Stierras HW

Bibliografía

Libro de texto1- Conceptos Fundamentales

1- Conceptos FundamentalesSistema eléctrico

Puesta a tierra del sistemaPuesta a tierra de equipos

DefinicionesCONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA (GROUND)

PUESTO A TIERRA (GROUNDED)PUESTO A TIERRA EFICAZMENTE (EFFECTIVELY GROUNDED)

CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPO (EQUIPMENT GROUNDING CONDUCTOR)

CONDUCTOR PUESTO A TIERRA (GROUNDED CONDUCTOR) CONDUCTOR DEL ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA

EQUIPO DE ACOMETIDA (SERVICE EQUIPMENT)PUENTE DE UNIÓN PRINCIPAL (MAIN BONDING JUMPER)

BARRA DE PUESTA A TIERRA (EQUIPMENT GROUNDING BUS) BARRA DE NEUTROS (NEUTRAL BUS)

SISTEMA DERIVADO SEPARADAMENTE (SEPARATELY DERIVED SYSTEM) Sistemas de distribución de energía eléctrica

comúnmente utilizadosSISTEMA MONOFÁSICO DE DOS HILOS

SISTEMA MONOFÁSICO DE TRES HILOSSISTEMA TRIFÁSICO

Sistema EléctricoPorción de los conductores eléctricos que

forman un nivel de tensión, delimitado por transformadores. En caso del último

transformador, es la porción de los conductores que van del transformador

a la carga.D.W. Zipse, “Earthing – Grounding Methods: A Primer”,

IEEE.

Puesta a tierra del sistema: Conexión intencional de un conductor de fase o conductor neutro con el terreno, con el propósito de controlar el voltaje a tierra dentro de límites predecibles.

IEEE St 142.

.

carganeutros

tierras

puente de uniónprincipal

equipo de desconexión principal

tubería hidráulica

conductor de puesta a tierra de equipo

apartarrayos

media tensión

cuchillas fusibles en media tensión

transformador

Dos sistemas eléctricos: Media tensión y baja tensión

¿Porqué aterrizar el sistema de alimentación eléctrica?

NEC 250-1, FPN No.1 (FPN = “Fine Print Note”). a) limitar los sobrevoltajes transitorios debidos a

descargas atmosféricas, a maniobras con interruptores,

b) para limitar los voltajes en caso de contacto accidental del sistema de alimentación con líneas de

voltaje superior y c) para estabilizar el voltaje del sistema de

alimentación con respecto a tierra.

Puesta a tierra del sistema de alimentación

fase c

fase b

fase a

Ic

Ia

Ib

delta Y

a) sin puesta a tierra

fase c

fase b

fase a

delta Y

b) puesto a tierra

transformador transformador

puente de unión principal

conductorpuesto a tierra

sistema de electrodos

Ic

Ia

Ib

G

X0

X1

X2

X3

G

X0

X1

X2

X3

EJEMPLO 1Respecto a la Figura a) de la filmina 7, y considerando un voltaje secundario de 208

V entre líneas. A) ¿Cuál es el voltaje entre X1 y X2? B) ¿Cuál es el voltaje entre X1 y X0?

C) ¿Cuál es el voltaje entre X1 y la barra que se une al electrodo de tierra, rotulada con

una G?

SOLUCIÓN: A) 208V; B) 120 V; C) R?

fase c

fase b

fase a

Ic

Ia

Ib

delta Y


fase c

fase b

fase a

delta Y

b) puesto a tierra





Ic

Ia

Ib

fase c

fase b

fase a

Ic

Ia

Ib

delta Y


fase c

fase b

fase a

delta Y

b) puesto a tierra





Ic

Ia

Ib

G

X0

X1

X2

X3

EJEMPLO 2Respecto a la Figura b), y considerando un

voltaje secundario de 208 V entre líneas. A) ¿Cuál es el voltaje entre X1 y X2?B) ¿Cuál es el voltaje entre X1 y X0?

C) ¿Cuál es el voltaje entre X1 y la barra que se une al electrodo de tierra, rotulada con

una G? D) ¿Qué valor de voltaje se encontraría entre

la barra de neutros y la barra G?

SOLUCIÓN: A) 208V; B) 120 V; C) 120 V; D) R?.

fase c

fase b

fase a

Ic

Ia

Ib

delta Y


fase c

fase b

fase a

delta Y

b) puesto a tierra





Ic

Ia

Ib

fase c

fase b

fase a

Ic

Ia

Ib

delta Y


fase c

fase b

fase a

delta Y

b) puesto a tierra





Ic

Ia

IbG

X0

X1

X2

X3

¿Porqué se requiere la puesta a tierra de equipos?

