Puesta a tierra eléctrica:métodos y tipos de puesta a tierra y puesta a tierra
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Puesta a tierra eléctrica, puesta a tierra, métodos de puesta a tierra, tipos de puesta a tierra, componentes de puesta a tierra y sus especificaciones con respecto a la puesta a tierra eléctrica para instalaciones eléctricas.
¿Qué es la puesta a tierra o toma de tierra eléctrica?
Conectar las partes metálicas (conductoras) de un aparato o instalaciones eléctricas a tierra (masa) se denomina puesta a tierra. o Conexión a tierra .
En otras palabras, conectar las partes metálicas de maquinaria y dispositivos eléctricos a la placa de tierra o electrodo de tierra (que está enterrado en la tierra húmeda) a través de un alambre conductor grueso (que tiene muy baja resistencia) por motivos de seguridad se conoce como Puesta a tierra .
A tierra o puesta a tierra más bien, significa conectar la parte de un aparato eléctrico como una cubierta metálica de metales, terminal de tierra de cables de enchufe, cables de suspensión que no llevan corriente a tierra . La puesta a tierra se puede decir como la conexión del punto neutro de un sistema de suministro de energía a tierra para evitar o minimizar el peligro durante la descarga de energía eléctrica.
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Es bueno saberlo
Diferencia entre puesta a tierra, puesta a tierra y vinculación
Permítanme aclarar la confusión entre conexión a tierra, puesta a tierra y unión.
Puesta a tierra y Puesta a tierra son los mismos términos utilizados para la puesta a tierra. Puesta a tierra es la palabra común utilizado para puesta a tierra en Norteamérica estándares como IEEE, NEC, ANSI y UL etc. mientras que la puesta a tierra se usa en europeo , países de riqueza común y normas británicas como IS e IEC etc.
La palabra Vínculo se utiliza para unir dos cables (así como conductores, tuberías o electrodomésticos). La unión se conoce como la conexión de las partes metálicas de diferentes máquinas que no se considera que transportan corriente eléctrica durante el funcionamiento normal de las máquinas para llevarlas al mismo nivel de potencial eléctrico.
¿Por qué es importante la puesta a tierra?
El objetivo principal de la conexión a tierra es evitar o minimizar el peligro de electrocución, incendio debido a una fuga a tierra de corriente a través de una ruta no deseada y garantizar que el potencial de un conductor que lleva corriente no no suba con respecto a la tierra más que su aislamiento diseñado.
Cuando la parte metálica de los aparatos eléctricos (partes que pueden conducir o permitir el paso de la corriente eléctrica) entra en contacto con un alambre vivo, quizás por falla de las instalaciones o falla en el cable aislamiento, el metal se carga y la carga estática se acumula en él. Si una persona toca un metal tan cargado , el resultado es un shock severo.
Para evitar estos casos, los sistemas de suministro de energía y las partes de los aparatos deben conectarse a tierra para transferir la carga directamente a tierra. Esta es la razón por la que necesitamos conexión a tierra eléctrica o puesta a tierra en sistemas de instalaciones eléctricas.
A continuación se encuentran las necesidades básicas de Earthing.
- Para proteger vidas humanas y brindar seguridad a los dispositivos y electrodomésticos contra corrientes de fuga.
- Para mantener el voltaje constante en la fase saludable (si ocurre una falla en cualquiera de las fases).
- Para proteger el sistema eléctrico y los edificios de la iluminación.
- Para servir como conductor de retorno en el sistema de tracción eléctrica y comunicación.
- Para evitar el riesgo de incendio en los sistemas de instalaciones eléctricas.
Términos diferentes utilizados en puesta a tierra eléctrica
- Tierra: La conexión adecuada entre los sistemas de instalación eléctrica a través de un conductor a la placa enterrada en la tierra se conoce como Tierra.
- Puesta a tierra: Cuando un dispositivo eléctrico, aparato o sistema de cableado se conecta a tierra a través de un electrodo de tierra, se le conoce como dispositivo puesto a tierra o simplemente “Earthed”.
