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1. Punto de uni n a la red de equipotencializaci n Conductor de interconexi n Red de Equipotencializaci n ERP Punto de referencia de puesta a tierra Figura 7 Combinaciones de los m todos de integraci n de las partes conductoras de los sistemas internos a la red de equipotencializaci n Fuente IEC 62305 4 2010 uniformemente para poder minimizar efectos de acople el ctrico en la tierra y de tal forma que per mita su inspecci n durante la construcci n Por otra parte en la figura 8 se muestra un esquema general de la configuraci n tipo A en una edificaci n D2 Configuraci n tipo B Esta configuraci n est conformada por un terminal de puesta a tierra que incluye un anillo conductor externo a la estructura a proteger y el cual debe estar en contacto con el suelo en por lo menos un 80 de su longitud total o en contacto con los electrodos de la cimentaci n o electrodos a tierra los cuales a su vez deben estar interconectados Estos electrodos tambi n pueden ser del tipo mallado En esta configuraci n el n mero de electrodos no debe ser menor que el n mero de bajantes con un m nimo de dos Los electrodos adicionales deben ser conectados al anillo de puesta a tierra en los puntos en donde las bajantes son conectados a ste y en lo posible deben ser equidistantes As mismo el anillo perimetral se debe situar a una profundi dad de al menos 0 5 metros y estar separado de la fachada2. Integraci n a la red de Equipotencia lizaci n Conductor de interconexi n Red de equipotencializaci n O Punto de uni n a la red de Equipotencializaci n O ERP Punto de referencia de puesta a tierra Figura 6 Integraci n de las partes conductoras de los sistemas internos a la red de equipotencializaci n Fuente IEC 62305 4 2010 los conductores se encuentran entre las partes indi viduales de los equipos y en donde las l neas entran a la estructura por diferentes puntos C4 Configuraci n enmallada MM Configuraci n en donde la configuraci n enmallada b sica se inte gra al sistema de puesta a tierra mediante m ltiples puntos de equipotencializaci n Bonding Points a la Red de equipotencializaci n En sistemas complejos las ventajas de las configuraciones S y M pueden ser combinadas como se muestra en la figura 7 Como resultado se obtiene una combinaci n SS com binada con MM o una combinaci n 2 MS combi nada con MM revisar lo amarillo parece faltar algo un verbo quiz s Sistema de Terminales de Puesta a Tierra Terminal Earthing system Este sistema tiene como funci n dispersar y disipar a corriente del rayo en la tierra que es conducida por los bajantes despu s de la descarga atmosf rica En un sistema de protecci n externo se busca un bajo valor de resistencia de puesta a tierra del orden de los 10 Q frente a transitorios de baja frecuencia As m
3. cierta forma los problemas inherentes a la calidad de la energ a y la incompatibilidad electromagn tica de sistemas el ctricos y electr nicos puede no ser eficiente cuando la instalaci n est conformada por cargas sensibles trayendo consigo gastos adicionales en las etapas siguientes de operaci n y manteni miento El dise o completo de un sistema de puesta a tierra que est compuesto por una red de equipotenciali zaci n o bonding network y un sistema de terminales de puesta a tierra puede ser la primera opci n para la mitigaci n de los fen menos causados por el impulso electromagn tico del rayo como son las sobretensiones de tipo conducido eliminando las tensiones de paso y contacto peligrosas para las personas y el equipo dentro de la instalaci n Puesto que para un dise o seg n el enfoque de la tem tica del earthing and bonding es necesario uti lizar el acero de refuerzo de la estructura y dem s componentes met licos de sta durante el dise o del sistema de puesta a tierra se deben vincular dise adores de la estructura ingenieros y arquitec tos encargados de las obras civiles Agradecimientos Los autores agradecen a la Universidad Industrial de Santander por su apoyo al presente trabajo de investigaci n a trav s del proyecto DIEF VIE 5566 Propuesta para el dise o de instalaciones el ctricas de uso final mediante la incorporaci n de criterios legales reglamentarios normativos y t cnico
