TECNOLOGÍA ELÉCTRICA TEMA 3 INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA

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1 TECNOLOGÍA ELÉCTRICA TEMA 3 INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA Normativa: MIE BT 018. UNE MIE RAT 13 Recomendaciones UNESA - DEFINICIÓN DE PUESTA A TIERRA (MIE BT 018-2): Toda ligazón metálica directa, sin fusible ni protección alguna, de sección suficiente, entre determinados elementos o partes de una instalación eléctrica y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo, con objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no existan diferencias de potencial peligrosas y que al mismo tiempo permita el paso a tierra de las corrientes de falta o la de descargas de origen atmosférico. - DEFINICIÓN DE MASA: Es cualquier parte conductora accesible de un aparato o instalación eléctrica, que en condiciones normales está aislado de las partes activas, pero que es susceptible de ser puesto bajo tensión como consecuencia de un fallo en las disposiciones tomadas para asegurar su aislamiento. ELEMENTO CONDUCTOR Es cualquier objeto metálico susceptible de propagar un potencial, situado en las proximidades de una instalación eléctrica pero no perteneciente a ella. 1

2 CONCEPTOS BÁSICOS INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA INSTALACIÓN SIN DEFECTO INSTALACIÓN CON DEFECTO ESTUDIO DE UNA PUESTA A TIERRA ELECTRODO SEMIESFÉRICO: Distribución de los potenciales en el terreno en el funcionamiento de un electrodo semiesférico Variación del potencial en la superficie del terreno. 2

3 ESTUDIO DE UNA PUESTA A TIERRA PICA VERTICAL: Variación de la tensión en la superficie del terreno. La distribución de potenciales dependerá de: - Resistividad del terreno (? ) - Medidas y tipo de electrodo Estudio riguroso:.-unesa 1989, Bibliografía e.specializada.- Casos concretos PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA P.T. Resistencia de tierra R t Tensión a tierra V t Tensión de contacto V c Tensión de paso V p Tensiones aplicadas: Tens. paso aplicada ( V pa ) Tens. cto. aplicada (V ca ) Ten. a tierra transf. V tt Ten de contacto transf. V ct 3

4 FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA Puesta a tierra de los neutros (en trasformadores y en generadores) Puesta a tierra de las masas en un centro de transformación Puestas a tierra de las masas de baja tensión Ante un fallo fase-tierra? U f-t = U C FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA 4

5 FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA P. a T. DE LAS MASAS? PROTECCIÓN DE LAS PERSONAS: (Disminuir Uc, Ud) R cd y Z cd (??) I DIAGRAMA UNIFILAR DE PLANTA 5

6 PARARAYOS (AUTOVALVULAS) SECCIONADOR DE PUESTA A TIERRA INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 6

7 DISTRIBUCIÓN DE PUESTAS A TIERRA EN UNA INSTALACIÓN ESQUEMAS DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN TT (MIE BT 008) Y (UNE ) ESQUEMA DISTRIBUCION TN-C ESQUEMA DISTRIBUCION TN-S 7

8 DISTRIBUCIÓN DE PUESTAS A TIERRA EN UNA INSTALACIÓN CÁLCULO DE LA RESISTENCIA DE UNA PUESTA A TIERRA Tipos de electrodos: Resistencia de P.T de distintos electrodos Otras 8

9 (MIE BT 018) Resistividades (valores Orientativos) VARIACIONES DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO (? ) CON: LA HUMEDAD LA TEMPERATURA ESTACIONAL : 1.- ELECTRODO SUPERFICIAL 2.- ELECTRODO PROFUNDO 9

10 ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACION DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSION E: Electrodo AB: Línea de enlace a tierra B: Punto de puesta a tierra BC: Línea principal de tierra CD: Derivación de la línea principal de tierra C, D: Bornas o regletas de CE, DF, DG: Conductores de protección conexión REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN CIRCUITO DE PUESTA A TIERRA 1 M B 2 P C 3 T 1: Conductor de protección B: Borne principal de tierra 2: Conductor de unión equipotencial M: Masa 3: Conductor de tierra o línea de enlace C: Elemento conductor con el elemento de puesta a tierra P: Canalización metálica 4: Conductor de equipotencialidad suplementaria principal de agua T: Toma de tierra 10

11 ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN ESTRUCTURA TÍPICA DEL ELECTRODO EN UN EDIFICIO O NAVE INDUSTRIAL ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN CONFIGURACIÓN PRÁCTICA: 11

12 ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN Dimensionado del electrodo: Esquema TN: R adm = 2? Esquema TT: R t??? F (dimensiones) << R adm Ej: Electrodo a base de conductor enterrado??= 200? m, esquema TT DIMENSIONADO DE CONDUCTORES.- Conductores de protección.- Conductor de equipotencialidad.- Conductor de línea de tierra o enlace Tipo Protegido mecánicamente No protegido mecánicamente Protegido? corrosión Tabla adjunta 16 mm 2 Cu ; o 16 mm 2 Ac-gal No protegido? corrosión 25 mm 2 Cu ; 0 50 mm 2 Fe 25 mm 2 Cu ; 0 50 mm 2 Fe ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE BAJA TENSIÓN Dimensionado de conductores Línea de enlace con tierra (S > 35 mm 2 ) Línea principal de tierra (S > 16 mm 2 ) UNE Otras tablas para determinar k: Conductores aislados y cond. Desnudos en contacto con cables aislados. Conductores de protección en cable multiconductor. Conductores de protección constituidos por armaduras o envolventes de cables. 12

