1.4 Curso Sistema de Puesta a Tierra NEC250

Puesta a Tierra de Sistemas a Tierra de Sistemas Eléctricos Articulo 250 NTC 2050 Grounding & Bonding NEC C d 2008 NEC Code 2008 Entendiendo los Reglas

Preparado por ing: William Murillo P d i Willi M ill Miembro de International Association of  Electrical Inspector

Capitulo 1 p Articulo 250 Parte I Definiciones y principios básicos Definiciones y principios básicos Artículos 100 y 250

Definiciones Porque es tan difícil de  entender la conexión de entender la conexión de  puesta a tierra en los  circuitos eléctricos? circuitos eléctricos? Una de las causas es que  d desconocemos las  l definiciones Revisemos algunas de  articulo 100 y 250.

Definiciones y principios básicos • Puesta a Tierra (Grounding) [100]: conexión  conductora intencionada o accidental entre un conductora, intencionada o accidental, entre un  circuito o equipo eléctrico y el suelo a tierra o con  algún cuerpo conductor que pueda servir en lugar de algún cuerpo conductor que pueda servir en lugar de  suelo. • Puesto a tierra (Grounded)[100]: conexión a tierra  ( )[ ] de cualquier cuerpo conductor que pueda actuar  como tierra. Simbolo estandar para representar una tierra

Definiciones y principios básicos • Puesto a Tierra eficazmente  [[100]: ] conductor  intencionalmente conectado  a tierra a través de una  conexión de tierra de conexión de tierra de  impedancia suficientemente  baja y con capacidad de  circ lación de corriente circulación de corriente  suficiente para evitar la  aparición de tensiones que  puedan provocar riesgos  indebidos a las personas o a  los equipos conectados los equipos conectados.

Articulo 100. Sólidamente aterrizado

Definiciones y principios básicos • Conductor de puesta a tierra  (Grounding conductor):  conductor utilizado para conectar conductor utilizado para conectar  los equipos o el circuito puesto a  tierra de una instalación, al  electrodo o electrodos de tierra electrodo o electrodos de tierra  de la instalación. • Conductor puesto a tierra  (Grounded conductor): conductor (Grounded conductor): conductor  de una instalación o circuito  conectado intencionalmente a  tierra. Generalmente es el neutro tierra. Generalmente es el neutro  de un sistema monofásico o de un  sistema trifásico en estrella.

Articulo 100. Definición de Puesta a Tierra

Articulo 100. Definiciones y principios básicos

250.2 Falla a tierra Falla a tierra [100]: Conexión no intencional entre  un conductor a tierra y cualquier parte metálica  de equipos, encerramientos o diversos medios  para conducir una corriente eléctrica.

250.4 Tipos de Puesta a Tierra 1. Aterrizamiento de sistemas  eléctricos Un sistema eléctrico que es  aterrizado puede ser conectado  a tierra de una manera que  ti d pueda limitar el voltaje expuesto  por una rayo, line surge o un  contacto con una línea de alto  voltaje y que desestabilice e  voltaje a tierra durante una voltaje a tierra durante una  operación normal. Ej: Tableros electricos

250.4 Sistema puesta a tierra

250.4 Grounding of electrical systems En un sistema delta (A), no es  aterrizado una falla monofásica a aterrizado, una falla monofásica a  tierra produce un nivel bajo de  voltaje.  Esta corriente no es  suficiente para operar el relé de suficiente para operar el relé de  sobre corriente. El aterrizaje del sistema en Y  El aterrizaje del sistema en Y trifásico (B),  el punto central esta  conectado a tierra, este sistema  permite automáticamente clarificar permite automáticamente clarificar  una falla a tierra accidental, puede  ser detectado por un relé de sobre  corriente. corriente

250.4 Sistema de aterrizaje electrico Los sistemas eléctricos pueden  también ser aterrizados a otro punto también ser aterrizados a otro punto  de sistemas de distribución de una  facilidad, principalmente el  sec ndario de los transformadores secundario de los transformadores  que además reduce el voltaje de  distribución en la planta. Estos son  llamados sistemas separadores con  derivaciones en el Código. Ejemplo: Tablero Monofásico para Ejemplo: Tablero Monofásico para  sistemas Anti‐condensado de  motores.

