Ver 5ª PARTE
Conductores de tierra
La localización
de los conductores de tierra dependerá de la localización de los terminales de
aire, tamaño de estructura que se está protegiendo, el curso más directo,
seguridad contra daño o desplazamiento, y localización de estructuras
metálicas, tuberías de agua, electrodo de puesta a tierra y condiciones de
tierra. Si la estructura tiene columnas metálicas, estas columnas actuarán como
conductores por tierra. Los terminales de aire deben estar interconectados por
conductores para hacer conexiones con las columnas. La distancia promedio entre
los conductores de tierra no excederá los 30 m.
Cuanto mayor
sea el número de conductores y electrodos de tierra, más bajo será el voltaje
desarrollado dentro de un sistema de protección, y su rendimiento será mejor.
Esta es una de las grandes ventajas de las estructuras de acero. También, en el
fondo de cada columna hay una cimentación, un electrodo muy efectivo. Sin
embargo, las cimentaciones de columnas internas de grandes edificios se secan y
son inefectivas ya que raramente están expuestas a aguas subterráneas.
Las partes
metálicas interiores de un edificio de estructura no metálica estarán a menos
de 1,8 m de un conductor de tierra. Es importante conectar entre sí todas las
varillas de tierra y otras estructuras metálicas entrando en tierra; en caso
contrario los rayos (incluso en lugares remotos) pueden causar serias
diferencias de potencial que representan un peligro para el personal y equipos.
Es altamente
deseable mantener la corriente de los rayos alejada de edificios y estructuras
donde haya líquidos peligrosos, gases o explosivos. Los sistemas de protección
por desviadores separados se usan en tanques, fabricación y almacenamiento de
explosivos. El elemento desviador es uno o más mástiles, o uno o más conductores
elevados puestos entre mástiles que están puestos a tierra de forma efectiva.
Los tanques
no protegidos por un sistema desviador estarán bien puestos a tierra para
conducir la corriente del rayo directo a tierra.
La
protección contra el rayo de las estaciones de potencia y subestaciones incluye
la protección de equipamiento de estaciones por descargadores de voltaje. Estos
descargadores se montan en, o se conectan a las estructuras del principal
equipo que protegen. También pueden montarse en una estructura de acero en la
estación o subestación donde todos los componentes están cercanamente
interconectados a la red de tierra. El conductor de puesta a tierra de los
descargadores de sobretensiones debe ser tan corto como sea posible y conectado
al bus de tierra común de la estación.
Conexión a tierra
Para mejorar
la conexión a tierra y reducir la resistencia a tierra, se sugieren dos o más
varillas. La distancia entre las dos varillas debe ser la profundidad de la
primera varilla más la profundidad de la segunda varilla.
Son
necesarias conexiones a tierra con valores de impedancia aceptablemente bajos
para descargar las corrientes de descarga de los rayos, disipar las cargas
liberadas de rayos próximos y drenar las acumulaciones de voltaje de estática.
La presencia
de circuitos de transmisión de alto voltaje puede introducir un requerimiento
para la conexión a tierra para hacer pasar la corriente de fallo que resultaría
de un conductor de fase cayendo en alguna parte de la estructura del edificio.
En gran
extensión el sistema de distribución eléctrico instalado dentro de plantas y
edificios industriales está enteramente encerrado en metal puesto a tierra.
Excepto para los sistemas de bandejas de cable los conductores están encerrados
en armaduras metálicas o bandejas. Los otros elementos eléctricos de equipos y
máquinas se espera estén encerrados en cuadros metálicos o en las estructuras
metálicas de las máquinas. Todos estos recintos metálicos están conectados a
otros componentes metálicos dentro del área, tales como los elementos
estructurales de las tuberías, sistemas de tuberías, etc. Así el sistema
eléctrico local será auto-contenido dentro de su propia carcasa o metal
conductor.
Un sistema
eléctrico puede ser diseñado para operar adecuadamente y con seguridad sin
conexión a tierra. Esto puede ser conectado al sistema de distribución
eléctrica cuando se instala en un aeroplano. Esta estructura de aeroplano
constituye un sistema de tierra adecuado. Ninguna conexión a tierra es
necesaria para alcanzar un sistema eléctrico seguro adecuado. Los vehículos y
aeroplanos operan sistemas eléctricos y usualmente varios sistemas
computerizados sin conexión a tierra.
Valores aceptables recomendados
El sistema
de puesta a tierra más elaborado que puede diseñarse puede probar ser
inadecuado a menos que la conexión del sistema a la tierra sea adecuada y tenga
una resistencia baja. La conexión a tierra es una de las partes más importantes
del sistema de puesta a tierra. También es la parte más difícil de obtener en
el diseño.
La conexión
perfecta a tierra tendría una resistencia cero, pero es imposible obtenerla.
Pueden obtenerse resistencias de tierra de menos de 1 ohmio, aunque tal baja
resistencia puede no ser necesaria. La resistencia requerida varía inversamente
con la corriente de fallo a tierra, aunque tal baja resistencia puede no ser
necesaria.
Para
subestaciones y estaciones de generación más grandes, la resistencia de tierra no
excederá 1 ohmio. Para las subestaciones más pequeñas y para plantas
industriales, en general, se obtendrá una resistencia de menos de 5 ohmios.
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