Embed Size (px)
Citation preview
Ing. Alberto Braulio Alzate Duque
Ingeniero Electricista
Universidad Nacional de Colombia
SEGELECTRICA SA DE CV
SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA PARA CENTROS DE
DATOS
International Copper Association – ICA
ICA - Procobre México
• Organización líder en la Promoción del Cobre a nivel mundial
• La Red ICA lleva funcionando más de 90 años
• 50 años integrando actividades a nivel mundial
• 43 empresas miembros de nivel global
• Empresas mineras de cobre que representan 60% de la
producción mundial
• 11 de los fabricantes que utilizan el cobre y sus aleaciones más
grandes del mundo
• La Red ICA abarca casi 500 socios a nivel global
ICA – International Copper Association
31 Oficinas en 29 países en 5 continentes
Con sede en Nueva York y oficinas regionales:
• Bélgica
• Chile
• China
Procobre Brasil Procobre Chile Procobre México Procobre Perú
ICA América Latina oficinas:
International Copper Association - Procobre
Principales Iniciativas
Energía Sustentable (Eficiencia Energética y Energías Renovables)
Construcción
Salud, Ambiente y Desarrollo Sustentable
Desarrollo Tecnológico y Transferencia
Funciones de Apoyo
Comunicaciones
Inteligencia de Mercado, Datos y Cuantificación
Apoyo Técnico y de Mercado
Financiamiento (Estrategia de Ingresos)
Administración
5
Aviso Importante
Este informe, estudio y/ su presentación fue contratado por Procobre Centro Mexicano de Promoción del cobre A.C.
para su realización y presentación al Ing. Alberto Braulio Alzate Duque, SEGELECTRICA SA DE CV y se ha procurado
el mejor apego a obtener la información precisa y confiable posible. Sin embargo existe la posibilidad de que no sea
precisa o aplicable en todos los casos por lo que se reserva a la revisión en cada caso de los temas expuestos.
Contenido
1. Introducción
2. Definiciones
3. Ejercicios.
Normas de aplicación
• NFPA 70 - NEC 2011- NOM-001-SEDE-2005
• ANSI-J-STD-607-B (Conexiones a tierra)
• IEEE 1100 de 2005 (libro esmeralda)
• IEEE 142 de 2007 (libro verde)
• IEEE 80 de 2000 (subestaciones)
• IEEE 446 (libro naranja)
• IEEE 241 (libro gris)
• NFPA 780 (Protección contra rayos)
ASPECTOS IMPORTANTES A CONSIDERAR
• Selección de los niveles de tensión a utilizar. • Ubicación optima de la unión entre el conductor
puesto a tierra y tierra. • Fuentes de alimentación. • Sistemas de conducción. • Calidad de la energía. • Configuración de puesta a tierra aislada. • Selección de dispositivos de protección. • Monitoreo del sistema eléctrico
PLANIFICACIÓN
1. UBICACIÓN DE LAS ACOMETIDAS DE SERVICIO.
Todas las entradas de servicios públicos (es decir, de alimentación de CA, compañía de teléfonos, cables de RF, el suministro de agua, suministro de gas, etc.) a la las instalaciones deben estar ubicadas en la misma área general de la instalación y debe estar ubicado lo más cerca como sea posible.
Ventana Única de Ingreso. 9:24:14 a. m.
2. UBICACIÓN DEL PUENTE DE UNIÓN PRINCIPAL ENTRE NEUTRO Y TIERRA EN EL SISTEMA DE CORRIENTE ALTERNA.
El rendimiento del equipo y la susceptibilidad de un sitio de comunicaciones a los daños que pueden generar los rayos son afectada por la ubicación del “Neutral-Ground Bond”.
9:24:14 a. m.
3. PLANOS DE DISEÑO
deben incluirse pero no limitarse a lo siguiente:
• Layout del sitio y sus alrededores
• Ubicación de la carretera de acceso.
• Ubicación de los servicios existentes.
• Los perfiles de carretera (requerimientos de corte y relleno ).
• Verdadero Norte / Sur y Este / Oeste de la construcción para ubicar la central y orientar la torre.
9:24:14 a. m.
• Ubicación de los puntos de anclaje • Layout de los requerimientos de las bases o
cimientos. • Elevación general de las áreas compuestas
y accesos. • Plan de control de sedimentos para prevenir la
erosión del suelo. • Diseño detallado de la Conexión a tierra, que
muestra todos los requisitos exteriores típicos de conexión a tierra incluidas las mediciones de resistividad.
9:24:14 a. m.
• Layout en detalle del sistema de alcantarilla, que incluya lo siguiente:
• Equipo y especificaciones del shelter en detalle.
• Detalles de instalación, que incluya lo siguiente:
… Diagrama unifilar de los servicios, mostrando los detalles de instalación del servicio eléctrico.
