Tubería IMC, RMC y EMT como puesta a tierra de equipos

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Las tuberías IMC, RMC y EMT reducen los campos electromagnéticos hasta en un 95%, protegiendo eficazmente las computadoras y los equipos electrónicos sensibles de la interferencia electromagnética (EMI) causada por los sistemas de distribución de energía.

Los conductos y tuberías de acero también son excelentes conductores de puesta a tierra de equipos y cumplen con los requisitos del artículo 250 de NEC®.

El Instituto de Tecnología de Georgia ha realizado investigaciones sobre los atributos de protección y puesta a tierra de los conductos y tuberías de acero.

Además la NEC/NFPA70/NTC2050 permite el uso de la tubería IMC, RMC y EMT como conductor de puesta tierra de equipos.

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Tubería IMC, RMC y EMT como conductor de conexión a tierra de los equipos

Además de la conexión a tierra del sistema, se requiere conexión a tierra para los equipos y protección de las personas (Grounding y Bonding).

Los conductores de conexión a tierra de los equipos deben tener el tamaño adecuado y estar unidos a todas las partes metálicas, con el fin de que tengan el mismo potencial eléctrico que la tierra y así evitar descargas eléctricas, proporcionando una ruta de baja impedancia que facilita el funcionamiento de los dispositivos de protección.

La National Electrical Code® (NEC®)/NTC2050 reconoce varios tipos de conductores que pueden usarse como conductores de puesta a tierra de equipos en la Sección 250.118 (Equipment grounding), entre ellos están las tuberías metálicas rígidos (RMC), los conductos metálicos intermedios (IMC) y los tubos metálicos eléctricos (EMT) estos están permitidos en 250.118 (2), (3) y (4) respectivamente, seguidos de otros usos restringidos para tubos metálicos, bandejas metálicas portacables y cables metálicos.

EMT-imc-rmc conductor de puesta a tierra del equipo

Las tuberías IMC, RMC y EMT se utilizan ampliamente en sistemas de distribución de energía secundaria, en interiores y exteriores. Los sistemas están diseñados de tal manera que la tubería de IMC, RMC o EMT no transporta ninguna corriente eléctrica apreciable en condiciones normales de funcionamiento.

Bajo ciertas condiciones de falla, la tubería IMC, RMC o EMT, actuando como un conductor de puesta a tierra del equipo, transportará la mayor parte de la corriente de falla de retorno o en algunos casos, será la única ruta de retorno de la corriente de falla a la fuente.

Accesorios para la conexión de la tubería IMC, RMC y EMT como puesta  a tierra de equipos

Las uniones y cajas se utilizan para proporcionar continuidad eléctrica con el fin de que los dispositivos de sobrecorriente funcionen y no existan riesgos de descarga. Este es el “toque final” para un sistema de canalización metálica, y se debe prestar mucha atención a los detalles. Todos los accesorios, orejetas, conectores etc., deberán estar certificados.

La unión equipotencial a tierra alrededor de los acoplamientos de la tubería de acero no es necesaria cuando la tubería EMT, IMC y RMC están correctamente fabricados y certificados. Una unión segura proporciona una excelente continuidad de baja impedancia. La unión equipotencial a tierra no es necesaria porque esta conexión entre el accesorio y la tubería ya cumple con la definición de unión de NEC.

Las tuberías metálicas para los circuitos de alimentación y ramales que operan a menos de 250 voltios a tierra deben estar unidos a la caja o gabinete, realizando una o más de las siguientes acciones:

  • Utilice accesorios certificados.
  • Para RMC o IMC, use dos contratuercas: una dentro y otra fuera de las cajas y gabinetes.
  • Utilice accesorios, como conectores EMT, con contratuerca que se asienten firmemente contra la caja o gabinete en el interior de las cajas y gabinetes.

NOTA: Quite la pintura en las áreas de las contratuercas para asegurar un camino de tierra continuo. Vuelva a pintar o cubra cualquier área expuesta después de que se complete la instalación.

Requisitos del NEC/NFPA70/NTC2050 para utilizar las tuberías IMC, RMC o EMT como puesta tierra de equipos

El artículo 250 del NEC/NTC2050 contiene los requisitos generales para la conexión a tierra y la unión a tierra de las instalaciones eléctricas, así como otros requisitos específicos.

Según el Manual del NEC (Handbook), en las “Secciones 250.4 (A) y (B)” Requisitos generales para la conexión a tierra “establecen en detalle lo que debe lograrse mediante la conexión a tierra y la conexión de las partes metálicas del sistema eléctrico. Las partes metálicas deben formar una ruta efectiva de baja impedancia a tierra para conducir de manera segura cualquier corriente de falla y facilitar el funcionamiento de los dispositivos de sobrecorriente que protegen los conductores del circuito”.

La Parte VI del Artículo 250 cubre específicamente la puesta a tierra de los equipos. La Parte VI incluye la lista de conductores de puesta a tierra de equipos permitidos en la Sección 250.118, como se indicó anteriormente.

Para que las tubería IMC, RMC y EMT funcionen eficazmente como conductores de puesta a tierra de equipos, es fundamental que estén instaladas correctamente con conectores ajustados. Si ocurre una falla, esto ayuda a asegurar una ruta continua de baja impedancia de regreso al dispositivo de protección contra sobrecorriente.

Si los conectores no están bien ajustados o si hay una ruptura en la ruta de corriente de falla a tierra, existe la posibilidad de descarga eléctrica para cualquier persona que entre en contacto con la tubería. El NEC requiere en la Sección 300.10 (Continuidad Eléctrica) y en 300.12 (Continuidad Mecánica) que “las tuberías metálicas, cables armados y otros recintos metálicos para conductores deben estar unidos con un conductor eléctrico continuo y deben estar conectados a todas las cajas, accesorios y gabinetes para brindar una continuidad eléctrica efectiva ”.

