ES2245890B1 - Sistema inteligente de puesta a tierra. - Google Patents
Sistema inteligente de puesta a tierra.Info
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Abstract
Sistema de puesta a tierra inteligente, diseñado para complementar las instalaciones de pararrayos desionizantes de carga electroestática durante el proceso de formación del rayo en una tormenta eléctrica, facilitando la fuga de corriente a tierra durante la primera fase de formación del rayo, disipando uniformemente estas fugas producidas por corrientes o derivaciones ocurridas fortuitamente en las líneas receptoras, carcasas, postes conductores y todo aquello que pueda producir descargas eléctricas a los que trabajan con tensiones eléctricas peligrosas. El objeto del sistema es minimizar las tensiones eléctricas en el cable de tierra en caso de avería de un equipo eléctrico, en baja, media o alta tensión, protegiendo de tensiones peligrosas a personas e instalaciones. El sistema consiste en un pozo efectuado en el terreno, electrodos especiales, tierras orgánicas y químicas, enlace mecánico con tierra, sistema de humidificación automático para tierras orgánicas y químicas, instalaciones eléctricas, hidráulicas y electrónicas, dosificador de sales naturales, sondas de control, miniordenador para la gestión del análisis y seguimiento del comportamiento de la instalación y conexionado con modem.
Description
Sistema inteligente de puesta a tierra.
La presente patente de invención tiene como
objeto un sistema inteligente de puesta a tierra, cuya finalidad
principal es facilitar y disipar la fuga de corriente o
sobretensión eléctrica de maniobra que produce en una instalación
eléctrica o en una instalación de pararrayos desionizador de carga
electroestática, basado en una nueva tecnología de puesta a tierra
eficaz y de total seguridad.
La finalidad del conjunto de este sistema es
canalizar las corrientes de fuga o derivaciones ocurridas
fortuitamente en las líneas, en receptoras, en carcasas, en postes
conductores próximos a los puntos de tensión y en todo aquello que
pueda producir descargas eléctricas sobre los usuarios de las
instalaciones donde se trabaje con tensiones eléctricas
peligrosas.
El sistema de puesta a tierra se puede adaptar a
todas las instalaciones eléctricas, siendo su efecto el minimizar y
limitar las tensiones eléctricas por el cable de tierra durante las
fugas de corriente eléctrica en caso de avería o tormenta
eléctrico-atmosférica, garantizando así valores
mínimos de corriente eléctrica en dichos conductores de tierra.
El conjunto de este sistema de puesta a tierra,
no generará tensiones de paso, ni tensiones de contacto peligrosas
para las personas e instalaciones a proteger.
La invención hace referencia a una tecnología
novedosa de puesta a tierra que incorpora varios sistemas, siendo
capaz de:
- a)
- evitar tensiones de paso peligrosas;
- b)
- evitar tensiones de contacto peligrosas;
- c)
- facilitar la tensión de fuga a tierra;
- d)
- disipar rápidamente la transferencia de energía a la tierra física;
- e)
- filtrar y atenuar retornos de corriente procedentes de rayos o sobretensiones indirectas desde la tierra a la instalación eléctrica;
Para poder llevar a cabo las funciones
detalladas, el sistema estará dotado de diversos elementos:
Así pues, tendrá que incorporar unos electrodos
especiales recargables automáticamente, incorporar un alojamiento
especial para relleno de productos químicos naturales que sirven al
mantenimiento de la conductividad eléctrica en el compuesto de
tierras orgánicas, mantener constantemente la conductividad
eléctrica de los electrodos automáticamente, incorporar un sistema
de riego automático para el mantenimiento de la humedad del
compuesto de tierras orgánicas o químicas, incluir un dosificador
de sales iónicas para mejorar el PH del agua del humidificador,
incorporar dos seccionadores de tierras con barra equipotencial
para facilitar las conexiones de los cables de tierra, incorporar
una sonda de humedad para el control de la humedad del conjunto del
compuesto de tierras orgánicas o químicas que compone la puesta de
tierra, incorporar un registro accesible para el mantenimiento y
tener un sistema de control informatizado y automático.
Así pues, el sistema comprenderá:
- Un pozo realizado en un terreno cualquiera; electrodos especiales de metal;
- Compuesto de tierras orgánicas y químicas;
- Enlace con la tierra;
- Sistema de humidificación automático;
- Instalaciones e interconexiones eléctricas, hidráulicas y electrónicas;
- Sistema de carga para las sales naturales; sondas de control;
- Módem y conexión teléfono;
- Miniordenador para la gestión, análisis y seguimiento en tiempo real del comportamiento de la instalación del sistema de puesta a tierra.
