Electrónica Industrial A Razones para aterrizar un equipo

Transcripción

1 Razones para aterrizar un equipo Seguridad personal: es la razón primaria para aterrizar un equipo; evita que el sistema quede flotando, con el posible riesgo de una descarga eléctrica al usuario. Control del ruido eléctrico: el control de ruido eléctrico incluye transientes desde cualquier fuente. Este es el punto donde el sistema de tierra se relaciona con los conceptos de calidad de energía. El objetivo primario de aterrizar para controlar el ruido eléctrico es crear un plano al mismo potencial. La existencia de diferencias de potencial (tensión) entre diversos puntos de tierra puede hacer que se sobrepasen los límites de aislamiento eléctrico, generar corrientes de tierra en cables de baja tensión e interferir con equipo sensitivo que quizás este aterrizado en múltiples lugares.

2 Razones para aterrizar un equipo Aterrizar para garantizar la operación de las protecciones del equipo: al existir un corto circuito entre la fase y el gabinete (fallo de aislamiento o algún otro similar), la conexión de tierra ofrece una trayectoria de baja impedancia que garantice la operación del fusible o el breaker.

3 Esquema general de un sistema de tierra

4 Qué sucede con un mal sistema de tierra?

5 Qué sucede ante una falla de operación? Alimentación Línea abinete sin aterrizar L1 Carga eutro Tierra de seguridad Falla Tensión diferencial ries gosa Sistema de tierra

6 Integración con el sistema de pararrayos

7 Razones para aterrizar un sistema Alimentación Línea abinete aterrizado L1 eutro Carga Tierra de seguridad Interferencia eléctrica Sistema de tierra Al aterrizar un equipo se disminuye el efecto del ruido eléctrico. El ruido eléctrico es especialmente crítico en equipos basado en controles digitales.

8 Definiciones importantes Es necesario ubicar diversas definiciones: IEEE dictionary, (Standard 100) round: tierra. Se refiere al cable o conexión. Earth: tierra. Se refiere al plano físico (suelo, piso metálico) con potencial cero. Conexión a tierra, aterrizamiento grounded : cable o conductor de conexión, que intencional o no intencionalmente, sirve para conectar un circuito o equipo eléctrico a la tierra (suelo), o en su defecto, al medio que sirve como tal. Sistema sin conexión a tierra: circuito o dispositivo eléctrico que no es conectado intencional o no intencionalmente a la tierra física del sistema (suelo).

9 Definiciones importantes Sistema aterrizado: es un sistema de conductores de los cuales al menos un conductor en un punto es intencionalmente aterrizado, sólidamente o a través de una impedancia (transformadores de distribución). Sólidamente aterrizado: sistema que está directamente conectado a tierra sin insertar ninguna impedancia. Resistencia de tierra: impedancia a través de la cual se aterriza un sistema. Suele ser una resistencia. Inductancia de tierra: impedancia a través de la cual se aterriza un sistema. Suele ser una inductancia.

10 Definiciones importantes Definiciones de la EC americana Electrodo de tierra: el electrodo de tierra es el medio físico para conectar el sistema de tierra a la tierra física (suelo). Aterrizado, grounded : conectado a la tierra (suelo) o al cuerpo conductor que sirve para tal fin. Conductor aterrizado: un sistema o circuito conductor que es intencionalmente aterrizado. Conductor de tierra: un conductor usado para conectar un equipo o el circuito de tierra de un cableado al electrodo o electrodos de tierra (suelo).

11 Definiciones importantes Conductor de tierra de un equipo: el conductor usado para conectar las partes metálicas de un equipo que no conducen corriente de operación, al electrodo de tierra (suelo) o al sistema que sirve para tal propósito. Bonding jumper, lazo, conexión: elemento conector entre el circuito conductor de tierra y el equipo o electrodo principal de tierra (suelo).

12 Definiciones importantes Alimentación Protecciones y tablero de control Carga L1 L1 Fusible "Bond" Conductor al electrodo de tierra Electrodo de tierra Tierra (suelo) o algún material que sirve para tal fin

13 Problemas de cableado Existen diversos problemas relacionados con cableado: Problemas con conductores y conectores: es necesario inspeccionar conexiones en los diferentes paneles, continuidad de líneas, malas conexiones; todo esto puede generar calentamientos, posible arqueo, buzzing (efecto corona), etc. Pérdida de conexión de tierra: una falla en la conexión de tierra genera el riesgo de descarga eléctrica al usuario, propagación de ruido eléctrico, falla de activación de protecciones contra sobre corriente y corto circuito. Múltiples puntos de conexión neutro - tierra: al menos que sean sistemas separados de neutro - tierra, sólo se deberá tener un punto de conexión de neutro - tierra y deberá estar en el sistema de alimentación principal (Reglamentación de la EC).