NEC 250-1, FPN No.2

a) R?

b) R?

Puesta a tierra de equipochasis

fase

neutro

tierra

(a) Alambrado correcto. (b) La protección de sobrecorriente opera en caso de que el hilo vivo toque accidentalmente el chasis .

fase

neutro

tierra

i

ichasis

fase

neutro

tierra

chasis energizado jarp

(c) La ausencia de la puesta a tierra de equipo es un peligro de electrocución

Términos de tierras eléctricas

conductor puesto atierra de acometida

barra de neutros

puente de uniónprincipal

barra de tierras

equipo dedesconexión principal

conductor del electrodode puesta a tierra

electrodo de puesta a tierra

conductor de puesta a tierra

conductor puesto a tierra

conductor vivo

CFE

medidor

EJEMPLO 3

. Dibuje el diagrama de un transformador seco monofásico que reduce de 480 V a 240 V con derivación central. Al transformador deben

llegar tres hilos, dos no puestos a tierra y uno de puesta a tierra de equipos. El interruptor

del secundario es de 20 A dos polos. El transformador se utiliza para alimentar un

equipo de aire acondicionado de ventana y la canalización que lleva la alimentación es

metálica. Se dispone de un electrodo local en la estructura metálica del edificio. El gabinete

del transformador y del dispositivo de protección contra sobrecorriente es el mismo.

Los equipos cuentan con puesta a tierra de equipos; pero el sistema no está puesto a

tierra.

SOLUCIÓN: La filmina siguiente muestra el diagrama de conexiones con las características descritas. Esta configuración no satisface los requerimientos de la NOM, ya que el sistema debe estar puesto a tierra según el artículo 250-5 (b) (1).

• Resume este articulo 250-5 (b) (1) ?

+

-

240 V

+

-

480 V

aire acondicionado de ventana

20 A

gabinete de transformador y dispositivo de protección contra sobrecorriente

conduit

Puesta a tierra de equipos en un sistema flotado

EJEMPLO 4

En el sistema de 240 V de CA de la filmina antertior. ¿Qué valor de voltaje existe de la

terminal rotulada + a tierra? ¿Qué problemas podrían presentarse debido a esta situación?

SOLUCIÓN…

EJEMPLO 5

Dibuje el diagrama de un transformador seco monofásico que reduce de 480 V a 240 V con

derivación central. Al transformador llegan dos hilos no puestos a tierra. El interruptor del

secundario es de 20 A dos polos. El transformador se utiliza para alimentar un

equipo de aire acondicionado de ventana y la canalización que lleva la alimentación es

plástico (poliducto) embebido en concreto. Se dispone de un electrodo local en la estructura metálica del edificio. La derivación central se

une al electrodo. Al equipo de aire acondicionado sólo llegan dos conductores no puestos a tierra con 120 V nominales de cada

uno de ellos a tierra y 240 V entre ellos mismos.

SOLUCIÓN: NOM-001, Cuenta con la puesta a tierra de equipos de acuerdo con lo requerido por los artículos 250-42, 250-43 y 250-45 ?

+

-

240 V

+

-

480 V

Aire acondicionado de ventana

20 A

Sistema aterrizado sin puesta a tierra de equipos

EJEMPLO 6.

En el sistema de 240 V de CA de la filmina anterior ¿Qué valor de voltaje existe del

gabinete del equipo de aire acondicionado a tierra? ¿Qué problemas podría presentarse

debido a esta situación?

SOLUCIÓN:

EJEMPLO 7Dibuje el diagrama de un transformador seco monofásico que reduce de 480 V a 240 V con

derivación central. Al transformador llegan dos hilos no puestos a tierra y un tercer hilo de

puesta a tierra. El interruptor del secundario es de 20 A dos polos. El transformador se utiliza para alimentar un equipo de aire

acondicionado de ventana y la canalización que contiene el cableado de alimentación es metálica. Se dispone de un electrodo local en la estructura metálica del edificio. El gabinete

del transformador y del dispositivo de protección contra sobrecorriente es el mismo

y contiene una barra de neutros y otra de tierras. El sistema está puesto a tierra y cuenta

con puesta a tierra de equipos en todas las partes metálicas no portadoras de corriente.

