EL PARARRAYOSEs un dispositivo formado por una o ms barras
metlicas terminadas en punta y unidas entre s y con la tierra, o
con el agua, mediante conductores metlicos, y que se coloca sobre
los edificios o los buques para preservarlos de los efectos del
rayo.El rayo se debe a un desequilibrio elctrico entre nubes, o
entre la tierra y las nubes. Si la base de la nube est cargada
negativamente, atrae cargas positivas de la tierra que est debajo.
La diferencia de potencial aumenta hasta que tiene lugar una
repentina descarga, el rayo, que neutraliza de nuevo las cargas en
la nube y la tierra.
HISTORIA DEL PARARRAYOSEl pararrayos fue inventado por Benjamn
Franklin en su estancia en Francia, en 1752, hizo el famoso
experimento de la cometa que le permiti demostrar que las nubes
estn cargadas de electricidad y que, entonces, los rayos son
descargas de tipo elctrico.El cientfico observ una descarga
producida por una botella: era una chispa y un chasquido con una
increble semejanza a un rayo y el trueno, solo que a menor escalaNo
haba cado ningn rayo sobre la cometa, sino que manifestaba una
corriente, fruto de la diferencia de tensin entre el cielo y la
tierra. Haba demostrado que tanto las descargas que se producan en
una botella de Lyden como las de una tormenta eran fenmenos de la
misma naturaleza.En 1752 Benjamn Franklin public en su famoso
Almanaque del Pobre Richard (Poor Richard's Alamnac) una aplicacin
interesante para este fenmeno. Propuso la idea de utilizar el
efecto punta (que descargaba rpidamente una botella de Lyden) para
protegernos de la cada de los rayos. Naca as el pararrayos
PRINCIPIO DEL PARARRAYOS:El pararrayos no es ms que un
dispositivo que, colocado en lo alto de un edificio, dirigen al
rayo a travs de un cable hasta la tierra para que no cause
desperfectos.Ya hemos comentado que normalmente las nubes de
tormenta tienen su base cargada negativamente, mientras que la
regin de tierra que se encuentra debajo de ellas, por efecto de
induccin electroesttica, presenta carga positiva.Las cargas
negativas de la nube se repelen entre s y son atradas por las
cargas positivas de la tierra. Puesto que el pararrayos est
conectado a tierra, sus electrones son repelidos por los de la nube
con lo que queda cargado positivamente al igual que la tierra bajo
la nube.
Fig. Distribucin de cargas en el entorno de una nube de
tormenta.Debido a la forma y caractersticas del pararrayos (efecto
punta), la densidad de carga en la punta del pararrayos es tal que
ioniza el aire que lo rodea, de modo que las partculas de aire
cargadas positivamente son repelidas por el pararrayos y atradas
por la nube, realizando as un doble objetivo: por un parte, se
produce una compensacin del potencial elctrico al ser atrados esos
iones del aire por parte de la nube, neutralizando en parte la
carga. De esta forma se reduce el potencial nube-tierra hasta
valores inferiores a los 10000 V que marcan el lmite entre el
comportamiento dielctrico y el conductor del aire, y por tanto
previenen la formacin del rayo; por otra, conducen al rayo a tierra
ofrecindole un camino de menor resistencia. Este camino lo formarn
el pararrayos, el conductos de descarga y las tomas de tierra. Un
fenmeno que debemos tener en cuenta es el de "disipacin natural",
que es producida por los arboles, vallas, rocas y dems objetos de
forma puntiaguda, ya sean natural o artificiales, sometidos al
campo elctrico de la nube de tormenta, que irn produciendo esa
compensacin de potencial de forma natural, produciendo la
neutralizacin de la carga de la nube, o al menor, reducindola
significativamente, con lo que se disminuye el riesgo al llegar la
nube sobre zonas habitadas o peligrosas.TIPOS DE PARARRAYOS:Sea
cual sea la forma tecnologa utilizada, todos los pararrayos tienen
la misma finalidad: ofrecer al rayo un camino hacia tierra de menor
resistencia que si atravesara la estructura del edificio.Pararrayos
de puntas: Formada por una varilla de 3 a 5 m de largo, de acero
galvanizado de 50 mm de dimetro con la punta recubierta de
wolframio (para soportar el calor producido en el impacto con el
rayo). Si adems se desea prevenir la formacin del rayo, pueden
llevar distintas dispositivos de ionizacin del aire.De tipo
Flanklin: se basan en el "efecto punta". Es el tpico pararrayos
formado por una varilla metlica acabada en una o varias puntas.
La zona protegida por un pararrayos clsico de Flanklin tiene
forma cnica.
Fig. Zona protegida por un pararrayos clsico.
