262 - Sistemas de Puesta a Tierra

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE
CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
SYLLABUS
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
Nombre del Docente
ESPACIO ACADÉMICO (Asignatura):
SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
Obligatorio
Básico

Electivo
Intrínseco
Código:
262
Complementario

Extrínseco
Número de Estudiantes
Grupo
Número de Créditos
Tres (3)
TIPO DE CURSO:
Teórico
Práctico
Teórico - Práctico

Alternativas Metodológicas:

Clase Magistral
Proyectos Tutoriados
Seminario
Seminario-Taller

Taller


Prácticas
Otros
HORARIO
DÍA
HORAS
SALÓN
I. JUSTIFICACIÓN DEL ESPACIO ACADÉMICO
La continua expansión de los sistemas eléctricos y de telecomunicaciones ha provocado que se fije
especial atención en los esquemas de protección y seguridad. Las puestas a tierra son esenciales para
preservar la seguridad de las personas y de los equipos bajo condiciones normales y de falla y su uso
está orientado en espacial a proporcionar los medios para disipar las corrientes eléctricas a tierra sin
exceder los límites de operación de la red y de los equipos. Estas funciones hacen del diseño y la
instalación adecuada de una puesta a tierra una tarea de especial cuidado en ingeniería eléctrica. De
hecho, si se presentan fallas o problemas en el diseño o construcción de una puesta a tierra pueden
aparecer sobretensiones que comprometan el aislamiento y la vida útil de los equipos, o en el peor de los
casos se pueden provocar choques eléctricos que puedan causar heridas graves y hasta la muerte de
personal técnico o personas que estén en contacto con las redes eléctricas.
La asignatura de Sistemas de Puesta Tierra ha sido diseñada y propuesta como una electiva intrínseca
del núcleo profesional en ingeniería eléctrica con el propósito de brindar a los estudiantes herramientas
conceptuales (teórico-prácticas) que le permitan comprender y analizar todos los procedimientos técnicos
y normativos que se deben seguir para un adecuado diseño de un sistema de puesta a tierra, su
construcción y su adecuado mantenimiento. Adicionalmente, proporcionará a los estudiantes criterios
para la selección de materiales y la estimación del desempeño del sistema de puesta a tierra.
Conocimientos Previos:
•
Circuitos eléctricos
•
Campos electromagnéticos
•
Instalaciones Eléctricas
II. PROGRAMACIÓN DEL CONTENIDO
OBJETIVO GENERAL
Analizar los conceptos, técnicas y normatividad actual para el diseño y operación de sistemas de puesta
a tierra para aplicaciones residenciales, comerciales e industriales
OBJETIVOS ESPECIFICOS







Revisar los fundamentos teóricos y técnicos de los sistemas de puesta a tierra
Identificar los materiales y elementos en la instalación de un sistema de puesta a tierra y analizar su
influencia dentro de su proceso de diseño
Determinar cualitativamente y cuantitativamente los efectos de altas tensiones, altas corrientes y
transitorios sobre un sistema de puesta a tierra
Establecer los procedimientos para diseñar y construir sistemas de puesta a tierra de acuerdo a la
normatividad vigente
Desarrollar habilidades prácticas para el diseño de circuitos de prueba, la realización de montajes y la
estimación de los parámetros característicos de un sistema de puesta a tierra
Analizar diferentes alternativas y optar por la mejor solución para el diseño y construcción de un
sistema de puesta a tierra
Evaluar criterios de seguridad en sistemas de puesta a tierra
COMPETENCIAS DE FORMACIÓN:
Competencias de Contexto




Consolidar una formación profesional con responsabilidad social y valores éticos para tomar
decisiones en favor del bien común
Interactuar y trabajar de manera conjunta con otras personas para dar solución a un problema
planteado
Desarrollar actitudes enfocadas a fortalecer la responsabilidad y la participación
Desarrollar habilidades para protegerse y proteger otras personas frente a problemas que generen
riesgo eléctrico
Competencias Básicas:





Conocer sobre las condiciones de riesgo y la manera en que se deben evitar para garantizar una
mayor vida útil de los equipos eléctricos
Calcular y seleccionar los materiales y equipos necesarios para la implementación de un sistema de
puesta a tierra, teniendo en cuenta requerimientos particulares
Hacer los diseños eléctricos de un sistema de puesta a tierra y evaluar su interacción y efectividad
respecto a las instalaciones a proteger
Evaluar los efectos de altas tensiones, altas corrientes y transitorios sobre el sistema de puesta a
tierra
Aplicar la reglamentación vigente en la construcción y prueba de sistemas de puesta a tierra
Competencias Laborales:
 Calcular, diseñar, construir y mantener sistemas de puesta a tierra para uso residencial, comercial e
industrial
 Conocer y aplicar la normatividad relacionada con el diseño e instalación de sistemas de puesta a
tierra
 Diseñar y construir sistemas eléctricos de baja, media y alta tensión
 Usar equipos de medición e instrumentación para pruebas técnicas según normatividad
 Determina procedimientos técnicos de la conexión de sistemas de puesta a tierra
PROGRAMA SINTÉTICO:










