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1 Contenido - Tierras eléctricas Puesta a tierra del sistema eléctrico Puesta a tierra del equipo Definiciones Sistema derivado separadamente Electrodos Cuerpo de tierra Electrodos aislados Unión neutro - tierra Tomacorrientes normal Tomacorrientes con GFCI

2 Bibliografía

3 Objetivos - Tierras eléctricas Justificar la puesta a tierra de sistemas de alimentación Justificar la puesta a tierra de los equipos Distinguir puesta a tierra de sistema y puesta a tierra de equipos Conocer las definiciones pertinentes a tierras eléctricas Describir los sistemas de electrodos Distinguir los diferentes tipos de electrodos Describir los problemas de los electrodos aislados Describir los problemas de las uniones ilegales neutro-tierra Conocer los GFCIS Identificar las ventajas de los GFCIS

4 Porqué aterrizar el sistema de alimentación eléctrica? NEC 250-1, FPN No.1 (FPN = Fine Print Note ). a) limitar los sobrevoltajes transitorios debidos a descargas atmosféricas, a maniobras con interruptores, b) para limitar los voltajes en caso de contacto accidental del sistema de alimentación con líneas de voltaje superior y c) para estabilizar el voltaje del sistema de alimentación con respecto a tierra.

5 Sistema de alimentación eléctrica transformador delta Y transformador delta Y fase a fase a fase b fase b fase c Ic Ib Ia conductor puesto a tierra fase c Ic Ib Ia sistema de electrodos a) sin puesta a tierra puente de unión principal b) puesto a tierra figura 1 de Tierras eléctricas, puesta a tierra del sistema de alimentación eléctrica

6 Porqué se requiere la puesta a tierra de equipo? NEC 250-1, FPN No.2 a) limitar el voltaje de los materiales metálicos no portadores de corriente con respecto a tierra y b) que en caso de falla a tierra, opere la protección de sobrecorriente

7 Puesta a tierra de equipo fase chasis i chasis fase neutro neutro tierra tierra i (a) Alambrado correcto. (b) La protección de sobrecorriente opera en caso de que el hilo vivo toque accidentalmente el chasis. chasis energizado jarp fase neutro tierra (c) La ausencia de la puesta a tierra de equipo es un peligro de electrocución figura 2 de Tierras eléctricas, puesta a tierra de equipo

8 Términos de tierras eléctricas CFE conductor puesto a tierra de acometida barra de neutros puente de unión principal barra de tierras medidor conductor del electrodo de puesta a tierra equipo de desconexión principal conductor vivo conductor puesto a tierra conductor de puesta a tierra electrodo de puesta a tierra figura 3 de Tierras eléctricas, puesta a tierra de equipo

9 Puesta a tierra de equipos en un sistema flotado NO CUMPLE CON NORMAS 20 A V V - Aire acondicionado de ventana NO CUMPLE CON NORMAS

10 Sistema aterrizado sin puesta a tierra de equipos NO CUMPLE CON NORMAS 20 A V V - Aire acondicionado de ventana NO CUMPLE CON NORMAS

11 Sistema aterrizado y puesta a tierra de equipos SÍ CUMPLE CON NORMAS Puesta a tierra y conductores del circuito en la misma canalización 20 A V V - Aire acondicionado de ventana

12 Sistema derivado separadamente. Un sistema de alimentación ubicado dentro de la propiedad en el cual la potencia se deriva de un generador, de un transformador o de los devanados de un convertidor y no hay conexión directa con los conductores de alimentación de otro sistema, esto incluye a un conductor sólidamente puesto a tierra. un generador de emergencia con interruptor de transferencia de cuatro polos, un UPS con bypass a través de transformador, un transformador ferroresonante.

13 Ejemplos de sistemas derivados separadamente delta delta x3 x2 delta Y x3 x2 x1 x1 b) transformador trifásico delta - delta x0 a) transformador trifásico delta - estrella x1 x0 x2 c) transformador monofásico de tres hilos x1 x0 d) transformador monofásico Departamento de Ingeniería Eléctrica Figura 4 de Tierras Eléctricas. Conexiones más comunes de transformadores

14 NO es sistema derivado separadamente conductor de puesta a tierra de equipo Tablero de la desconexión principal del transformador n canalización conductores de fase no aterrizados 3 φ 3 φ Generador neutro Los conductores de fase no tienen conexión directa con la alimentación principal conductores de fase no aterrizados barra de neutros El conductor neutro del genardor tiene conexión directa con el neutro de la alimentación principal Tablero del interruptor automático de transferencia de tres polos a la carga

15 La salida del UPS no es un sistema derivado separadamente entrada 3φ y neutro al bypass En un sistema derivado separadamente los conductores de salida no tiene conexión directa con los conductores de entrada Transformador entrada 3φ y tierra al UPS UPS N N G G puesta a tierra de equipos adaptado del IEEE , libro verde, página 51 No hay unión entre neutro y tierra a la salida del UPS salida 3φ, neutro y tierra a las computadoras

16 Electrodos naturales, NEC : medidor equipo de desconexión principal equipo de desconexión principal puente para continuidad eléctrica electrodo de suplemento la tubería de agua debe estar por lo menos 3 m en contacto con la tierra varillas de 1/2 " o cobre desnudo calibre 4 o mayor, embebidos en concreto, longitud de 6 m o más edificio Figura 5, 6 y 7 de Tierras Electricas. Electrodos Naturales cobre desnudo calibre 2 o mayor enterrado 2.5 piés o más