En este tipo de pararrayos, el efecto de compensacin de
potencial es muy reducido, por lo que en zonas con alto riesgo
suelen usarse otro tipo de pararrayos.De tipo radiactivo: Consiste
en una barra metlica en cuyo extremo se tiene una caja que contiene
una pequea cantidad de istopo radiactivo, cuya finalidad es la de
ionizar el aire a su alrededor mediante la liberacin de partculas
alfa. Este aire ionizado favorece generacin del canal del rayo
hasta tierra, obteniendo un rea protegida de forma
esferico-cilndrica.
Fig. Zona protegida por un pararrayos radiactivoTipo in-corona
solar: Este tipo de pararrayos incorpora un dispositivo elctrico de
generacin de iones de forma permanente, constituyendo la mejor
alternativa a los pararrayos atmicos. La energa necesaria para su
funcionamiento suele proceder de fotoclulas. De tipo piezoelctrico:
Se basa en la capacidad de los materiales piezoelctricos, de
producir carga elctrica a partir de los cambios en su estructura
debido a presiones externas (tales como las producidas por el
viento durante un vendaval). Pararrayos reticulares o de jaula de
Faraday: Consisten en recubrir la estructura del edificio mediante
una malla metlica conectada a tierra.
Fig. Zona protegida mediante pararrayos reticular.Hay que hacer
notar que los edificios modernos con estructura metlica, cumplen
una funcin similar a las jaulas de Faraday, por lo que la
probabilidad de que un rayo entre en uno de estos edificios es
extremadamente pequea.PARTES PRINCIPALES DEL PARARRAYOSEs un
dispositivo formado por una o ms barras metlicas terminadas en
punta y unidas entre s y con la tierra, o con el agua, mediante
conductores metlicos, y que se coloca sobre los edificios o los
buques para preservarlos de los efectos del rayo. La barra: Es
cilndrica de 3 a 5 metros de altura, con una punta o puntas de
hierro galvanizado o de cobre. El conductor areo: est formado de
cable de cobre de ms de 8 mm de dimetro o cable de hierro de ms de
11 Mm. de dimetro, aunque tambin se puede emplear tubos de los
mismos materiales. Una condicin importante es que no est aislado
del edificio que protege. El conductor subterrneo: consiste en
placas de cobre o de hierro galvanizado de un metro cuadrado de
superficie por lo menos, hundidas en el agua de un pozo o mejor en
la tierra hmeda y enlazadas al conductor areo. Si el terreno es
seco, es mejor usar como conductor subterrneo un cable muy largo
enterrado alrededor de la casa. Se debe tomar en cuenta que el
radio de la base circular (R) es igual a la altura (A) del
pararrayos.ALTURA DE LA PUNTA DEL PARARRAYO: La punta de la barra
de un pararrayo est ubicada por lo menos a 1,00 m por sobre las
partes ms elevadas de un edificio, torres, tanques, chimeneas y
mstiles aislados. En las cumbreras de los tejados, parapetos y
bordes de techos horizontales o terrazas, las barras de los
pararrayos se colocarn a distancia que no excedan de 20,00 m entre
s, siempre que la Direccin no fije otra medida. DONDE ES NECESARIO
COLOCAR UN PARARRAYOS:Es necesario la instalacin de pararrayos en
los siguientes casos: Se deben instalar en obras que, por su altura
o por sus especiales caractersticas, sean susceptibles de ser
daadas por descargas elctricas atmosfricas (edificios de ms de 43
metros) Lugares en los que se manipulen sustancias txicas,
radiactivas, explosivas o inflamables. Lugares con un ndice de
riesgo sea alto.