Tipos de Tierras sec 250.4 El aterrizamiento de equipos  electricos tiene el proposito electricos tiene el proposito  de: Equipos con conductores Equipos con conductores  electricos encerrados que  no llevan corriente o no llevan corriente, o  forman parte de un equipo,  deben ser conectado a deben ser conectado a  tierra para limitar el voltaje  a tierra de estos materiales.

250.4 (A)(2) Conectado los equipos Eléctricos a tierra Partes metálicas de  equipos eléctricos deben  i lé t i d b ser conectados a tierra  para limitar el voltaje para limitar el voltaje  ocasionado por las  descargas atmosféricas y descargas atmosféricas y  otras fuentes de sobre  tensión y no para  y p despejar una falla a  tierra.

250.4 (A) (5) Puesta a tierra de equipos eléctricos

Un camino de la corriente de falla puede o no puede retornar por el camino de falla,  dependiendo del sistema este o no este aterrizado

250.4(A)(5) Ruta Efectiva de la corriente de falla a tierra Voltaje de toque (IEEE):  Dif Diferencia de potencial  i d t i l entre un estructura  metálica y un punto metálica y un punto  en la tierra a 3 pies  de la estructura”. de la estructura El electrodo no reduce  la forma significativa la forma significativa  del toque de voltaje.

Camino efectivo de la corriente en Fallatierra

250.6(A) Previniendo corrientes no deseadas Corrientes NO deseadas  circularan por partes circularan por partes  metálicas cuando el  neutro esta conectado neutro esta conectado  a tierra, es a su vez  conectado a la caja conectado a la caja  metálica del panel de  distribución el cual no distribución, el cual no  forma parte del equipo  de servicio de servicio

250.6(a) Corrientes NO deseadas

250.4 Conexión de Equipos a tierra

El Equipo adicionalmente puede ser aterrizado  localmente

Definiciones y principios básicos Conexión Equipotencial (Bonding): Es una unión permanente de partes  metálicas para formar una trayectoria metálicas para formar una trayectoria  eléctricamente conductora, que  asegure la continuidad eléctrica y la  capacidad para conducir con seguridad  cualquier corriente que pudiera pasar. Unión de un equipo eléctrico, bandeja  eléctrica, y cajas provista de un  conductor aterrizado eléctricamente conductor aterrizado eléctricamente  para una efectivo camino de baja  impedancia atraves del cual un  cortocircuito puede fluir.

Definiciones Bonding jumper [100]: Conductor dimensionado  d d d apropiadamente de  acuerdo al articulo 250,  d l l que asegure una  conductividad eléctrica  d i id d lé i permanente entre las  partes metálicas de una  áli d instalación eléctrica

250.24 Conexión del Neutro a Tierra

Sección 250.24(C) Violación

Porque la resistencia de tierra es mayor, muy pequeña corriente de falla  retorna a la fuente de poder, si la tierra esta solo en la camino de retorno   de la corriente de fallas

Taller # 1 1. Describa algunas violaciones de los sistemas a  tierra.  tierra

Capitulo 2 p Articulo 250 Parte III Sistema de electrodos de puesta a Sistema de electrodos de puesta a  tierra y electrodo conductor a tierra Grounding Electrode System Grounding Electrode Conductor g

250.50 Electrodo Puesta a Tierra Para conectar un sistema eléctrico o  un equipo que es requerido para  ser aterrizado a un electrodo a ser aterrizado a un electrodo a  tierra de acuerdo a: 1. Tubería Metálica bajo tierra  para agua. 2. Cuerpo Metálico en edificios 3. Electrodo incrustado en  concreto 4. Electrodo como Anillo bajo  tierra 5. Electrodo de barra o tubo. 6. Electrodo tipo plato. l d l

250.50(A)(1) Tubería Metálica Subterránea de agua • Tubería en contacto a  ti tierra a lo largo de 3 mts. l l d 3 t • Se debe complementar  con un electrodo de 1.8  mts. • El puente de conexión  d b debe ser con alambre de  l b d cobre mayor a 6 AWG o  aluminio 4 AWG. • No exceder de 25 ohmios

250.50(A)(1) Tubería Metálica Subterránea de agua

250.52(A)(2) Estructura Metálica de la Edificación • De la estructura  de una edificación de una edificación  mientras este  eficazmente  puesta a tierra. • Con baja  impedancia  suficiente para  t transportar una  t corriente de corto

250.52(A)(2) Estructura Metálica de la Edificación

250.52(A)(3) Electrodo Empotrado en concreto • Electrodo empotrado  en concreto como  minino 50 mm,  i i 50 situado dentro o cerca  del fondo del concreto  o zapata. • Varilla de 6 m de  acero desnudo, , galvanizado  con 12,7  mm o ½” de diámetro • Conductor mínimo en  Conductor mínimo en cobre desnudo 6 Awg  o 4 Awg en aluminio. Estos electrodos adicionales a la tubería  subterránea constituyen una calidad para el  sistema a tierra.

