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Fundamentos de Protección . Puesta a tierra base para una adecuada calidad de energía
QUERETARO 2012
Problemática
Vivimos en un mundo cada día más inmerso en la tecnología, donde
computadoras, equipos de comunicaciones y el avance en el
mundo de la tecnología hace que busquemos menores tamaños,
mayores capacidades, mejor desempeño y nuevos materiales, lo
que nos da como resultado que los equipos se hagan más
susceptibles a las perturbaciones de la energía que los alimenta.
Pensando en esta tecnología y el proteger tanto a estos equipos
como a sus usuarios, TOTAL GROUND desarrolla soluciones de
calidad de energía, ofreciendo sistemas y soluciones integrales.
Normatividad Normas – Estándares – Recomendaciones
NOM es Obligatoria.
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.
NRF-011-CFE-2004. Subestaciones
Internacionales:
NFPA 780, Standard for the Installation of Lightning Protection Systems.
EIA/TIA 607, Grounding and Bonding Requirements for Telecommunications.
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.
IEEE Std. 80-20 Guide for Safety in AC Substation Grounding
SOLUCIONES PARA EDIFICIOS MEDIANOS Y
GRANDES
Cla
ssifie
d - C
on
fide
ntia
l
Por qué es importante el concepto
calidad de energía
Es importante dentro del medio de la
generación, transmisión, distribución y
consumo de energía poder definir
conceptos que permitan un adecuado
entendimiento sobre la importancia de tener
una instalación con el cumplimiento del marco
normativo que garantiza la utilización eficiente
de la energía.
¿Por qué es importante la protección?
www.totalground.com
Buena calidad de energía
Equipo sofisticado
Equipo para el mejoramiento de la calidad de energía
Buena infraestructura
para el funcionamiento
ideal
Conmutador, switches equipo especializado de telecomunicaciones
Voltaje estable,
Frecuencia constante,
mínimas perturbaciones
Pararrayos, supresores, reguladores, filtros de armónicos, UPS
Sistemas de
tierra física
Objetivo
Proporcionar Seguridad a las Personas. Proteger Infraestructura.
Equipos. Garantiza la operación de protecciones.
Estabiliza el Voltaje al establecer un potencial de referencia. Disipa la corriente del rayo. Limita sobretensiones transitorias. Drena cargas estáticas.
Calidad del Servicio en las instalaciones a través de los Sistemas de Puesta a Tierra
Problemática ¿Para qué sirve?
Proporciona una trayectoria de conducción de las corrientes que se deben drenar a tierra.
Falla
Descarga Atmosférica
Sobre-corriente Transitoria
Electricidad Estática
No
rma
NM
X-J
-54
9 A
NC
E-2
00
5 SPTE
Sistema de protección
contra tormentas eléctricas
RIESGO
Valoración de riesgo
Instalación
de un
SEPTE
Sección 4.2
Terminales aéreas
Tipo ubicación y altura
Conductores de bajada
Tipo cant idad y ubicación
SPT
Sistema de puesta a t ierra
UE
Unión equipotencial
Puesta a tierra (N)
Puntos de conexión (normal)
SSTT
Supresores de
sobretensión transitoria
Memoria técnica
Sección 4.3.2
Sección 4.3.3
Sección 4.3.4
Sección 4.4.1
Sección 4.4.2
Sección 4.4.3
No
Si
SEPTE
SIPTE
Sección 4.3
Sección 4.4
SPTE
Sistema de protección
contra tormentas eléctricas
RIESGO
Valoración de riesgo
Instalación
de un
SEPTE
Sección 4.2
Terminales aéreas
Tipo ubicación y altura
Conductores de bajada
Tipo cant idad y ubicación
SPT
Sistema de puesta a t ierra
UE
Unión equipotencial
Puesta a tierra (N)
Puntos de conexión (normal)
SSTT
Supresores de
sobretensión transitoria
Memoria técnica
Sección 4.3.2
Sección 4.3.3
Sección 4.3.4
Sección 4.4.1
Sección 4.4.2
Sección 4.4.3
No
Si
SEPTE
SIPTE
Sección 4.3
Sección 4.4
Problemática ¿Qué es la tierra física?
Conductores que interconectan elementos metálicos, equipos y circuitos eléctricos con otros elementos metálicos enterrados. Elementos enterrados… Se les denomina electrodos. Electrodos Naturales: Los no fabricados para este fin. Se deben interconectar. Suelen ser…
Mallas Varillas Placas Tubos
Componentes Resistencia del Electrodo y Conexiones
Los electrodos pueden ser:
Varillas Tubos Placas Mallas Masas de metal Estructuras Otros
Verticales Horizontales Naturales
Formados por los cimientos de las estructuras y metales enterrados. Cobre , Acero, Acero inoxidable aleación 304 Tabla 14 NMX-J-549-ANCE-2005
Características: Metálicos. Baja Resistencia de Puesta a Tierra. No Contaminante. Unidos por Soldadura.
