Encabezado

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miércoles, 25 de abril de 2012

Tierras Físicas (3era. Parte)

Poner a tierra para reducir las diferencias de potencial.
 Toda estructura metálica conductiva expuesta que puede ser tocada por una persona, debe ser conectada a tierra (aterrizada). La mayoría de los equipos eléctricos se aloja en el interior de gabinetes metálicos y si un conductor energizado llega a entrar en contacto con éstos, el gabinete también quedará temporalmente energizado. La conexión a tierra de los gabinetes y de todas las partes metálicas de la estructura es para asegurar que, si tal falla ocurriese, entonces el potencial sobre todas las estructuras metálicas conductivas expuestas sea virtualmente el mismo. En otras palabras, si conectamos todas las partes metálicas de la estructura y gabinetes metálicos de equipos a tierra, esta conexión igualará el potencial en el interior del local, de modo que las diferencias resultantes son mínimas. De este modo, se crea una «plataforma» equipotencial.


 Si una persona está en contacto de manera simultanea con dos piezas diferentes de una estructura metálica expuesta, el conductor de conexión a tierra deberá garantizar que la persona no reciba un choque eléctrico, haciendo que la diferencia de potencial entre los equipos sea insuficiente para que esto ocurra. El mismo principio se aplica en el interior de grandes subestaciones eléctricas, industrias y casas. En industrias, la conexión a tierra de estructuras metálicas expuestas garantiza que una falla eléctrica a la carcasa de la máquina no genere una diferencia de potencial entre ella y la estructura metálica puesta a tierra en una máquina adyacente. En la casa, la conexión a tierra garantiza que si ocurriese una falla a la cubierta metálica de una máquina lavadora u otro electrodoméstico, cualquier persona que estuviese tocando en el momento de falla simultáneamente uno de estos equipos y el gabinete metálico, no experimentaría un choque eléctrico. Un caso muy especial lo tenemos en las instalaciones de algunas secciones de los hospitales (como los quirófanos y salas de cuidados intensivos).

 En estos lugares, los pacientes sometidos a una intervención quirúrgica o en estado de gravedad, son eléctricamente susceptibles, y una pequeña corriente de tan solo 20 microamperios puede ser fatal. Esta corriente tan pequeña solo necesita una pequeña diferencia de potencial para hacerla circular, es por esto que en las instalaciones eléctricas de estos lugares se deben tener dos consideraciones muy importantes:
 1.- EL PACIENTE SIEMPRE DEBE ESTAR CONECTADO A TIERRA
 2.- EL EQUIPO CONECTADO O NO A UN PACIENTE SIEMPRE DEBE ESTAR CONECTADO A TIERRA

Poner a tierra para reducir el ruido eléctrico.

Una concepción errada muy popular es que el sistema de puesta a tierra opera sólo durante condiciones de falla. En realidad, también durante la operación rutinaria cumple ciertos roles vitales. Por ejemplo, muchas alimentaciones de potencia incluyen ahora una conexión a tierra, a través de la cual se dispersan al terreno corrientes residuales y corrientes armónicas. La creencia sostenida previamente de que estas corrientes podían ser conducidas a tierra sin consecuencias adversas, se reconoce ahora como falsa. Las corrientes que fluyen a tierra, de alguna manera deben retornar a la fuente, formando un circuito cerrado Estos crearán diferencias de potencial que, aunque pequeñas, causan ruido, zumbido, y posibles daños a equipo electrónico. El ruido eléctrico en los equipos electrónicos no son mas que pequeños voltajes que se montan en las señales, provocando sobre voltajes, como es sabido, el equipo electrónico funciona a base de señales voltajes y corrientes, por lo tanto una alteración de estas señales puede provocar por ejemplo información errónea en los equipos de procesamiento de datos, o en otros casos mala recepción de imágenes, etc. Una buena práctica de conexión a tierra eliminará la mayor parte de estas fallas en los equipos electrónicos sensibles.