Todas las puestas a tierra dependen de un factor
básico para mantener su eficacia, la resistivilidad propia del
terreno donde se vayan a ubicar los electrodos.
De la resistencia propiamente dicha del terreno,
depende que el conjunto de la puesta a tierra de la instalación sea
eficaz o no funcione dentro de los parámetros normalizados para
conducir y disipar las fugas de corriente a tierra y evitar de esta
manera las tensiones peligrosas.
Cuanto menor sea la resistencia específica del
terreno, menor será el valor de lectura de la resistencia en la
toma de tierra eléctrica. Esta capacidad viene expresada en ohmios
por metro (\Omega x m).
Esta característica dieléctrica del terreno es
muy variable y son diversos los factores naturales que cambian en
función de la estación del año y de la climatología de la zona:
Se indican en la siguiente tabla algunas
referencias de resistencia eléctrica de los terrenos.
Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes
compactos y húmedos
\dotl50
Terrenos cultivables poco fértiles, terraplenes
compactos y secos
\dotl500
Suelos pedregosos desnudos, arenas secas
permeables
\dotl3.000
Limo
\dotl20 a 100
Humus
\dotl10 a 150
Turba húmeda
\dotl5 a 100
Arcilla plástica
\dotl50
Margas y arcilla compacta
\dotl100 a 200
Margas del jurásico
\dotl30 a 40
Arena arcillosa
\dotl50 a 500
Arena cilicea
\dotl200 a 300
Caliza compacta
\dotl1.000 a 5.000
Suelo pedregoso desnudo
\dotl1.500 a 3.000
Pizarra
\dotl50 a 300
Granito, gres y alterados
\dotl100 a 600
Por ejemplo, las altas temperaturas evaporan la
humedad del terreno aumentando su resistencia eléctrica.
La lluvia humidifica el terreno reduciendo la
resistencia eléctrica del terreno.
Las heladas reducen la conductividad eléctrica
del terreno.
Los excesos de agua descomponen los compuestos
químicos naturales aumentando la resistencia del terreno.
También ha de tenerse en cuenta la acción de los
minerales y en especial la salinidad que influye en la mejora de la
resistencia eléctrica.
Según los estudios del comportamiento de los
electrodos de tierra y su funcionalidad, se ha detectado que
periódicamente la resistencia de la puesta a tierra varía en
función de varios paramentos.
El hecho de no instalar registros para facilitar
el mantenimiento impide poder limpiar o cambiar el electrodo de
tierra.
Las diferentes capas telúricas generan efectos de
electrólisis entre diferentes minerales, oxidando o produciendo
electrólisis en el electrodo y deteriorando los electrodos que
están en contacto físico con la tierra.
Durante la vida de una instalación eléctrica, la
resistencia de la toma de tierra varía considerablemente; La
normativa del REBT (MI BT 039), indica que el objetivo final de una
puesta a tierra es evitar diferencias de potencial y tensiones de
contacto no superiores a 24 V en el local o emplazamiento del
conductor y 50V en el resto de los casos.
La norma, recomienda controlar anualmente el
valor de la resistencia eléctrica de los electrodos en las
estaciones del año mas secas y revisar completamente la toma de
tierra cada 5 años. Durante este tiempo la instalación de tierras
puede sufrir variaciones considerables si no se efectúa un correcto
mantenimiento.
La problemática actual, consiste en que cada
instalación eléctrica o de pararrayos utiliza una toma de tierra, y
ésta es variable en cada estación climática; la normativa no obliga
a efectuar revisiones durante el año y para efectuar su revisión o
mantenimiento el operario tiene que acceder a los electrodos con la
finalidad de llevar a cabo la lectura, lo cual no es siempre fácil.
En el caso de que los valores no sean los adecuados se tendrá que
mejorar su eficacia y acceder a los electrodos.
La nueva tecnología en los sistemas de puesta a
tierra, ha sido diseñada a partir del estudio de varias
necesidades; sus características propias de funcionamiento, están
basadas en mantener la constante de la resistencia eléctrica del
conjunto terreno-puesta a tierra durante las
diferentes estaciones climáticas del año.
El sistema incorpora diferentes tecnologías
interconectadas para leer y corregir, si fuera necesario, los
valores de lectura eléctrica de la resistencia del terreno. Este
proceso se efectúa automáticamente y se controla por un
miniordenador, con la finalidad de conseguir, en tiempo real, el
valor dieléctrico optimo del conjunto terreno/puesta a tierra,
garantizando así una toma de tierra eficaz que disipe las
corrientes de defecto de la manera más uniforme y desparramada
posible, cubriendo un gran volumen de protección, también a las
personas, contra contactos eléctricos directos o indirectos y
proteger asimismo los equipos eléctricos conectados a la instalación
eléctrica.