4. Earth termination system Sistema de Pd Captaci n Sistema le Bajantes Barra de equipotencializaci n Electrodos del SIPRA a a de Electrodo Sistema Comunicacione El ctrico s Figura 8 Esquema general de la configuraci n tipo A Fuente Erico 2008 tierra tipo A pero en sistemas de equipos sensibles o sistemas electr nicos recomienda una disposici n de tierra tipo B como el caso de un centro de comunicaciones o procesamiento de datos pues esta ltima provee una mayor equipotencializaci n de la instalaci n debido a su construcci n La figura 9 muestra un esquema general de la configuraci n tipo B en una edificaci n Barra de equipotencializaci n Bonding Bar La barra de equipotencializaci n figura 10 en una red de equipotencializaci n figura 1 es un ele mento de material conductor en el cual se agrupan partes met licas no energizadas de una instalaci n o parte de ella En cada instalaci n debe existir una barra de equipotencializaci n principal la cual debe estar conectada directamente a un electrodo del sis tema de puesta a tierra Para instalaciones con abun dante equipamiento sensible como en el caso de sistemas de comunicaciones se recomienda tener una barra de equipotencializaci n para los equipos el ctricos en general y otra exclusiva para los equi pos de comunicaciones IEC 62305 4 2010 De igual manera estas barras generalmente se ins
5. Figura 10 Barra de equipotencializaci n Fuente Erico 2008 Tecnolog a en Marcha 24 Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 L nea El ctrica L nea de Se al Tuber a Gas Tubcr a Agua Conductor PE Conductor de equipotencializaci n SS E C 0 0 A A O Barra de equipotencializaci h O O00O0DODODOOOOODO O OOOO 01010000101010 Figura Arreglo de red de equipotencializaci n Fuente Erico 2008 interconexi n deben cumplir con la Tabla 2 Materiales y dimensiones para los componentes de equipotencializaci n presentada en la IEC 62305 4 2010 4 Los DPS deben ser instalados de tal manera que se use la conexi n m s corta posible a la barra de equipotencializaci n as como a con ductores vivos Esto minimiza los cambios de tensi n inductivos 5 Sobre el lado protegido del circuito aguas abajo de un DPS deben ser minimizados los efectos de inducci n mutua ya sea minimizando el rea del bucle o utilizando cables o ductos portacables blindados dado que la sobretensi n generada al incidir un campo magn tico sobre la instalaci n es directamente proporcional al rea de los bucles producidos por el enrutamiento de las l neas Conclusiones Un dise o en el que se toman medidas de protec ci n orientadas principalmente a la reducci n del riesgo de da o f sico en estructuras y la seguridad de los seres vivos pero en el que se desprecian de
6. lica para el soporte del techo 3 Acero de refuerzo de la estructura 4 Conductores de malla superpuestos sobre el acero de refuerzo 5 Uni n com n de conductores de malla 6 Uni n com n para una barra de equipotencializaci n interna 7 Conexi n hecha mediante sujeci n o soldadura en la que se debe garantizar una uni n firme de los conductores de malla y acero de refuerzo de la estructura 8 Conexi n arbitraria Una conexi n propia del acero de refuerzo de la estructura com nmente se hacen a trav s de sujeci n hecha por alambres empalmes 9 Acero reforzado en concreto con los conductores de malla sobrepuestos 10 Anillo del electrodo de puesta a tierra punto verde Es aquel en el cual se equipotencializan todos los electrodos de un sistema de puesta a tierra I Electrodos en cimentaci n Es aquel acero de refuerzo que est en contacto con la tierra a Distancia t pica de 5 m para los conductores superpuestos en la malla b Distancia t pica de m para la conexi n de esta malla con los refuerzos Figura 4 Utilizaci n de las varillas de refuerzo de una estructura para la uni n equipotencial Fuente IEC 62305 4 2010 Zona de protecci n contra rayos Lightning Protection Zone en idioma ingl s Surges en idioma ingl s est definido como Transitorio creado por un impulso electromagn tico que aparece como una sobretensi n y o sobrecorriente 9 Dispositivo de protecci n contra surg
7. of equipotential network reviewing the main features advantages and main components in turn addresses key system configurations ground terminals and its advantages over electromagnetic interference mitigation Introducci n Las descargas atmosf ricas son eventos naturales de muy alta energ a que ponen en riesgo la seguridad de los seres vivos y el adecuado funcionamiento de los sistemas el ctricos y electr nicos o cargas sensi bles As mismo el aumento progresivo de las cargas no lineales ha hecho que las directrices para el dise o usadas desde hace algunos a os con respecto al sistema de puesta a tierra y el sistema de protecci n contra rayos no sean suficientes Partiendo del origen de la problem tica por incompatibilidad electromagn tica al interior de las instalaciones el ctricas y tomando como principales causas el Impulso Electromagn tico del Rayo IER generado a partir de las descargas atmosf ricas la calidad de la onda del sistema de suministro y los mismos equipos como fuentes de perturbaciones es evidente que se deben identificar alternativas de mitigaci n que deber n aplicarse desde el dise o para garantizar una adecuada construcci n y operaci n de la instalaci n de uso final Al hacer una comparaci n entre los cientos de megajoules de energ a que se generan a trav s del ER con sus diversos fen menos relacionados y los milijoules que pueden soportar los sistemas sensi bles es cla
