Módulo I Tierra Física

1. Módulo I Tierra Física

2. Tierra Física Puesta a tierra vs. Tierra física Puesta a tierra: Puesta a tierra es el camino que recorre la corriente desde el equipo aterrizado hasta el sistema de Tierra Física. Tierra física: El “conector” que une al planeta tierra con la puesta a tierra. NOTA: Es importante mencionar el cable de la puesta a tierra debe de tener un calibre suficientemente grueso para que la corriente no tenga problema en circular a través de el.

3. Tierra Física ¿Qué es un electrodo de tierra física? Es un elemento o conjunto de elementos conductivos que se instalan bajo el suelo brindando una conexión eficiente entre el elemento conductivo y el planeta tierra.

4. Tierra Física ¿Qué es un electrodo de tierra física? Electrodos Naturales Electrodos Prefabricados

5. Tierra Física Resistencia vs. Resistividad Se requiere una resistencia baja para asegurar el correcto funcionamiento del sistema de puesta a tierra. Único Electrodo  máx25Ω(NOM 250-84, 921-18b) Transformadores (hasta 34.5kV)  25Ω(hasta a 250kVA)Transformadores (mayor 34.5kV)  5Ω(mayor a 250kVA) Descargas Atmosféricas  10Ω(NMX-J-549-ANCE 4.3.4) Descargas Eléctricas Estáticas  <10Ω(NOM-022-STPS 5.7, 9.2f) Data Center  < 5Ω(EIA/TIA 942) Resistencia tiene que ver con la tierra física y se mide en ohms

6. Tierra Física Resistencia vs. Resistividad • El terreno presenta una resistividad debido a sus caracteristicas físicas. • Tipo de Terreno • Arenoso, Pantanoso, Calizo… • Estratigrafía • Diferentes capas no homogéneas. • La primera capa es muy afectada por el clima. • Granulometría • Tamaño y porosidad de los granos del terreno. • A mayor tamaño de granos, mayor resistividad debido a espacios de aire. • Salinidad • Concentración de sales solubles • Higrometría • Contenido de Agua. • A mayor humedad mayor disolución de sales. (Electrolito). • Depende de: Nivel Freático, Temperatura, Época del año • Temperatura • Resequedad por evaporación. • Reducción del flujo electrolítico por congelación. • Compacidad • Reducir espacios de aire Resistencia tiene que ver con la tierra física y se mide en ohms

7. Tierra Física Objetivos • Proporcionar Seguridad a las Personas. • Proteger Infraestructura. • Equipos. (Eléctricos/Electrónicos) • Instalaciones. (Garantizando la operación de protecciones) • Estabilizar el Voltaje. (Establecer el potencial de referencia) • Disipar la corriente del rayo. • Limitar las sobretensiones transitorias. (Picos de Voltaje) • Drenar cargas estáticas.

8. Tierra Física Aplicaciones de tierra física Podemos clasificar un sistema de tierra física en 4 aplicaciones para su fácil proyección: • Tierra de potencia • Para tableros de distribución, alumbrado, transformadores o simplemente la alimentación de la energía. • Tierra de masas • Para proteger al humano y al producto en los contenedores que puedan energizarse pero no esta destinado a ello. • Cero lógico • Para aplicaciones de cómputo y telecomunicaciones (Centros de datos). • Tierra para protección atmosférica • Para la protección de descargas atmosféricas (pararrayos).

9. Tierra Física Tierra de Potencia • Transformadores • Independientemente de la resistencia del sistema de tierra, este debe de tener la capacidad para drenar la energía máxima que el transformador me pueda entregar en momentos de falla • Para esto Total Ground ya diseño una tabla de fácil selección basada en la potencia (KVA) del transformador

10. Tierra Física Tierra de Potencia • Potencial de paso y de contacto • Es importante saber sobre lo que la tensión de paso y de contacto puede hacer a una persona, uno de los principales errores en las instalaciones es el no cuidar la diferencia de potencial que puede existir en la misma: • Nota: • Es importante la unión de las tierras y las mallas en las subestaciones.