17 Cuerpos de Tierra NEC La resistencia de los electrodos artificiales debe ser menor a 25. En caso de que la resistencia sea mayor hay que agregar otro electrodo en paralelo a una distancia de por lo menos 1.8 m FPN: La efectividad de poner en paralelo varillas de más de 8 ft se mejora si se separan más de 8 ft tierra cuerpo 1 cuerpo 2 Figura 8 de Tierras Electricas. Cuerpos de Tierra

18 Electrodos Aislados Potencial en A y B es diferente que en C Cables de Comunicación 1 B 2 25,000 volts 0 volts A C Ω Disipación de la energía del rayo 5 Ω Tierra Profunda Figura 10 de Tierras Electricas.

19 Tierra de computadora, limpia, aislada y exclusiva ITM de 15 A Aislante Carga Tubo conduit 5 Ω Tierra sucia de acometida Filtro capacitivo en corto 5 Ω Tierra limpia, exclusiva y aislada Figura 11 de Tierras Electricas.

20 Unión ilegal neutro - tierra (1) El voltaje en el extremo de recepción no es cero R com R com i 3 + v = 0 - n h g + - h g a) Alambrado correcto n + - v = 0 i v = R com i 3 computadoras + - i b) Unión ilegal neutro - tierra i 2 i v = 0 i El voltaje en el extremo de envío es cero Figura 12 de Tierras Electricas.

21 Unión ilegal neutro - tierra (2) canalización de cables de comunicación canalización de cables de comunicación campo magnético débil campo magnético intenso i 2 i 2 i i 1 i i i i enc = 0 i enc = i 2 canalización de cables de alimentación canalización de cables de alimentación a) Sin unión ilegal neutro - tierra b) Unión ilegal neutro - tierra Figura 13 de Tierras Electricas.

22 El tomacorrientes o contacto conductor vivo conductor puesto a tierra conductor de puesta a tierra g Portalámparas metálico

23 La mano derecha y el toma corrientes Suponiendo que la mano es la clavija El dedo pulgar es el vivo El dedo índice es la tierra y El dedo anular es el neutro Esta regla es útil para recordar el alambrado correcto

24 Tomacorrientes y el riesgo de choque eléctrico 400 ma CFE conductor vivo conductor puesto a tierra conductor de puesta a tierra Choque eléctrico y la unidad térmica no disparará

25 No es necesario tocar directamente el vivo del tomacorrientes La corriente pasa del taladro a la mano y del cuerpo a la tierra. TALADRO R1= Resistencia de contacto con el taladro TALADRO 120 V I R2 = Resistencia del cuerpo sin incluir la piel R3= Resistencia de contacto entre los zapatos y la tierra TRAYECTORIA LA CORRIENTE Adaptado de John Cadick, Electrical Safety Handbook I = R 1 V + R 2 + R 3 = = 21 ma Con suela de cuero húmeda, parado en suelo húmedo, y está sudando intensamente

26 Tomacorrientes con interruptor de circuitos bajo falla a tierra Circuito de disparo Sensor de corriente diferencial h n RESET TEST g G F C I Ground Fault Circuit Interrupter

27 Terminales de línea y terminales de carga Circuito de disparo Sensor de corriente diferencial h n RESET TEST g Terminales de línea Terminales de carga Es muy importante que no se inviertan

28 Protección contra choque eléctrico Circuito de disparo Debido a que la corriente no regresa por neutro, el interruptor disparará protegiendo contra choque eléctrico Sensor de corriente diferencial h n RESET TEST g

29 Interruptores de falla a tierra Unidad térmica con interruptor de falla a tierra marca SquareD Leviton Hubbell

30 Probadores de Interruptores de falla a tierra IDEAL CIRCUIT IDENTIFIER PLUS RECEPTACLE TESTER UNITEST GFI TESTER INSPECTOR II

31 Unión neutro a tierra sin protección h Circuito de i disparo Sensor de corriente diferencial i = i1 + i2 i1 = i3 + i4 El retorno parcial por el neutro deja desprotegido a la persona i4 n RESET TEST g i3 i1 i2

32 Tomacorrientes con interruptor de falla a tierra detectan unión ilegal neutro tierra G N El interruptor disparará LEVITON, ejemplo de tomacorrientes con GFCI

33 Cordones de extensión con falla a tierra Los cables de extensión deben contar con protección de pérdida de neutro Esto se requiere para evitar que queden el vivo y la tierra con riesgo de electrocución y el GFCI no dispare pues la bobina del GFCI requiere del neutro para disparar Los cordones de extensión tienen un interruptor normalmente abierto, de tal manera que requieren presencia de vivo y neutro para cerrar el interruptor y proporcionar salida

34 Tipos de Interruptores de falla a tierra Tipo interruptor termomagnético sobrecarga cortocircuito falla a tierra Tipo tomacorrientes falla a tierra G N neutro aterrizado Tipo cordón de extensión falla a tierra unión ilegal neutro tierra pérdida de neutro

35 Efectos fisiológicos Tiempo (ms) corriente (ma) Tiempo de disparo de un GFCI clase A típico Fibrilación ventricular Tiempo máximo de disparo de un GFCI clase A UL No hay reacción

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