8. suelo no est n sometidas a diferen cias de potencial peligrosas tensiones de paso y de contacto y que al mismo tiempo permita el paso a tierra de las corrientes de falla o de rayo Para ello algunos elementos de un SPT pueden disponerse para que cumplan una funci n espec fica dentro de cada instalaci n de uso final pero cada uno de estos forma parte de un nico sis tema Es de esta forma como la norma IEC 62305 4 2010 propone que todos los elementos de un SPT est n conectados entre s formando lo que se conoce como una red de equipotencializaci n RES Esta red de equipotencializaci n y el sistema de terminales de puesta a tierra TPT forman un sistema completo de puesta a tierra SPT con el cual se aseguran los siguientes par metros l La protecci n de las personas limitando las tensiones de paso y de contacto a valores seguros 2 La protecci n de instalaciones contra da os por rayos 3 La compatibilidad electromagn tica CEM para a mitigaci n de perturbaciones electromagn ticas 4 El correcto funcionamiento del sistema de dis tribuci n asegurando la calidad en el suministro de energ a el ctrica Por su parte la red de equipotencializaci n tiene como funci n interconectar el sistema de terminales de puesta a tierra con todas las partes conducto ras de la estructura y del sistema interno sistemas el ctricos y electr nicos dentro de una es
9. terminal de puesta a tierra Fuente IEC 62305 4 2010 esta distancia de separaci n las mallas pueden ser ensanchadas a 40 m x 40 m La premisa fundamental para las configuraciones de malla es una m nima impedancia del sistema de puesta a tierra y la equipotencializaci n de las partes met licas no energizadas a trav s de la red de equipotencializaci n permitiendo de esta forma una optimizaci n del dise o de un Sistema de Protecci n contrarrayos puesto que el sistema soportar una mayor disipaci n de las corrientes presentes ante una descarga atmosf rica y una dis minuci n de las diferencias de potencial peligrosas En la figura 3 se presenta una red de interconexi n para un sistema de puesta a tierra de una instalaci n industrial en la que se puede apreciar una tarea bas tante dif cil si no imposible pues no es tan sencillo garantizar la conexi n a tierra de los bajantes y el uso apropiado de la cimentaci n crucial para lograr 1 Construcci n de una red mallada con los electrodos de puesta a tierra de la cimentaci n 2 Torre de comunicaciones al interior de la planta 3 Equipos en partes externas a las edificaciones 4 Zanjas portacables Figura 3 Terminal del sistema de puesta a tierra en forma de malla Fuente IEC 62305 4 2010 un efectivo sistema de puesta a tierra m nima impe dancia y la equipotencializaci n en una edificaci n Por ello se recomienda que desde las pri
10. Industrial Investigador Grupo de Investigaci n en Sistemas de Energ a El ctrica Profesor Titular de la Escuela de ngenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones Universidad Industrial de Santander Carrera 27 con Calle 9 Co electr nico gabyQuis edu co ombia M vil 3002169526 Correo 4 Colombiano Ingeniero Electricista M ster en Potencia El ctrica Investigador Grupo de Investigaci n en Sistemas de Energ a El ctrica Profesor asociado de la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones Universidad Industrial de Santander Carrera 27 con Calle 9 Colombia M vil 3157912529 Correo electr nico cchaconQuis edu co Tecnolog a en Marcha 14 Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 Palabras clave Compatibilidad electromagn tica CEM Impulso electromagn tico del rayo IER Sistema de puesta a tierra earthing system Red de equipotencializaci n bonding network Sistema de terminales de puesta a tierra earth termination system perturbaciones electromagn ticas Resumen Este art culo presenta los resultados obtenidos durante la identificaci n de par metros de compati bilidad electromagn tica en sistemas de protecci n contra rayos En l se exponen una serie de buenas pr cticas de ingenier a orientadas a la mitigaci n de as perturbaciones de tipo transitorio creadas por el impulso electromagn tico generado durante
11. Pr cticas CEM enfocadas en la mitigaci n del Impulso Electromagn tico del Rayo IER Earthing and Bonding un enfoque de la IEC 62305 EMC Practices focused in th Lightning Electromagnetic Pulse L e mitigation of EMP Earthing and bonding approach of the IEC 62305 Gabriel Malag n Carvajal Wilson Giraldo Pic n Gabriel Ordo ez Plata Fecha de Fecha de Julio Cesar Chac n recepci n 5 de febrero del 2013 aprobaci n 14 de abril del 2013 Malag n G Giraldo W Ord ez G Chac n C Pr cticas CEM enfocadas en la mitigaci n del Impulso Electromagn tico del Rayo IER Earthing and Bonding un enfoque de la IEC 62305 Tecnolog a en Marcha Vol 26 N 4 P g 13 25 Ingeniero Electricista Candidato a M ster en Ingenier a El ctrica Investigador Grupo de Investigaci n en Sistemas de Energ a El ctrica Universidad Indust Calle 9 Colombia M vil rial de Santander Carrera 27 con 3168290062 Correo electr nico gabriel malagon Wcorreo uis edu co 2 Ingeniero Electricista M ster en Potencia El ctrica Investigador Grupo de Investigaci n en Sistemas de Energ a El ctrica Profesor c tedra Titular de la Escuela y de Telecomunicaciones U Carrera 27 con Calle 9 Co de Ingenier as El ctrica Electr nica niversidad Industrial de Santander ombia M vil 3004627301 Correo electr nico wgiraldop Myahoo com 3 Ingeniero Electricista Doctor en Ingenier a
