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ERICOERICOERICOERICO
5º Simposium Latinoamericano de Energía
Agosto 2010
Nuevas Alternativas para Sistemas de Tierra para Reducir el Vandalismo
Ing. Ernesto Díaz Lozano C.
Director ERITECH Latinoamérica
CONTENIDOCONTENIDO
I APLICACIONES TÍPICAS DE SPT
II PROBLEMÁTICA
III ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN
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GroundingGroundingGroundingGrounding Bond to create an equipotential ground plane
Fotos 1 y 2. Uso del acero de refuerzo como parte del sistema de
tierras.
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I APLICACIONES TI APLICACIONES TÍÍPICAS DE SPT (CONTINUACIPICAS DE SPT (CONTINUACIÓÓN)N)
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Fotos 3 y 4. Uso de placa de cobre de remate ligada al acero de
refuerzo para llegada de cables de puesta a tierra.
I APLICACIONES TI APLICACIONES TÍÍPICAS DE SPT (CONTINUACIPICAS DE SPT (CONTINUACIÓÓN)N)
2
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Fotos 5 y 6. Implementación de sistema de tierras para piso falso.
I APLICACIONES TI APLICACIONES TÍÍPICAS DE SPT (CONTINUACIPICAS DE SPT (CONTINUACIÓÓN)N)
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Fotos 7 y 8. Uso de electrodos de tierra con registro.
I APLICACIONES TI APLICACIONES TÍÍPICAS DE SPT (CONTINUACIPICAS DE SPT (CONTINUACIÓÓN)N)
Typical Substation ConnectionConexiones Elèctricas
Conexiones CADWELD®
JUMPERS para mallas
Estado de diferentes conectores después de 10 años instalados en las mismas condiciones de suelo Mallas prefabricadas
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II PROBLEMATICAII PROBLEMATICA
El creciente vandalismo que se ha suscitado en los últimos años sobre elementos que conforman los Sistemas de tierra, principalmente instalados de manera expuesta, ha obligado a proyectistas y principalmente a los fabricantes, a desarrollar nuevas alternativas cuyo objetivo es inhibir este fenómeno, que repercute directamente en el correcto desempeño de los citados Sistemas de tierra.
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Fig. 1. Algunos Casos documentados de vandalismo en el sector eléctrico. 14
II PROBLEMII PROBLEMÁÁTICATICA
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III ALTERNATIVA DE SOLUCIIII ALTERNATIVA DE SOLUCIÓÓNN
• Conductor del sistema de Tierra
• Connector
• Electrodo de Tierra
• Terreno
Localización y función
de los componentes
del Sistema de Tierra
Componentes del Sistema de Tierra“ La Cadena de Tierra”
CONDUCTORCONDUCTOR
• MATERIAL– COBRE, COPPERWELD, ACERO, ALUMINIO
• TAMAÑO– SUFICIENTE PARA SOPORTAR LA MÁXIMA
CORRIENTE DE FALLA EN UN TIEMPO DETERMINADO DE OPERACIÓN DE LAS PROTECCIÓNES
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Tabla 1. Comparación de cables de cobre desnudos convencionales con cables compuestos.
III ALTERNATIVA DE SOLUCIIII ALTERNATIVA DE SOLUCIÓÓNN
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19Fotos 9 y 10. Conductores para desalentar el
vandalismo.
Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo
Cable Compuesto
CC5A12 - 33 tinned copper, 24 galvanized steel.
Fusing capacity > 2/0 AWG
CC5A05 - 3 tinned copper, 16 galvanized steel
Fusing capacity ~ #4 AWG
CC5A04 - 1 tinned copper, 6 galvanized steel
Fusing capacity ~ #4 AWG
CC5A04CC5A05
CC5A12
6 AWG SOL
6 AWG STR 4 AWG STR
2/0 AWG STR3/0 AWG STR
Sistemas de Tierra para reducirel Vandalismo
Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo
Bajantes al sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados
Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo
Bajantes al sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados
Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo
Sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados
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Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo
Sistema de Tierra en una SubestaciónElectrodos de Acero- Cobre Pre-doblados
CONECTORCONECTOR
• LAS CONEXIONES DEBEN DE SER DE UN MATERIAL Y TAMAÑO QUE PUEDAN RESISTIR LA CORROSIÓN Y MANTENER LAS CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS ORIGINALES DURANTE EL PERIODO DE VIDA ESTIMADO DE LA INSTALACIÓN.
Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo
Sistemas de Tierra para reducir el Vandalismo CONECTORCONECTOR
Buena Conexión ? SI
CONECTORCONECTOR
Buena Conexión ? NO
CADWELD PLUS
� Método simplificado para realizar conexionesExotémicas
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CADWELD multi
� Método simplificado para realizar conexionesExotémicas
Summary
TENSILE ELECT.-MAG. 4 PASSED 3 FAILED
ACID SALT FOG 4 FAILED 4 FAILED
Connector “A”, 4/0 TO 4/0
Summary
TENSILE ELECT.-MAG.
4 PASSED 4 PASSED
ACID SALT FOG
4 PASSED 4 FAILED
Connector “B”, 4/0 TO 4/0
Summary
TENSILE ELECT.-MAG.
4 PASSED 4 PASSED
ACID SALT FOG
4 FAILED 4 FAILED
Connector “T”, 4/0 TO 4/0
Summary
TENSILE ELECT.-MAG.
4 PASSED 4 PASSED
ACID SALT FOG
4 PASSED 4 PASSED
CADWELD ® XAC2Q2Q - 4/0 TO 4/0
Summary
TENSILE ELECT.-MAG.
1 FAILED 4 PASSED
ACID SALT FOG
4 PASSED 3 FAILED
Connector “A”, 4/0 TO 3/4” ROD
Summary
TENSILE ELECT.-MAG.
4 PASSED 3 FAILED
ACID SALT FOG
2 FAILED 3 FAILED
Connector “B”, 4/0 TO 3/4” ROD
Summary
TENSILE ELECT.-MAG.
4 FAILED 3 FAILED
ACID SALT FOG
1 FAILED 4 FAILED
Connector “T”, 4/0 TO 3/4” ROD
Summary
TENSILE ELECT.-MAG.
4 PASSED 4 PASSED
ACID SALT FOG
4 PASSED 4 PASSED
CADWELD ® GTC182Q 4/0 TO 3/4” ROD
Connector “A”, #2CYCLE #4
Connector “B”, Type “L”, #1CYCLE #8
Connector “B”, Type “C”, #1 CYCLE #10
CADWELD TAC2V2V, #2 CYCLE #57
El Futuro de la IEEE 837?
• Requerimientos serán más exigente y estrictos• Se les ha pedido a los Ingenieros que extiendan la vida de los
sistemas. Muchas instalaciones han sobrepasado su tiempode vida diseñado.
• Las instalaciones están experimentando mayores corrientesde falla que las calculadas en el diseño
• Se está poniendo mucho mas atención a ofrecer solucionesde sistemas de tierra de larfo tiempo de vida.
• Las pruebas serán mas rigurosas.
Actualización IEEE Std 837
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Actualización IEEE Std 837 Actualización IEEE Std 837
Parallel 2/0 AWG, 101.7 kApeak , 37.7 kArms – First Impulse
La IEEE 837 en México
• Requerida por CFE en sus bases paralíneas de Transmisión (69 a 400 KV)
• Tanto en líneas de construccion como de operación
• CFE 00J0052 Construccion• CFE 00JL028 Para recuperación• Tanto para Postes como Torres de Transmisión.
Mecánica vs. Exotérmica
ELECTRODOSELECTRODOS
• Los electrodos de tierra deben de ser de un material y sección transversal que tengan una baja resistenciaeléctrica para permitir en forma rápida y segura el paso de la corriente de falla a tierra
• CFE-56100-16 (Feb 2008)
Tipo y forma de los Electrodos de tierra
Cualquier elemento metálico tal como:• Tuberias de agua subterraneas (contacto con el terreno
por lo menos de 10’)• Estructura metálica del edificio (cimientos, acero de
refuerzo)• Electrodos tipo Ufer (Metal y concreto)• Electrodos• Anillos• Platos o mallas
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NEW – MUST Be Bonded into GEC
System
ElectrodosElectrodosElectrodosElectrodos de de de de tierratierratierratierra
— Acero con recubrimiento
de Cobre
— Norma CFE 56100- 16,
Febrero 2008
— Certificación del
LAPEM
• Cobre es resistente a la corrosión en la mayoría de los suelos
• Zinc se sacrifica en la mayoría de los sueloscon respecto a la mayoría de los metales
• Los mecanismos de proteción contra la corrosión son diferentes– El cobre esta diseñado para prevenir la corrosión
del acero– El zinc retrazará la corrosión del acero
proveyendo una barrera de sacrificio
Vida útil de los Electrodos Series Galvánicas
Voltage Range of Alloy
Alloy vs. Reference Electrode*
Magnesium Anodic or Active End -1.60 to -1.63Zinc -0.98 to -1.03Aluminum Alloys -0.70 to -0.90Cadmium -0.70 to -0.76Cast Irons -0.60 to -0.72Steel -0.60 to -0.70Aluminum Bronze -0.30 to -0.40Red Brass, Yellow Brass -0.30 to -0.40Copper -0.28 to -0.36Lead-Tin Solder (50/50) -0.26 to -0.35Manganese Bronze -0.25 to -0.33Silicon Bronze -0.24 to -0.27400 Series Stainless Steels -0.20 to -0.3517-4 PH Stainless Steel -0.10 to -0.20Silver -0.09 to -0.14300 Series Stainless Steels Cathodic or Noble End. -0.00 to -0.15