11. Tierra Física Tierra de Potencia • Diagrama de instalación

12. Tierra Física Tierra de Masas • Masas sin conductores • Estas son las masas que no están cerca ni encontacto con ningún conductor de corriente, dichas masas no corren el riesgo de ser energizadas, se aterrizan para drenar energía estática, que puede tener voltaje muy alto pero la corriente es mínima, para estas tierras se utilizan TG-45K y el TG-70K dependiendo de la cantidad de masa

13. Tierra Física Tierra de Masas • Masas con conductores • Son las masas que están en contacto o en cercanía de conductores de energía y en algún momento de falla pueden estar energizadas, para estas masa tenemos que calcular la cantidad de corriente que puede llegar a fluir a través de la masa para de ahí seleccionar que electrodo es el indicado.

14. Tierra Física Tierra de Masas • Diagrama de instalación

15. Tierra Física Tierra de 0 lógico • Sites regulados • Estos son los sites que cuentan con una derivación del circuito eléctrico la cual esta regulada, respaldada y/o filtrada, aquí se considera la potencia del UPS o del acondicionador de línea o del regulador para determinar que tierra lleva

16. Tierra Física Tierra de 0 lógico • Sites sin circuito regulado • Son sites donde no se cuenta con ningún tipo de regulación, ni respaldo, ni filtrado, por lo general son sites muy pequeños o IDF muy pequeños, estos tienden a desaparecer, para estos Total Ground desarrolla la siguiente tabla de selección

17. Tierra Física Tierra de 0 lógico • Diagrama de instalación

18. Tierra Física Tierra de protección atmosférica • Es la protección que se realiza en contra de los rayos atmosféricos, en esta protección se considera el diámetro de cobertura y el grado de incidencia de la ubicación del predio • Es importante que la punta de pararrayos tiene que ser la parte más alta de la instalación, y que si estamos en una zona de alta incidencia es mejor que el pararrayos sea un KDA 03 o KDA05

19. Tierra Física Tierra de protección atmosférica • Diagrama de instalación

20. Tierra Física Tipos de electrodos • Varilla • Es el sistema más tradicional que existe, es una barra de acero recubierta con 0.025mm de cobre mide 1m, 1.5mts o 3mts X 5/8”, 9/16” o similar. • Pros • Económica cuando se compra por pieza • Lo mas conocido • Contras • El diseño del sistema de tierra física con varilla es laborioso, casi nadie lo hace e instalan bajo creencias personales y no a diseño. • Al instalarce se puede dañar la delgada capa de cobre y queda inservible. • Tiempo de vida útil aprox. 1 año y medio.

21. Tierra Física Tipos de electrodos • Rehilete • Son placas de cobre dobladas y fijas a una varilla más corta. • Pros • Mayor área de contacto con el suelo. • Tamaño bueno para instalación fácil. • Menor número de electrodos para un sistema de tierra física que con el de varilla. • Contras • Está unido a una varilla y conlleva los contras de la varilla. • La fijacion de las placas a la varilla en la mayoría de los casos no es duradera. • Tiempo de vida útil aprox. 1 año y medio.

22. Tierra Física Tipos de electrodos • Químicos • Son tubos de cobre de aproximadamente 2 a 3 pulgadas de diametro con quimico en la parte de adentro que se va drenando al terreno. • Pros • Una durabilidad del electrodo mucho mayor que los tradicionales. • Contras • Conlleva la utilización de quimicos que suelen corroer lo que este cerca al electrdo (tuberia de agua, ductos, etc) al igual que al electrodo. • Su instalación se complica por la utilización del quimico. • Se le tiene que dar mantenimiento de rellenado del quimico cada año.

23. Tierra Física Tipos de electrodos • Magnetoactívos (total ground) • Son tubos de cobre electrolítico soldado a 2 triángulos de cobre con un sistema de filtración. • Pros • Durabilidad grantisada de 10 años. • Combina lo mejor de las 2 tecnologías pasadas. • Se logran resistencias menores a 2 ohms con un solo electrodo. • Permite drenar mucha energía por lo que se requiere menos electrodos. • Tiene un filtro para corrientes provenientes de tierra.

24. Catalogo Kits de Tierra Física • Garantía: 10 Años. • Menos de 2 Ohms de Impedancia de la tierra. • Fácil instalación.