- Sólidamente conectado a tierra: Cuando un dispositivo eléctrico, electrodoméstico o instalación eléctrica se conecta al electrodo de tierra sin fusible, disyuntor o resistencia/impedancia, se le denomina “sólidamente conectado a tierra”.
- Electrodo de tierra: Cuando un conductor (o placa conductora) enterrado en la tierra para el sistema de puesta a tierra eléctrica. Se sabe que es el electrodo de tierra. Los electrodos de tierra tienen diferentes formas, como placa conductora, varilla conductora, tubería de agua de metal o cualquier otro conductor con baja resistencia.
- Cable de puesta a tierra :El cable conductor o la tira conductora conectada entre el electrodo de tierra y el sistema de instalación eléctrica y los dispositivos en el llamado cable de puesta a tierra.
- Conductor de continuidad de tierra: El cable conductor, que está conectado entre diferentes dispositivos y aparatos eléctricos como, tablero de distribución, diferentes enchufes y aparatos, etc. En otras palabras, el cable entre el cable de puesta a tierra y el dispositivo o aparato eléctrico se llama conductor de continuidad de tierra. Puede ser en forma de tubería metálica (total o parcial), o cable con cubierta metálica o alambre flexible.
- Conductor de puesta a tierra principal secundario :Un cable conectado entre el tablero de interruptores y el tablero de distribución, es decir, ese conductor está relacionado con los circuitos principales secundarios.
- Resistencia de la Tierra: Esta es la resistencia total entre el electrodo de tierra y la tierra en Ω (Ohmios). La resistencia de tierra es la suma algebraica de las resistencias del conductor de continuidad de tierra, el cable de puesta a tierra, el electrodo de tierra y la tierra.
Puntos a poner a tierra
La conexión a tierra no se realiza de todos modos. De acuerdo con las reglas de IE y las regulaciones del IEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos),
- La clavija de tierra de los enchufes de iluminación de 3 clavijas y el enchufe de alimentación de 4 clavijas deben conectarse a tierra de manera eficiente y permanente.
- Todas las carcasas o cubiertas metálicas que contengan o protejan cualquier línea o aparato de suministro eléctrico, como tuberías y conductos GI que encierran cables VIR o PVC, interruptores revestidos de hierro, tableros de fusibles de distribución revestidos de hierro, etc., deben estar conectados a tierra.
- La estructura de cada generador, motores estacionarios y partes metálicas de todos los transformadores utilizados para controlar la energía deben conectarse a tierra mediante dos conexiones separadas pero distintas con la tierra.
- En un sistema de 3 hilos de CC, los conductores intermedios deben conectarse a tierra en la estación generadora.
- Los cables atirantados que son para líneas aéreas deben conectarse a tierra conectando al menos un hilo a los cables de tierra.
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Componentes del sistema de puesta a tierra
Un sistema completo de puesta a tierra eléctrica consta de los siguientes componentes básicos.
- Conductor de continuidad de tierra
- Plomo de puesta a tierra
- Electrodo de Tierra
Conductor de continuidad de tierra o cable de tierra
Esa parte del sistema de puesta a tierra que interconecta las partes metálicas generales de la instalación eléctrica, p. Se conocen conductos, ductos, cajas, carcasas metálicas de los interruptores, tableros de distribución, interruptores, fusibles, dispositivos de regulación y control, partes metálicas de máquinas eléctricas tales como, motores, generadores, transformadores y la estructura metálica donde se instalan los dispositivos y componentes eléctricos. como cable de tierra o conductor de continuidad de tierra como se muestra en la fig.
La resistencia del conductor de continuidad de tierra es muy baja. De acuerdo con las normas IEEE, la resistencia entre el terminal de tierra del consumidor y el conductor de continuidad de tierra (en el extremo) no debe aumentar más de 1 Ω. En palabras simples, la resistencia del cable a tierra debe ser inferior a 1 Ω .
El tamaño del conductor de continuidad de tierra o el cable de tierra depende del tamaño del cable utilizado en el circuito de cableado .