Mas concretamente, el nuevo sistema de puesta a
tierra disipa eficazmente las fugas a tierra procedentes de la
instalación eléctrica, incorporando el conjunto del sistema varias
tecnologías que pueden definirse como "Puesta a tierra
inteligente". En efecto, registra, analiza y modifica los
parámetros eléctricos y químicos del terreno para mantener una
constante dieléctrica de los electrodos de la toma de tierra,
consiguiendo así una estabilidad en tiempo real de la resistencia
eléctrica de todo el conjunto de la puesta a tierra, objeto de la
presente invención.
Con la finalidad de poder llevar a cabo una
descripción detallada de los diversos componentes del sistema de
puesta a tierra inteligente objeto de la presente invención, se
adjuntan unos dibujos en los que se representa una realización
práctica, no limitativa del mencionado sistema.
En dichos dibujos, y en su figura 1 y única, se
muestra esquemáticamente la instalación y conexionados mecánico,
hidráulico y eléctrico, junto con la totalidad de componentes y
equipos de control, detección y análisis.
De acuerdo con dichos dibujos, y en particular en
su figura 1, se representa el sistema de puesta a tierra
inteligente, el cual está constituido por los elementos
siguientes:
El electrodo principal (1) y las sondas de
humedad y temperatura (2) ubicados en el interior del tubo (3)
situado paralelamente al electrodo principal (1).
Un tubo humidificador (4) de tierras, dispuesto a
modo de serpentín en todo el perímetro del lugar de ubicación de la
instalación, conectado a la tubería de alimentación (5), que
incorpora la llave de paso (6).
En la zona central se sitúa un compartimento de
dosificación (7), en cuyo interior figura el difusor de sales (8).
Dicho compartimento (7) está alimentado desde la tubería (5), a
través de la llave de paso (9).
El conjunto se sitúa en el interior de un pozo
(10), relleno de un compuesto orgánico-químico
natural (11), perfectamente compactado, y en su parte superior se
ubica la arqueta (12) con su pasamanos (13) y la tapa de registro
(14).
El conjunto de pozo (10) y arqueta (12) se
completa con una cubeta (15), elaborada en un sistema de obra
adaptada a las necesidades estructurales del lugar y de su entorno,
de resistencia suficiente para todos los esfuerzos y movimientos a
soportar.
Exteriormente, el sistema está constituido por
los elementos siguientes:
- a)
- Dos desconectadores (17) de tierras y una barra de equipotencial para la separación de circuitos en el momento de efectuar revisiones, ubicados en una caja de superficie (18), de fácil registro. Estos desconectadores (17) estarán conectados con los electrodos (1) mediante el cable de tierra (19).
- b)
- Una barra equipotencial donde se conectarán las diferentes líneas de tierra, una sonda o electrodo (20) para registrar la intensidad de corriente de fuga de tierra.
- c)
- Un programador (21), de alcance mensual, para regulación de los ciclos de agua;
- d)
- un dosificador de sales (22)
- e)
- y un analizador de PH (23), todo ello con sus conexiones hidráulicas y eléctricas (24) adecuadas; y
- f)
- Finalmente, un miniordenador (25) situado en lugar no húmedo, protegido, con la instalación de interconexión (26) con todos los equipos del sistema.
El conjunto del sistema de puesta a tierra
inteligente objeto de la presente invención, se instalará dentro de
un pozo (10) efectuado en cualquier tipo de terreno y lo mas cerca
posible de la instalación eléctrica o del pararrayos desionizador
de carga electroestática a que deba proteger.
El desarrollo técnico de montaje e instalación,
puede dividirse en cinco fases:
Fase
1
Para la implantación del sistema se valorará la
naturaleza geológica del terreno y su resistencia eléctrica
natural.
Fase
2
En una porción de terreno determinada, se
efectuará una perforación o pozo (10), cuyas medidas serán
variables en función de cada tipología de terreno y las necesidades
dieléctricas de la puesta a tierra.
Fase
3
En el pozo (10) efectuado para la instalación de
la puesta a tierra, se montará verticalmente el electrodo principal
(1), situándose el tubo (3) para acceder y alojar las sondas de
humedad y temperatura (2). Se instalará el tubo humidificador de
tierras (4) en todo el perímetro del pozo (10) y se conectará a la
tubería (5) que incorpora una llave de paso de agua (6),
posicionando el difusor de sales (8) en el compartimiento de
dosificación (7) que esta alimentado por la entrada de agua de la
llave de paso (9).
