccin de una red.
Minimizar la interferencia de los circuitosde transmisin y distribucin sobre los
sistemas de comunicaciones y control.
Proveer una resistencia suficientemente
baja para minimizar el potencial de tierra
con respecto a una tierra lejana.
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Funciones IEEE Std 80
Impedir que los soportes de los equipos
alcancen un nivel de potencial diferente
al de tierra.
Permitir la utilizacin de la tierra como
camino de retorno en la transmisin deenerga de corriente continua.
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Seguridad en las personas
IEEE Std 80
Efectos de la corriente en el ser humano
Las instalaciones elctricas deben estar
diseadas para prevenir el peligro de cualquiercontacto accidental de las partes metlicas
circundantes con los elementos que se
encuentran bajo tensin, los cules deben estar
provistos de los apoyos y aisladores adecuados.
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Seguridad en las personas
IEEE Std 80
Efectos de la corriente en el ser humano
An con estos medios de seguridad permanece el peligro
de que estas partes normalmente aisladas puedan tener
contacto con las partes que no estn a tensin y se tengaun potencial anormal con respecto al suelo (tierra) esto
puede ocurrir por alguna causa accidental o defectos de
aislamiento.
Por tal motivo se han establecido tensiones importantes
en el diseo.
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Tensiones de Toque y Paso
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Tensin de Paso
Es la diferencia de potencial en la
superficie, experimentada por una
persona con los pies separados unadistancia de un (1) metro, cuando se
presenta una corriente de falla en una
estructura u objeto cercano puesto a
tierra, pero no se tiene contacto con el.
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Tensin de Paso
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Tensin de Paso IEEE Std 80
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Tensin de Toque
Es la diferencia de potencial
que podra experimentar una persona
a travs de su cuerpo, cuando sepresenta una corriente de falla en la
subestacin elctrica y al mismo
tiempo tiene sus manos en contacto
con una estructura puesta a tierra.
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Tensin de Toque
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Tensin de Toque IEEE Std 80
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
C
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
C i t t l bl l
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Corriente tolerable por el
cuerpo humano
Fib il i d C i t
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Fibrilacin de Corriente para
animales
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Corriente tolerada por el
cuerpo humano IEEE Std 80
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Seguridad en las personas
IEEE Std 80
If no protective surface layer is used, then Cs =1 and s = .
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Seguridad en las personas
IEEE Std 80
T i d
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Tensin de paso
IEEE Std 80
T i d
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Tensin de paso
IEEE Std 80
R i it l d l
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Requisitos generales del
SPT (RETIE 2013)
Seccin 15.1
R i it l d l
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Requisitos generales del
SPT (RETIE 2013)
Diseo de una Malla de
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Diseo de una Malla de
Tierra (RETIE 2013)
El diseador de sistemas de puesta a tierra
para centrales de generacin, lneas de
transmisin de alta y extra alta tensin o
subestaciones debe comprobar mediante elempleo de un procedimiento de clculo, que
los valores mximos de las tensiones de paso
y de contacto a que pueden estar sometidoslos seres humanos, no superen los umbrales
de soportabilidad.
Diseo de una Malla de
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Diseo de una Malla de
Tierra (RETIE 2013)
Seccin 15.2
Dichos clculos deben tomar como base
una resistencia del cuerpo de 1000 y
cada pie como una placa de 200 cm2
aplicando una fuerza de 250N.
Diseo de una Malla de
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Diseo de una Malla de
Tierra (IEEE Std 80)
Diseo de una Malla de
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Diseo de una Malla de
Tierra (RETIE 2013)
El procedimiento sugerido por el RETIE para eldiseo de la Malla de Tierra es el siguiente:
Investigar las caractersticas del suelo, en
especial la resistividad. Determinar la corriente mxima de falla a
tierra, que debe ser entregada por el operador
de red, en media y alta tensin para cada caso
en particular.
Determinar el tiempo mximo de despeje de la
falla para efectos de simulacin.
Diseo de una Malla de
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Diseo de una Malla de
Tierra (RETIE 2013)
Investigar el tipo de carga. Calcular de forma preliminar la resistencia de
puesta a tierra.
Calcular de forma preliminar las tensiones de
paso, contacto y transferidas en lainstalacin.
Evaluar el valor de las tensiones de paso,
contacto y transferidas calculadas con
respecto a la soportabilidad del ser humano.
Ajustar y corregir el diseo inicial hasta que
se cumpla los requerimientos de seguridad.
Seleccin de Conductores
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Seleccin de Conductores
de la Malla (IEEE Std 80)
Resistividad del suelo
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Resistividad del suelo
(IEEE Std 80)
Resistividad del suelo
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Resistividad del suelo
(IEEE Std 80)
Resistividad del suelo
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Resistividad del suelo
(IEEE Std 80)
Resistividad del suelo
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Resistividad del suelo
(IEEE Std 80)
Resistividad del suelo
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Resistividad del suelo
(IEEE Std 80)
Resistividad del suelo
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Resistividad del suelo
(IEEE Std 80)
Resistencia de puesta a
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Resistencia de puesta a
tierra (IEEE Std 80)
Valores referencia de Resistencia a
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Valores referencia de Resistencia a
tierra (RETIE 2013)
Diseo del sistema de la malla
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Diseo del sistema de la malla
de tierra
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Di
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Elevacin del potencial de la tierra GPR=Es la
mxima tensin de la malla de tierra de una
instalacin puede alcanzar.
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Construccin de la malla a
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Construccin de la malla a
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Construccin de la malla a
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Gracias !!!