25. Catalogo Electrodos • ELECTRODOS TOTAL GROUND • De cobre electrolítico altamente conductivo. • Tratado para retardar los efectos de la corrosión. • Con dispositivo de filtración de baja frecuencia LCR. • Cada electrodo incluye brújula y nivel. • Garantía : 10 años.

26. Catalogo Acopladores • Protección contra corrientes inducidas. • Separa aplicaciones secundarias conectadas a un mismo electrodo. • Une las masas conductivas que por naturaleza existen en el predio (NOM 001 art. 250-81)

27. Catalogo TG-AB TGCOM-210,250 DESCONECTADOR TGCR TGVC

28. Catalogo Accesorios • ANTIOX • Sella y aísla conectores, terminales y partes metálicas. • Evita óxido, sarro y problemas de uniones bimetálicas. • Protege contra ambientes salinos, químicos, polvo y suciedad. • Resistencia dieléctrica: 37,000 V. • TAPETE AISLADOR PARA RACK • Protege pequeños SITES sin piso falso. • Aísla el rack y sus tornillos de fijación del piso. • Asegura una sola puesta a tierra física. • Material de aislamiento clasificado por la UL84 V-1. • Para racks de 19” y 23”. • REGISTROS • Modelos s-610, s-1010 y s-1419. • De fibra de vidrio y concreto polimérico. • Soportan carga estática de 1360 kg.

29. Catalogo Accesorios • Punto de distribución de hilos de tierra. • Algunos modelos pueden venir en gabinete de 20 X 30 X 12 cm.

30. Catalogo Solución para el Hogar Kit: 1 Variground. 2 Inteliground. 1 saco H2Ohm de 5 kg. Electrodo: 1.15 m. altura. • Contacto Inteligente • Supresor Clase A • Fácil de Instalar • Indicador luminoso

31. Normatividad Normas – Estándares – Recomendaciones Nacionales: NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (Utilización). NOM-022-STPS-2008, Electricidad Estática en los Centros de Trabajo. NMX-J-549-ANCE-2005, Sistema de Protección vs. Tormentas Eléctricas Especificaciones, Materiales y Métodos de Medición. Internacionales: NFPA 780,Standard fortheInstallation of LightningProtectionSystems. EIA/TIA 607,Grounding and BondingRequirementsforTelecommunications. EIA/TIA 942, Telecomunication Infrastructure Standard for Data Centers. IEEE 142, Grounding of Industrial and Comercial Power Systems. IEEE 1100,Powering and Grounding Electronic Equipment. NOM es Obligatoria, NMX es Voluntaria

32. Normatividad NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (Utilización) ARTICULO 250. PUESTA A TIERRA Disposiciones Generales. Puesta a Tierra de Circuitos y Sistemas Eléctricos. Ubicación de las Conexiones de Puesta a Tierra de los Sistemas. Puesta a Tierra de Envolventes y Canalizaciones. Puesta a Tierra de los Equipos. Método de Puesta a Tierra. Unión. Sistemas de Electrodos de Puesta a Tierra. Conductores de Puesta a Tierra. Conexiones de los Conductores de Puesta a Tierra. Transformadores de Instrumentos, relevadores, etc. Puesta a Tierra de Circuitos y Sistemas de Alta Tensión (600V).

33. Normatividad NOM-001-SEDE-2005 250-42. Equipo fijo o conectados de forma permanente. “Las partes metálicas expuestas y no conductoras de corriente eléctrica del equipo fijo que no estén destinadas a transportar corriente y que tengan probabilidad de energizarse, deben ser puestos a tierra…” 250-43. Equipo fijo o conectado de forma permanente-específico. Deben ser puestos a tierra, independientemente de su tensión eléctrica nominal, las partes metálicas expuestas y no conductoras de corriente eléctrica del equipo descrito a continuación ((a) a (j)), y las partes metálicas no destinadas a conducir corriente eléctrica del equipo y de envolventes descritas en (k) y (l): Armazones y estructuras de tableros de distribución. b) Organos de tubos c) Armazones de motores. d) Cubiertas de los controladores de motores. e) Grúas y elevadores. f) Estacionamientos públicos, teatros y estudios cinematográficos. g) Anuncios luminosos. h) Equipo de proyección de películas. j) Luminarios. k) Bombas de agua operadas por motor. l) Ademes metálicos de pozos.

