Lyncole Latam Blog
Falacia #2 Puesta a Tierra: El uso de carbón y/o material orgánico
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La práctica en mucho de América Latina para elaborar un sistema de puesta a tierra es cavar un pozo y llenar con la “receta de la abuelita” para lograr menos resistencia. Muchas veces se cavan un pozo de 1m x 1m por una profundidad de 2 hasta 3 metros. Llenan el pozo con una mezcla de ingredientes “favoritos” sin pensar en las consecuencias. Suelan usar ingredientes como:
- Materiales adicionales incluyendo:
- Suelos con mucha humus
- Abono de pollo (u otros animales)
- Suelos con “minerales” (colores como rojo)
- Bentonita u otro arcillas
- Sales
- Carbón vegetal
As veces se mezclan todo esto ingredientes después de rellenar el pozo. As veces se ponen en capas. No hay nada constante de la práctica con excepción de una: TODOS juran que su metido o receta es el mejor y “siempre hemos hecho así.”
Hay varios problemas con estas prácticas:
- Tal vez el peor es el uso de carbón. La leña o material usado para quemar al producir carbón casi resulta en impurezas incluyendo sulfatos. Producen ácidos (aunque débiles) al mezclar con agua.
- Bentonita e otras arcillas van a secar si no agrega agua durante el año. ¡Arcillas secas son aislantes!
- Material orgánico especialmente abono de pollo puede ser acídico
- Sales tienen baja resistividad. Sin embargo sales pueden provocar corrosión por electrolisis.
- Si el relleno no está BIEN compactado su resistividad puede ser mayor. Hemos visto la falta de compactar el relleno en pozos muchas veces.
- Carbón en sí mismo no puede compactar como suelos e arcillas.
Aquí está una foto de una “ex─jabalina” metida en un pozo con capas de aditivos incluyendo la de carbón. La capa de carbón es muy evidente: se comió el acero. Perdió la mitad de su masa.
Quince centímetros de corrosión: la capa de carbón
Nuestras recomendaciones para lograr una larga vida de sus jabalinas: clavar directamente al suelo. Evita el uso de material orgánico & carbón especialmente. Si tiene que cavar un pozo que rellena con el mismo material bien compactado. Usa jabalinas de cobre. Para “clavar” una jabalina de cobre hay que clavar con una jabalina de acero antes. Cuesta un poco más en tiempo.
Para mayor información: Lyncole América Latina info@lyncole-latam.com o teléfono +591-4458-0852
Tags: arcillas, bentonita, carbón, corrosion
Falacia #1 Puesta a Tierra: Ausencia de Mediciones
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Vamos a presentar una serie de entradas de blog sobre varias falacias de “puesta a tierra” o “aterramiento.” La primera tiene que ver con la falacia más común que hemos visto a través de varios años: la falta de mediciones de la resistividad de suelos antes de diseñar / elaborar su puesta a tierra. De vez en cuando clientes nos piden un diseño (¿Cuántas jabalinas necesito?) para un lugar. Recién recibimos un pedido de cotizar un diseño y material para lograr 5 ohmios en un sitio remoto. Nos mandaron esta foto abajo….
¿Se puede adivinar la resistividad del suelo?
¿Parece increíble, no? Sin embargo encontramos esta falacia vez tras vez. Hace pocos años tuvimos un cliente que tenía un contrato para instalar más que cien torres celulares. Su “diseño” fue el mismo para todo el territorio nacional: siete jabalinas. Tuvieron un problema con una de las instalaciones: no pudieron lograr ni 40 ohmios cuando su “diseño” fue para lograr 5 ohmios. Nos fuimos al sitio en la cima de una montaña. Medimos resistividades encima de 2000 ohm-metros. La verdad es que no sabemos como lograron 40-50 ohmios.
Hay varios problemas con diseñar un puesta a tierra sin medir la resistividad del suelo.
- El primero obviamente es que no sabe como lograr una resistencia con su sistema de puesta a tierra.
- No sabe si la resistividad del suelo es homogénea o no. Sin grabar varias mediciones no puede saber “¿qué es abajo?” ¡Puede ser una capa de alta resistividad!
- No sabe si hay suelos cercanos que de menor resistividad. No es fuera de común encontrar diferencias de 2:1 o 3:1 de resistividad. Menor resistividad = menos costo de material.
Siempre tiene que medir la resistividad del suelo antes de comenzar un projecto de puesta a tierra. En Lyncole uno de nuestros servicios más destacados es la medición de resistividad de suelos. Llamanos para programar mediciones para su puesta a tierra. Una serie de mediciones puede pagar por sí mismo muchas veces.