PARARRAYOS DE LA UNIVERSIDAD (TRES PUNTAS)
CONDUCCION PUESTA A TIERRA DEL PARARRAYOS
SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA (SPAT).Los medios digitales de la
actualidad son una realidad del mundo globalizado y hay informacin
en lnea o banda ancha que necesitan mayor cuidado porque presentan
algunas debilidades entre las cuales podemos contar con la
sensibilidad a los cambios bruscos en las condiciones de operacin,
esto es a las perturbaciones en la alimentacin elctrica o a los
fenmenos elctricos transitorios que se presentan o inducen en los
sistemas interconectados.Para evitar y atenuar la peligrosidad de
estas perturbaciones en la vida y funcionamiento de los equipos, se
ha previsto la estabilidad, continuidad de funcionamiento y la
proteccin de los mismos con dispositivos que eviten el ingreso de
estos transitorios a los sistemas en fracciones de segundo
(nanosegundos) y sean dispersados por una ruta previamente asignada
como es el sistema de puesta a tierra (SPAT), que es el primer
dispositivo protector no solo de equipo sensible, sino tambin de la
vida humana evitando desgracias o prdidas que lamentar. La
proteccin elctrica y electrnica tiene pues dos componentes
fundamentales, que son indesligables uno de otro: los equipos
protectores (pararrayos, filtros, supresores, TVSS, Va de Chispas,
etc.) y el sistema dispersor o Sistema de Puesta a Tierra (SPAT),
entendindose este como el pozo infinito donde ingresan corrientes
de falla o transitorios y no tienen retorno porque van a una masa
neutra y son realmente dispersados.CONCEPTOS GENERALESA continuacin
se presentan los conceptos mas comunesConductor de puesta a
tierraEs aquel conductor de un circuito que se conecta a tierra
intencionalmente. Este conductor garantiza la conexin fsica entre
las partes metlicas expuestas a alguna falla y la tierra. Por medio
de este conductor circula la corriente no deseada hacia la
tierra.Electrodo de puesta a tierraEs un cuerpo metlico conductor
desnudo que va enterrado y su funcin es establecer el contacto con
la tierra fsica.Puente de unionEste puente es un conductor que nos
sirve para proporcionar la conductividad elctrica entre partes de
metal que requieren ser conectadas elctricamente.Red de tierraEs la
porcin metlica subterrnea de un sistema aterrizado que dispara
hacia la tierra todo flujo de corriente no deseado. Esta red se
puede componer de varias mallas interconectadas.Resistencia de
tierraEs la resistencia que nos ofrece el terreno hacia la
corriente en un sistema de puesta a tierra, esta resistencia
depende de la resistividad del terreno y rea de los
conductoresResistividad del terrenoEs la propiedad del terreno que
se opone al paso de la corriente elctrica, la resistividad vara de
acuerdo a las caractersticas del terreno.Sistema de tierraSon
varios conductores desnudos que se interconectan con una o varias
mallas o electrodos enterrados.Supresor de picosNo son mas que
elementos de proteccin contra sobretensiones transitorias.Tierra
aisladaEs un conductor de tierra con aislamiento que se conecta a
algn equipo ,este conductor se coloca en la misma soportera donde
se encuentran los cables de energa.SISTEMAS DE TIERRADiferencia
entre neutro y tierraLa diferencia de estos dos elementos es que el
neutro lo usamos como regreso de nuestra lnea de alimentacin o en
otras palabras es por donde pasa la corriente de regreso a los
postes de suministro elctrico. Por otro lado la conexin a tierra,
es la conexin que usamos para que circule la corriente no deseada o
descargas elctricas hacia tierra para evitar que daen a equipos
elctricos, electrnicos e incluso a personas, explicado de otra
forma es la conexin que usamos para la proteccin personal y de
equipos contra sobre tensiones o descargas elctricas de cualquier
tipo.FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRALos objetivos principales de
las puestas a tierra son: Obtener una resistencia elctrica de bajo
valor para derivar a tierra Fenmenos Elctricos Transitorios
(FETs.), corrientes de falla estticas y parsitas; as como ruido
elctrico y de radio frecuencia. Mantener los potenciales producidos
por las corrientes de falla dentro de los lmites de seguridad de
modo que las tensiones de paso o de toque no sean peligrosas para
los humanos y/o animales. Hacer que el equipamiento de proteccin
sea ms sensible y permita una rpida derivacin de las corrientes
defectuosas a tierra. Proporcionar un camino de derivacin a tierra
de descargas atmosfricas, transitorios y de sobretensiones internas
del sistema. Ofrecer en todo momento y por el tiempo de vida til
del SPAT (20 aos) baja resistencia elctrica que permita el paso de
las corrientes de falla. Servir de continuidad de pantalla en los
sistemas de distribucin de lneas telefnicas, antenas y cables
coaxiales.ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRALos elementos
que usamos para efectuar una instalacin de puesta a tierra son los
siguientes:Electrodos: Estas son varillas (generalmente de cobre)
que sean resistentes a la corrosin por las sales de la tierra, que
van enterradas a la tierra a una profundidad de 3m para servirnos
como el elemento que nos disipara la corriente en la tierra en caso
de alguna falla de nuestra instalacin o de alguna sobrecarga, las
varillas mas usadas para este tipo de instalaciones son las