34. Normatividad NOM-001-SEDE-2005 250-81 Sistema de Electrodos de Puesta a Tierra. “Si existen en la propiedad, en cada edificio o estructura perteneciente a la misma, los elementos (a) a (d) que se indican a continuación y cualquier electrodo de puesta a tierra prefabricado instalado de acuerdo con lo indicado en 250-83(c) y 250-83(d), deben conectarse entre sí para formar el sistema de electrodos de puesta a tierra. NOTA: En el terreno o edificio pueden existir electrodos o sistemas de tierra para equipos de cómputo, pararrayos, telefonía, comunicaciones, subestaciones o acometida, apartarrayos, entre otros, y todos deben conectarse entre sí. Tubería Metálica Subterranea para Agua… Estructura Metálica del Edificio… Electrodo Empotrado en Concreto… Anillo de Tierra… “ 250-83 Electrodos Especialmente Construidos. “…Cuando se use más de un electrodo de puesta a tierra para el sistema de puesta a tierra, todos ellos (incluidos los que se utilicen como electrodos de puesta a tierra de pararrayos) no deben estar a menos de 1,8 m de cualquier otro electrodo de puesta a tierra o sistema para puesta a tierra. Dos o más electrodos de puesta a tierra que estén efectivamente conectados entre sí, se deben considerar como un solo sistema de electrodos de puesta a tierra…”

35. Normatividad NMX-J-549-ANCE-2005 Sistema de Protección vs. Tormentas Eléctricas Especificaciones, Materiales y Métodos de Medición 4.3.4 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 4.3.4.1 Electrodos de Puesta a Tierra. 4.3.4.2 Electrodos de Puesta a Tierra Comunes. 4.3.4.3 Diseño del SPT. 4.3.4.4 Factores para un SPT. 4.3.4.5 Métodos Prácticos para Mejorar la Eficiencia de un SPT. 4.3.4.6 Resistencia de Puesta a Tierra. 4.3.4.7 Electrodos de Puesta a Tierra en Suelos de Alta Resistividad. 4.3.4.8 Reducción de Peligro de Choque Eléctrico. 4.3.4.9 Cálculo y Mediciones del Sistema de Puesta a Tierra.

36. Normatividad NMX-J-549-ANCE-2005 4.3.4 Sistema de Puesta a Tierra (SPT) “…Con el fin de mantener la elevación de potencial del SPT a niveles seguros, se recomienda que el valor de la resistencia de puesta a tierra se mantenga en niveles no mayores que 10Ω…” 4.3.4.1 Electrodos de puesta a tierra “En general, un electrodo de puesta a tierra puede ser de cualquier tipo y forma, siempre y cuando cumpla con los requisitos siguientes: a) Ser metálico. b) Tener una baja resistencia de puesta a tierra, como el que se establece en 4.3.4 c) Cumplir con las características indicadas en el capítulo 6. d) Sus componentes no deben tener elementos contaminantes al medio ambiente. e) Para los formados por varias hojas metálicas, éstas deben unirse por medio de soldadura.”

37. Normatividad NMX-J-549-ANCE-2005 • 4.3.4.2 Electrodos de puesta a tierra comunes • Los electrodos de puesta a tierra utilizados son los siguientes: • Verticales (varillas, tubos, conductores planos) • Horizontales (tubos, cables o conductores planos colocados en forma radial o en anillo) • Los formados por los cimientos de las estructuras (naturales) • Placas y mallas. • 4.3.4.5 Métodos prácticos para mejorar la eficiencia de un SPT • “La tubería principal del servicio de agua puede interconectarse con él o los elementos del SPT, siempre y cuando sea metálica, se encuentren enterradas en el suelo, se conecte al SPT principal, forme parte de la unión equipotencial … • …Los cimientos de edificios o estructuras pueden utilizarse como electrodos de puesta a tierra (conocidos como naturales), los cuales representan un medio auxiliar o complementario de disipación del sistema principal (SPT)… • …El uso de rellenos químicos representa una alternativa… Estos rellenos • químicos deben ser inertes al medio ambiente y no dañar a los elementos • del SPT por efecto de corrosión…”