FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTILDISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA Trabajo N°06 - Gonzales Pajuelo, Matt - Malca Leandro, Iván - Ramos Figueroa, Denisse - Roque Padilla, Claudia 2014 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA cortocircuitos. Potencial de referencia cero en la Tierra (suelo) Si se conecta un conductor con carga Q1 y potencial V1 a otro conductor. las cargas necesarias para que el potencial de ambos sea igual. con carga Q2 y potencial V2. fallas de aislamiento y las descargas estáticas. 1 Potencial eléctrico entre dos conductores Al considerar la Tierra (el planeta) como una fuente infinita de carga o como un conductor esférico de capacidad infinita (r _ _) . sobrecargas. aplicada en un medio de conductividad ó (o su inversa que es la resistividad ñ) y permitividad dieléctrica Ã¥0 pueden ser reemplazada por una inyección de corriente I utilizando la relación: CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 2 . el potencial de referencia de este gran conductor es cero cualquier conductor conectado a Tierra. Al considerarse nulo el potencial del conductor Tierra. tomará o cederá de él.DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA I. tendremos una distribución de cargas hasta que el potencial de ambos conductores sea el mismo (Fig. Definición de un pozo a tierra Se entiende como pozo a tierra a la conexión de un conductor eléctrico (electrodo) enterrado en el suelo con la finalidad de dispersar corrientes eléctricas y captar el potencial de referencia cero. i. Las cargas eléctricas pueden tener origen natural o atmosféricos como en el caso de los rayos o artificiales como los originados por las instalaciones eléctricas defectuosas. cualquier conductor conectado a Tierra su potencial es cero. 1) Fig. Como la carga eléctrica q. Estos valores son los máximos que puede soportar el cuerpo humano sin peligro de lesiones graves. El sistema de protección está basado. Fig. principalmente. permiten la conducción y dispersión de las corrientes eléctricas. Eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los materiales eléctricos utilizados. c.2 Funcionamiento de una puesta a tierra CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 3 . para brindar seguridad eléctrica y asegurar el correcto funcionamiento de los aparatos conectados al circuito eléctrico. (V=0).DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 se obtiene de esta forma. Con la instalación se tienen dos objetivos importantes: a. la distribución del potencial eléctrico producido por una inyección puntual de corriente I en un medio de resistividad homogénea ñ II. que hace que su potencial eléctrico sea cero. en no permitir la existencia de tensiones entre diferentes masas metálicas o entre éstas y el suelo. b. superiores a 24 V en viviendas y locales húmedos. Proveer a las masas eléctricas el potencial de referencia cero. Objetivo de la instalación de un pozo a tierra En la instalación de un pozo a tierra la conexión entre el electrodo desnudo en contacto directo con el suelo. Evacuar y dispersar las corrientes eléctricas con mínima resistencia. debido a que la tierra se comporta como un conductor infinito de carga. o 50 V en locales secos. Diseño de una puesta a tierra Dependiendo de los artículos a proteger se debe de procurar que la resistencia del sistema sea el adecuado. Una medición de la resistividad del terreno hecha con un Telurómetro nos permitirá saber dónde estamos parados es decir de que está compuesto el suelo bajo nuestros pies.3 Representación esquemática de una puesta a tierra CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 4 . humedad. El uso de uno a más de estos elementos interconectados son los que hacen que en conjunto el sistema llegue al valor adecuado. Se recomienda hacer esta medición para poder decidir de forma acertada la profundidad a la que se deben ubicar los electrodos para ser mas eficientes. Fig. Condiciones a tener en cuenta al diseñar un sistema de puesta a tierra Además de las condiciones generales mencionadas en el párrafo anterior se deben de tener en cuenta otros detalles como: Una ubicación adecuada. debe de tener continuidad entre sus elementos. pues según la proporción de los componentes (arena. Cada terreno por tanto amerita un diseño en función de sus características a fin de obtener el sistema más eficiente y a la vez más económico para el cliente. cantidad y tipo de sales minerales etc. esta no deberá de interferir con otras construcciones previas sean estos muros. pero como condiciones generales podemos precisar que un buen sistema de tierra además de tener un valor de resistencia bajo.) la dificultad de obtener buenos valores en un sistema a tierra variara desde sencillo hasta muy complicado. tuberías subterráneas.DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 III. Tipos de instalaciones de puesta tierra según su diseño las puestas de tierra se dividen en verticales (llamados comúnmente pozos). debe de precisar poco o ningún mantenimiento y debe de ser capaz de poder garantizar su funcionamiento eficaz por mucho tiempo. temperatura. horizontales (llamados comúnmente zanjas) y la combinación de ambos a los que se denomina mallas. arcilla. instalaciones eléctricas a fin de evitar accidentes. piedra. su resistencia eléctrica y resistividad son: El suelo es una mezcla de rocas. La resistencia eléctrica viene determinada por la resistividad del suelo y su geometría [5].DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 i. donde se ve que la resistividad del terreno puede tener valores muy distintos en función del tipo de terreno de que se trate (de 106 _-m a 0.2: Terreno arcillo-arenoso a 10ºC] Variación de la resistividad con el contenido de sales Tabla 3. el contenido de sales.4 se indican los valores para los diferentes tipos de suelos. Al considerar el suelo como un conductor rectilíneo y homogéneo de sección S y longitud L.3: Terreno arcillo-arenoso con 15% de humedad a 10ºC Otro factor que influye más directamente sobre la resistividad. Variación de la resistividad con la temperatura Tabla 3. dependa de otros factores externos como la temperatura. En la Tabla 3. La resistividad eléctrica ñ del suelo describe la dificultad que encuentra la corriente a su paso por él.1 _-m). Resistividad y resistencia del suelo Los parámetros de resistividad y resistencia. Esta mezcla hace que la resistividad del suelo aparte de depender de su composición interna. es el carácter geológico del terreno. gases.1: Terreno arcillo-arenoso con 15% de humedad Variación de la resistividad con la humedad Tabla 3. que pueden provocar que un mismo suelo presente resistividades diferentes con el tiempo (Tabla 3. CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 5 . etc. De igual manera se puede definir la conductividad ó como la facilidad que encuentra la corriente eléctrica para atravesarlo.3).. 