NMX-J-549-ANCE-2005
Componentes de la Resistencia del Sistema de Puesta a Tierra
Resistencias…
1. del Electrodo y Conexiones
2. de Contacto
3. de la Tierra Circundante
Componentes Resistencia de Contacto
Mejora con el uso de
intensificadores de terreno. Depende de la superficie de
contacto entre la tierra y el electrodo.
La superficie de contacto está
dada por la geometría del electrodo.
Resistividad del Terreno Factores que Intervienen
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.
Resistividad del Terreno Factores que Intervienen
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.
Electrodos Tipos
1. Varilla
2. Rehilete
3. Químico
4. Tubular-Triangular
Sistema Total Ground ¿De qué se compone?
1. Electrodo Tubular- Triangular
2. Acoplador del Impedancias
3. H2Ohm
4. Accesorios *según
aplicación
www.totalground.c
om
Diferencia de Potencial
Aumento
en
potencial Potencial sin
modificación
Diferencia de
potencial = V
Voltaje
Ley de Ohm
I=V/R
NOM 001 sede 2005 art. 250 Parte H- 81
Aumento
en
potencial Aumento
en
Potencial
Diferencia de potencial =0
Voltaje = 0
Ley de Ohm
I=V/R
0=0/R
Normatividad NOM-001-SEDE-2005
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): a) Armazones y estructuras de tableros de distribución. b) Órganos 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.
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…”
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. a) Tubería Metálica Subterranea para Agua… b) Estructura Metálica del Edificio… c) Electrodo Empotrado en Concreto… d) 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…”
Figure 2.1-1 Scope of the standard for large commercial buildings
ANSI-J-STD-607-A
4.2.1 Componentes requeridos en los Sistemas de comunicaciones
Barra principal de telecomunicaciones TMGB Conductor de equipotencialidad o Bonding (TBB) utilizado entre
locales de comunicación o distribución entre niveles con el objetivo de disminuir las diferencias de potenciales entre sistemas de telecomunicación.
Barra de tierra para locales de comunicaciones TGB
Barras de tierra
ANSI-J-STD-607-A , 5.2.5.1 TMGB debe tener como dimensión mínima de1/4 “ espesor, 10 cm de ancho y largo variable considerando futuro crecimiento de la instalación. 5.5.1.1 TGB debe tener una dimensión mínima de 1/4 “ espesor, 5 cm de ancho y largo de acuerdo a la aplicación y considerando futuro crecimiento de la instalación
BARRAS DE UNIÓN
MODELO DIMENSIONES CAPACIDAD MÁXIMA ESPESOR
TGBUE10 20 X 5.2 cm 1000 A 1/4 "
TGBUE11 20 X 7.5 cm 1249 A 1/4 "
TGBUE12 20 X 7.5 cm 1999 A 1/2 "
TGBUETMBG 50.8 X 10.16 cm 2000 A 1/4 "
TGBUERACK 49 X 2.54 cm 550 A 1/4 "
El borne inferior deberá conectarse
al filtro del electrodo. Los bornes laterales se conectan a la
estructura del edificio El borne superior se conecta a la
barra de aplicaciones. Aplicar spray Antiox
Instalación Cableado y Conexiones
Instalación
Prácticas Recomendadas
Grounding & Bonding
• TIA-942 define las
mejores prácticas
de Grounding and
Bonding para el
Centro de Datos
Estructura del Sistema ANSI-J-STD-607-A
A otros cuartos…
Estructura del Sistema ANSI-J-STD-607-A
Estructura del Sistema ANSI-J-STD-607-A
PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES
Aplicación de Supresores
NMX-J-549-ANCE
OR
ÍGE
NE
S D
E L
AS
SO
BR
ET
EN
SIO
NE
S
EXTERNAS
INTERNAS
El rayo (conducción, inducción)
Los accidentes eléctricos
La interrupción de la alimentación eléctrica
Manejo en la red (operaciones en el sistema eléctrico)
Cargas eléctricas inducidas durante la puesta fuera de servicio de las maquinas
Soldaduras
Motores
Los acondicionadores de aire
Rayos X
Ascensores y montacargas
Func. normal
Equip. Red
"sobre corriente"
Equip. Red
Operación de un supresor
Sobretensión
Tip
os
de
pro
tecc
ión
Clase C:
Clase B:
Clase A:
Instalación exterior y acometida. Circuitos que van del medidor al panel principal.
Alimentadores y circuitos derivados cortos, tableros de distribución. Tomacorrientes para aparatos grandes con cableados cercanos a la acometida
Tomacorrientes y circuitos derivados largos.
Proyección
Selección
Instalación
Conexiones Suprector
Electrodo Varilla
Muy utilizado por su costo y
“facilidad de instalar”.
Varilla de acero recubierta de
cobre.
Propensas a Oxidación,
Sulfatación, Corrosión.
Tiene poca área de contacto.
Por su longitud puede alcanzar
capas húmedas.
Su vida útil relativamente corta.