Tamaño de Conductor de continuidad de tierra
El área de la sección transversal del Conductor de continuidad de tierra no debe ser inferior a la mitad del área de la sección transversal del cable más grueso utilizado en la instalación de cableado eléctrico .
Por lo general, el tamaño del cable de cobre desnudo utilizado como conductor de continuidad de tierra es 3SWG. Pero tenga en cuenta que no use menos de 14SWG como cable de tierra. La tira de cobre también se puede usar como conductor de continuidad de tierra en lugar del cable de cobre desnudo, pero no lo haga hasta que el fabricante lo recomiende.
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Cable de puesta a tierra o empalme de puesta a tierra
El hilo conductor conectado entre el conductor de continuidad de tierra y el electrodo de tierra o la placa de tierra se denomina junta de puesta a tierra o "conductor de puesta a tierra". El punto donde se unen el conductor de continuidad de tierra y el electrodo de tierra se conoce como "punto de conexión", como se muestra en la figura anterior.
El cable de puesta a tierra es la parte final del sistema de puesta a tierra que se conecta al electrodo de tierra (que está bajo tierra) a través del punto de conexión a tierra.
Debe haber juntas mínimas en el cable de conexión a tierra, así como de menor tamaño y recto en la dirección.
Por lo general, el cable de cobre se puede usar como cable de conexión a tierra, pero la tira de cobre también se usa para instalaciones altas y puede manejar la alta corriente de falla debido a que el área es más amplia que el cable de cobre.
También se utiliza un cable de cobre desnudo estirado duro como conductor de puesta a tierra. En este método, todos los conductores de tierra se conectan a un punto de conexión común (uno o más) y, luego, se usa un conductor de tierra para conectar el electrodo de tierra (plataforma de tierra) al punto de conexión.
Para aumentar el factor de seguridad de la instalación, se utilizan dos hilos de cobre como conductor de tierra para conectar el cuerpo metálico del dispositivo al electrodo de tierra o placa de tierra. Es decir. si usamos dos electrodos de tierra o placas de tierra, habría cuatro cables de tierra. No se debe considerar que los dos cables de tierra se utilizan como caminos paralelos para hacer fluir las corrientes de falla, pero ambos caminos deben funcionar correctamente para transportar la corriente de falla porque es importante para una mejor seguridad.
Tamaño del cable de conexión a tierra
El tamaño o el área del cable de conexión a tierra no debe ser inferior a la mitad del cable más grueso utilizado en la instalación.
El tamaño más grande para el cable de puesta a tierra es 3SWG y el tamaño mínimo no debe ser inferior a 8SWG . Si 37/.083 se usa cable o la corriente de carga es 200A de la tensión de alimentación, se recomienda utilizar una tira de cobre en lugar de un cable de tierra doble. Los métodos de conexión del cable de tierra se muestran en la figura anterior.
Nota:Publicaremos un artículo adicional sobre el tamaño de la placa terrestre con cálculos simples... Estén atentos.
Electrodo de puesta a tierra o placa de tierra
Electrodo o placa metálica que se entierra en la tierra (subterránea) y es la última parte del sistema eléctrico de puesta a tierra. En palabras sencillas, la parte final metálica subterránea (placa) del sistema de puesta a tierra que está conectada con el cable de puesta a tierra se llama placa de tierra o electrodo de tierra.
Se puede usar una placa, tubería o varilla metálica como electrodo de tierra que tiene una resistencia muy baja y transporta la corriente de falla de manera segura hacia tierra (tierra).
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Tamaño del electrodo de puesta a tierra
Tanto el cobre como el hierro se pueden usar como electrodo de puesta a tierra.
El tamaño del electrodo de tierra (en caso de cobre)
2×2 (dos pies de ancho y de largo) y 1/8 de pulgada de grosor. Es decir, 2' x 2' x 1/8″ . (600x600x300mm )
En el caso de Hierro
2′ x2′ x ¼” =600x600x6mm
Se recomienda enterrar el electrodo de tierra en la tierra húmeda. Si no es posible, ponga agua en la tubería GI (Hierro Galvanizado) para hacer posible la condición de humedad.