3.2 y 3. la humedad. tienen significados diferentes.1. agua y otros materiales orgánicos e inorgánicos. 4: Valores de resistividad para rocas y terrenos comunes La mayoría de los terrenos. se obtiene una resistividad aparente ña. CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 6 . donde la dispersión de la corriente. en cada capa. Debido a la estratificación del terreno.DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 Tabla 3. se da de acuerdo a su resistividad. y paralelos a la superficie del suelo. no son homogéneos. están formados por diversos estratos normalmente horizontales. 0. su resistencia es: IV. se usa un electrodo simple tipo varilla de cobre (jabalina). CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 7 .5 y 3. siendo su resistencia: iv.013m (Fig 2. siendo las medidas estándar. 2.3). iii.DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 ii.0m . se emplea un electrodo simple de cobre tipo platina o un conductor desnudo (Fig. para su longitud L: 2. El electrodo debe tener buena conductividad eléctrica y no corroerse dentro del suelo. placas. Pozo vertical Realizar una excavación de un pozo de 80 cm. el más usado es el cobre electrolítico de pureza 99. conductores horizontales. etc. i.025m y 0. con un diámetro d: 0.4). Selección e instalación del Electrodo El electrodo es el componente del sistema de puesta a tierra que está en contacto directo con el suelo y proporciona el medio para botar o recoger cualquier tipo de fuga de corriente a tierra. de diámetro por una profundidad de 2.60 metros. Electrodo horizontal en zanja Se aplican poco. 2. El electrodo puede tomar diversas formas: barras verticales. Construcción de un pozo a tierra Ejemplo de la construcción de un pozo a tierra con cemento conductivo. Un pozo a tierra con cemento conductivo se puede construir de modo horizontal o de modo vertical. Electrodo vertical en pozo Son las que más se aplican por el mínimo espacio que necesitan.9%. Rellenar la tubería y luego rellenar los contornos externos al tubo. bajo el nivel del piso. Subir el tubo un tramo de 25 cm. la necesidad de cemento conductivo crecerá a 3 bolsas de 25 Kg. 4 Pozo a tierra vertical CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 8 .DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 Si se va a emplear un tubo plástico de 4” para realizar el relleno del contorno de la varilla de cobre se necesitará una bosla de 25 Kgs. Y por último si se usa un tubo PVC de 9” de diámetro. de cemento conductivo. una vez lleno el segundo tramo vuelve a rellenar y compactar tierra a su alrededor en toda la amplitud de la excavación del pozo. cada una. repetir los pasos hasta llegar a dejar solo 20 cm. Luego se corta un tramo de aproximadamente 30 cm tubo PVC de la dimensión que se elija (4”. es decir del pozo con tierra de cultivo tamizada y mezclada con sal y bentonita. Fig. y repetir el procedimiento de llenado del tubo PVC con cemento conductivo. 6”. 9”) Pasar por la varilla presentada al centro del pozo y deberá quedar a unos 20 cm. de varilla descubierta que servirá para colocar los conectores y los cables de la línea a tierra. Si se va a emplear un tubo plástico de 6” se necesitará 2 bolsas de cemento conductivo de 25 Kg. Pozo Horizontal Realizar un excavación tipo zanja de 50 cm. de espesor y asentar sobre esa mezcla la varilla de cobre. luego echar una capa de cemento conductivo de unos 2 cm. En este caso se deberá doblar la varilla en L (es decir 90 grados) a una distancia de 40 cm. de la parte superior.30 m de largo y unos 4 cm. Volver a vaciar unos 2 cm más de cemento conductivo sobre la varilla y la mezcla anterior haciendo una especie de sándwich con la varilla. Para la parte doblada en L y que sobresale por la caja de registro. En este caso solo se necesitará compactar unos 10cm de tierra combinada con Sal y Bentonita.40 cm. vaciar allí más cemento conductivo y antes que endurezca retirar el molde plástico. Para un mejor entendimiento. de ancho por una profundidad de 60 cm. CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 9 . de alto. y una longitud de 2. Esperar unos minutos que seque y tome fuerza y rellenar toda la zanja con la mezcla tamizada de tierra de cultivo.5 Instalación de un pozo a tierra ii. la parte superior de la varilla es la que no acaba en punta. Sobre ese terreno se puede colocar un par de listones de 2. emplear un corte de 20 cm de tubería PVC de 6” y colocarla teniendo cuidado que la varilla quede en el centro exacto.DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 Fig. dejando la parte doblada para que sobresalga por la caja de registro. sal y bentonita bien mezcladas creando una mezcla uniforme. http://www.http://pozosatierra.edu. Web-grafía .htm .6 Diagrama de un pozo a tierra horizontal V.http://www.com/puesta_a_tierra.http://sisbib.html .com/1-conductivo.pe/bibvirtualdata/tesis/basic/qqueshuayllo_cw/qqueshuayllo_cw .marcombo.pdf CIRCUITOS E INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Página 10 .com/Descargas/8496334147INSTALACIONES%20EL%C3%89CTRICAS%20DE%20INTERIOR/UNIDAD%2010.DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE POZOS A TIERRA 2014 Fig.pdf .unmsm.pozoatierra.