12. a Electrotechnical Commission Langguth W 2004 Basic Principles of Physics for Electromagnetic Compatibility EMC and their Application to Electrical Installations in Buildings University of Applied Sciences Schneider Electric 2004 Puesta a tierra y compatibilidad electro magn tica de los sistemas de automatizaci n Fundamentos y medidas Manual de usuario
13. bre la red es constante y la afectaci n en la instalaci n se puede dar por sobrexposici n de los elementos de esta a dichas perturbaciones como en el caso de las distorsiones arm nicas que causan calentamiento excesivo sobre conductores y dispositivos de protecci n provocando p rdidas el ctricas y disparo de las protecciones Buenas pr cticas orientadas a la mitigaci n de perturbaciones cem ocasionadas por el IER good practices aimed at mitigation of disturbances EMC caused by lemp Se entiende por buenas pr cticas el conjunto de acciones que han rendido un buen servicio o inclu so excelente en un determinado contexto y que se espera que en contextos parecidos rindan similares resultados A continuaci n se relaciona una serie de buenas pr cticas acogidas por la Comisi n Electrot cnica Internacional IEC a trav s de sus normas IEC 62305 4 2010 e IEC TR 61000 5 6 2002 junto con algunas otras presentadas por fabricantes de dispo sitivos de protecci n Sistema de puesta a tierra y equipotencializaci n Earthing system and Bonding El sistema de puesta a tierra SPT forma parte del sistema de protecci n externa y es el encargado de conducir y dispersar las corrientes del rayo en el suelo Comprende toda uni n directa de los equipos el ctricos y electr nicos con la tierra o una masa met lica con el objeto de conseguir que el conjunto de instalaciones construcciones y superfi cies pr ximas al
14. del edificio como m nimo metro Desde este anillo se deben prever las conexiones necesa rias para los bajantes y para las barras de equipoten cializaci n Casas 2005 Generalmente la configuraci n de tipo B se reco mienda para sistemas de captaci n enmallados ver IEC 62305 4 2010 Anexo C estructuras con peli gro de incendio y explosi n ver IEC 62305 3 2010 cap tulo 5 4 2 terrenos de roca s lida al descubier to estructuras que usan material aislante en ladrillo o Madera sin cimentaci n de acero reforzado Esta configuraci n tambi n realiza la funci n de igualar el potencial entre los bajantes al del nivel de tierra durante una descarga a tierra del rayo Debido a que durante este evento se presenta una distri buci n desigual de las corrientes del rayo por los bajantes no equipontencializados presentando as los diferentes potenciales este caso ocurre a menu do en sistemas con m ltiples puntas de captaci n y bajantes pues cada camino por el que se drena la corriente mostrar un valor de impedancia diferente y de esta manera una ca da de potencial diferente Es por ello que la IEC 62305 3 2010 recomienda que en estructuras provistas de aparatos el ctricos no sensibles se utilice una disposici n de puesta a 13 Para informaci n del rea a encerrar por el anillo conductor externo y la necesidad de adicionar electrodos horizontales o verticales ver la norma IEC 62305 3 2010 Secci n 5 4
15. es SPD en idioma ingl s 10 Red de equipotencializaci n Bonding Network en idioma ingl s 19 Tecnolog a en Marcha 20 I Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 v co O GU e 0 A Equipo el ctrico motor generador Vigas de acero Cubierta met lica de la fachada Conjunto de interconexiones Equipos el ctricos o electr nicos Barra de equipotencializaci n Acero de refuerzo en concreto con los conductores de malla sobrepuestos Cimentaci n de los electrodos del SPT Punto com n para los diferentes servicios entrantes Figura 5 Uni n equipotencial en una estructura con refuerzos de acero Fuente IEC 62305 4 2010 transversal de una edificaci n En la figura 4b se observa una vista de planta en la que se muestra la forma en que se debe integrar el acero de refuerzo con la RE Configuraci n de la red de equipotencializaci n Bonding Network Configuration Las partes conductoras gabinetes recintos estantes y el conductor de protecci n PE de los sistemas internos sistemas el ctrico o electr nico deben conectarse a tierra mediante una red de equipotencializaci n de acuerdo con las configura ciones presentadas en la figura 6 y descritas en los literales derivados de este ftem CI Configuraci n en estrella S Configuraci n en la cual todos los componentes met licos de los sistemas el ctricos y electr nicos deben ser aislados adecuadamente del SPT Cuando se utiliza la conf