250.52(A)(3) Electrodo Empotrado en concreto

250.52(A)(4) Anillo de puesta a tierra • Anillo que rodea una  edificación o edificación o  estructura en  contacto directo con  la tierra. • Profundad del anillo  mayor de 0,75 mts. • Conductor de cobre  desnudo mínimo 6  mts (20 pies) y calibre  de 2 AWG de 2 AWG

250.52(A)(4) Anillo de puesta a tierra Barrajes  dentro  d de una zapata: t (A)Barra de cobre  conductora (B)Encofrado de  concreto. Ambos hacen un Ambos hacen un  excelente y  efectivo  sistema de  it d electrodos 

250.52(A)(5) Electrodos fabricados y otros electrodos • Cuando no se dispone de  electrodos suficientes se  d b deben usar estructuras  metálicas y anillos puesta a  tierra. • Colocarlos por debajo del  nivel freático del sitio. • Los electrodos deben estar  Los electrodos deben estar libres de pintura o esmalte. • Cuando se usan mas de un  electrodo deben estar electrodo deben estar  menos de 1.8 mts de  cualquier otro electrodo o  sistema de puesta a tierra sistema de puesta a tierra

250.52(A)(5) y 250.53(G) Electrodos fabricados y otros electrodos

250.52(A)(6) Electrodos de placa • Los electrodos de placa  deben tener un mínimo  de contacto útil no  menor a 0,2 m2 • Espesor mínimo de 6 mm E í i d 6 • Para metales no ferrosos  deben tener 1.5 mm deben tener 1.5 mm • Deben colocarse a una  profundidad de 75 cm  ( f) (2,5 ft). • No es permitido utilizar  electrodos de aluminio electrodos de aluminio.

250.52(B)(1) Violación utilizar Tubería Gas

250.53 Instalación del electrodo de puesta a tierra del sistema • •

Conectores irreversibles a presión  certificados Mediante soldadura exotérmica

250.56 Resistencia de los electrodos (250 84 NTC) (250.84 • La medición en el  electrodo debe tener  una resistencia no  i i menor a 25 ohmios. • Cuando no se tenga  g una medición  correcta se debe  adicionar otro  electrodo a 1.8 m (6  ft) mínimo,  conectado con cable  6 AWG.

La eficiencia de la instalación paralela de varillas de mas  La eficiencia de la instalación paralela de varillas de mas de 2.4 mts aumenta si se separa mas de 1.8 mts.

250.56 Midiendo la resistencia a Tierra El medidor de pinza  mide la resistencia mide la resistencia  del sistema a tierra,  inyectando una señal inyectando una señal  de alta frecuencia al  sistema de puesta a sistema de puesta a  tierra, entonces  medirá la fuerza de la medirá la fuerza de la  señal de retorno.

Midiendo la resistencia a Tierra El medidor de caída de voltaje  de tres puntos, determina la  resistencia a tierra utilizando resistencia a tierra utilizando  la Ley de Ohm: R = V/I V = 3V, I = 0.2A Resistencia 3V/0. A 5 Resistencia = 3V/0.2A = 15  ohmios.

250.58 Electrodo puesta a tierra

• Cuando son conectados a tierra varios electrodos de  diferentes sistemas deben conectarse con un puente  equipotencial. • No se puede utilizar como electrodo las instalaciones de  gas subterráneas.