Unidad 1. Generalidades y conceptos básicos
Unidad 2. Fundamentos de SPT
Unidad 3. Análisis de corrientes a tierra y evaluación de potenciales riesgosos
Unidad 4. Características eléctricas del suelo
Unidad 5. Modelamiento del suelo
Unidad 6. Impedancia y Resistencia de puesta a tierra (RPT)
Unidad 7. Diseño de SPT en sistemas de baja y media tensión
Unidad 8. Diseño de SPT en sistemas de alta tensión y subestaciones eléctricas
Unidad 9. Casos de estudio y condicionamientos especiales
Unidad 10. Mantenimiento de sistemas de puesta a tierra
III. ESTRATEGIAS
Metodología Pedagógica y Didáctica







Asistencia a clases magistrales
Talleres y estudios de caso
Prácticas de laboratorio
Análisis y diseño de sistemas
Horas
Tipo de Curso
Teórico
Investigaciones e Informes
Simulaciones
Sustentación de actividades y proyectos
Horas
profesor/sem
Horas
Estudiante/sem
Total Horas
Estudiante/semestre
TD
TC
TA
(TD + TC)
(TD+TC+TA)
X 16 semanas
3
1
4
4
8
128
Créditos
3
Trabajo Directo (TD): trabajo de aula con plenaria de todos los estudiantes.
Trabajo Cooperativo (TC): Trabajo de tutoría del docente a pequeños grupos o de forma individual a los
estudiantes.
Trabajo Autónomo (TA): Trabajo del estudiante sin presencia del docente, que se puede realizar en
distintas instancias en grupos de trabajo o en forma individual en casa o en biblioteca, laboratorio, etc.
IV. RECURSOS
Medios y Ayudas






Video beam y proyector de acetatos
Herramientas multimedia y documentos audiovisuales
Laboratorio de pruebas de alta tensión
Sistemas de medición e instrumentación
Herramientas de software especializado (ATP/EMTP, COMSOL, ETAP, DIgSILENT, MATLAB)
Normas técnicas (NTC, IEEE, IEC, ANSI, ASTM)
Bibliografía
Textos Guías
1. MORENO G., VALENCIA J., CARDENAS C., Villa W., Fundamentos e ingeniería de las puestas a
tierra. Editorial Universidad de Antioquia. 2007
2. RAMIREZ J. S., CANO E. A., Sistemas de Puesta a Tierra: Diseñado con IEEE-80 y evaluado con
MEF. Editorial Universidad Nacional de Colombia. Manizales, 2010
3. MEJIA VILLEGAS S.A, Subestaciones de Alta y Extra Alta Tensión, 2003
4. Reglamento Técnico en Instalaciones Eléctricas – RETIE. Ministerio de minas y energía -- disponible
en (http://www.minminas.gov.co)
5. NTC 2050. Código eléctrico colombiano
6. NTC 2206. Equipo de conexión y puesta a Tierra
7. NTC 4552. Protección contra rayos. Principios Generales
8. NTC 4591. Técnicas de ensayo de alta tensión. Definiciones generales y requisitos de ensayo
9. Std. IEEE 80. Guide for Safety in AC Substation Grounding
10. Std. IEEE 142. Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems
Textos Complementarios:


Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG). Resoluciones generales
Stevenson, William D. “Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia”
Revistas:
IEEE Industry Applications Magazine
IEEE Industry Applications – Transactions
Direcciones de Internet
 www.icontec.org.co
 www.ieee.org
 www.esolutions.com.co
 www.elsevier.com
 www.sciencedirect.com
 www.etap.com
 www.digsilent.de
V. ORGANIZACIÓN / TIEMPOS (De Qué Forma?)
Espacios, Tiempos, Agrupamientos
SEMANAS ACADÉMICAS
PROGRAMA SINTÉTICO
Unidad 1. Generalidades y
conceptos básicos



Conceptos básicos de riesgo
eléctrico
Efectos fisiológicos de la
electricidad en el cuerpo humano
Terminología y equipos
Unidad 2. Fundamentos de SPT





