Sistemas de Puesta a Tierra

¿Por que se hace esto?
1. Para limitar las sobretensiones eléctricas debidas a descargas atmosféricas y a contactos accidentales con líneas de mayor tensión
2. Para estabilizar la tensión a tierra en condiciones normales de operación
3. Para facilitar la acción de los dispositivos de sobrecorriente en caso de fallas a tierra
SIstemas de CA que deben ponerse a tierra
1. Circuitos de CA de menos de 50V se deben poner a tierra si
  1. Cuando son alimentados por transformadores, si su tensión eléctrica es mayor de 150 V a tierra
  2. Cuando estén alimentados por transformadores si el sistema que alimenta al transformador no está puesto a tierra
    1. Cuando el sistema este conectado en estrella, 3F, 4H y el neutro se utilice como conductor del circuito
      1. Cualquier tensión entre fases debe ponerse a tierra
        Todos los conductores del circuito deben alojarse en la misma canalización
  3. Cuando estén instalados como conductores aéreos en exteriores
    1. Cuando el sistema este conectado en delta, 3F, 4H, y el punto medio del devanado de una fase se utilice como conductor de circuito
Sistemas de CA que no deben ponerse a tierra
1. Los circuitos que no se deben poner a tierra son
  1. Circuitos para grúas eléctricas que operan sobre fibras combustibles en lugares Clase III
  2. Circuitos en lugares de atención a la salud
  3. Circuitos para equipo dentro de la zona de trabajo de celdas electrolíticas
  4. Circuitos secundarios de sistemas de alumbrado
2. Requisitos que deben cumplirse
  1. Deben estar marcados de manera legible con la leyenda "SISTEMA NO PUESTO A TIERRA" en la fuente o en el medio de desconexión
    1. El marcado deberá tener suficiente durabilidad para soportar el ambiente al que está expuesto
Sistemas de CA que se permite ponerlos a tierra
1. Se permitirá pero no se exigirá que los sig. sistemas de CA de 50 a menos de 1000V estén puestos a tierra
  1. Sistemas eléctricos usados de manera exclusiva para la alimentación de hornos eléctricos industriales para fusión, refinación, templado y similares
  2. Los sistemas derivados separados usados exclusivamente para rectificadores que alimentan variadores de velocidad
  3. Sistemas derivados separados, alimentados por transformadores con tensión primaria menor a 1kV
    1. El sistema se usa exclusivamente para circuitos de control
    2. Las condiciones de mantenimiento y supervisión que aseguran solamente personal calificado dará servicio a la instalación
    3. Se requiere continuidad de la energía para control
Puesta a tierra del sistema eléctrico del usuario
1. Es la unión del conductor puesto a tierra (neutro) del sistema eléctrico en el conductor del electrodo
  1. Método para la conexión a tierra
    1. Sin conexión a tierra
      1. Más usado en baja tensión
    2. Conectado a través de alta resistencia
    3. Conectado a través de baja resistencia
    4. Conectado directamente a tierra
Un sistema de tierra consiste de
1. Electrodo
2. Dos conductores
  1. El del electrodo
  2. El de puesta a tierra de equipos
3. Conductor común para corrientes de desequilibrio y de falla a tierra
4. Puentes de Unión
  1. Lado Carga
  2. Lado Línea
Puente de Unión Principal
1. Para un sistema puesto a tierra, se debe utilizar un puente de unión principal que puede ser un alambre o una barra, sin empalmes o un tornillo, para conectar
  1. El conductor puesto tierra del sistema
  2. El conductor del electrodo de puesta a tierra
  3. El (los) conductor (es) neutros de (los) alimentador (es)
  4. El (los) conductor (es) de puesta a tierra de equipos
  5. La envolvente del medio de desconexión de acometida
2. El puente de unión principal debe estar ubicado en medio de desconexión general
3. El puente de unión principal puede ser un alambre
4. El tamaño del puente de unión principales, se debe determinar según
  1. No deben tener un tamaño menor a lo indicado
  2. Cuando los conductores de alimentación son mayores a 1100kCM de cobre o 1750kCM de aluminio, el puente de unión deberá tener un área no menor al 12.5% del área del mayor conductor de fase
  3. Cuando una acometida tiene más de una envolvente, el tamaño del puente para cada envolvente se debe determinar con base en mayor conductor de fase de acometida que sirve a dicha envolvente
5. Puentes de Unión con otros sistemas y otras envolventes
  1. Puente de Unión de Equipos
    1. En todas las conexiones para los Puentes de Unión, deben utilizarse
      1. Soldadura exotérmica
      2. Conectores a presión o mecánicos,
      3. Abrazaderas
    2. Dimensionamiento del Puente de Unión
      1. Lado-Línea
        No debe ser menor que
        El tamaño indicado en la Tabla 250-66
        El 12.5 % del área de los conductores de acometida, cuando éstos sean mayores a 1100 kCM, cobre y 1750 kCM para aluminio
      2. Lado-Carga
        No debe ser menor que:
        El tamaño indicado en la Tabla 250-122
  2. Unión con otros sistemas
    1. Se debe proporcionar un elemento que permita conectar los conductores de unión entre sistemas, en la parte exterior de las envolventes del equipo de acometida. Esta terminación debe cumplir con lo siguiente:
      1. Ser accesible para inspección y conexión.
      2. Consistir de un juego de terminales con capacidad para conectar cuando menos tres conductores de unión entre sistemas.