varillas de marca copperwell ya que son las que cumplen con las
mejores caractersticas.Conductor o cable: este como ya se haba
mencionado es el que nos permitir hacer la conexin de nuestro
electrodo hacia las dems partes dentro de nuestro edificio. Debe
procurarse que este cable no sea seccionado y en caso de ser
necesario debe preferentemente ser soldado para poder asegurarse de
su contacto y continuidad del sistema de conexin, pero hay que
aclarar que no se puede usar cualquier soldadura sino que debe
usarse soldadura exotrmica, ya que al calentar el cobre del
conductor este puede daarse y ya no tendra un buen contacto con la
soldadura que se le coloque.Otra cosa importante sobre este
conductor es de que debe procurarse usar un cable desnudo para que
todas las partes metlicas de la instalacin queden conectadas a
tierra. En el caso de que se use un cable con aislante este debe
ser color verde para poder distinguirlo de los otros cables.LOS
FENMENOS FISIOLGICOS QUE PRODUCE LA CORRIENTE ELCTRICA EN EL
ORGANISMO HUMANOLos fenmenos fisiolgicos que produce la corriente
elctrica en el organismo humano dependen del valor de la intensidad
de la corriente, tiempo de duracin del contacto, callosidad, sexo,
estado de epidermis, peso, altura, estado de animo, estado del
punto de contacto a tierra.Respecto al concepto de alta o baja
tensin, se debe de tener en cuenta que la corriente elctrica
provoca la muerte por fibrilacin ventricular, al contrario de la de
alta tensin, que lo hace por la destruccin de los rganos o por
asfixia, debido al bloqueo del sistema nervioso.Estos efectos
fisiolgicos sobre el cuerpo humano varan en funcin del valor de la
intensidad, de acuerdo a la tabla:
FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL ACCIDENTE ELCTRICO: Valor de la
intensidad de la corriente elctrica Valor de la tensin Tiempo de
paso de la corriente elctrica Valor de la resistencia ohmica que
presenta el organismo La trayectoria que siga la corriente por el
organismo Naturaleza de la corriente Valor de la frecuencia en el
caso de c.a. Capacidad de reaccin del organismo De estos factores
se destacan: Valor de la intensidad de la corriente elctricaSe
suele llamar tambin umbral absoluto de intensidad y representa la
mxima intensidad que puede soportar una persona sin peligro,
independientemente del tiempo que dure su exposicin a la corriente.
Se fija para la corriente elctrica alterna de frecuencia 50 Hz
entre 10 y 30 mA, segn el sexo y edad de la persona.
Valor de la resistencia ohmica del cuerpoDiversos estudios
experimentales demuestran que la impedancia del cuerpo humano es
siempre resistiva pura.Sea comprobado que para corriente alterna
cuya frecuencia sea superior a 10kHz. No provoca mas efectos que el
de calentar los tejidos por donde paso la corriente. En lo que a
baja tensin respecta se puede considerar el comportamiento de los
dipolos del cuerpo humano aproximadamente lineal. El valor de la
resistencia en cada uno de ellos depende de diversas
circunstancias. La mas importante es la humedad de la piel, que
llega a valores de 100000 ohms cuando esta seca y desciende
considerablemente en estado de humedad.Tiempo de paso de la
corriente elctricaSe denomina umbral absoluto de tiempo y
representa el tiempo en que una persona puede soportar el paso de
la corriente elctrica sin peligro, en baja tensin, de intensidad
por su cuerpoCausas de accidentes elctricos Falta de prevencin
Exceso de confianza Fallas tcnicas Fallas humanas Imprudencia
IgnoranciaHay una formula que puede usarse para calcular la
cantidad de corriente que pasa a travs del cuerpo y es la
siguiente:I = K/tEn donde:K = es una constante para hombres y
mujeres y sus valores son los siguientesK = 0.116 para mujeres
(50Kg)K = 0.157 para hombres (70Kg)t = tiempo en segundosSon por
estos motivos que resulta necesario tomar las medidas de seguridad
necesarias para evitar este tipo de accidentes y contar con un
sistema de puesta a tierra eficiente podemos evitar muchas lesiones
ocasionadas por la corriente elctrica, ya que en la actualidad casi
todas nuestras actividades estn vinculadas con el uso de la
electricidad.PROPIEDADES ELECTROMAGNTICAS DE LAS TIERRASPara
entender cabalmente los fenmenos que acontecen en una puesta a
tierra es necesario tener en cuenta algunos conocimientos sobre las
propiedades elctricas y magnticas de los suelos y el comportamiento
de los mismos cuando se producen corrientes transitorias o de
falla. Asimismo para poder disear los sistemas de puesta a tierra
ser muy til conocer en detalle estos parmetros.La tierra (suelo,
subsuelo) tiene propiedades que se expresan fundamentalmente por
medio de tres magnitudes fsicas que son: La resistividad elctrica
(o su inversa la Conductividad ). La constante dielctrica y La
permeabilidad magntica El comportamiento fsico de los suelos
depende de las propiedades y modo de agregacin de sus minerales y
de la forma, volumen y relleno (generalmente agua y aire) de los
poros. Adems de estas relaciones conviene estudiar el efecto que
sobre dichas propiedades ejercen la presin y la
temperatura.RESISTIVIDAD DE SUELOSSe sabe por fsica elemental que
la resistencia R de un conductor alargado yhomogneo de forma
cilndrica vale:R = l/sdonde: R = resistencia en = resistividad en
(-metro)l = longitud del conductor en metros ms = seccin en metros
cuadradosLa resistividad es una medida de la dificultad que la