SOLUCIÓN: La filmina siguiente corresponde al diagrama solicitado. Nótese que para garantizar una baja impedancia en caso de falla a tierra, el conductor de puesta a tierra de equipos debe estar dentro de la misma canalización? Para que y porque?.

+

-

240 V

+

-

480 V

20 A

Puesta a tierra y conductores del circuito en la misma canalización

Sistema aterrizado y con puesta a tierra de equipos

Sistema derivado separadamente

SISTEMA de alambrado de una propiedad, cuya energía procede de una batería, o de un sistema fotoeléctrico solar, o de un generador, transformador o de los devanados de un convertidor y que no tiene conexión eléctrica directa incluyendo al conductor del circuito sólidamente puesto a tierra, con los conductores de suministro que provengan de otro sistema.

secundario de un transformador (no autotransformador)

un generador de emergencia con interruptor de transferencia de cuatro polos,

un UPS con “bypass” a través de transformador,

un transformador ferroresonante.

Ejemplos de sistemas derivados separadamente en transformadores

a) transformador trifásico delta - estrella

delta Y

x0

x3

x2

x1

c) transformador monofásico de tres hilos

x0

x1

x2x0

x1

d) transformador monofásico

b) transformador trifásico delta - delta

delta delta

x3

x2

x1

EJEMPLO 8A continuación se presenta un ejemplo de un sistema no derivado separadamente. La filmina

siguiente muestra el secundario Y de un transformador. El punto central de esta estrella llega a barra de neutros y ésta se une a barra de tierras mediante el puente de unión principal y así se

realiza la puesta a tierra del sistema. La alimentación principal hacia la carga es el secundario del transformador. La alimentación secundaria o de respaldo es el generador. La posición normal de

los contactores en el tablero de la transferencia automática es la mostrada en la Figura, i.e. la carga se alimenta normalmente del secundario del transformador. Debido a que la transferencia es de tres polos el conductor puesto a tierra de la alimentación principal se une al punto central

de la Y del generador, pasando por la barra de neutros de la transferencia y de allí salen los neutros hacia las cargas. Nótese que al unir la barra N con la barra G en el generador se estaría

uniendo el neutro a tierra en un punto más allá del equipo de desconexión principal, hacia el lado de la carga, contraviniendo lo establecido en el artículo 250-23 de la NOM.

Generador

Tablero del interruptor automático de transferencia de tres polos

A la carga

Conductores de fase no aterrizados

3 f

3 f

Conductores de puesta a tierra de equipo

Canalización

barra de neutros

N

G

Transformador y equipo de desconexión principal

f3

3 f

N

G

Conductor puesto a tierra

Conductores de fase no aterrizados

El generador no es un sistema derivado separadamente

Mediatensión

Baja tensión

Medidor (kWh) Equipo de desconexión principal

conductor no puesto a tierra


conductor de puesta a tierra de equipos

conductor del electrodo

electrodo

Sistema monofásico de dos hilos

Medidor kWh Caja cuchilla y fusible

Tablero con dos unidades térmicasCircuito

derivado para

tomacorrientes

Circuito

derivado para

alumbrado

Sistema monofásico de dos hilos sin puesta a tierra de equipos

Baja tensión






ITESM

ITESM

ACEE

Sistema monofásico de tres hilos simplificado

EJEMPLO 9• . Realizar el diagrama de conexiones a partir del equipo de desconexión principal, incluyendo un tablero de circuitos derivados que alimente a las dos cargas de 120 V y a la de 240 V.

Equipo de desconexión

principal

ITE

SMIT

ESM

AC

EE

Tablero de circuitos derivados

Barra de neutros (aislada del gabinete)

Barra de tierras (unida al gabinete)

Baja tensión






ITESM

ITESM

ACEE

fase a

fase b

fase c

delta Ytransformador


conductorpuesto a tierra Ia

Ic

Ib

Sistema trifásico de cuatro hilos

delta Y

Transformador y equipo de

desconexión principal

N

G

N

G

Motor

inducción

M

M

M

M

M OL

STOPSTART

Canalización Centro de control de motores

EJEMPLO 10• Modifique el diagrama trifilar de la filmina anterior, para que en lugar de alimentar cargas

monofásicas se alimente a un centro de control de motores. Suponga que el voltaje nominal entre líneas es 208 V y que el control requiere 120 V.

• SOLUCIÓN: Sera necesario que al motor trifásico se le conecte el conductor neutro ¿Por qué si o no?

Los tres conductores de fase y el de puesta a tierra de equipos en la misma canalización

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