16. iguraci n S todas las l neas energizadas de cada uno de los equipos deben ser cableadas de tal forma que dichos conductores queden en paralelo y cercanos a los conductores de equipotencializa ci n o PE Protective Earth Conductor siguiendo 11 Enclosures en idioma ingl s la configuraci n en S con el fin de evitar bucles de inducci n dado en que a mayor rea de inducci n tama o del bucle se puede presentar una mayor sobretensi n ante la incidencia de un campo mag n tico La configuraci n S se puede utilizar cuando los siste mas internos est n ubicados en zonas relativamente peque as donde las l neas que entran en la zona lo hacen por un solo punto C2 Configuraci n en estrella SS Configuraci n en donde la configuraci n S b sica se integra al sistema de puesta a tierra mediante una barra de equipo tencializaci n que act a como punto de referencia de tierra PRT C3 Configuraci n enmallada M Configuraci n b sica en donde todos los componentes met licos de los sistemas el ctricos y electr nicos tambi n llamados sistemas internos por ejemplo gabinetes recintos estantes no deben ser aislados del SPT La configuraci n M es preferida para sistemas el ctri cos y electr nicos extendidos sobre zonas relativa mente amplias o en estructuras donde muchos de Tecnolog a en Marcha Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 201312 Estrella S Mallada M Configuraci n Basica
17. ismo es recomendable que estos est n integrados con todos los dem s sistemas de puesta a tierra por medio de uniones que garanti cen la equipotencialidad en todas las condiciones de operaci n En general la norma IEC 62305 3 2010 considera dos tipos b sicos de configuraciones de terminales de puesta a tierra conocidas como la de tipo A y la de tipo B las cuales se describen a continuaci n DI Configuraci n tipo A Este tipo de configuraci n se compone de un terminal de puesta a tierra que incluye dos o m s electrodos horizontales o verticales instalados fuera de la estructura a ser protegida y conectados a cada uno de los bajantes del sistema de protecci n externa Esta configura ci n se utiliza para estructuras bajas en sistemas de protecci n con varillas y cables extendidos o para un sistema aislado De acuerdo con la referencia IEC 62305 3 2010 el sistema de terminales de puesta a tierra tipo A debe instalarse a una profundidad de al menos 0 5 m en su parte superior distribuidos I2 Para informaci n del rea a encerrar por el anillo conductor externo y la necesidad de adicionar electrodos horizontales o verticales ver la norma IEC 62305 3 2010 Secci n 5 4 Earth termination system Tecnolog a en Marcha 22 Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 Configuraci n SS combinada con MM Configuraci n MS combinada con MM Integraci n a la red de Equipotenciali zaci n
18. ity EMC LEMP Lightning Electromagnetic Compability earthing system bonding network earth termination system Electromagnetic disturbances Abstract This paper presents the results obtained during the parameter identification of electromagnetic com patibility in lightning protection systems lt sets out a number of good engineering practices aimed at mitigation of disturbances transient type created by an electromagnetic pulse generated during the grounding of lightning These disturbances are often reflected as overvoltage and or overcurrent radia ted and conducted or also called surges the latter a strong impact on the operation of end use elec trical installations by bringing significant cost stops the processes associated with the installation and equipment within the same The recommendations raised here focus on the issues related to grounding systems described in the standard IEC 62305 4 2010 which describes the equipotential network bonding network and system ground terminals earth terminal system as basic components of the system grounding earthing These practices or recommendations are aimed at start up during the design stage of the system thereby linking the spe cialties of architecture civil engineering and electrical engineering as most should be implemented during the next stage of design as is the construction of the installation Finally this paper describes the basic configurations