corriente elctrica encuentra a su paso en un material determinado,
pero igualmente se considera la facilidad de paso, resultando as el
concepto de, Conductividad, que expresado numricamente es inverso a
la resistividad y se expresa en siemens-metro de modo que: = 1/La
resistividad es una de las magnitudes fsicas de mayor amplitud de
variacin, como lo prueba el hecho de que la resistividad del
poliestireno supera a la del cobre en 23 rdenes de
magnitud.CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN ESTUDIOS DE RESISTIVIDADLas
corrientes elctricas que nos interesan no recorren conductores
lineales (hilos y cables) como en las instalaciones y aparatos
elctricos usuales, sino que se mueven en un medio tridimensional
por lo que debemos estudiar las leyes fsicas a las que obedecen
estas corrientes.Para hacer el problema fcilmente abordable desde
el punto de vista matemtico, habremos de estilizar las condiciones
reales, suponiendo que el subsuelo se compone de varias zonas,
dentro de cada una de las cuales la resistividad suponemos
constante separado entre s por superficies lmite perfectamente
planas. A pesar de esta simplificacin, el problema es
matemticamente muy difcil y solo ha sido resuelto en casos muy
sencillos. A continuacin la tabla de tipos de suelos con sus
respectivas resistividades.
FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTIVIDAD DEL TERRENOEn la
resistividad del terreno influyen varios factores que pueden
variarla, entre los mas importantes se encuentran: naturaleza del
terreno, humedad, temperatura, salinidad, estratigrafa, compactacin
y las variaciones estacinales.Naturaleza del Terreno:Esta se
refiere a que la resistividad varia segn el tipo de terreno, es
decir se tiene una resistividad mas elevada en un terreno rocoso
que en uno donde haya arena.Humedad:Aqu varia la resistividad segn
la humedad del terreno, mientras mas hmedo sea ste mas baja ser la
resistividad del terreno y mientras mas seco este el terreno mayor
ser la resistividad de ste, es por esta razn que debe procurarse un
terreno un poco mas hmedo para obtener mejores
valoresTemperatura:Aqu tambin la temperatura afecta en las
mediciones ya que el calor crea una resistencia en el terreno, ya
que es como si se tuviera un terreno seco. Y por el contrario a
temperaturas muy bajas la poca humedad que hay en el terreno puede
congelarse (solo la superficie del agua), y como se sabe el hielo
no es un buen conductor por lo que se eleva la resistividad del
terreno.Salinidad:Como se sabe el agua por si sola no conduce la
electricidad pero con sales se convierte en un excelente conductor,
es por esto que mientras mas sales contenga el terreno y este hmedo
mas bajo sern los valores de resistividad.Estratigrafa:Esta afecta
por el exceso de rocas y piedras de tamao considerable en un
terreno ya que las rocas y piedras provocan una mayor resistencia
en el terreno.Compactacin:Aqu la resistividad disminuye mientras
mas compactado este un terreno ya que cuando no esta bien compacto
hay pequeos espacios de aire los cuales impiden que la corriente
elctrica se pueda esparcir por el terreno.Variaciones
estacinales:Las estaciones tambin intervienen en el valor de la
resistividad de un terreno ya que en una estacin calurosa como lo
es primavera el terreno estar mas seco que si se tuviera una
estacin con muchas lluvias y por esto los valores cambiaran segn la
estacin del ao en que nos encontremos es por esto que se recomienda
hacer varias mediciones en diferentes estaciones del ao para
determinar la resistividad promedio. Debido a la uniformidad del
terreno, cuando se mide la resistividad del terreno en un punto,
por cualquier mtodo, el valor que se obtiene es llamado
resistividad media o aparente. Por esto se recomienda hacer varias
mediciones en el terreno en diferentes posiciones y despus sacar un
promedio de estas para obtener un valor de resistividad mas
exacto.MTODOS PARA LA REDUCCIN DE LA RESISTENCIA ELCTRICAExisten
distintos mtodos para lograr la reduccin de la resistencia
elctrica, aunque todos ellos presentan un punto de saturacin que es
conveniente conocer para evitar diseos antieconmicos. Los mtodos
para la reduccin son los siguientes:a)- El aumento del nmero de
electrodos en paralelob)- El aumento de la distancia entre ejes de
los electrodosc)- El aumento de la longitud de los electrodos.d)-
El aumento del dimetro de los electrodose)- El cambio del terreno
existente por otro de menor resistividad.f)- El tratamiento qumico
electroltico del terreno.El aumento del nmero de electrodos en
paralelo.La accin de aumentar el nmero de electrodos conectados en
paralelo disminuye el valor de la "Resistencia Equivalente", pero
esta reduccin no es lineal puesto que la curva de reduccin tiene
tendencia asinttica a partir del 6to. 7mo. electrodo y adems existe
el fenmeno de la resistencia reciproca.Suponiendo un medio ideal en
el que la resistividad del terreno homogneo es de 600 -m y se clava
un electrodo estndar de 2.4 m
donde :(ln2l/d)/2l se considera = K y operamos la fraccin vale
0.49454 por lo tanto R = 600 x 0.49454 300 Segn la ecuacin de
sumatoria de resistencias en paralelo, al aumentar un electrodo (el
segundo) obtendramos aproximadamente 150 al aumentar un tercero 100
y para llegar a 5 tendramos que clavar 60 electrodos tal como se
muestra en el siguiente grfico.