En el sistema de puesta a tierra, coloque el electrodo de tierra en posición vertical (bajo tierra) como se muestra en la fig. Además, coloque una capa de 1 pie (unos 30 cm) de mezcla de cal y carbón en polvo alrededor de la placa de tierra (no confunda con el electrodo de tierra y la placa de tierra ya que ambos son lo mismo).
Esta acción posibilita el posible aumento del tamaño del electrodo de tierra lo que conduce a una mejor continuidad en la tierra (sistema de puesta a tierra) y también ayuda a mantener la condición de humedad alrededor de la placa de tierra.
PD: Publicaremos un cálculo de ejemplo sobre el tamaño del electrodo de tierra... Estén atentos.
Es bueno saberlo:
No use coque (después de quemar carbón en el horno para emitir todos los gases y otros componentes, el 88% de carbono restante se llama coque) o carbón de piedra en lugar de carbón vegetal ( carbón de leña) porque provoca corrosión en la placa de tierra.
Ya que, el nivel del agua es diferente en las diferentes áreas; por lo tanto, la profundidad de instalación del electrodo de tierra también es diferente en varias áreas. Sin embargo, la profundidad para la instalación del electrodo de tierra no debe ser inferior a 10 pies (3 metros). y debería estar por debajo de 1 pie (304,8 mm ) del nivel de agua constante.
Motores , Generador , Transformadores etc. deben conectarse desde el electrodo de tierra en dos lugares diferentes.
Tamaño de la placa de tierra o del electrodo de tierra para instalaciones pequeñas
En instalaciones pequeñas, use una varilla metálica (diámetro =25 mm (1 pulgada) y longitud =2 m (6 pies) en lugar de una placa de tierra para el sistema de puesta a tierra. La tubería metálica debe estar 2 metros por debajo de la superficie del suelo. Para mantener la condición de humedad, coloque una mezcla de carbón y cal de 25 mm (1 pulgada) alrededor de la placa de tierra.
Para mayor eficacia y conveniencia, puede usar varillas de cobre de 12,5 mm (0,5 pulgadas) a 25 mm (1 pulgada) de diámetro y 4 m (12 pies) de largo. Discutiremos el método de instalación de la varilla de puesta a tierra de este último.
- Publicación relacionada: Todo sobre sistemas, dispositivos y unidades de protección eléctrica
Métodos y tipos de puesta a tierra eléctrica
La puesta a tierra se puede hacer de muchas maneras. Los diversos métodos empleados en la puesta a tierra (cableado doméstico o de fábrica y otros equipos y máquinas eléctricos conectados) se analizan a continuación.
Placa de puesta a tierra:
En el sistema de puesta a tierra de placas, una placa compuesta de cobre con dimensiones 60 cm x 60 cm x 3,18 mm (es decir, 2 pies x 2 pies x 1/8 pulgadas ) o hierro galvanizado (GI) de dimensiones 60 cm x 60 cm x 6,35 mm (2 pies x 2 pies x ¼ de pulgada) se entierra verticalmente en la tierra (pozo de tierra) que no debe estar a menos de 3 m (10 pies) del nivel del suelo.
Para un sistema de conexión a tierra adecuado, siga los pasos mencionados anteriormente en la (Introducción a la placa de conexión a tierra) para mantener la condición de humedad alrededor del electrodo de conexión a tierra o la placa de conexión a tierra.
Conexión a tierra de tuberías:
Un tubo de acero galvanizado y perforado de longitud y diámetro aprobados se coloca verticalmente en un suelo húmedo en este tipo de sistema de puesta a tierra. Es el sistema de puesta a tierra más común.
El tamaño de la tubería a utilizar depende de la magnitud de la corriente y del tipo de suelo. La dimensión de la tubería suele ser de 40 mm (1,5 pulg.) de diámetro y 2,75 m (9 pies) de longitud para suelo normal o mayor para suelo seco y rocoso. La humedad del suelo determinará la longitud de la tubería que se enterrará, pero por lo general debe ser de 4,75 m (15,5 pies).