      3. Puede estar conectada al conductor del electrodo , Tamaño mínimo: 6 AWG, Cu
      4. No debe interferir con la apertura de la envolvente del medio de desconexión de acometida del edificio
6. Conductor confiable, para asegurar la conductividad eléctrica requerida entre partes metálicas que deben estar conectadas eléctricamente.
Puesta a Tierra de Sistemas Derivados Separados
1. Puesta a Tierra de Sistemas de CA Derivados Separados
  1. Un generador en sitio, no es un sistema derivado separado si el conductor puesto a tierra está sólidamente interconectado al conductor puesto a tierra de acometida.
    1. Un sistema de c.a. derivado separadamente que requiera ser puesto a tierra, debe cumplir lo siguiente:
      1. Debe haber interconexión del conductor puesto a tierra con el conductor del electrodo
      2. Debe haber un puente de unión principal, bien sea en la fuente o en el principal medio de desconexión
Conductor de Puesta A Tierra
1. Es el conductor de un circuito o sistema que intencionalmente se conecta a tierra
  1. El conductor puesto a tierra del servicio debe conectarse a un electrodo de puesta a tierra que se ubique en el punto de acometida
2. Cálculo del conductor
  1. Condiciones
    1. Cuando el conductor puesto a tierra se usa como conductor del circuito, su cálculo debe basarse en el máximo desequilibrio de la carga
      1. Se debe asegurar que el tamaño satisfaga estas dos condiciones
    2. El conductor puesto a tierra también debe calcularse para conducir la corriente de falla a tierra que pudiera presentarse en el sistema
    3. Aún cuando la carga no requiera el uso del conductor puesto a tierra, éste debe llevarse hasta el principal medio de desconexión y debe calcularse para conducir la corriente de falla a tierra que pudiera presentarse en el sistema
  2. Tamaño del conductor
    1. El conductor no deberá ser menor que el requerido para el conductor del electrodo de puesta a tierra especificado, pero no se exigirá que se mayor que el conductor de acometida de fase más grande
      1. Para grupos de acometida de fase mayores a 1100kCM de cobre o 1750 kCM de aluminio, el conductor puesto a tierra no debe ser menor al 12.5% del área en mm del grupo de conductores de fase de mayor tamaño de la acometida
  3. Conductores en Paralelo en 2 o más canalizaciones
    1. Si los conductores de fase de acometida están instalados en paralelo en dos o más canalizaciones, el conductor puesto a tierra también se deberá instalar en paralelo.
    2. El tamaño del conductor puesto a tierra en cada canalización deberá estar basado en el área total de los conductores de fase en paralelo en las canalizaciones, pero no debe ser menor al tamaño 1/0 AWG
    3. No se debe conectar el conductor puesto a tierra del circuito al conductor de puesta a tierra de equipos ni a las partes metálicas que normalmente no conducen corriente, del lado carga del medio de desconexión de acometida.
  4. Conductor del Electrodo para Puesta Tierra
    1. Su tamaño no debe ser menor que el establecido en la Tabla 250-66.
    2. No debe ser inferior al 8 AWG de cobre o del 6 AWG de aluminio
    3. Debe ser de cobre, aluminio o aluminio revestido de cobre.
    4. Debe ser alambre o cable, aislado, forrado o desnudo
      1. El material seleccionado debe ser resistente a cualquier condición corrosiva existente en la instalación
      2. Debe estar protegido adecuadamente contra la corrosión.
      3. Si se usan conductores de aluminio o de aluminio recubierto de cobre en exteriores, deben instalarse a una profundidad mínima de 45 cm.
    5. Debe ser de un solo tramo continuo, sin empalmes ni uniones
      1. Tipo alambre. Solamente con conectores de compresión irreversibles y aprobados como equipo de puesta a tierra y de unión o con soldadura exotérmica que califique como conexión permanente
      2. Secciones de barras principales conectadas entre sí, para formar un conductor del electrodo de puesta a tierra.
      3. Conexiones atornilladas, remachadas o soldadas al acero estructural de edificios o estructuras.
      4. Conexiones atornilladas, remachadas o soldadas al acero estructural de edificios o estructuras.
    6. Instalación del conductor del electrodo.
      1. Debe sujetarse firmemente a la superficie sobre la que va instalado
        Debe protegerse si está expuesto a daño físico, utilizando:
        Tubo (conduit) metálico tipo pesado, semipesado o ligero
        Si se utiliza tubo conduit metálico, este debe ser eléctricamente continuo en sus dos extremos.