250.60 Uso de Puesta A Tierra (PAT) de pararrayos • No se deben usar la PAT de  pararrayos para los  sistemas eléctricos y sistemas eléctricos y  equipos. • Se debe mantener  separado 1.8 m los  d 18 l conductores de los  bajantes PAT de las  conexiones de los conexiones de los  pararrayos. • Cuando la separación es  menor de 1 8 m se deben menor de 1.8 m, se deben  conectar  equipotencialmente • Ver NFPA 780, NTC 4552 Ver NFPA 780 NTC 4552

250.62 Material conductor del electrodo (NTC 250 250.91) 91) Electrodo: • Debe ser de cobre, aluminio o aluminio recubierto con  , cobre. • Material resistente a la corrosión. • Conductor macizo o trenzado, asilado forzado o  Conductor macizo o trenzado asilado forzado o desnudo, tramo continuo y sin empalmes. • Electrodo de longitud de 2.4 m, sección ¾” • Electrodo de acero o hierro, sección 5/8” • Electrodo de acero inoxidable o metal no ferroso ,  mínimo de ½”. mínimo de ½ • Electrodo de placa con espesor mínimo de 6mm y  no  ferroso de 1.5 mm

Dimensiones de las varillas como lo establece la RETIE

250.62 Material conductor del electrodo (NTC 250 250.91) 91) Conductor: • Conductor de cobre u otro material resistente a la  corrosión. ó • Un tubo conduit de metal rígido • Un tubo conduit de metal intermedio. Un tubo conduit de metal intermedio. • Una tubería metálica eléctrica • Tubo conduit de metal flexible. • Armadura de un cable de AC A d d bl d AC • Blindaje de cobre de un recubrimiento. • Blindaje metálico o combinación cable‐blindaje. j j • Canalizaciones con continuidad, certificadas. • Bandejas cortacables cuando se garantice su continuidad.

250.64 Instalaciones de conductores de malla a tierra • Se puede llevar un  conductor 6 AWG  alrededor del edificio sin  tubería o con tubería  conduit sin estar expuesto  a danos. • No se puede usar  conductores de aluminio  o aluminio recubierto de  cobre cerca a la  mampostería. p Para aluminio o Aluminio recubierto se debe instalar a mas de 50  cm del suelo cm del suelo. El código permite 4 AWG en cobre a lo largo de instalaciones sin  protección física de conductor.

Sección 250.64(C) y (E)

Sección 250.66

250.68 Tipos de conexión de la malla a tierra (NTC 250.117) 250 117) • Abrazadera sujeta con pernos,  certificados de bronce fundido,  hi hierro dulce o maleable. d l l bl • Herrajes y abrazaderas para  tubería, sujetos con pernos u  , j p otro mecanismo certificado. • Abrazadera de PAT tipo banda  metálica con base en metal metálica, con base en metal  rígido que encaje en el  electrodo y que garantice que  no se estire durante y después no se estire durante y después  de la instalación. • Otros medios certificados y  aprobados. aprobados

Sección 250.68(B)

Sección 250.70

250.10 Protección de las PAT • Colocar las PAT en instalaciones que no sea probable  que sufran danos. • Dentro de cubiertas protectoras metálicas, de  madera, concreto, pvc o equivalente.

250.12 limpieza de superficie • Eliminar las capas no conductoras como pintura,  barnices y lacas. • Eliminar rocas u otras superficies de contacto de los  Eli i fi i d d l equipos que se pongan a tierra. • Conectar con herrajes que proporcionen contacto  Conectar con herrajes q e proporcionen contacto eléctrico.

Taller # 2: condiciones subestandard

Capitulo 3 p Articulo 250 parte V Conexión Equipotencial Conexión Equipotencial Bonding

Definiciones • Puente equipotencial (Bonding jumper): definido como  el inicio de un conductor confiable para asegurar la  conductividad eléctrica entre partes de metal que conductividad eléctrica entre partes de metal que  requieren ser conectados eléctricamente. • Circuito puente equipotencial (Bonding jumper circuit):  Es la conexión entre las partes de un conductor en un cto Es la conexión entre las partes de un conductor en un cto  para mantener requerida la capacidad de corriente del  cto. • Equipo puente equipotencial (Bonding jumper  Equipment): es la conexión entre 2 o mas partes de un  equipo conductor a tierra. • Principal puente Equipotencial(Bonding jumper main):  es la conexión entre la malla a tierra y un equipo en  servicio.

250.92 Servicios Los sistemas de  tuberías, conduit,  bandejas porta bandejas porta  cables,  encerramientos,  etc. requieren   C Conexión  ió Equipotencial.

Sección 250.92(A)

250.92(B) Conexión equipotencial del equipo de acometida (250.71 (250 71 NTC) • Conexión de canalizaciones  de la acometida, blindajes,  , j , bandejas y tuberías  eléctricas. • Encerramientos o tableros  E i t t bl con acometida eléctrica,  incluyendo accesorios  como medidores, etc.. • Todos las canalizaciones o  blindajes por donde se blindajes por donde se  conecte un conductor del  electrodo de la PAT.