19. la descarga a tierra de un rayo Estas perturbaciones se ven a menudo reflejadas como sobretensiones y o sobrecorrientes radiadas o conducidas tambi n llamadas surges las cuales inciden fuertemente sobre la operaci n de las instalaciones el ctricas de uso final trayendo consigo costos significativos por paradas de los procesos asociados a la instalaci n y los equipos dentro de esta Las recomendaciones aqu planteadas se centran en la tem tica relaciona da con los sistemas de puesta a tierra descritos en la norma IEC 62305 4 2010 en la cual se describen la red de equipotencializaci n bonding network y el sistema de terminales de tierra earth terminal system como componentes b sicos del sistema de puesta a tierra earthing Estas pr cticas o recomen daciones se orientan a su puesta en marcha durante la etapa de dise o de la instalaci n vinculando as las especialidades de arquitectura ingenier a civil e ingenier a el ctrica puesto que en su mayor a deben ser implementadas durante la construcci n de la instalaci n Finalmente en este documento se describen las configuraciones b sicas de la red de equipotencializaci n revisando sus principales caracter sticas ventajas y componentes principales a la vez se abordan las principales configuraciones del sistema de terminales de tierra y sus ventajas frente a la mitigaci n de las perturbaciones electro magn ticas Keywords Electromagnetic compatibil
20. la secci n ll las generalidades sobre la mitigaci n de influencias electromagn ticas definien do el entorno electromagn tico los mecanismos de mitigaci n o control y las fuentes de interferencia o perturbaciones En la secci n lll se abordan aquellas pr cticas de ingenier a orientadas a la mitigaci n de los fen menos ocasionados por la incompatibilidad electromagn tica debidos al IER resaltando las ventajas y caracter sticas de un sistema de puesta a tierra que aborde la red de equipotencializaci n y el sistema de terminales de puesta a tierra como componentes b sicos de un nico sistema completo de puesta a tierra Por ltimo se presentan algunas conclusiones obtenidas durante el desarrollo de la presente investigaci n Generalidades sobre la mitigaci n de influencias CEM Overview of mitigation EMC influences Control b sico de la interferencia Basic Control of Interference En su forma m s simple el problema de la interfe rencia electromagn tica esta compuesto por una fuente de perturbaci n una v ctima y un medio entre los dos ver figura El control de la Magnitud de la perturbaci n Instalaci n sistema equipo o aparato I5 Tecnolog a en Marcha 16 Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 interferencia consiste en suprimir la fuente de inter ferencia y el fortalecimiento de la v ctima o impedir a interacci n fuente v ctima a trav s del medio Dependiendo de la nat
21. lmente a los equipos de comu nicaciones como las no intencionadas como por ejemplo los arm nicos provocados por el funciona miento de cargas no lineales El espectro en frecuencia En esta categor a se encuentran las de banda estrecha que son fuentes de se al con frecuencias discretas tales como transmisores y receptores de radio radares generadores industriales de alta 2 Sistema de Puesta a Tierra frecuencia hornos de microondas equipos de soldadura receptores de sonido dispositivos de ultrasonido y convertidores de corriente Tambi n se encuentran las de banda ancha que son potentes disruptores en las instalaciones electr nicas de auto matizaci n debido a las altas frecuencias asociadas a su funcionamiento Entre los principales gene radores de este tipo de perturbaciones tenemos motores l mpara de descarga circuitos de control con semiconductores dispositivos de conmutaci n descargas electrost ticas efecto corona y explosio nes nucleares La frecuencia con la que se presenta la perturbaci n y el tiempo que tarda en desaparecer Existen perturbaciones en las que la influencia sobre la instalaci n es moment nea o transitoria Los efectos aparecen en la instalaci n y en poco tiempo desaparecen pero aun cuando la duraci n es corta las consecuencias pueden llegar a ser gra ves como en el caso de las descargas atmosf ricas a tierra Tambi n hay perturbaciones en las que la influencia so
22. meras eta pas del dise o se considere la resistividad del suelo y la naturaleza del terreno donde se va construir la edificaci n Esta informaci n es importante y puede condicionar el dise o de la construcci n Por esta raz n es primordial realizar reuniones previas al inicio de la construcci n entre los dise adores del sistema de puesta a tierra arquitectos y constructo res con el fin de lograr un buen resultado con alta seguridad al m nimo costo Red de equipotencializaci n RE Bonding Network La RE es el conjunto de conductores que conectan las partes met licas no energizadas del sistema el ctrico y la estructura de una instalaci n con el terminal de puesta a tierra permitiendo disminuir las diferencias de potencial peligrosas ante la circulaci n de una corriente de falla y su respectiva disipaci n a tierra Es necesario que la RE tenga una baja impedancia para evitar diferencias de potencial peligrosas entre todos los equipos en el interior de las ZPR Esto se puede lograr equipotencializando las partes conduc toras de la estructura con las partes conductoras del sistema interno elementos met licos y servicios entrantes en material conductor directamente en a frontera de cada ZPR o mediante el adecuado uso de dispositivos de protecci n contra surges DPS trabajando junto con la red de equipoten cializaci n la cual reduce el campo magn tico de fuentes externas ver IEC 62305 4 2010 Ane