        En tubo (conduit) no metálico tipo pesado.
        En caso contrario, se deben instalar puentes de unión en sus dos extremos, al conductor del electrodo.
    7. Electrodos de Puesta a Tierra Permitidos
      1. Tubería metálica subterránea para agua.
      2. Estructura metálica del edificio.
      3. Electrodo recubierto en el concreto.
      4. Anillo de puesta a tierra.
        Si están presentes en la instalación: Tubería metálica para conducir agua, Estructura metálica, Electrodo empotrado en concreto, Anillo de tierra, y cualquier electrodo de puesta a tierra prefabricado, deben interconectarse entre sí
      5. Electrodos de varilla y tubería.
      6. Electrodos de placa
3. Conductor de Puesta A Tierra de Equipos
  1. Deben ponerse a tierra los equipos de tal forma que garanticen
    1. Que sus cubiertas metálicas no tengan un potencial mayor que el de tierra en un momento dado.
    2. La rápida operación de las protecciones contra sobrecorriente, debido a que se facilita el flujo de corriente de la falla a tierra.
    3. El drenado a tierra de las corrientes estáticas
  2. Métodos para poner a Tierra los Equipos Fijos
    1. Conductor de cobre u otro material resistente a la corrosión, contenido dentro de la misma canalización, cable o cordón.
      1. Puede ser sólido, o cableado; aislado, o desnudo. Si es aislado, debe tener un acabado exterior continuo, verde o verde con una o más franjas amarillas.
    2. Canalizaciones rígidas metálicas.
    3. Canalizaciones metálicas flexibles, cuando sus accesorios estén aprobados para tal fin.
    4. Armadura o cubierta metálica de los cables.
    5. Charola metálica
    6. Las Seccs. 300-3 (b), 300-20 y 250-75 (b) requieren que se instalen en la misma canalización, charola, zanja ó cordón:
      1. Los conductores de puesta a tierra del equipo.
      2. Todos los conductores de fase
        Se mantiene una baja Z (causada por la inducción inherente a la c.a.) al estar cerca el alimentador y el conductor de retorno de la falla.
      3. El conductor puesto a tierra
      4. El tamaño del conductor de puesta a tierra, no debe ser menor que el indicado en la Tabla 250-122.
        Para cumplir lo establecido en 250-51, el conductor de puesta a tierra del equipo podría ser de mayor tamaño.
        Cuando se aumenta el tamaño de los conductores del circuito, en esa misma proporción debe aumentarse el conductor de puesta a tierra de equipos.
      5. Cuando un sólo conductor de puesta a tierra se instala con varios circuitos en la misma canalización, cable o charola, se debe dimensionar con el valor del mayor dispositivo contra sobrecorriente en la canalización, cable o charola para cables.
4. Identificación de conductores de puesta a tierra de equipos.
  1. Los conductores de puesta a tierra de equipos pueden ser desnudos, cubiertos o aislados.
    1. Si son cubiertos o aislados deben tener un acabado exterior continuo de color verde o verde con una o más franjas amarillas
    2. Los conductores identificados como se describe anteriormente no se deben usar como conductores puestos a tierra ó de fase.
    3. Los conductores de puesta a tierra del equipo de tamaño mayor que 6 AWG, pueden ser identificados en forma permanente en el momento de la instalación, como un conductor de puesta a tierra de equipos, en cada extremo y en todo lugar en donde el conductor sea accesible.
      1. Se permite utilizar como conductor de puesta a tierra de equipos las charola de acero o aluminio, siempre que se cumpla todo lo siguiente
        Cuando la supervisión y el mantenimiento continuo aseguren que personas calificadas atenderán al sistema de charolas instalado
        Las secciones de la charola y sus accesorios deben estar identificados como conductor de puesta a tierra de equipos.
        Los conductores individuales usados como conductores de puesta a tierra del equipo deben ser aislados, recubiertos o desnudos, y deben ser de tamaño 4 AWG o de mayor tamaño. 392-10 (b)(1) c
        El área mínima de la sección transversal de la charola debe cumplir con los requisitos de la Tabla 392-60(a).
        Todas las secciones de la charola y sus accesorios deben estar marcados de manera legible y duradera, indicando el área de la sección transversal de la charola metálica, y el área de la sección transversal total de ambos peraltes en las charolas de tipo escalera o de fondo sólido
        Las secciones de una charola, los accesorios y las canalizaciones conectadas están unidas, según lo establecido en 250-96, usando conectores metálicos atornillados o puentes de unión dimensionados e instalados según los requisitos de 250-102.

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