Una vez efectuada la instalación de esta parte
mecánica, hidráulica y eléctrica, se procede al relleno y
compactación del compuesto de tierras orgánico y químico natural
(11) y a continuación se construye la arqueta (12) con los
pasamuros (13) y correspondiente tapa de registro (14).
Para finalizar esta fase se acaba de rellenar el
pozo con una cubeta de suelo de obra (15) adaptado a las
necesidades estructurales, hormigón, gravas, arenas o cualquier
tipo de material que garantice la resistencia de la arqueta y el
movimiento de tracción del conjunto de la puesta a tierra y
pozo.
Fase
4
Se instalara una caja de superficie, de fácil
acceso (18) para la toma de tierra eléctrica; en la caja se
colocaran los 2 desconectadores (17) de tierras y la barra de
equipotencial (18) para separar circuitos en el momento de efectuar
revisiones, estando los desconectadores conectados a los diferentes
electrodos (1) por el medio del cable de tierra (19); pudiéndose
efectuar en la barra equipotencial las conexiones de las diferentes
líneas de tierra: la línea principal de tierra con sus diversas
derivaciones, la secundaria para el pararrayos desionizador de
carga electroestática, instalaciones de antenas y anillos o redes
de tierra periféricas y otras en función de la necesidad,
conductores de protección y masas metálicas. En el cable de tierras
(19) se instalará una sonda o electrodo (20) para registrar la
intensidad de corriente de fuga a tierra.
Se instalará además un programador mensual (21)
que regulará los ciclos de agua, y a continuación se colocará el
dosificador de sales (22) y el analizador de PH (23); procediéndose
una vez colocados, a la instalación hidráulica y eléctrica de los
equipos (24).
Por último se instalará el miniordenador (25), en
una zona no húmeda y se efectuará la instalación necesaria (26)
para interconectar todos los equipos mencionados.
Si no es posible colocar el minordenador (25), en
una instalación cercana, se conectará la instalación del sistema de
puesta a tierra inteligente a un módem y línea telefónica,
registrando y enviando los datos de lectura en tiempo real o en
función de la necesidad mediante una red inalámbrica o
terrestre.
Una vez acabada la instalación, se procederá al
control de las funciones correctas y vitales de cada equipo,
programación de periodos o ciclos, lectura de valores eléctricos y
resistencias, primera dosificación de productos si fuera necesario,
puesta en servicio del miniordenador, instalación del software,
lectura de pruebas, conexión a tierra y puesta en servicio.
La forma exterior, dimensiones, disposición y
aspecto interior de los elementos que forman el sistema de puesta a
tierra inteligente objeto de la presente invención, así como los
materiales empleados en su realización, serán susceptibles de
variaciones técnicas en función de la necesidad de protección de la
zona y naturaleza geológica, finalidad básica de la presente
invención. No serán, pues, los factores antes enumerados,
limitativos de la esencialidad de la presente patente de invención,
esencialidad que queda resumida en las reivindicaciones
siguientes.
Claims (6)
1. Sistema inteligente de puesta a tierra para
disipar la fuga de corriente o sobretensión eléctrica de maniobra,
que se produce en una instalación eléctrica o en una instalación de
pararrayos desionizador de carga electroestática, adaptable a todo
tipo de instalaciones eléctricas, y cuya finalidad es minimizar las
tensiones eléctricas originadas en el cable de tierra durante las
fugas de corriente eléctrica en caso de avena o de tormenta
electro-atmosférica, caracterizándose
esencialmente por la incorporación de una serie de componentes
capaces de evitar dichas tensiones de paso, tensiones de contacto y
además facilitar la tensión de fuga a tierra, la disipación rápida
de la transferencia de energía a la tierra física, el filtro y
atenuado de los retornos de corriente procedentes de rayos o
sobretensiones indirectas, desde la tierra a la instalación
eléctrica, cuyos componentes incorporados son unos electrodos
especiales (1), recargables automáticamente, un alojamiento especial
para almacenamiento de productos químicos naturales, destinados al
mantenimiento de la conductividad eléctrica en el compuesto de
tierras orgánicas (11), mantenimiento que es constante y automático
de la conductividad eléctrica de los electrodos (1), un medio de
riego automático para el mantenimiento de la humedad del compuesto
de tierras orgánicas y químicas; un dosificador (8) de sales
iónicas para mejora del PH del agua del humidificador; dos
desconectadores de tierra (17) con barra equipotencial, para
facilitar las conexiones de los cables de tierra (19); una sonda
(2) de humedad, para el control de la humedad del compuesto de
tierras; y un medio de control automático e informatizado, mediante
miniordenador (25).