Puesta a tierra
es el mismo método que la puesta a tierra de tuberías. Una varilla de cobre de 12,5 mm (1/2 pulgada) de diámetro o 16 mm (0,6 pulgadas) de diámetro de acero galvanizado o una sección hueca de 25 mm (1 pulgada) de tubería GI de una longitud superior a 2,5 m (8,2 pies) se entierran en posición vertical en la tierra manualmente o con la ayuda de un martillo neumático. La longitud de los electrodos incrustados en el suelo reduce la resistencia de tierra a un valor deseado.
Puesta a tierra a través de Waterman
En este método de puesta a tierra, las tuberías Waterman (GI galvanizadas) se utilizan para la puesta a tierra. Asegúrese de verificar la resistencia de las tuberías GI y use abrazaderas de conexión a tierra para minimizar la resistencia para una conexión a tierra adecuada.
Si se usa un conductor trenzado como cable de tierra, limpie el extremo de los hilos del cable y asegúrese de que esté en una posición recta y paralela, lo cual es posible luego de conectar firmemente a la tubería del barquero.
Punta o cable de puesta a tierra:
En este método de puesta a tierra, se entierran electrodos de sección transversal no inferior a 25 mm x 1,6 mm (1 pulg. x 0,06 pulg.) en zanjas horizontales de una profundidad mínima de 0,5 metro. Si se utiliza cobre con una sección transversal de 25 mm x 4 mm (1 pulg. x 0,15 pulg.) y una dimensión de 3,0 mm 2 si es de hierro o acero galvanizado.
Si se utilizan conductores redondos, su área de sección transversal no debe ser demasiado pequeña, digamos menos de 6,0 mm 2 si es de hierro o acero galvanizado. La longitud del conductor enterrado en el suelo daría una resistencia de tierra suficiente y esta longitud no debería ser inferior a 15 m.
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Método general de instalación de puesta a tierra eléctrica (paso a paso)
El método habitual de puesta a tierra de equipos, dispositivos y aparatos eléctricos es el siguiente:
- En primer lugar, cava un pozo de 1,5 x 1,5 m (5 x 5 pies) a unos 6 a 9 metros (20 a 30 pies) de profundidad. (Tenga en cuenta que la profundidad y el ancho dependen de la naturaleza y la estructura del suelo)
- Entierre una placa de cobre apropiada (generalmente de 2' x 2' x 1/8" (600x600x300 mm) en ese pozo en posición vertical.
- Apriete los pernos pasantes del conductor de tierra desde dos lugares diferentes en la placa de tierra.
- Use dos cables de tierra con cada placa de tierra (en el caso de dos placas de tierra) y apriételos.
- Para proteger las juntas de la corrosión, ponga grasa alrededor.
- Reúna todos los cables en un tubo metálico de los electrodos de tierra. Asegúrese de que la tubería esté a 30 cm (1 pie) por encima de la superficie del suelo.
- Para mantener la condición de humedad alrededor de la placa de tierra, coloque una capa de 30 cm (1 pie) de carbón en polvo (carbón de madera en polvo) y una mezcla de cal alrededor de la placa de tierra.
- Use dedales y pernos de tuerca para conectar firmemente los cables a las placas de la cama de las máquinas. Cada máquina debe conectarse a tierra desde dos lugares diferentes. La distancia mínima entre dos electrodos de tierra debe ser de 10 pies (3 m).
- El conductor de continuidad de tierra que está conectado al cuerpo y las partes metálicas de toda la instalación debe estar firmemente conectado al conductor de tierra. Asegúrese de usar la continuidad usando la prueba de continuidad.