23. naturales como el acero estructural de la edificaci n las tuber as met licas de los servi cios entrantes agua gas energ a y telecomunicacio nes y los electrodos formados a partir del acero figurado de placas prefabricadas y fundidas para la cimentaci n de la edificaci n electrodos de puesta a tierra de la cimentaci n Como buena pr ctica se recomienda que el electrodo de tierra del anillo equipotencial alrededor de la estructura y el electrodo de tierra del anillo equipotencial dentro de la estructura est n unidos a los electrodos de puesta a tierra de la cimentaci n es decir que estos componentes deben formar una red enmallada dentro y alrede dor de la estructura teniendo un ancho de la malla generalmente de 5 m x 5 m en el interior Para estructuras adyacentes o contiguas no separadas longitudinalmente m s de 30 metros se recomienda un ancho de malla de 20 m x 20 m Por encima de Conjunto de elementos conductores que proveen un contacto el ctrico directo con el suelo y dispersan las corrientes de rayo a tierra Tecnolog a en Marcha 18 Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 So RED DE EQUIPOTENCIALIZACI N VY Y ET wa A RO SN EY AS A y UNS 2 X E A NA A m UNA SA amp y Y IA 2 XN Y 2 AZ v gt TERMINAL DE PUESTA A TIERRA Figura 2 Red de equipotencializaci n y
24. ro que se deben tomar medidas adiciona es que conlleven la protecci n de estos equipos y de la instalaci n y la disminuci n del riesgo el ctrico En este sentido un dise o en el que se toman medi das de protecci n orientadas principalmente a la reducci n del riesgo de da o f sico en estructuras y a seguridad de los seres vivos pero en el que no se consideren los problemas inherentes a la calidad de la energ a y la incompatibilidad electromagn tica de sistemas el ctricos y electr nicos puede traer con sigo gastos adicionales que impactar n en las etapas de operaci n y mantenimiento Chapman 2001 Magnitud de la perturbaci n Fuente de perturbaciones Figura Esquema b sico de CEM Fuente Langguth 2004 IER Impulso Electromagn tico del Rayo Medio de acople Tecnolog a en Marcha Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 La necesidad de identificar soluciones oportunas a la problem tica expuesta se da a partir de los crecientes costos que este tipo de fallas puede originar en los sistemas el ctricos y electr nicos debido a la salida de operaci n de equipos y a la importancia del proceso asociado a su funciona miento Baggini 8 Bua 2004 Es por esto que se busca reconocer buenas pr cticas a trav s de la investigaci n en est ndares y normas internacio nales as como art culos t cnicos relacionados con esta tem tica En la estructura de este art culo se presenta en
25. s consi derando par metros CEM Referencias Baggini A amp Bua F 2004 Costes An lisis de las inversiones en soluciones para la calidad de la energ a Disponible en http www leonardo energy org espanol lee guia_calidad Guia 20Calidad 202 5 20Costes2 20 20Analisis2620 Inversiones paf Casas F 2005 Tierras Soporte de la seguridad el ctrica Bogot Editorial ICONTEC Chapman D 2001 El coste de una mala calidad de la energ a Disponible en http www eonardo energyorg espanol lee guia_calidad Guia220Calidad2 202 17 20Costes pdf Erico 2008 Protecci n el ctrica de instalaciones Disponible en http www erico com public library fep LT 105 pdf Escalera G 2006 La responsabilidad social corporativa y la compatibilidad electromagn tica en un contexto internacional Madrid Disponible en http redalyc uaemex mx redalyc pdf 1954 195415185005 pdf Tecnolog a en Marcha Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 25 IEC TR 61000 5 6 2002 Electromagnetic compatibility EMG Part 5 6 Installation and mitigation guidelines Mitigation of external EM influences International Electrotechnica Commision EC 62305 3 2010 Protection against lightning Part 3 Physical damage to structures and life hazard Internationa Electrotechnical Commission EC 62305 4 2010 Protection against lightning Part 4 Electrical and electronic systems within structures Internation