2. Sistema inteligente de puesta a tierra, según
la reivindicación anterior, caracterizado porque los
componentes descritos tienen por objeto lograr mantener la
resistividad propia del terreno donde debe ubicarse el sistema, con
la finalidad de garantizar la eficacia y correcto funcionamiento del
sistema de puesta a tierra, considerando los factores incidentes de
la naturaleza geológica del terreno, con sus valores medios y de
referencia en ohmios por metro, así como el factor incidente de los
cambios climáticos y el de la acción de los minerales, en especial
la salinidad.
3. Sistema inteligente de puesta a tierra, según
las reivindicaciones anteriores, caracterizado por conseguir
el mantenimiento de la constante de resistencia eléctrica del
conjunto terreno-puesta a tierra, en todas las
estaciones climáticas anuales, mediante la incorporación de diversas
tecnologías interconectadas, que permitirán la lectura y corrección
de los valores de resistencia eléctrica del terreno (11),
controladas mediante un miniordenador (25), permitiendo, si es
necesario, alcanzar, de forma automática, el valor dieléctrico
óptimo del conjunto terreno-puesta a tierra y
garantizar una toma de tierra que proteja sobradamente personas y
objetos en un área superficial de considerables dimensiones.
4. Sistema inteligente de puesta a tierra, según
la anterior reivindicación, caracterizado porque, valorada
suficientemente la naturaleza geológica del terreno y su
resistencia eléctrica natural, se ubicará el sistema en el interior
de un pozo (10) situado preferentemente lo más cerca posible de la
instalación a proteger, instalándose verticalmente el electrodo
principal (1), y paralelamente a éste las sondas de humedad y
temperatura (2) alojadas en el tubo (3) disponiéndose un tubo
doblado en serpentín (4) para humidificación de tierras, tubo
conectado a la tubería de alimentación (5), con la llave de paso (6)
para regulación, situándose en la parte central el compartimento de
dosificación (7), con el difusor de sales (8) en su interior y la
entrada de agua a través de la llave de paso (9), rellenándose y
compactando debidamente el compuesto de tierras orgánico y químico
natural (11), todo ello ubicado en el interior de una arqueta (12)
adecuada, con la tapa de registro (14) y un suelo protector
(15).
5. Sistema inteligente de puesta a tierra, según
las reivindicaciones 3ª y 4ª, caracterizado porque en la
parte externa al pozo (10), el sistema dispone de una caja de
superficie, de fácil acceso (18), para la toma de tierra eléctrica,
y dos desconectadores (17) conectados a los diferentes electrodos
(1), mediante el cable de tierra (19), sobre el cual se instalará
una sonda (20) para registro de la intensidad de corriente de fuga
a tierra, completándose la instalación con un programador (21),
preferentemente de cobertura mensual, para regulación de los ciclos
de agua, junto con el dosificador de sales (22), el analizador de
PH (23) y las diferentes conexiones hidráulicas y eléctricas (24);
el miniordenador (25) instalado en una zona no húmeda contará con la
instalación (26) que interconectará todos los elementos instalados,
siendo posible, en caso de colocar el miniordenador (25) muy
alejado, conectarlo a la instalación por línea telefónica con su
correspondiente módem.
6. Sistema inteligente de puesta a tierra, según
las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque
mediante el control permanente y en tiempo real de la resistencia
eléctrica del conjunto terreno-puesta a tierra, por
las sondas de humedad y temperatura (2), gracias al miniordenador
(25), se activarán los diversos componentes destinados a modificar
la humedad de la tierra compactada (11), así como llevar a cabo la
adición de las sales debidamente dosificadas, a través del
dosificador (7) y el difusor (8), garantizándose de esta manera y
de forma automática e inteligente la plena eficacia de la toma de
tierra instalada.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200401672A ES2245890B1 (es) | 2004-07-08 | 2004-07-08 | Sistema inteligente de puesta a tierra. |
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|---|---|---|---|
| ES200401672A ES2245890B1 (es) | 2004-07-08 | 2004-07-08 | Sistema inteligente de puesta a tierra. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2245890A1 ES2245890A1 (es) | 2006-01-16 |
| ES2245890B1 true ES2245890B1 (es) | 2006-07-16 |
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2004
- 2004-07-08 ES ES200401672A patent/ES2245890B1/es not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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