IAS PANAMA Panamá, 30 de agosto de 2011 ” “TIERRAS: ¿PARA QUE? ” Fredy Villalta

TUTORIAL SERIE DE LIBROS DE COLOR IEEE CONEXIÓN A TIERRA DE SISTEMAS INDUSTRIALES Y COMERCIALES (GREEN BOOK) Presenta: Fredy Villalta

Recommended IEEE Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems GREEN BOOK Power Systems Engineering Committee IEEE Industry Applications Society IEEE Std

0.- PANORAMA 1.- ATERRIZAJE DE SISTEMAS 2.- ATERRIZAJE DE EQUIPOS 3.- ATERRIZAJE DE CARGAS ESTATICAS 4.- ATERRIZAJE DE RAYOS 5.- ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS SENSIBLES 6.- ATERRIZAJE DE DUCHAS ELECTRICAS

0.- PANORAMA

LEY DE OHM Z I E E = Z I

1.- ATERRIZAJE DE SISTEMAS I I = 0 Z 120 V Negro/rojo/azul blanco Negro/rojo/azul tierra

2.- ATERRIZAJE DE ENCERRAMIENTOS DE EQUIPOS I I = 0 Z 120 V Negro/rojo/azul blanco Toma de tierra verde

2.- ATERRIZAJE DE ENCERRAMIENTOS DE EQUIPOS I I = 0 Z 120 V Negro/rojo/azul blanco Toma de tierra verde verde I I f1 = I falla I f1 = I falla I f2 IfIfIfIf

3.- ATERRIZAJE DE CARGAS ESTATICAS I I = 0 Z 120 V Negro/rojo/azul blanco toma de tierra verde I I de cargas estáticas

4.- ATERRIZAJE DE DESCARGAS ELECTRICAS (rayos) I I = 0 Z 120 V Negro/rojo/azul blanco toma de tierra verde verde I I f = I falla I rayo stray currents

5.- ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS SENSIBLES I I = V Negro/rojo/azul blanco toma de tierra verde verde I I= I falla I rayo stray currents I siempre es cero V siempre es cero

5.- MAL ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS SENSIBLES I I = V Negro/rojo/azul blanco toma de tierra verde verde I I= I falla I rayo stray currents

5.- MAL ATERRIZAJE DE CARGAS ELECTRONICAS SENSIBLES I I = V Negro/rojo/azul blanco toma de tierra verde verde I I= I falla I rayo (I?)(R?) < 0.5 V

CAUSAS PRINCIPALES DE LOS DISTURBIOS EN LA CALIDAD DE LA ENERGIA ELECTRICA. NaturalesNaturales, ejemplo las descargas atmosféricas. ManiobrasManiobras, ejemplo la entrada o salida de un banco de condensadores. FallasFallas, ejemplo un cortocircuito monofásico en un sistema de distribución. Erroresde Diseño y ConstrucciónErrores de Diseño y Construcción de los sistemas eléctricos. Errores en los Sistemas de tierra.Errores en los Sistemas de tierra.

PRINCIPALES CONSECUENCIAS DE LOS DISTURBIOS EN LA CALIDAD DE LA ENERGIA. Daños y errores en los sistemas de control, de cómputo, de monitoreo y en los de protección. Aumento de las pérdidas y de los problemas operacionales en los sistemas de potencia. Fallas de aislamiento. Daño y destrucción de los componentes de los sistemas de potencia, y equipos electrodomésticos. Dan origen a otros disturbios electromagnéticos.

EL NUEVO INTERES EN LA CALIDAD DE LA ENERGIA SE DEBE A: Que afecta la economía de los procesos productivos. La entrada en vigencia de los mercados desregulados. Uso más frecuente de equipos y controles electrónico muy sensible. Incremento de la automatización y computarización. Incremento en los costos y en la ocurrencia de los disturbios. Cambio en la estructura de los procesos productivos. Incremento en la sensibilidad de los sistemas eléctrico a los disturbios en la calidad de la energía (aire acondicionado)

RECOMENDACIONES SOBRE CABLEADO. Realizar separación de cargas sensibles de cargas sucias. Reorganización de circuitos o la formación de circuitos dedicados. Chequeo periódico del alambrado. Balancear y distribuir la carga. Uso de la técnica IG.