• Detalles de instalación de línea telefónica, si se requiere
9:24:14 a. m.
4. REPLANTEO Y CONSIDERACIONES EN EL SITIO.
5. VIABILIZACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN.
6. VISITAS A SITIO.
7. CONSIDERACIONES DE ZONA, SERVIDUMBRE, PERMISOS, REGLAMENTACIONES.
8. PROTECCIÓN CONTRA FUEGO.
9:24:14 a. m.
A fin de facilitar un único punto de conexión a tierra, es preferible que el servicio eléctrico ingrese al edificio por la misma pared y cerca del punto de entrada de las líneas de transmisión de los equipos exteriores
La separación adecuada entre los conductores de servicio generales y las líneas eléctricas será mínimo de 0,6 m.
RESPECTO AL SERVICIO ELÉCTRICO
9:24:14 a. m.
Es necesario coordinar con otros servicios públicos, tales como circuito cerrado de televisión(CCTV) y compañía de teléfonos.
Es indispensable hacer un análisis del suelo que incluya una medición de la resistividad aparente del terreno, el pH y la concentración de sales disueltas como base para el diseño del sistema de puesta a tierra, (TIA/EIA-222-F-R2003).
9:24:14 a. m.
LINEAS METÁLICAS
• Siempre que sea posible deben evitarse las líneas metálicas ya que proporcionan un camino conductor de energía eléctrica a la instalación y en su reemplazo debe preferirse el uso de cable de fibra óptica.
SPI 9:24:14 a. m.
Selección de niveles de tensión
• El nivel de tensión debe ser el mayor posible a fin de disminuir las pérdidas por calor en los circuitos alimentadores, con las ventajas adicionales de menor impedancia y por lo tanto mejor regulación por distorsiones armónicas y mejor desempeño ante disturbios en sitio y a menor costo.
• Mayor eficiencia
IEEE 1100 sección 3.3.1
En general, existen tres requisitos para puesta a tierra:
• Proporcionar un camino de baja impedancia para el retorno de las corrientes de falla, de modo que permita la operación de los dispositivos de sobre-corriente rápidamente.
• El mantenimiento de una baja diferencia de potencial entre las partes metálicas expuestas para evitar riesgos al personal.
• Control de sobretensión
IEEE 142 Sección 1.3
• El control de la tensión con respecto a tierra, dentro de límites predecibles.
• Proporcionar un flujo de corriente que va a permitir la detección de una indeseada conexión entre los conductores del sistema y de tierra y tal detección puede entonces iniciar el funcionamiento de dispositivos automáticos para eliminar la fuente de tensión de estos conductores.
NFPA 70 Artículo 250.4
• Limitar las tensiones generadas por los rayos, líneas de alimentación o contacto accidental con líneas de mayor tensión.
• Estabilizar la tensión a tierra en condiciones de operación normal.
• Limitar las tensiones entre las envolventes (elementos metálicos no portadores de corriente en condiciones normales de operación) y los elementos portadores de corriente del equipo eléctrico.
• Proveer un camino efectivo a la corriente de falla.
TODAS COINCIDEN
• Para ayudar a limitar la tensión causada por el contacto accidental de los conductores de alimentación de CA con conductores de mayor tensión.
• Para ayudar a disipar sobretensiones eléctricas y fallas, para reducir al mínimo las posibilidades de daño por diferencias de potencial a tierra.
• para ayudar a limitar las tesiones provocadas por un rayo.
9:24:14 a. m.
• Para ayudar a mantener una baja diferencia de potencial entre los objetos metálicos expuestos.
• Para estabilizar la tensión a tierra del sistema eléctrico bajo condiciones normales de operación.
• Contribuir a la operación del equipo confiable.
• Proporcionar una señal de referencia común.
9:24:14 a. m.
1. Seguridad de las personas.
2. Protección de la instalación.
3. CEM
Objetivos de un SPT
Errores en el cableado del conductor neutro y de su unión con el sistema de puesta a tierra causaban tensiones que se podían percibir en el enlace entre el equipo sensible y los periféricos o bien en los diferentes puntos de una misma instalación a la cual se le alimentaba con suministro eléctrico y con algún tipo de señal con referencia a tierra.
A esto se le sumó el ruido
El origen del problema
El origen del problema
El NEC reconoce la sensibilidad
El NEC reconoce que existen equipos sensibles a corrientes circulando por el sistema de puesta a tierra y se permite entonces que los EGC de estos equipos tengan aislamiento.
Esta medida reduce sustancialmente el ruido
La alimentación eléctrica puede o no ser del mismo sistema eléctrico que alimenta el equipo electrónico principal.
Luego se hizo necesario tienen equipos periféricos electrónicos o terminales remotos, situados lejos de la ubicación del equipo electrónico principal.
El personal encargado del sistema electrónico resuelve no tener nada mas que ver con estos sistemas de puesta a tierra.
Sistema de potencia
• System Grounding: La conexión a tierra de alguna parte del sistema de suministro de energía eléctrica, por lo general el neutro.
• Equipment Grounding: La conexión a tierra de todos los equipos metálicos y carcasas o marcos, a través de la unión de todos los componentes y su conexión a tierra.
Equipos electrónicos
• Signal common grounding or dc signal common: Es el punto de referencia para la señal de datos debido a su susceptibilidad a las variaciones de tensión
• DC power supply reference ground bus: Es el punto de referencia para los diferentes niveles de tensión en dc.
Equipos electrónicos
• Equipment ground bus: Esta es la caja metálica, o marco del equipo electrónico que puede incluir el chasis de los elementos de equipo electrónico, así como como el armario. Algunos fabricantes de equipos electrónicos se refieren a esto como el safety ground bus.
Otros términos
• ac safety (mains) grounds,
• computer reference ground,
• dc signal common,
• Earth common,
• dc ground bus,
• dc master ground point
• power supply common ground point
Dónde poner a tierra…?
• En la fuente de alimentación
• En el panel principal
• En el secundario de un sistema derivado separado.
Pueden existir combinaciones de estos tres puntos pero en cualquier caso se deben cumplir las premisas de seguridad y 0A en condiciones de operación normal.
Los fabricantes toman decisiones
Propuesta de los fabricantes
• Conectar los equipos electrónicos a un electrodo de puesta a tierra diferente al del sistema de potencia
Esta “solución” enmascara u oculta el problema adicionándole una resistencia más al circuito”
Sin embargo… • Incluso con 1 m de separación existen
diferencias de potencial entre dos electrodos y este puede ser acoplado a cualquier equipo electrónico, pero a simple vista el sistema mejoraba…
El problema !!!!
• Mientras el problema del ruido fue eliminado por la práctica de “tierra aislada”, un número de incidentes catastróficos se encontraron y el análisis de estos indicó que la separación fue el motivo de tensiones muy grandes que se inducen en componentes de equipos electrónicos en condiciones de tormenta.
El problema evidente
• Diferencias de potencial ante descargas eléctricas atmosféricas.
El problema no tan evidente
• Acoplamientos capacitivos entre los equipos y el edificio.
• Inducción por nubes cargadas (aún sin caer rayos).
Análisis de incidentes catastróficos concluyentes
¡ Grave error en la comprensión de la funcionalidad de los conductores de neutro y
tierra por parte de los fabricantes, ha llevado a especificar instalaciones que incumplen el NEC !
(5.5.3.1 IEEE 142 de 2007)
La solución real • Para eliminar las violaciones al NEC originadas
por las múltiples conexiones a tierra, se desarrolló y se recomienda el sistema de puesta a tierra de un solo punto, en el que todas los componentes del equipo electrónico se conectan en un solo punto con el sistema de potencia y los equipos periféricos deben estar preferiblemente conectados a través de fibra óptica o redes inalámbricas.
Instalación típica para equipo electrónico
Cuando se pasa de un edificio a otro es necesario utilizar DPS en ambos extremos.
Único punto de conexión
La evolución
Diferentes puntos de vista
Seguridad CEM
Metodología, no receta
La sensibilidad de los equipos electrónicos ha sido un tema de amplia discusión a nivel técnico y los esfuerzos por solucionar los problemas que aparecen como parte de esta sensibilidad deben enfocarse en 3 aspectos.
1. Restringir o eliminar las perturbaciones
2. Hacer inmune el receptor
3. Intervenir el medio de acople
Avances reales Hacer inmune el receptor
Transmisión de señales a través de medios balanceados que restan al par la perturbación en el sistema de puesta a tierra.
Avances reales Hacer inmune el receptor
Diseño de equipos robustos con características específicas enfocadas a soportar las perturbaciones
Avances reales
Intervenir el medio de acople
Mejoras en las prácticas de instalación.
• Trenzado de circuitos eléctricos.
• Transformadores de aislamiento
• Procesos sistemáticos de diseño Vs improvisación, tanto para el sistema eléctrico como el arquitectónico.
• Reducir longitud de circuitos en los que puede presentarse acoples.
• Percibir la instalación de forma integral y no AISLADA
¡GRACIAS!
Webinar presentado por:
Ing. Alberto Braulio Alzate Duque
Ingeniero Electricista
Coordinador de ingeniería
(+52) 55 3898 2766
• www.procobre.org • Marycarmen Ruiz • [email protected] • Síganos en redes sociales
Procobre México
Procobre México
Procobre en Español