Introducción: definiciones básicas,
importancia de las puesta a tierra
Esquemas de conexión a tierra
Componentes
de
un
SPT:
conductores y conectores, bajantes,
pararrayos y electrodos
Configuraciones de electrodos
Mallas de puesta a tierra
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
Unidad 3. Análisis de corrientes a
tierra y evaluación de potenciales
riesgosos








Modelos
(representación)
y
equivalentes
de
un
sistema
eléctrico
Corrientes simétricas o asimétricas
Cálculo de corrientes de falla
Impedancia del cuerpo humano
Tensiones de paso y de contacto
Potenciales permisibles
Gradiente de potencial a tierra
Equipos de protección personal
Unidad 4. Características eléctricas
del suelo




La tierra y la resistividad del suelo
Tipos de suelos y resistividades
típicas
Permitividad
eléctrica
y
permeabilidad eléctrica del suelo
Parámetros eléctricos en función de
la frecuencia


Resistividad aparente
Medición de la resistividad del
suelo:
método
Wenner,
Schlumberger y otros
 Medición de parámetros del suelo
en función de la frecuencia
 Procedimientos y precauciones en
la medición
 PRACTICAS 1 y 2
Unidad 5. Modelamiento del suelo



Modelos lineales del suelo
Modelos
del
suelo:
suelo
homogéneo, dos capas y múltiples
capas
Otros modelos de suelos

Estimación de parámetros del suelo
usando
herramientas
computacionales
 PROYECTO FINAL PARTE 1
 PARCIAL 1
Unidad 6. Impedancia y Resistencia
de puesta a tierra (RPT)







Valores aceptables de RPT
Cálculo de la RPT para diferentes
configuraciones de electrodos
Selección de conductores de
puesta a tierra de equipos
Medición de RPT de electrodos a
tierra: caída de potencial, método
de dos y tres puntos, pérdidas,
errores
Medición de RPT para mallas y
torres de transporte de energía
Procedimientos y precauciones en
la medición
PRACTICAS 3 y 4
Unidad 7.
Diseño de SPT en
sistemas de baja y media tensión

Generalidades
y componentes
esenciales del diseño de SPT
 Valores
aceptables
(recomendados)
 Cálculo de RPT en sistemas de BT
y MT
 Aspectos de seguridad: potenciales
de paso y de contacto
Unidad 8.
Diseño de SPT en
sistemas
de
alta
tensión
y
subestaciones eléctricas

Detalles constructivos del SPT en
subestaciones y sistemas HV
 Valores aceptables de la RPT
(recomendados)
 Cálculo de RPT en sistemas de alta
tensión: sección de conductor,
tensión de retículo, tensiones de
paso, diseño según IEEE-80
 Aspectos de seguridad: potenciales
de paso y de contacto
 Optimización de mallas de puesta a
tierra
 Protección contra rayos: cable de
guarda y apantallamiento
 PROYECTO FINAL PARTE 2
Unidad 9. Casos de estudio y
condicionamientos especiales






Puesta a tierra para equipos
eléctricos y electrónicos en BT
Tierras aisladas y tierras
temporales
SPT en sistemas de corriente
directa (DC)
Respuesta transitoria de los SPT
Estimación del comportamiento de
SPT
usando
herramientas
computacionales
PROYECTO FINAL PARTE 3
Unidad 10. Mantenimiento de
sistemas de puesta a tierra


Soldadura exotérmica y conexiones
Corrosión por acción
electroquímica
 Mediciones de mantenimiento a
SPT
 Monitoreo continuo
 Alteración de la resistividad del
terreno y suelos artificiales
 PRACTICA 5
 PARCIAL 2
Unidad 11. Sustentación proyecto
final
VI. EVALUACIÓN
TIPO DE EVALUACIÓN
FECHA
PORCENTAJE
PRIMER CORTE
Talleres y otras actividades
Semana 8 de clases
35%
SEGUNDO CORTE
Talleres y exposición
Semana 16 de clases
35%
EXAMEN FINAL
Talleres, proyecto y evaluación Semana 17 -18 de
final
clases
30%
ASPECTOS A EVALUAR DEL CURSO
1. Evaluación del desempeño docente
2. Evaluación de los aprendizajes de los estudiantes en sus dimensiones: individual/grupo,
teórica/práctica, oral/escrita.
3. Autoevaluación y Co-evaluación del curso: de forma oral entre estudiantes y docente.
Datos del Profesor
Nombre:
Pregrado:
Postgrado:
Correo Electrónico: