Diseño de sistema de puesta a tierra 1/1 - Conceptos Básicos

Esta publicación da inicio a una serie de publicaciones las cuales tratarán el diseño de distemas de puesta a tierra para subestaciones. Para dar inicio presentare todos aquellos conceptos que son necesarios tener claros para entender los planteamientos que iran siendo abordados a futuro.

En su mayoria los planteamientos serán basados en analisis de la norma IEEE Std. 80 - 2013

En todo caso si hay alguno que no quede claramente descrito los animo a indicarlo en la sección de comentarios y con gusto lo profundizare.

Conceptos Basicos:

Corriente simétrica de falla a tierra (3I0 = If): Valor r.m.s. de la corriente de secuencia cero simétrica que se presenta justo después del inicio de la falla, la cual refleja la reactancia sub-transitoria de las maquinas giratorias contribuyendo a la falla. 

Corriente de fuga a tierra (Ig): Porción de la corriente simétrica de falla a tierra que fluye entre el sistema de puesta a tierra a la tierra en los alrededores.

Factor de división de corriente de falla: Factor que representa la relación entre la corriente simétrica de falla a tierra y la corriente de fuga a tierra. 

Conexión a tierra: Conexión mediante conductor eléctrico, intencional o accidental, a través del cual un circuito o equipo se conecta a la tierra.

Electrodo de puesta a tierra: Conductor desnudo o varilla de material conductor enterrado directamente bajo la superficie de las instalaciones y usado para disipar corrientes a tierra.

Electrodo convencional: Los electrodos convencionales están establecidos por conductores de cobre desnudo y varillas de material conductor de forma cilíndrica con diámetro de hasta 2 pulgadas. 

Malla de puesta a tierra: Conjunto de conformado por conductores desnudos conectados entre sí con un espaciamiento establecido y enterrados bajo la superficie a una profundidad uniforme.

Sistema de puesta a tierra: Sistema compuesto por la conexión de electrodos de puesta a tierra, en un arreglo o patrón, dispuestos sobre un área específica y enterrados bajo la superficie de las instalaciones. El sistema de puesta a tierra incluye todas las conexiones de los diferentes equipos a los electrodos enterrados.

Aumento de potencial a tierra (GPR por sus siglas en inglés): Máxima diferencia de potencial eléctrico que un electrodo de puesta a tierra puede tener en relación con un punto de puesta a tierra distante considerado a un potencial de tierra distante. Este potencial, GPR, es igual la multiplicación de la máxima corriente de fuga a tierra por la resistencia del sistema de puesta a tierra.

Tensión de Paso: Diferencia de potencial en la superficie del suelo experimentada por una persona que establezca una distancia de 1 m entre sus pies y a la vez sin estar en contacto directo con un objeto conectado a tierra. 

Tensión de contacto: Diferencia de potencial entre el GPR y la superficie de una estructura metálica puesta a tierra, a la cual puede estar expuesta una persona mientras está en contacto directo con la estructura.

Tension entre estructuras metalicas: Diferencia de potencial entre objetos metalicos dentro de una subestación las cuales puedan ser tocadas por una persona al mismo tiempo.

Material superficial: Material instalado sobre la superficie del suelo de las instalaciones el cual consiste, pero no se limita a, piedra triturada, asfalto, hormigón.

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Corte por láser para piezas en aluminio o metal

El corte por láser es una técnica empleada para cortar piezas basado en un láser como fuente de energía. Esta técnica está basada en la alta potencia de la onda láser que se encuentra concentrada en un diámetro pequeño a través de un lente al momento de ser disparado. Cuando el láser hace contacto con la superficie, la misma se funde permitiendo el corte del material con la silueta deseada y gran precisión.

En la siguiente imagen se ilustran las partes de un cortador láser

Las aplicaciones del corte por láser son múltiples en una gran variedad de sectores, principalmente en procesos de manufactura; por ejemplo, en el sector industrial en motores, maquinarias y construcciones, en el sector aéreo y espacial; y el sector que ha tenido un auge en los últimos años el sector de mercadeo, publicidad, diseño de artes, iluminación, decoración y muebles.

