José Alejandro Hernández SAIA-UFT Mediciones Eléctricas Sistemas Puesta a Tierra SPAT

Es la unión de un grupo de conductores con el suelo, mediante electrodos enterrados para asegurar la protección de todos los equipos tanto eléctricos como electrónicos que se les coloque el SPAT apropiado. ¿Qué es un SPAT? ¿Cómo esta conformado? El diseño de un sistema puesta a tierra requiere un proceso de cálculo complejo, entre los principales elementos que conforman el SPAT tenemos: 1. Tomas de tierra. 2. Anillos de enlace. 3. Punto de puesta a tierra. 4. Líneas principales de tierra.

Para entender por que la tierra asegura protección , debemos entender que la corriente siempre tomara el camino de menor resistencia y como se debe saber la tierra tiene una resistencia teórica muy baja, pero la misma varia dependiendo del tipo de tierra. Pero ¿Por qué llevarlo a tierra asegura protección? ¿Qué es un estudio de tierra? Antes de ir y realizar nuestro SPAT en cualquier espacio de tierra, debemos estudiar la misma y asegurarnos que es viable realizar un SPAT en ella, eso no los indica los minerales en el suelo dependiendo de esto el suelo ofrecerá mayor o menor resis. Deben evitarse las tomas de tierra en terrenos corrosivos, en basureros, residuos industriales o en sitios donde no se facilite la penetración de agua.

Método Wenner: Este método mide la Resistividad Aparente del suelo natural, basado en la aplicación del principio de Caída Potencial. Método de Schlumberger:   Parte del método anterior y consiste en tener dos distancias de medición distintas. Una distancia B para electrodos Corriente - Voltaje y una distancia a para electrodos Voltaje - Voltaje Método de 3 Polos (NO MIDE RESISTIVIDAD, MIDE RESISTENCIA DE ELECTRODOS): Este método consiste en instalar 3 electrodos a una distancia determinada (se recomienda 20 Mts). El primer electrodo es la barra o pieza a medir cuya función directa es la de drenar corriente al suelo. Métodos de Medición de Resistividad en SPAT

Calcule la resistividad del suelo de la siguiente conexión de cuatro electrodos: la profundidad es de 1.90 mts Metodo Wenner. a = 3,8 mts 40 V entre P1 y P2 0.115 A entre C1 y C2 Buscamos la resistencia ya que no la tenemos y la necesitamos para encontrar la resistividad Ejemplo de Método Werner:

Si b = 1.90 mts Entonces

Calcule la resistividad del suelo de la siguiente conexión de cuatro electrodos método Schlumberger. a= 4 mts b= 2 mts 28 v entre P1 y P2 0,030 A. entre C1 y C2 Primero buscamos la resistencia ya que no la tenemos: Ejemplo de Método Schlumberger Luego de tener la resistencia ya podemos buscar la resistividad deseada

Tierra para funcionamiento: Estas tierras son necesarias para el funcionamiento adecuado de los sistemas eléctricos tales como: En los sistemas de distribución Neutros de transformadores Generadores En la base de los pararrayos realizando su función de conducir la descarga a tierra. Aparatos de comunicación con el fin de controlar el ruido eléctrico e interferencias en los circuitos electrónicos ¿Qué es Tierra de Funcionamiento?

Por normativa de CORPOELEC en transmisión el SPAT funciona como el conjunto de elementos que en caso de una falla a tierra en alguna parte del sistema de potencia con sus neutros puestos a tierra, constituye junto con el suelo, el divisor de corriente de retorno a los neutros de las fuentes de energía eléctrica contribuyentes a la falla. entre los elementos mas comunes de un sistema puesta a tierra se encuentran los siguientes: suelo natural, cables de guarda, neutros corridos , pantallas de cables de potencia, envolturas metálicas de cables de potencia y tuberías metálicas enterradas. SPAT en Sistemas de Transmisión

En el año de 1897 se dieron las primeras indicaciones de cómo se debía conectar a tierra las carcasas de los motores y generadores eléctricos, en el año de 1941 se introdujo formalmente en el National Electrical Code (NEC), en los estados unidos de América. Los sistemas eléctricos se conectan sólidamente a tierra en el punto de distribución de la energía eléctrica con el fin de limitar el voltaje a tierra durante la operación normal y para prevenir voltajes excesivos provocados por fenómenos transitorios tales como descargas atmosféricas, contactos accidentales con líneas de voltaje mayor y condiciones de falla en el sistema. Conexiones Puesta a tierra

A nivel residencial todos los neutros de las instalaciones eléctricas se deben conectar a tierra, además las partes metálicas de los motores, transformadores, electrodomésticos y aparatos de arranque de los motores. En las instalaciones eléctricas internas la conexión a tierra comienza en el tablero distribución “o en la caja de breakers” llegando hasta la tercera terminal o clavija de los tomacorrientes. Los conductores eléctricos de las instalaciones interiores, deben ser aislados; el circuito de tierra se identifica con el color verde o verde con rayas amarillas, mientras que las líneas vivas tienen color rojo, negro ó azul, y el neutro tiene color blanco. En el contador de energía se conecta el neutro a tierra antes de entrar a la casa en la figura se observa la conexión a tierra de las cajas metálicas del contador y la caja de breakers llamada caja de distribución. Esto se hace para proteger las personas contra posibles contactos indirectos. SPAT a nivel Residencial

Representación grafica

Todo la teoría y historia de el SPAT se puede encontrar en muchos lugares pero en la realidad los sistemas puesta a tierra se ven escasamente a nivel residencial, cuando hablamos de carcasa de motores, transmisión y maquinaria industrial se realiza un SPAT para descargas y protección de los equipos, pero a nivel residencial comúnmente no se usa el tercer conductor en monofásico 120V ya que es mas costo a nivel de cable, por esto muchos técnicos confunden la tierra y el neutro ya que en el medidor se ve que el neutro es llevado a tierra también, aunque el deber ser es tener en cada vivienda a nivel residencial ya sea 120vo 220v un hilo de tierra muy pocas veces se ve en la practica. SPAT en la Realidad