TEORÍA Y DISEÑO DE SISTEMAS DE TIERRAS SEGÚN LAS NORMAS 
NOM E IEEE

1. Puesta a Tierra de Sistemas Eléctricos

Indice

1.1 SISTEMAS DE ALAMBRADOS QUE REQUIEREN CONEXIÓN A TIERRA SEGÚN LA NOM-001-SEDE. 

1.1.1 Sistemas eléctricos en c.c. de no más de 300 V, a menos de que alguna de las siguientes condiciones se cumpla: 

  1. Suministren energía a sistemas industriales en áreas limitadas y sean equipados con un detector de tierra.
  2. Operen a menos de 50 V entre conductores.
  3. Sean alimentados con un rectificador desde un sistema en c.a. aterrizado.

1.1.2 Sistemas de c.c. en tres hilos.

1.1.3 Sistemas eléctricos derivados en c.a. cuando el voltaje a tierra esté entre 50 y 150 volts.  Ver definición de Sistema derivado en la NOM-001-SEDE-1999 [1.3]Sección 250-5d.

1.1.4 Sistemas de c.a. de menos de 50 V si están alimentados por transformadores de sistemas a más de 150 V a tierra o de sistemas no aterrizados.


1.2 SISTEMAS DE ALAMBRADOS EN C.A. QUE PUEDEN NO SER ATERRIZADOS SÓLIDAMENTE.

1.2.1 Los sistemas en c.a. de 50 a 1000 V que cumplan con los siguientes requisitos no se requiere que estén aterrizados.

  1. Sistemas eléctricos de hornos industriales.
  2. Sistemas derivados que alimenten únicamente rectificadores de controles de velocidad variable.
  3. Sistemas derivados aislados que son alimentados por transformadores cuyo voltaje primario es de menos de 1000V, siempre que todas las condiciones adicionales siguientes se cumplan:   
    4.    1. El sistema solamente se use en control.
       2. Que solamente personal calificado tenga acceso a la instalación.
       3. Que se tengan detectores de tierra en el sistema de control
       4. Que se requiera continuidad del servicio.

  4. Sistemas aislados en hospitales y en galvanoplastia permitidos por la NOM [1.3]{517, 668}.
  5. Sistemas aterrizados mediante una alta impedancia que limita la corriente de falla a un valor bajo. Estos sistemas se permiten para sistemas en c.a. tres fases de 480 a 1000 V, donde las siguientes condiciones se cumplen:
  1. Solamente personal calificado da servicio a las instalaciones.
  2. Se requiere continuidad del servicio.
  3. Se tienen detectores de tierra en el circuito.
  4. No existan cargas conectadas entre línea y neutro.
En la figura se muestran diferentes arreglos para conectar los mencionados detectores de falla a tierra.
En práctica, los sistemas industriales en media tensión son normalmente aterrizados mediante una resistencia de valor bajo. Éso es, típicamente se conecta una resistencia de 400 A en el neutro del transformador. Esta corriente máxima de falla no es muy dañina a los equipos, pero requiere relevadores/detectores de falla a tierra (Tipo ANSI 50GS) rápidos.


1.3 CONDUCTOR A ATERRIZARSE.

En los siguientes sistemas en c.a. se conectará a tierra:

  1. Una fase, dos hilos: El conductor de tierra.
  2. Una fase, tres hilos: El neutro.
  3. Sistemas polifásicos que tienen un hilo común a todas las fases: El conductor común.
  4. Sistemas polifásicos que tiene una fase aterrizada: Este conductor.
  5. Sistemas polifásicos en general: Solo puede estar aterrizado el conductor común  o  cuando no lo hay,  una fase. 

El forro del conductor puesto a tierra (aterrizado) debe ser de color blanco o de color gris claro. [1.3]{200-6}.
 

1.4 LUGAR DE PUESTA A TIERRA DEL SISTEMA.

1.4.1 En sistemas en c.c. la tierra debe estar en la estación rectificadora únicamente.

El calibre del conductor de puesta a tierra no debe ser menor que el más grueso del sistema y nunca menor a calibre 8 AWG.

1.4.2 Los sistemas de c.a. deben conectarse a tierra en cualquier punto accesible entre el secundario del transformador que suministra energía al sistema, y el primer medio de desconexión o de sobrecarga. [1.3]{250-23a}. 

Y, debe existir en el neutro otra puesta a tierra en la acometida a cada edificio en un punto accesible en los medios de desconexión primarios [1.3]{250-24}.

Este conductor de puesta a tierra del sistema no debe ser menor al requerido por la Tabla 250-94 de la NOM [1.3], excepto el conductor que se conecta a varillas electrodos, o a electrodos de concreto, donde  no es necesario que sea mayor que calibre 6 AWG en cobre o 4 AWG en aluminio.

Tabla 250- 94. Conductor del electrodo de tierra de instalaciones de c.a.

Tamaño nominal del mayor conductor de entrada a la acometida o sección equivalente de conductores en paralelo mm2 (AWG o kcmil)

Tamaño nominal del conductor al electrodo de tierra

mm2 (AWG o kcmil)

Cobre

Aluminio

Cobre

Aluminio

33,62 (2) o menor

42,41 o 53,48 (1 o 1/0)

67,43 o 85,01 (2/0 o 3/0)

Más de 85,01 a 177,3

(3/0 a 350)

Más de 177,3 a 304,0

(350 a 600)

Más de 304 a 557,38

(600 a 1100)

Más de 557,38 (1100)

53,48 (1/0) o menor

67,43 o 85,01 (2/0 o 3/0)

4/0 o 250 kcmil

Más de 126,7 a 253,4

(250 a 500)

Más de 253,4 a 456,04

(500 a 900)l

Más de 456,04 a 886,74

(900 a 1750)

Más de 886,74 (1750)

8,367 (8)

13,3 (6)

21,15 (4)

33,62 (2)

 

53,48 (1/0)

 

67,43 (2/0)

 

85,01 (3/0)

13,3 (6)

21,15 (4)

33,62 (2)

53,48 (1/0)

 

85,01 (3/0)

 

107,2 (4/0)

 

126,7 (250)

Cuando no sea una acometida, se hace el cálculo sobre la sección de los conductores en paralelo.

Asimismo, el puente de unión principal debe ser del mismo calibre obtenido según la misma tabla [1.3]{250-79}.

Generalmente el conductor del electrodo de puesta a tierra es conectado a la terminal del neutro en el gabinete del interruptor principal donde existe el puente de unión principal entre las terminal del neutro y el gabinete  {250-24}.

Donde un tubo metálico es utilizado como canalización entre el medidor y el interruptor principal, la conexión del conductor puesto a tierra (neutro) crea un circuito paralelo al circuito de puesta a tierra, por lo que esta conexión debe hacerse lo más corta posible porque en los medidores, la terminal del neutro está unida a la carcaza metálica de los medidores.
Es importante notar que en sistemas derivados, este circuito paralelo no está permitido por la sección {250-30} de la NOM-001.

1.4.3 En un sistema derivado separado. Una conexión del neutro a la carcaza se requiere en los sistemas derivados separados, tales como los que cuentan con transformadores o con generadores localizados en edificios  {250-26(a)}. Ésto se logra conectando la terminal del neutro del sistema derivado al sistema de tierra. En los transformadores, instalando un puente de unión de la terminal X0 (neutro) del transformador a la carcaza del mismo, o al lado de carga del gabinete del centro de cargas.

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