Poner a tierra para disipar las corrientes de Rayo

La descarga atmosférica conocida como rayo, es la igualación violenta de cargas de un campo eléctrico que se ha creado entre una nube y la tierra o, entre nubes. Una nube de tormenta puede contener unos 140 MWh de energía con voltajes hasta de 100 Mv. Esta energía es la que se disipa mediante los rayos, con corrientes pico que van de unos cuantos kA a unos 200 kA. Los rayos son señales eléctricas de alta frecuencia, gran potencial y alta corriente, Son de alta frecuencia por la elevada razón de cambio de la señal, de aproximadamente 1 us. Por ello, para dirigir a tierra las descargas atmosféricas se requiere de las técnicas para señales en altas frecuencias, es decir conductores de baja impedancia, en especial de muy baja inductancia. Por lo tanto, para disipar a tierra las corrientes de rayo, no solo debemos conservar un bajo valor de resistencia a tierra de los electrodos, sino debemos tener especial cuidado en los conductores empleados para este propósito. Los conductores planos, y los sistemas de electrodos de puesta a tierra de configuración radial son los mas recomendados para estas aplicaciones.

Poner a tierra para disipar la electricidad estática

Las cargas electrostáticas se crean en líquidos o polvos que tienen una rigidez dieléctrica elevada, y pueden llegar a ser de varios kilo volts de magnitud. La neutralización de esas cargas electrostáticas se logra uniendo todas las partes metálicas y dieléctricas utilizando la tierra como referencia de potencial cero. La mayor peligrosidad de las cargas electrostáticas se presenta en los lugares donde se manejan vapores y polvos combustibles o explosivos, por lo que las instalaciones metálicas que no estén destinadas a conducir energía eléctrica. Tales como cercas perimetrales y estructuras metálicas y maquinaria y equipo ubicados en zonas en donde se manejen, almacenen o transporten sustancias inflamables o explosivas, deben conectarse a tierra.

jueves, 5 de abril de 2012

Tierras Físicas (2nda. parte)

Regresemos un poco a nuestras clases química. Aprendimos que el oro, la plata, el mercurio y el cobre tienen una alta resistencia a la corrosión. Los metales nobles como el cobre, son los cátodos cuando se combinan con metales menos nobles en presencia de agua (un electrolito), por lo tanto los menos nobles llegan a sacrificarse o a comportarse como ánodos. Para ser resistentes a la corrosión, el electrodo de tierra recubierto de cobre debe contar con la aprobación de la norma UL (Underwriter Laboratories. ¿Qué queremos decir con la aprobación UL? Sinifica que una varilla conductora debe tener su recubrimiento de cobre igual o mayor a 10 Mil [0.254 mm (0.010")], con el objeto de incrementar su tiempo de vida en el terreno.

En la Especificación de CFE-56100-16 Electrodos para Tierras, menciona lo siguiente: 5.3 Adherencia de la cubierta: La cubierta se puede rayar o maltratar, pero en ninun caso, se debe desprender del núcleo. En la tabla de dimensiones de la misma especificación menciona: Electrodo ACE-16 Recubrimiento de cobre electrolítico espesor mínimo de 0.25 mm., de acuerdo a el Standard Specification for cooper Shet, Strip, Plate, and Rolled Bar ASTM B152/B152M-2006

A continuación explicamos que es "Mil"

10 Mil = 0.254 milímetros = 0.010 pulg.
7 Mil = 0.1778 milímetros = 0.007 pulg.
0.22 Mil = 0.00558 milímetros = 0.000219 pulg.

La madre naturaleza sabe que nada que introduzcamos en el suelo durará para siempre, sin embargo LOS FABRICANTES en el ramo eléctrico deben su parte para determinar y especificar que una varilla de tierra recubierta de cobre tenga el mayor tiempo de vida útil.