26. talan para la interconexi n de todos los ser vicios conductivos que entran en una ZPR directamente o mediante el uso adecuado de DPS junto con el conductor de protecci n a tierra PE los componentes met licos del sistema interno por 14 Zona de protecci n contra rayos Lightning Protection Zone en idioma ingl s Tecnolog a en Marcha Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013123 Sistema de AAA Captaci n Bajantes TAS SSS RESA il 3 tos Anillo de Exixxxx43 Usa Equipotencializaci Electrodo de Comunicaciones Electrodos del SIPRA Electrodo Sistema El ctrico Figura 9 Esquema general de la configuraci n tipo B ejemplo gabinetes recintos estantes y el blindaje magn tico de las ZPR ubicado en la periferia y den tro de la estructura A continuaci n se citan las reglas b sicas de instala ci n de las barras de equipotencializaci n BE para una conexi n eficiente teniendo en cuenta una baja impedancia en la red de equipotencializaci n La base para todas las medidas de equipoten cializaci n es una baja impedancia en la red de equipotencializaci n 2 Las barras de equipotencializaci n deben ser conectadas al sistema de puesta a tierra por el camino m s corto posible 3 El material y las dimensiones de la barra de equipotencializaci n y de los conductores de Conectores Mec nicos Conductor de equipotencializaci n O Punto de conexi n
27. tructura excluyendo los conductores activos con el fin de Sistema de Puesta a Tierra Red de Equipotencializaci n Bonding Network en idioma ingl s O Un au Ring Earth Electrode en idioma ingl s Tecnolog a en Marcha Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 reducir las diferencias de potencial tensiones de paso y de contacto y el campo magn tico causado por las corrientes del rayo El sistema de terminales de puesta a tierra puede estar compuesto por Electrodos Parte o grupo de partes del sistema de terminales de puesta a tierra que suministra contacto directo el ctrico con la tierra y dispersa las corrientes del rayo en sta Pueden ser verticales horizontales o se puede utilizar la cimentaci n de acero reforzado de la estructura En este ltimo caso se conocen como electrodos de puesta a tierra de cimentaci n 2 Anillos Electrodos a tierra que forman un lazo cerrado alrededor de la estructura Interconectan las bajantes para distribuir las corrientes de rayo entre ellos 3 Enmallados Interconexi n de los terminales de sistemas de puesta a tierra de varias estructuras En la figura 2 se presenta un ejemplo de un sistema de puesta a tierra completo en el que se ha cons truido una red de equipotencializaci n a lo largo alto y ancho de la estructura junto con la posterior equipotencializaci n del sistema de terminales de puesta a tierra Este ltimo puede estar constituido por electrodos
28. uraleza de cada uno de los elementos anteriormente nombrados se pueden establecer pr cticas que permitan reducir los efectos de las perturbaciones que generan incompatibilidad electromagn tica dentro y fuera de la instalaci n Cuando se orienta el control hacia la fuente como en el caso de un rayo y ante la imposibilidad alguna de ello el control de la interferencia debe ser relegado al medio el cual se realiza b sicamente mediante la definici n de zonas de protecci n el dimensionamiento de blindajes e interfaces de aislamiento y un buen dise o de un sistema de puesta a tierra entre otros Por otra parte cuando el criterio para el control de la interferencia se orienta a la protecci n de las v ctimas la estrategia de mitigaci n se orienta a la implementaci n de la pr ctica lo m s cerca de las victimas del IER las cuales en este caso son las cargas sensibles Fuentes de perturbaciones Sources of Interference Las fuentes de incompatibilidades electromagn ticas se clasifican de acuerdo con diferentes par metros y Caracter sticas Las principales categor as se dan seg n los siguientes par metros Schneider Electric 2004 El origen Las de origen natural incluyen el ruido atmosf rico terrestre debido a tormentas descargas electroest ticas emisiones de rayos procedentes del sol y del cosmos que inciden sobre el planeta Las de origen humano incluyen tanto las radiaciones intencionadas igadas fundamenta
29. xo A Cuando se establecen uniones equipotenciales en los sistemas internos las corrientes parciales del rayo provocadas por el campo magn tico de ste pueden fluir dentro de estos sistemas Por lo tanto este efecto debe ser considerado en el dise o de a 2 1 d 9 6 9 C 6 9 q 6 10 11 Tecnolog a en Marcha Vol 26 N 4 Octubre Diciembre 2013 las zonas de protecci n y la coordinaci n de DPS Estas uniones equipotenciales a menudo son provis tas por conductores para aparatos dentro de una misma zona de protecci n y a trav s de un DPS cuando la uni n equipotencial que se busca est dada entre diferentes zonas de protecci n La RE se puede dise ar como una estructura de malla tridimensional con un ancho de malla t pico de 5 m ver figura 3 Esto requiere m ltiples interco nexiones de componentes met licos sobre la estruc tura tales como los refuerzos de acero en concreto rieles del ascensor gr as cubiertas met licas facha das met licas marcos met licos de ventanas y puer tas marcos met licos del piso tuber as de servicio y bandejas portacables junto con las barras de equi potencializaci n y los blindajes magn ticos de la ZPR En la figura 4a y la figura 5 se muestra un corte Donde Bajantes y sistema de captaci n del rayo l nea azul 2 Cubierta met
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