El aumento de la longitud y el dimetro de los electrodosLa
longitud del electrodo est en funcin a la resistividad y
profundidad de las capas del terreno, obviamente se prefiere
colocar el electrodo dentro de la capa de menor resistividad. Por
otro lado debemos indicar antes de proseguir con las dems variables
que los resultados estn ligados ntimamente a la resistividad del
terreno donde s esta trabajando, teniendo valores variables entre
200 a 600 -m en condiciones normales, si aplicamos la frmula de la
Resistencia: R = (/2pi l) *Ln (2l/d) en el mejor de los casos
conseguiremos una Resistencia de 0.5 con un electrodo de
dimensiones comunes y usuales; luego al aplicar la reduccin
recomendada se podr llegar en el mejor de los casos a 0.1 lo cual
en la prctica nos resulta un valor de aproximadamente 20 para el
caso ms favorable; siendo este valor muy alto para Sistemas de
Tierra usados en Pararrayos, Centros de Cmputo y Telefona.El
aumento en el dimetro del electrodo tiene que ser maysculo para que
su aporte reduzca significativamente la resistencia, debido a que
en la frmula de la resistencia el producto de la longitud x el
dimetro del electrodo se multiplica por un logaritmo natural. El
aumento de la distancia entre ejes de los electrodos Normalmente la
distancia entre ejes de los electrodos debe ser 4L siendo L la
longitud del electrodo; pero en los casos donde se requiera obtener
resistencias elctricas muy bajas y exista disponibilidad de rea de
terreno, las distancias entre ejes de los electrodos, debern ser lo
mximo posible; pues a mayor distancia entre ejes de electrodos,
mayor ser la reduccin de la resistencia a obtener; y ello por el
fenmeno de la resistencia mutua entre electrodos. Cambio del
TerrenoLos terrenos pueden ser cambiados en su totalidad, por
terreno rico en sales naturales; cuando ellos son rocosos,
pedregosos, calizas, granito, etc., que son terrenos de muy alta
resistividad y pueden cambiarse parcialmente cuando el terreno est
conformado por componentes de alta y baja resistividad; de modo que
se supriman las partes de alta resistividad y se reemplacen por
otros de baja resistividad; uno de estos procedimientos es el
zarandeo del terreno donde se desechan las piedras contenidas en el
terreno. El cambio total parcial del terreno deber ser lo
suficiente para que el electrodo tenga un radio de buen terreno que
sea de 0 a 0.50 m en todo su contorno as como en su fondo. La
resistencia crtica de un electrodo se encuentra en un radio
contorno que va de 0 a 0.5 m de este, por lo que se tendr sumo
cuidado con las dimensiones de los pozos para los electrodos
proyectados.El % de reduccin en estos casos es difcil de deducir,
debido a los factores que intervienen, como son resistividad del
terreno natural, resistividad del terreno de reemplazo total
parcial, adherencia por la compactacin y limpieza del electrodo,
pero daremos una idea porcentual ms menos en funcin al tipo de
terreno y al cambio total parcial. Para lugares de alta
resistividad donde se cambie el terreno de los pozos en forma
total, el porcentaje puede estar entre 50 a 70 % de reduccin de la
resistencia elctrica resultante.Para terrenos de media resistividad
donde se cambie el terreno de los pozos en forma parcial total, el
porcentaje de reduccin puede estar como sigue: Cambio parcial de 20
a 40 % de reduccin de la resistencia elctrica resultante. Cambio
total de 40 a 60 % de reduccin de la resistencia elctrica
resultante. Para terrenos de baja resistividad donde se cambiar el
terreno de los pozos en forma parcial, el porcentaje de reduccin
puede estar entre 20 a 40 % de la resistividad natural del
terreno.Tratamiento qumico del sueloEl tratamiento qumico del suelo
surge como un medio de mejorar y disminuir la resistencia elctrica
del SPAT sin necesidad de utilizar gran cantidad de electrodos.