Mecanismos de Protección contra la Corrosión Pawnee Electrodo vertical galvanizado – 10 años de Servicio
•¾” x 10’ galvanized rod
•10 years exposure
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Vida útil de los Electrodos
• El espesor y el tipo de material de recubrimiento determinará la resistencia a la corrosión y la vida útil
• Electrodos Copperweld– Recubrimiento de 10 mils (.010”) de Cobre
• Electrodos Galvanizados– Recubrimiento de 3.9 mils (.0039”) de Zinc– Limitado por el proceso de galvanización
• Espesor de recubrimiento = mayor tiempo de vida útil
• Cobre vs. Zinc
ELECTRODOSELECTRODOS
• Cuando un electródo pierde surecubrimiento de Cobre la corrosióninicia sobre el núcleo de acero.
• Al iniciar la corrosión la Resistencia de Contacto aumenta y la RESISTENCIA TOTAL DE LA RED TAMBIEN.
UL467 o CFE 30o Prueba de doblez UL 467 o CFE 30o Prueba de doblez
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35
45
50
0
5
10
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20
25
30
35
40
45
50
Years
Zinc Galvanized Copperbonded Steel(10 mil )
Copperbonded Steel(13 mil )
Stainless Steel
Life Expectancy
Vida útil Esperada
$0.29$0.21 $0.18
$1.02
$-
$0.20
$0.40
$0.60
$0.80
$1.00
$1.20
Zinc Galvanized Copperbonded Steel(10 mil )
Copperbonded Steel(13 mil )
Stainless Steel
Cost per Year
Costo anual
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Electrodo – a - TierraElectrodo – a - Tierra
• La Resistencia del electrodo se veafectada por la longitud, colocación, y lo más importante el acoplamientoe integridad de este al terreno.
GEM (Ground Enhancement Material)
• Alta Conductividad – trabaja en cualquiertipo de suelo
• Baja velocidad de corrosión• No Contaminante• Composición químicamente estable• Se considera un cemento conductivo• Facil de Instalar• Higroscópico – No requiere mantenimiento ni
adicionar agua periodicamente• Bajo costo – más económico que los
electrodos químicos• Baja resistencia a tierra permanente – no
necesita mantenimiento
GEM
• Donde usar GEM®
– Terrenos con altaResistividad
– Terrenos con bajaResistividad como protector contra la corrosión.
GEM® instalado en el sitio de prueba Pecos
NEGRP - LONE MOUNTAIN SITE22.11 OHM-M AVERAGE SOIL RESISTIVITY
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20
30
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50
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6/17
/199
2
9/9/
1992
12/2
/199
2
2/23
/199
3
7/31
/199
3
11/1
/199
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2/28
/199
4
6/25
/199
4
10/2
3/19
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2/19
/199
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6/10
/199
5
10/2
0/19
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1/27
/199
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3/30
/199
6
5/25
/199
6
6/29
/199
6
8/10
/199
6
10/3
1/19
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12/2
9/19
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2/22
/199
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4/27
/199
7
6/28
/199
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8/31
/199
7
10/3
0/19
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12/1
3/19
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RE
SIS
TA
NC
E -
OH
MS
GEM
CHEMICAL
NEGRP
Otros elementos del Sistemas de Tierra
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Buses de tierra y platos toma tierra
Productos para unión equipotencial
• Aplicaciones:– Reducen los potenciales de pasoy de contacto– Mallas de regeferencia– Mallas de tierra para antena– Blindaje Electronico
• Configuración:– Calibres: #6 to #12 - 30 %CW, 40% CW, Cu– Tamaño: 2” x 2” hasta 48” x 24”– 20’ ancho máximo - 500 lb peso máximo– Cable estra para empalmar usando una conexióntipo PG.– Dibujos y diseños disponibles sin costo extra.
Mallas de tierra prefabricadas
Gracias
www.erico.com