Consejos que le ayudarán a minimizar la corrosión:

* Utilice sólo varillas con recubrimiento de cobre por electro depositación que cuenten con la aprobación UL, de manera que aseguren un mayor tiempo de vida y por lo tanto una operación confiable del sistema de tierra a través de los años.

* Realice inspecciones de corrosión y pruebe sus sistemas de tierra anualmente.

* No utilice relleno a base de carbón vegetal u otras sales que aceleren el proceso de corrosión de la varilla.

* Compruebe que los metales que utilice en su sistema de tierra sean compatibles, no mezcle cable de cobre con cable de aluminio, sobre todo cuando se trate de conexiones enterradas.

* No utilice conexiones mecánicas, use las conexiones exotérmicas sobre todo cuando los metales esten enterrados o en presencia de electrolitos.

* No utilice varillas "revestidas" de cobre.

Recuerde, la selección inicial del componente de una varilla es de vital importancia para lograr un sistema de tierra efectivo y de larga duración.

Reporte tomado de: La revista "Horizonte electromecánico" págs. 8 y 9 por el Ing. Angel Alejandro Aké Santos  apcie@prodigy.net.mx

Tierras Físicas (1era. parte)

¿Sabía usted que el recubrimiento de cobre de su varilla juega un papel muy importante en la duración de su sistema de tierra?

Si su repuesta es: "no lo sé", "no estoy seguro" o aún "sé que el recubrimiento es de 5 Mils [0.127 mm (0.005)]", le sugerimos lea ésto:

Cientos de personas mueren electrocutadas cada año y una cantidad no especificada de equipos costosos son dañados y se sufren interrupciones del servicio no proramados debido a una mala instalación en los sistemas de tierra con varillas que no cumplen en forma efectiva la función para la que están diseñadas. Un apropiado sistema de tierras en cualquier edificio, estructura o equipo eléctrico es esencial para proteger el equipo, así como a las personas que viven o trabajan en o cerca de las instalaciones.

Cuando una varilla o electrodo instalada en el suelo ha perdido parte de su recubrimiento de cobre, la corrosión se inicia sobre el material metálico (coll roll), en éste momento la resistencia de contacto aumenta y la resistencia total a tierra de la red también. Cuando se presenta una falla eléctrica y se inyecta una corriente a la red, el producto de ésta por la resistencia a tierra crea una elevación de tensión que irá en aumento, cuando más crezca la resistencia a tierra, esta elevación lo hará también, poniendo en riesgo al equipo y a las personas .

Por otro lado, la trayectoria de baja impedancia que debiera proporcionar un buen sistema de tierra,  se pierde debido a la alta resistencia de contacto y en consecuencia el sistema debe ser rehabilitado. El cuerpo humano puede proveer en caso falla del sistema eléctrico, la trayectoria a tierra más directa si el sistema de tierra no está bien diseñado o si las interconexiones de protección están abiertas por motivo de corrosión. La gente suele estar entre la fuente de electricidad y el sistema de tierra y sin saberlo se convierte en parte de la trayectoria de la falla y corre el riesgo de electrocución.

El buen funcionamiento de un sistema eléctrico depende de varios factores y uno de los más importantes, porque involucra tanto la protección del equipo como de personas, es el sistema de tierra. Uno de los componentes básicos en un sistema de tierra lo constituye la varilla o electrodo de tierra cobrizada. Este término define una película de cobre sobre la varilla base y éste es el elemento más importante que, dependiendo de su espesor y calidad de aplicación del cobre, determina la resistencia a la corrosión de la misma. El factor principal para determinar el tiempo de vida de un electrodo es precisamente su capacidad para soportar la corrosión. el departamento de Normatividad de corrosión subterránea en Estados Unidos realizó un estudio donde observó que hay una pérdida en peso de las varillas de tierras colocadas en 43 diferentes tipos de suelo durante un período de 8 a 13 años. El estudió concluyó que las varillas fabricadas con un recubrimiento de cobre de 7 mils o más, darán como resultado en los electrodos instalados una vida de servicio de 30 años.


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