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20/2/2015 Sistemas de Tierras y de Pararrayos | ICG Eléctrica y de Comunicaciones de México S.A. de C.V.
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Sistemas de Tierras y de Pararrayos
Por Alberto Mtz.
Sistema(s) de Tierra Física .
A continuacion mostramos parte de un calculo para un sistema de tierra.
Los STF , representan una parte muy importante en : Seguridad Humana y OperaciónSatisfactoria del Equipamiento. Partiendo de lo anterior , se crean 03 Subsistemas:
– STF Contra Fallas de Aislamiento Eléctrico y Carga Eléctrica Estática. El cual interconectarátodas las estructuras metálicas (Rack’s de Comunicaciones , Gabinetes de Equipos , Tableros Eléctricos ,Estructuras de Equipos , …) .
STF Aislada para la Operación de Equipos Electrónico Sensibles (Comunicaciones Voz/Datos ,esta llega al Tablero General del UPS (TGUPS) y desde este se distribuye a todos los circuitos derivados.
STF contra Descargas Atmosféricas. Este se destina exclusivamente para la Puesta a Tierra del ParaRayos o Sistema de Disipación .
Nota: Todos los STF están Unidos formando un punto común de interconexión , el Sistema Pararayostiene una Caja de Interconexión aparente donde es posible aislar este sistema del punto común deInterconexión.
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Construcción
Formado por una DELTA , empleando electrodos químicos de la marca LEC mod. ChemRod CR4 ,separados 3 mts uno de otro. El sistema DELTA , esta interconectado permanentemente a :
– una malla reticular enterrada a 60 cm de profundidad(cuarto de tableros), formada con cable cal.2/0 y seis varillas copperweld de 3/4”.
– Barra Principal de Tierra Física contra fallas de aislamiento y Barra principal de Tierra Física IG.
– Al STF de la SE , formado por cuatro varillas de copperweld interconectadas entre sí. Lainterconexión se realiza con cable de 250 mcm.
– Al Sistema pararayos , por medio de un conductor de 500 mcm.
– A la PE con dos conductores de 250 mcm
El Sistema Pararayos tiene su propio electrodo químico que atravez de una caja de conexiones permiteinterconectarse o aislarse del punto común del STF.
Calculo del STF
Para el Cálculo de cada uno de los Subsistemas de Tierra Física es necesario conocer lo sgte. :
– El Valor de Resistencia de Contacto a Tierra que se requiere (Resistencia Objetivo) es : < 3ohms.
– La resistividad del terreno que se obtuvo con equipo utilizando el método de 4 puntos : 22.2ohms.
Utilizando varillas de metal para conectarse al terreno.
R=∫ /1.92L Ln(48L/d 1
Donde:
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∫= Resistividad del Terreno (Ώ/m)
L= Longitud de la Varilla (pies)
d= Diámetro de la Varilla (pulgadas)
R= Resistencia del Terreno
Utilizando Varillas Copper Weld de 10´ y ¾” de diámetro y sustituyendo valores :
R= 0.3364* ∫ = 0.3364*85.7 = 29 ohms
Para calcular cuantas varillas similares se necesitan para lograr la resistencia objetivo , se utiliza la sig.Ecuación:
Sustituyendo valores para 15 varillas copper Weld de 10´ y ¾”.
Rf = (R*K)/n = (29*1.9129)/15 = 3.7 ohms.
Sustituyendo valores para 12 varillas copper Weld de 10´ y ¾”.
Rf = (R*K)/n = (29*1.8287)/12 = 4.42 ohms.
Donde :
Rf= Resistencia por obtener con determinado numero de varillas
R= Resistencia del Terreno
K= Constante de Combinacion para determinado numero de varillas
Por Eficiencia y Costo , se determina utilizar Electrodos Químicos , eligiendo los de la Mca. Lec Inc.Mod. CR4 el cual tiene una long. De 4´ y 21/2 ” de diámetro.
De acuerdo a formulas de este proveedor , se tiene :
R= A + (B*∫)
R= Resistencia del Terreno
∫= Resistividad del Terreno (Ώ/m)
A y B = Constantes de acuerdo a la instalación utilizada para el cono de injerencia.
Para un Electrodo CR4 y un cono de injerencia de 12” relleno de GAF, se tiene :
A= 0.0280 B=0.0494
Sustituyendo Valores:
R= 0.0280+(0.0494*85.7)= 4.26158
Para calcular cuántos electrodos similares se necesitan para lograr la resistencia objetivo , se utiliza la
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sig. Ecuación:
Rf = (R*K)/n = (4.26*1.3053)/3 = 1.85 Ώ
NOTA : El valor de Resistencia obtenido en campo considerando la injerencia de todos los STF : 1.15ohms
Por el Tipo de Instalaciones se determina la Utilización de STF de Baja Impedancia , tipo Electrodo Químico de Cobre , Mca. LEC Inc. Mod CR4. Este electrodo tiene un diámetro de 2 ½” y longitud 4´;dada la superficie de contacto de este electrodo , equivale a aproximadamente a 14 varillas de cooperweld, por lo que la resistencia a obtener es de 3 ohms.
Los STF , serán registrables para futuras revisiones y/o mantenimientos , así mismo , cada uno cuentacon una Barra Principal de Tierra (BPT) la cual servirá para derivar a todas las interconexiones posibles;exceptuando el del Pararayos. Todas las interconexiones a la BPT se realizarán con zapatas mecánicastipo ponchable. Los Subsistemas de Tierra Física referentes a Fallas de Aislamiento e IG seinterconectarán para formar un punto común de Tierra Física , evitando con ello Gradientes de Potencialentre los dos puntos de interconexiones diferentes.
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