13 ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DE C.T. (MIE RAT 13) Líneas de tierra: En cobre:?????160 A/mm 2 ) S??25 mm 2 En acero: (d? 60 A/mm 2 ) S? 60 mm 2 Electrodos??Electrodos tipo (cond. Longitudinal enterrado, anillos rectangulares cuadrados, con o sin pica) PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LOS ELECTRODOS P.T. Rectángulo de 4.0 x 3.0 m Sección del conductor = 50 mm 2 Diámetro de picas = 14 mm L p : Longitud de las picas (m) R t =K r? ; V pm = K p? I d ; V cm =K c? I d? (? m ) Profundidad: 0.5 m. Profundidad: 0.8 m. 13

14 ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DE LAS MASAS DEL C.T. CONDICIONES RELATIVAS A LA SEGURIDAD DE LAS PERSONAS CONDICIONES RELATIVAS A LA SEGURIDAD DEL MATERIAL VALORES MÁXIMOS ADMISIBLES PARA LAS TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO (MIE RAT 13). Tensión de paso admisible (V): Tensión de contacto admisible (V): t (seg) 0.9 > t > > t > > t > 3 t > 5 K Siendo: t : duración de la falta en segundos K,n: constantes que dependen de t N

15 CURVA DE VIDA: MÁXIMA TENSIÓN APLICADA EN FUNCIÓN DE t TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO APLICADAS 15

16 TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO APLICADAS ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DE LAS MASAS DEL C.T. Medidas adicionales de seguridad: Las puertas y rejillas metálicas que den al exterior del centro no tendrán contacto eléctrico con masas conductoras susceptibles de quedar a tensión debido a defectos o averías. En el piso del C.T. se instala un mallazo electro soldado constituido con redondos de diámetro no inferior a 4 mm 2, formando una retícula no superior a 0.3 x 0.3 m. Este mallazo se conecta como mínimo a dos puntos opuestos del electrodo de la puesta a tierra de las masas y se cubre con una capa de hormigón de espesor no inferior a 10 cm. V pm,ex? V pad V p(acc)m = V cm,ex? V p(acc)ad I d? I a R t?r tmax 16

17 ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA P.T. DEL NEUTRO DEL TRANSFORMADOR. Línea de enlace con tierra: cable aislado 0.6/1 KV protegido con tubo PVC Electrodos: TT R B? F (?, dimensiones) << 37? si I d =650 ma (BT)? V N? 24 V TN R B? 2? PUESTA A TIERRA (MIE RAT 13) CÁLCULO: V p? V P,ad MEDIDA: 10 K V pa? V pa,ad = K t V c? V c,ad RELACIONES: V ca? V ca,ad = K n t?? curva?? seguridad V p,ad? V? 6??? pa,ad 1?? 1000? V ca? V? 1.5??? ca,ad 1?? 1000? 17

18 TIERRAS INDEPENDIENTES; SEPARACIÓN ENTRE LAS DISTINTAS TOMAS DE TIERRA ITC BT 18 : Una P.T. (B) independiente de (A)??U trans. de B a A??50 V RELACIÓN ENTRE LAS P.T. DE LAS MASAS DE B.T. Y M.T. P.T. masas B.T. Independiente P.T. masas M.T.???U tr de M.T. a B.T.??50 V Si no se pueden cumplir? CONDICIONES (ITC BT 18-11): No existe canalización metálica que una la zona de tierras del CT con la zona donde están los aparatos de utilización. La distancia entre las tomas de tierra de las masas del CT y la toma de tierra de las masa de BT es 15 m si? =100, si el terreno es mal conductor la distancia aumenta. El CT está situado en un recinto aislado de los locales de utilización o está construido de tal manera que sus elementos metálicos no están unidos eléctricamente a los elementos metálicos constructivos de los locales de utilización. TIERRAS INDEPENDIENTES; SEPARACIÓN ENTRE LAS DISTINTAS TOMAS DE TIERRA RELACIÓN ENTRE LA P.T. DEL NEUTRO Y DE LAS MASAS DE M.T. U tr de M.T. a Neut.??1000 V??V ft = V fn + V n,trans?? MIE BT 017? 2U >=1500 V? D? D TIERRA ÚNICA EN EL C.T.: U D mt = I D R t MT??1000 V? min V TRANS N,?? 1000V?? I? d 2000?? D min = 0 Puesta a tierra común 1000 V 18

19 PROYECTO DE INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS DEL C.T. (R T ) I. Investigación de las características del suelo. II. III. IV. Determinación de las corrientes máximas de defecto a tierra y del tiempo máximo de eliminación del defecto. (I d, t a, característica i/t del relé, X n, R n ) Diseño preliminar de la instalación. Determinar los elementos que hay que conectar a tierra y el punto de conexión. Determinar las secciones de los conductores. Definir la forma y composición del electrodo. (Normalizado) Cálculo de la resistencia de la puesta a tierra. V. Cálculo de las tensiones de paso y de contacto. VI. VII. VIII. IX. REVISONES PERIODICAS POR PERSONAL ESPECIALIZADO Cálculo de las tensiones de paso y de contacto admisibles. Comparación; en su caso tomar medidas adicionales. Investigación de las tensiones transferidas. Corrección y ajuste del diseño inicial. X. Una vez hecha la instalación : Medidas y contrastación de los resultados (Medidas: R t ; V p,ap ; V c,ap ). 19