En el siguiente video se muestra el proceso de corte por láser para una chapa de metal

Arte

Industria Automotriz

Decoración

Moda

Todos estos usos del corte por láser son posibles ya que las máquinas cortadoras por láser funcionan a través del Control Numérico Computarizado (también conocido por sus siglas CNC), las cuales son programadas con el diseño o figura deseada y posteriormente el cortador láser procede a realizar su trabajo.

Los beneficios del corte por láser son evidentes en la creación de diseños con infinidad de formas geométricas y siluetas, sin la necesidad del uso de plantillas, logrando acabados de primera en las piezas con bordes finos, lisos y limpios. Las ventajas más relevantes desde el punto de vista práctico son los siguientes:

• Acabados: Fabricación de copias exactas en toda la producción, sin errores. Eliminación de sobrecostos por limpiar “residuos de material” que quedan al final del corte en otras técnicas
• Variedad de materiales: Efectividad de corte en una gran cantidad de materiales como: cerámica, madera, plástico, goma y en un gran número de metales.
• Versatilidad: Posibilidad de fabricación de piezas simples o estructuras mucho más complejas en una sola pieza. Una sola máquina de corte por láser puede sacar adelante el trabajo de varias máquinas con otras tecnologías.
• Programación CNC: Lo que implica un gran ahorro de tiempo, aumento de la precisión y una disminución de los errores.
• La tasa de accidentes es mínima: Al haber una mínima intervención humana en el proceso, los accidentes laborales disminuyen. 

A diferencia de los procesos tradicionales de corte de materiales, el corte por láser garantiza la calidad de los resultados, con una alta rentabilidad y rapidez al elaborar piezas en cantidades masivas; además que este tipo de técnica no genera residuos tóxicos o agresivos con el ambiente.

En otro orden de ideas, existe otra técnica para modelar metales, conocida como el plegado de metales Esta técnica implica el uso de una prensa, la cual está conformada por una herramienta superior, conocida como el punzón, y una herramienta inferior, llamada matriz. La prensa controla el movimiento de ambas herramientas, y suministra la fuerza por medio de servomotores eléctricos o bombas hidráulicas. El ángulo de plegado es determinado por la profundidad de penetración del punzón dentro de la matriz.

LASER MECAFORT es una empresa especialista en corte por láser y plegado de metales con más de 17 años de experiencia en el mercado. Cuentan con una capacidad de producción que sobrepasa los 10 millones de piezas de corte por láser anuales; esto gracias al uso de tecnología de primera y el trabajo en conjunto con marcas como TRUMPF y AMADA, las cuales son líderes en el mercado mundial de alta gama y venta de maquinaria laser y plegadoras.

La tecnología láser TRUMPF incluye sistemas para el corte, marcado y tratamiento de superficies y componentes tanto bidimensionales como tridimensionales. La compañía cuenta con láseres de CO2 de alto rendimiento, láseres de diodo, láseres de marcaje, láseres de soldadura, ofreciendo resultados de alta calidad y precisión.

Para el plegado de metales LASER MECAFORT opera con maquinaria japonesa de alta gama marca AMADA. La característica principal de esta maquinaria es su alto rendimiento, ya que permite programar y sacar desarrollos con precisión exacta previo a elaboración de la pieza. Esta tecnología permite instalar múltiples estaciones de trabajo en las cuales la maquinaria es configurada una sola vez para realizar variedad de plegados.

LASER MECAFORT realiza trabajos en cualquier tipo de metales y ofrece diversidad de espesores para los cortes por láser: en acero al carbono de 0,5 a 25 mm, acero inoxidable de 0,5 a 20 mm, aluminio de 0,5 a 12mm, latón de 0,5 a 10 mm, y cobre de 0,5 a 8 mm. En cuanto al plegado de metales, LASER MECAFORT cuenta con punzones con ángulos desde 85 a 30 grados, una gama que va desde punzones rectos hasta patas de cabra para jugar con las pestañas a necesidad del plano; poseen matrices mono V con altura de 120 mm, con lo que ofrecen de hasta 30 grados o aplastado. 

Redacción: Ing. Gabriela Figueroa

Edición: Ing. Aaron Paradas

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