MODELO BASICO DE UN CABLEADO IG.

RECEPTACULO IG.

VENTAJAS DE UN CABLEADO IG.

RECOMENDACIONES DE SISTEMAS DE TIERRA. Especificar un conductor de tierra aislado o separado. Utilizar anillos de tierra de cobre, con el objetivo de obtener un resistencia de 5 ohms o menor. Medir la resistencia de tierra periódicamente. Remover cualquier unión entre la tierra y el neutro que se dé fuera del panel principal. No aislar o separar las tierras de las cargas sensibles. Realizar estudios periódicos del clima y los suelos. Uso de conduit metálicos.

SISTEMA QUIMICO DE TIERRA. Sistema electrolítico de baja impedancia junto con técnicas de mejoramiento y relleno del suelo. Libre de mantenimiento. Costo competitivo. Amplía el margen de seguridad para el personal. Las propiedades del sistema se mantienen constante. Con grandes aplicaciones en cargas que demandan una alta calidad de la energía. Presenta un valor de resistencia menor en comparación con las varillas convencionales. PERO: ¡SE LE DEBE DAR MANTENIMIENTO!!!

Se debe respetar el Código de colores que recomienda el NEC. El blanco o gris (neutro) y el verde amarillo (referencia) deben correr aislados desde la subestación. El verde (tierra de seguridad para retorno de las corrientes de falla) se debe conectar a todas las partes metálicas que no formen parte del circuito eléctrico; incluso se puede conectar a electrodos adicionales de tierras locales para protección de las personas.

TOMA COMPUTADORATOMA POTENCIA DUCTOS O CANALIZACIONES

RAYO EN TALLERES GRAFICOS ( ) SUBESTACION DELTA ABIERTA-DELTA ABIERTA v = L di/dt X L = ohmios/1,000 pies; L = 0.051/377 rad/s =135.2 µH/pie Tabla 9 Pág del NEC El rayo más común es de 10,000 A/µs Entonces: v = (135.2)(10 -6 )(10 -3 )(10)(10 3 )/(10 -6 ) v = 1,352 voltios/pie Si son 15 pies, el neutro se eleva: 20,280 V CONEXIÓN ACTUAL

RAYO EN TALLERES GRAFICOS ( ) CONEXIÓN ACTUAL

RAYO EN TALLERES GRAFICOS ( ) SUBESTACION DELTA ABIERTA-DELTA ABIERTA Lo mejor es que el secundario tenga su propia toma de tierra, a un electrodo independiente de la toma de tierra de los pararrayos. En última instancia, se podría conectar al electrodo de los pararrayos, pero debajo del suelo. CONEXIÓN PROPUESTA

RAYO EN TALLERES GRAFICOS ( ) CONEXIÓN PROPUESTA

RAYO EN TALLERES GRAFICOS ( ) Adicionalmente, hacemos las recomendaciones siguientes: 1.- Como esta subestación está en la punta de la línea, se da el fenómeno del “doubling voltage”, se recomienda colocar un juego de pararrayos en el poste anterior (en el penúltimo) 2.- Poner pararrayos (apartarrayos) tipo subestación (heavy duty) en los terminales de los transformadores 3.- Remodelar toda la instalación interior poniendo equipos tipo “explosión” que impiden que en un evento como el del martes 13 de septiembre, se salga la llama que se produjo, quedaría confinada dentro de la caja. 4.- Usar tubería metálica rígida y evitar el polyducto o ductos inflamables 5.- No poner materiales inflamables, como papeles y tintas, debajo de los conectadores y desconectadores eléctricos

RAYO EN TALLERES GRAFICOS Esta recomendación vale para todas las subestaciones de la UCA. Debemos hacer el cambio en todas las Subestaciones de la UCA, en la medida que se pueda, poco a poco. El caso de Talleres Gráficos es más crítico porque se encuentra en la punta de la línea. Fredy Villalta DIRECTOR UNIDAD DE PROYECTOS 16/09/2005

RAYO EN TALLERES GRAFICOS