250.96 Conexión Equipotencial (250.75 NTC) • Todos los encerramiento,  tablero, marcos,  accesorios y partes no  portadoras de corriente y  que puedan servir de que puedan servir de  conductor deben  conectarse  eq ipotencialmente con equipotencialmente y con  la capacidad de soportar  con seguridad cualquier  corriente que pudiera  producir una falla  eléctrica. eléctrica

Sección 250.96

Sección 250.96(A)

250.97 Conexión equipotencial de instalaciones a mas de 250 50 v (N (NTC 250.76) 50.76)

Se debe asegurar la continuidad eléctrica de los  conductores metálicos y cables con blindaje conductores metálicos y cables con blindaje  metálico que contengan conductores distintos  a la acometida a la acometida.

Sección 250.97

250.98 Conexión Equipotencial de canalizaciones metálicas metál cas con holgura ((250.77 50.77 N NTC)) • Las juntas de dilatación y las secciones  p telescópicas de las canalizaciones metálicas se  deben hacer eléctricamente continuas  mediante CE u otros medios.

250.100 Conexión Equipotencial en áreas peligrosas • Se debe garantizar la  continuidad eléctrica de continuidad eléctrica de  las partes metálicas no  portadoras de corriente  de los equipos,  canalizaciones y  encerramientos en los encerramientos en los  lugares peligrosos, por  q cualquiera de los  medios anteriormente  mencionados.

Sección 250.100

250.102 Puentes Conexión Equipotencial en equipos (250.79 (250 79 NTC) Material • Debe ser de cobre u  otro  material resistente a la  corrosión y en barra  conductora, tornillo o  , conductor adecuado similar. • El calibre no debe ser menor al  establecido por las tablas establecido por las tablas. • El calibre del conductor en  bandejas porta cable debe ser  el mismo o mayor al que el mismo o mayor al que  correspondiente conductor del  electrodo PAT que vaya en la  canalización. canalización

Sección 250.102(C) Dimensionamiento del conductor equipotencial

250.102 Dimensión de la conexión eléctrica permanente (Carga) Cual es el tamaño del  conductor puesto a conductor puesto a  tierra de un circuito  protegido con un  interr ptor de sobre interruptor de sobre  corriente de 1200  Amperios. Respuesta: Utilizando la tabla  250.122 el conductor 250.122 el conductor  para puesta a tierra es  un 3/0 AWG.

Sección 250.102(E) Excepción

250.106 Sistema protección Pararrayos La NFPA 78 establece el estándar  para instalaciones de sistemas  d de protección Pararrayos deben  ió P d b estar al menos a 1.8 m (6 ft) de  las canalizaciones, ductos,  equipos etc.. i

Sección 250.106 Sistema de Proteccion para Descargas Atmosfericas La varilla de  conexión del  sistema de  protección para protección para  descargas  at os é cas o atmosféricas no  deberá ser usado  como el sistema  d de conexión a  ó tierra del edificio.

Protecciones de Casas contra rayos

Espaciamiento de terminales aéreos

Proteccion sobretensiones

Taller # 3: Determinar que falla existe

Para CCM

Entrada Trafo

Capitulo 4 Articulo 250 Parte II Articulo 250 Parte II Circuitos y sistemas aterrizados

250.20 (A) Circuitos AC y Sistemas para aterrizar – menores de 50 V • Sistemas alimentados  por un transformador > por un  transformador >  150 V.  • Cuando están instalados  d á l d como sistemas anti  condensado o  d d calefactores para  edificios o motores  difi i eléctricos

250.20 Circuitos AC y sistemas para aterrizar – entre 50 V y 1000 v • • • •

Cuando el voltaje máximo entre el conductor y tierra no superen los 150 v debe ponerse a  tierra. Sistemas trifásicos conectados en estrella en el que se utilice el neutro como conductor PAT Sistemas trifásicos conectados en estrella en el que se utilice el neutro como conductor PAT Conexión delta en el que el punto medio de la bobina de una fase se utilice como conductor  de PAT. Excepciones: – Alimentador de hornos de fusión, refinado y temple – Rectificadores que alimenten variadores de velocidad – Circuitos de control