14 Problemas de cableado Equipo sin aterrizar: en algunos casos, los equipos no se aterrizan con el objetivo de obtener una tierra limpia. El procedimiento recomendado por la EC debe ser observado. Varillas adicionales de tierra: las varillas de tierra tienen como objetivo ser parte del sistema de tierras siempre y cuando estén interconectadas. También pueden ser empleadas para equipos sensitivos; sin embargo, estos casos no deben incluir varillas de tierra aisladas para establecer un nuevo punto de referencia de tierra para el equipo. Un problema muy importante asociado a la calidad de energía y generado por las varillas de tierra aisladas, es el crear rutas de circulación de corrientes generadas por descargas atmosféricas, generando transitorios de tensión.

15 Problemas de cableado Lazos de tierra: es uno de los problemas más comunes en los medios industriales y comerciales que incluyen procesamiento de datos y equipo de comunicación. Se genera cuando dos equipos conectados a diferentes planos de tierra están intercomunicados, generando otro lazo de tierra. Conductor de neutro insuficiente: cargas no lineales monofásicas como equipos electrónicos y balastos electrónicos, generan armónicos múltiplos de tres que circulan por el conductor de neutro. En aplicaciones típicas de edificios de oficina con una diversidad de cargas monofásicas electrónicas, la corriente de neutro tiene valores comunes entre 140 y 170% de la corriente de fase, siendo necesario reforzar el conductor de neutro por incremento de calibre o por trayectorias paralelas para cada fase.

16 Problemas de cableado Sólo debe existir un punto de conexión único de neutro - tierra. Esquema recomendado Alimentación Alimentador Tablero Conector Carga L1 L1 Conductor de fase "Bond" Conductor de neutro Conductor de tierra aislado (verde) Conductor al electrodo de tierra Conduit - charola Rama Electrodo de tierra La resistencia eléctrica entre el suelo y el electrodo debe ser mínima para garantizar la protección en descargas Tierra (suelo) o algún material que sirve para tal fin

17 Problemas de cableado Configuración para obtener tierra aislada Alimentación Alimentador Tablero Conector naranja aislado Carga L1 L1 Conductor de fase "Bond" Conductor de neutro Conductor de tierra aislado (verde) Conductor al electrodo de tierra Conduit - charola Rama Electrodo de tierra

18 Problemas de cableado Configuración para sistemas derivados separados (aislamiento) Esquema recomendado Alimentación principal Alimentador Tablero Sistema derivado separado Conector Carga L1 L1 Fases L1 Rama del circuito "Bond" Conductor de neutro Conductor de tierra aislado (verde) "Bond" Conductor al electrodo de tierra Conduit - charola Conexión opcional a tierra: estructura de acerco, o tubería de agua fría. De preferencia no usar varilla de tierra. Electrodo de tierra

19 Conexión recomendada Conexión del transformador de aislamiento úcleo Pantalla aislante 440 V 127 / 220 V Desde la alimentación principal A panel de los sistemas de cómputo o cargas sensibles Todos los cables de tierra conectados en un solo punto Conexión a una columna de acero o a la tierra del sistema

20 Conexión recomendada: transformadores de aislamiento Centro de carga Centro de carga Separación 5 cables 3 fases eutro Tierra DEBIL! Separación importante entre el punto de tierra y los equipos. Se puede inducir ruido Centro de carga incroporado al transformador. El punto de tierra del sistema y el punto de tierra de potencia son el mismo Separación Punto de tierra Centro de carga A otras cargas sensibles MEJOR! La separación de las conexiones de tierra es menor OPTIMA! El punto de tierra del sistema de tierras y de las cargas es el mismo Mejor ubicación de transformadores de aislamiento para alimentar cargas sensitivas

21 Conexión recomendada: mallas en sistemas sensibles El objetivo es crear una malla de baja impedancia que limite interferencias A. Cintas de cobre (0.01 in x 4 in. B. Punto de soldadura, cinta - cinta. C. Punto de soldadura, cinta - pedestal D. Punto de soldadura, cinta - conexión. E. Línea de conexión de baja impedancia a equipo. F. Punto de soldadura, cinta - línea de equipo.. Unidad de distribución de potencia, conductor aterrizado. H. Conexión soldada a la columna de acero de la nave.

22 Conexión recomendada: mallas en sistemas sensibles Otra perspectiva 1-4.Son módulos típicos de equipo de cómputo. 5. Es la conexión de seguridad del conductor de tierra del equipo (Cable verde ). 6. Es la tierra de seguridad para la conexión a la malla de tierra del sistema. Centro de carga con breakers y transformador de aislamiento PERSPECTIVA ESQUEMATICO PERSPECTIVA ESQUEMATICO

23 Conexión recomendada: supresores de picos Se colocan supresores de picos que limiten transitorios de tensión en el sistema de alimentación. La conexión debe incluir modo diferencial y modo común. Transformador opcional requerido Secundario Primario Transformador de servicios SP Panel de control SP Centro de carga Contactos SP Montaje directo recomendado Montaje directo recomendado Medio de tierra compartido (suelo)