El NEC/NTC2050 también requiere que todas las conexiones, uniones y accesorios “se ajusten con las herramientas adecuadas”.

La Sección 250.122 cubre el tamaño de los conductores de puesta a tierra del equipo e incluye la Tabla 250.122, Tamaño mínimo de los conductores de puesta a tierra para la canalización y el equipo. Esta sección deja en claro que los tamaños de los conductores en la Tabla 250.122 pueden no ser adecuados para cumplir con 250.4 (A) (5), Ruta de corriente de falla a tierra efectiva y 250.4 (B) (4) y es posible que deban evaluarse para garantizar que puedan proporcionar la ruta de tierra efectiva.

La revista IAEI, establece que el “NEC no dicta ningún tamaño particular de tubería para que sirva como conductor de puesta a tierra del equipo respecto a un dispositivo de sobrecorriente aguas arriba. Se considera que la canalización metálica que tiene el tamaño adecuado para el llenado de los conductores proporcionará una ruta de retorno de falla a tierra adecuada para el equipo ”.

En 1966, Eustace C. Soares, uno de los expertos más reconocidos en el área de puesta a tierra de sistemas eléctricos, había publicado la primera edición de su libro, Puesta a tierra de sistemas de distribución eléctrica para seguridad, que incluía tablas que mostraban longitudes aceptables de tubería IMC, RMC y EMT para puesta a tierra de equipos. Si se realizaron pruebas de campo, nunca se descubrió evidencia de ello.

A principios de la década de 1990, los productores de tubería IMC, RMC y EMT decidieron emprender un proyecto de investigación para confirmar las Tablas de Soares, proporcionar pruebas científicas de que los tubos IMC, RMC y EMT  proporcionan una ruta de retorno de falla a tierra adecuada para el equipo y proporcionar un software que ayude a los ingenieros a determinar las longitudes adecuadas de los tubos de IMC, RMC y EMT cuando se utilicen para la conexión a tierra de equipos.

Investigación de tuberías IMC, RMC y EMT como puesta a tierra para equipos del Instituto de Tecnología de Georgia

Uno de los principales expertos en el campo de la puesta a tierra, el Dr. Sakis Meliopoulos, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática en Georgia Tech, quien dirigió la investigación de puesta a tierra que se completó en 1994.

Esta investigación representó la primera actualización sobre la impedancia y permeabilidad de las tuberías de acero en más de cuarenta años.

La primera fase de la investigación de puesta a tierra en Georgia Tech consistió en pruebas de resistencia y permeabilidad de varios tubos  de acero que se compraron a distribuidores locales. Basándose en esta información, el Dr. Meliopoulos y su equipo desarrollaron un modelo informático y validaron los resultados mediante pruebas de campo reales.

El siguiente paso era desarrollar un programa de software de computadora que permitiera al usuario calcular la longitud adecuada de las tuberías RMC, IMC o EMT necesarias para cumplir con los requisitos de NEC.

Longitud maxima tuberia como puesta a tierra de equipos
Longitudes máximas de las tuberías IMC, RMC y EMT como conductores de puesta a tierra

Software de calculo tuberías IMC, RMC y EMT como puesta a tierra para equipos

Unos años más tarde, Georgia Tech realizó una investigación sobre tuberías de acero para mostrar cómo las tuberías  reducen los campos electromagnéticos. Esta investigación se agregó a la investigación de puesta a tierra y finalmente se incorporó al programa de análisis de software GEMI (puesta a tierra e interferencia electromagnética), ahora disponible para descarga gratuita.

Software GEMi gratis

Los resultados de la investigación se publicaron en los informes que se muestran a continuación y llevaron al desarrollo del programa de software de análisis GEMI:

Resumen de la investigación de la tubería IMC, RMC y EMT como puesta a tierra por Georgia Tech

El proyecto de investigación de GEMI y el programa de análisis de software resultante demostraron que las tuberías RMC, IMC y EMT de acero galvanizado superan claramente los requisitos mínimos de conexión a tierra de los equipos exigidos por el NEC.

Además, la investigación de GEMI sobre puesta a tierra verificó lo siguiente:

La tubería RMC, IMC y EMT de acero galvanizado de tamaño comparable permiten el flujo de una corriente de falla más alta que un conductor de puesta a tierra de equipo de aluminio o cobre como se indica en NEC 250.118.

La tubería RMC, IMC y EMT de acero galvanizado proporcionan una ruta de baja impedancia a tierra y facilitan el funcionamiento de los dispositivos de sobrecorriente en recorridos que no exceden las longitudes máximas permitidas detalladas en el informe de investigación.

Cuando las longitudes no exceden el máximo permitido calculado por el software GEMI, los conductores de puesta a tierra suplementarios en los sistemas de energía secundarios encerrados en acero galvanizado RMC, IMC y EMT no aumentan la seguridad en una falla de fase a neutro. El uso de conductores de puesta a tierra de equipos suplementarios, al participar en el circuito de falla, reduce la impedancia general y puede aumentar o no la longitud permitida del tramo, según el tamaño y el diseño del sistema.

La longitud máxima permitida para un sistema específico depende del tamaño del conductor, el tamaño de la tuberia de acero y el tipo de falla. En muchos casos, la longitud máxima permitida para una falla de fase a neutro es más corta que la longitud máxima permitida para una falla de conducto de fase a acero. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, la tubería de acero no es el factor limitante en una falla de conductor a neutro.

Referencias:

https://steeltubeinstitute.org/

https://www.nema.org/

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