Para elegir el tratamiento qumico de un SPAT se deben considerar
los siguientes factores: Alto % de reduccin inicial Facilidad para
su aplicacin Tiempo de vida til (del tratamiento y de los elementos
del SPAT) Facilidad en su reactivacin Estabilidad (mantener la
misma resistencia durante varios aos)Las sustancias que se usan
para un eficiente tratamiento qumico deben tener las siguientes
caractersticas: Higroscopicidad Alta capacidad de Gelificacin No
ser corrosivas Alta conductividad elctrica Qumicamente estable en
el suelo No ser txico Inocuo para la naturalezaTIPOS DE TRATAMIENTO
QUMICOExisten diversos tipos de tratamiento qumico para reducir la
resistencia de un SPAT los ms usuales son: Cloruro de Sodio + Carbn
vegetal Bentonita Thor-GelCloruro de Sodio + Carbn VegetalEl
Cloruro de Sodio forma una solucin verdadera muy conductiva que se
precipita fcilmente junto con el agua por efecto de la percolacin,
capilaridad y evapotranspiracin; la solucin salina tiene una
elevada actividad corrosiva con el electrodo, reduciendo
ostensiblemente su tiempo de vida til, la actividad corrosiva se
acenta si el electrodo es de hierro cobreado (copperweld). Si bien
es cierto que el cloruro de sodio disuelto en agua no corroe al
cobre (por ser un metal noble) no es menos cierto que la presencia
de una corriente elctrica convertir al sistema, Cobre - solucin
cloruro de sodio, en una celda electroltica con desprendimiento de
cloro y formacin de hidrxido de sodio en cuyo caso ya empieza la
corrosin del cobre.El objetivo de la aplicacin del carbn vegetal
molido (cisco de carbonera) es aprovechar la capacidad de este para
absorber la humedad del medio, (puesto que el carbn vegetal seco es
aislante) y retener junto a esta algunos de los electrolitos del
cloruro de sodio que se percolan constantemente.BentonitaLas
bentonitas constituyen un grupo de sustancias minerales arcillosas
que no tienen composicin mineralgica definida y deben su nombre al
hecho de haberse descubierto el primer yacimiento cerca de Fort
Benton, en los estratos cretceos de Wyoming en 1848; Aun cuando las
distintas variedades de bentonitas difieren mucho entre s en lo que
respecta a sus propiedades respectivas, es posible clasificarlas en
dos grandes grupos: Bentonita Sdica.- En las que el ion sodio es
permutable y cuya caracterstica ms importante es una marcada
tumefaccin o hinchamiento que puede alcanzar en algunas variedades
hasta 15 veces su volumen y 5 veces su peso Bentonita Clcica.- En
las que el ion calcio es permutable, tiene menor capacidad para
absorber agua y por consiguiente solo se hinchan en la misma
proporcin que las dems arcillas.Las bentonitas molidas retienen las
molculas del agua, pero la pierden con mayor velocidad con la que
la absorben debido a la sinresis provocada por un exiguo aumento en
la temperatura ambiente, al perder el agua pierden conductividad y
restan toda compactacin lo que deriva en la prdida de contacto
entre el electrodo y el medio, elevndose la resistencia del pozo
ostensiblemente, una vez que la Bentonita se ha armado, su
capacidad de absorber nuevamente agua es casi nula.THOR-GELEs un
compuesto qumico complejo que se forma cuando se mezclan en el
terreno las soluciones acuosas de sus 2 componentes. El compuesto
qumico resultante tiene naturaleza coloidal, formando una malla
tridimensional, que facilita el movimiento de ciertos iones dentro
de la malla, de modo que pueden cruzarlo en uno u en otro sentido;
convirtindose en un excelente conductor elctrico. Tiene una gran
atraccin por el agua, de modo que puede aprisionarla manteniendo un
equilibrio con el agua superficial que la rodea; esto lo convierte
en una especie de reservorio acufero. Rellena los espacios
intersticiales dentro del pozo, constituyendo una excelente conexin
elctrica entre el terreno (reemplazado) y el electrodo, asegurando
una conductividad permanente. THOR-GEL tiene el Ph ligeramente
bsico y no es corrosivo con el cobre, por lo que la vida media de
la puesta a tierra con el producto THOR-GEL, ser de 20 a 25 aos,
mantenindola de vez en cuando si la perdida de humedad es mayscula
y hay elevacin de la resistencia elctrica Mtodo de aplicacin del
THOR-GELEl tratamiento consiste en incorporar al pozo los
electrolitos que aglutinados bajo la forma de un Gel mejore la
conductividad de la tierra y retenga la humedad en el pozo por un
periodo prolongado de manera que se garantice una efectiva reduccin
de la resistencia elctrica y una estabilidad que no se vea afectada
por las variaciones del clima. La cantidad de dosis por metro cbico
de tierra del SPAT, vara de 1 a 3*, y esta en funcin a la
resistividad natural del terreno.
*La saturacin en el tratamiento qumico se presenta en la tercera
dosis por m3Esta dosificacin se aplica igualmente en el tratamiento
de las zanjas de interconexin. Resultados de Reduccin de la
Resistencia con THOR-GEL - Los resultadosdetallados, han sido
obtenidos con la aplicacin de una sola dosis de 5 Kilos.
NOTA.- Las pequeas fluctuaciones son climatolgicas y el gran
incremento de la resistencia a los 54 meses, es presentada por la
floculacin
DIFERENTES ESQUEMAS Y DISPOSICIONES DE CONEXIN A TIERRAExisten
cuatro esquemas de aterrizado de equipos electrnicos. Estos son:
Esquema convencional. Esquema de tierra aislada. Esquema de tierra
aislada total. Esquema de malla de referencia.Esquema
convencional.Se encuentra su uso en las instalaciones de PCs y de
PLCs, donde sus alambrados estn distribuidos en reas muy pequeas.No
es recomendado para muchas instalaciones de sistemas electrnicos
distribuidos, porque: Puede resultar excesivamente ruidoso el
sistema de tierra. Los transitorios pueden sobrepasar el nivel de
aislamiento. No es compatible con las recomendaciones de la mayora
de los fabricantes de equipos electrnicos. No puede ser fcilmente
realambrado para cumplir con esquemas de aterrizado de redes de
cmputo. El alambrado puede ser obsoleto cuando se cambien las
tarjetas y equipos por otros de una tecnologa de mayor velocidad.
Esquema de tierra aisladaEste esquema es el ms cosido en la
industria y por la mayora de los proveedores de equipos
electrnicos.En esta configuracin se tiene una tierra relativamente
libre de ruido e interferencia para la referencia lgica de los
aparatos y, es complementada con la tierra de seguridad
convencional del sistema de tierras de potencia. Pero, tiene las
siguientes limitaciones:a) En altas frecuencias, la impedancia del
conductor de tierra es demasiado alta para servir de buena
conexin.b) El acoplamiento de las tierras dentro de los aparatos
puede causar lazos de corriente, resultando en ruidos
electrnicos.Un arreglo de este esquema es hacer un anillo de
tierras alrededor de los pisos de un edificio o un cuarto de
cmputo. Y de este anillo se hacen varias conexiones al sistema
perimetral de tierras, siempre que tengan las mismas longitudes y
estn acomodadas simtricamente. Y a este sistema interno se conectan
los equipos
TAPA DE REGISTRO PUESTA A TIERRA
EJEMPLO DE ESPECIFICACIONES TECNICAS PUESTA A TIERRA.a. Material
de Prstamo:Ser de suelo arcilloso sin contenido de arena, Tierra
Bentonita.b. Aditivos:Se podr adicionar carbn vegetal, sal
industrial sin yodo, de granulometra fina menor a 1mm de dimetroc.
Varilla de Puesta a Tierra:El electrodo ser de tipo cobre
electroltico de 20 mm. de dimetro, su longitud ser de 2.40 m. El
cobre deber tener tratamientos de Pasivado y anodizado a fin de
evitar su corrosin por efectos fsico qumicos La unin entre la lnea
de tierra (cobre desnudo) y el electrodo se efectuar mediante
conector Anderson. Seleccionado de acuerdo al dimetro del electrodo
y la lnea de tierra.MONTAJE DE PUESTA A TIERRALa ejecucin del pozo
de tierra deber ser del tipo normalizado es decir, con tierra
cernida negra mas carbn vegetal, dependiendo sus estratos de la
resistencia de tierra de la zona podra utilizarse Ericogel para
obtener valores, que en conjunto no debe sobre pasar de 5 ohms.
Para el montaje del sistema de puesta a tierra se deber abrir un
hueco de 0.90 m de dimetro y 2.80 m. de profundidad, el mismo que
deber ser llenado con el relleno de capas segn lmina de detalles,
pudiendo ampliarse las dimensiones si la resistencia del terreno no
alcanza el resultado ptimo.ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS PUESTA A
TIERRA