- Por último (pero no menos importante), pruebe el sistema de puesta a tierra general a través del probador de tierra. Si todo va sobre la planificación, llene el hoyo con tierra. La resistencia máxima permitida para la puesta a tierra es de 1Ω. Si es más de 1 ohmio, aumente el tamaño (no la longitud) del cable de tierra y los conductores de continuidad de tierra. Mantenga abiertos los extremos externos de las tuberías y ponga agua de vez en cuando para mantener la condición de humedad alrededor del electrodo de tierra, lo cual es importante para un mejor sistema de puesta a tierra.
Especificación SI para puesta a tierra
A continuación se proporcionan varias especificaciones con respecto a la conexión a tierra recomendada por las normas indias. Aquí hay algunos;
- No se debe colocar (instalar) un electrodo de puesta a tierra cerca del edificio cuyo sistema de instalación se está conectando a tierra a una distancia mínima de más de 1,5 m.
- La resistencia de tierra debe ser lo suficientemente baja para causar el flujo de corriente suficiente para operar los relés de protección o fundir los fusibles. Su valor no es constante ya que varía con el clima porque depende de la humedad (pero no debe ser inferior a 1 ohmio).
- El cable de tierra y el electrodo de tierra serán del mismo material.
- El electrodo de puesta a tierra siempre debe colocarse en posición vertical dentro de la tierra o foso para que pueda estar en contacto con todas las diferentes capas de tierra.
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Peligros de no conectar a tierra un sistema de suministro
Como se enfatizó anteriormente, la puesta a tierra se proporciona en orden
- Para evitar descargas eléctricas
- Para evitar el riesgo de incendio como resultado de una corriente de fuga a tierra a través de una ruta no deseada y
- Para garantizar que ningún conductor portador de corriente alcance un potencial con respecto a la masa general de la tierra superior a su aislamiento diseñado.
Sin embargo, si la corriente excesiva no se conecta a tierra, los electrodomésticos se dañarán sin la ayuda de un fusible en su lugar. Debe tener en cuenta que la corriente excesiva está conectada a tierra en sus estaciones generadoras, razón por la cual los cables de tierra transportan muy poca o ninguna corriente. Implica por tanto que no es necesario poner a tierra ninguno de los hilos (vivo, tierra y neutro) contenidos en un PVC. Poner a tierra el cable vivo es catastrófico.
He visto morir a una persona simplemente porque un cable vivo se cortó de un poste elevado y cayó al suelo mientras el suelo estaba húmedo. La corriente excesiva se conecta a tierra en las estaciones generadoras y, si la conexión a tierra no es eficiente debido a una falla, los interruptores de falla a tierra estarán allí para ayudar. El fusible ayuda solo cuando la potencia transmitida está por encima de la clasificación de nuestros electrodomésticos, bloquea la corriente para que no llegue a nuestros electrodomésticos al apagarlos y protegerlos en el proceso.
En nuestros aparatos eléctricos, si las corrientes excesivas no están conectadas a tierra, experimentaríamos una descarga severa. La puesta a tierra de los aparatos eléctricos sólo se realiza cuando existe un problema y es para salvarnos de un peligro. Si en una instalación electrónica, una parte metálica de un electrodoméstico entra en contacto directo con un cable vivo que resulte quizás de una falla en la instalación o no, el metal se cargará y se acumulará carga estática sobre él.
Si toca la parte metálica en ese momento, recibirá un zapping. Pero si la parte metálica del aparato está conectada a tierra, la carga se transferirá a tierra en lugar de acumularse en la parte metálica del aparato. La corriente no fluye a través de los cables de tierra en los aparatos eléctricos, lo hace solo cuando hay un problema y solo para dirigir la corriente no deseada a tierra para protegernos de descargas eléctricas severas.
Además, si un cable vivo toca accidentalmente (en un sistema defectuoso) la parte metálica de una máquina. Ahora, si un hombre toca esa parte metálica de la máquina, entonces la corriente fluirá a través de su cuerpo hacia el suelo, por lo tanto, recibirá una descarga eléctrica (electrocutado) que puede provocar lesiones graves e incluso la muerte. ¿Por eso es tan importante la puesta a tierra?
Conexión eléctrica a tierra y conexión a tierra.... Continuará...
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