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Tags: Aterramiento, mediciones resistividad, minimizar costo
Muerte en la Fosa
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El costo de agregar «veneno» a jabalinas de acero y cobre es la muerte de la jabalina, tarde o temprano. En este caso la jabalina de acero bañado con cobre fue puesto hace 12 años. Lo que dijeron es que el contratista puso sal, material orgánico y carbón. Sal no es corrosiva en sí mismo pero puede ayudar en el proceso de corrosión. Muchas veces «material orgánico» puede ser la combinación de subproductos de origen animal más tierra con bastante humus. Tal «material orgánico» puede ser corrosivo dependiendo de su composición. Pero carbón / carbón vegetal es el culpable de mucha corrosión. Carbón vegetal puede variar en su composición química: el tipo de leña, el proceso de quemar, etc. Es conocido que carbón vegetal es la fuente de ácidos, otra vez dependiendo de la humedad del suelo, que tipo de tierra.
Puede ver que la jabalina está completamente gastada. La parte superior todavía tiene «algo» de acero. La parte enterrado ha desaparecida. El cobre está descolorado. El proceso de corrosión va a atacar el acero primero. Si la jabalina fuera cobre metido en la fosa de «veneno» puede ser que la víctima de corrosión también.
Tal jabalina es una de pocas para la Puesta a Tierra (PAT) para un cliente. Las otras jabalinas también sufrieron la misma suerte: muerte por veneno. Tal sistema de PAT no puede proveer la resistencia a tierra necesaria para unos PLCs y motores. El cliente nos llamó cuando varias placas de los PLCs fueron dañadas. Su costo (cada placa): encima de mil dólares. El costo de una jabalina de cobre SIN meter veneno (sal, carbón vegetal, material orgánico): aprox. cien dólares cada una.
Nuestra recomendación: no agregar nada «extra.» Las sales van a filtrar al suelo dependiendo de lluvia. Material orgánico y carbón vegetal van a corroer sus jabalinas. Mejor son electrodos electrolíticos instalados en un relleno de bentonita. Nuestros electrodos electrolíticos XPT tienen una garantía de 30 hasta 40 años.
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Tags: Aterramiento, sistema de puesta a tierra
Puesta a Tierra para Instalaciones de Alto Valor
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Supuestamente una de las causas del incendio en la refinería de El Palito de Venezuela fue el sistema de Puesta a Tierra (PAT). No vamos a saber por algún tiempo. Sin embargo, podemos comentar sobre el tema de «la PAT para instalaciones de alto valor.»
Muchas veces nos llaman para cotizar un sistema de PAT después de haber instalado el cableado de luz en una empresa. En nuevas instalaciones puede ser facilmente $5-10-20.ooo dólares (miles de dólares) de la instalación eléctrica. La pregunta suele «¿cuanto va a costar para la PAT? Contestamos «¿cuanto pagó para la instalación eléctrica? No es que vamos a cobrar el mismo! Sino para ayudar al cliente entender que su instalación eléctrica es importante; tiene que incluir un buen sistema de Puesta a Tierra. Sin un buen sistema de PAT puede ser que sus maquinas y/o controladores no van a funcionar como deben funcionar. O que las computadoras de su centro de datos van a fallar de vez en cuando «sin razón.» Hay varias razones porque el sistema de PAT tiene que ser de alto rendimiento y tenga una larga vida.
Es el mismo con refinerías o fábricas de alto valor. Si falla su puesta a tierra puede ser uno de los factores en pérdidas de proporciones grandes. Abajo se puede ver la especificación del sistema de PAT de un cliente con una fábrica de procesamiento de mineral. La fábrica tiene un valor de millones de dólares; el mineral procesado vale aún más en un año.
Especificación típica para instalación de PAT
Tal «pozo a tierra» va a forma unas celdas galvánicas actuando sobre el electrodo. Cada vez que hay un cambio de ambiente (sal, carbón, bentonita, arena) habrá una celda galvánica. La sal va a garantizar que hay una celda galvánica. En pocas palabras un pozo semejante va a envenenar el electrodo. NUNCA recomendamos este práctica de elaborar un sistema de PAT, especialmente si tal PAT es para una instalación de alto valor. Es posible (¿probable?) que unos de los factores en el incendio de la refinería de El Palito fue la corrosión a través de los años. Una vez enterrados nadie no se sabe la condición actual de los electrodos del sistema de PAT.
Nuestras recomendaciones:
- Nunca varia los suelos en un pozo de PAT en bandas horizontales
- Siempre usar electrodos de puro cobre; el cobre es más resistente a la corrosión
- Si va a echar material alrededor del electrodo que tal material sea neutro quimicamente. Bentonita es un ejemplo.
- Evitar cualquier uso de material con base de carbón. Carbón es un buen conductor sin embargo más activo quimicamente.
- Pensar en un sistema de electrodos electrolíticos como los electrodos XPT de Lyncole: los electrodos son puro cobre en un pozo de una bentonita garantizada estar completamente neutro.
- Contactar a nosotros para mayor información, diseño de sistemas de PAT, provisión de material.
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Cochabamba Bolivia
Tags: pozo a tierra, sistema de puesta a tierra
Cómo Minimizar la Variación de Resistencia del Sistema de PAT
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De vez en cuando nos preguntan ¿por qué la jabalina debe ser tan larga? «Se vende jabalinas en el mercado de 50cm, son mucho más baratos.» La verdad es que hay varias razones pero tal vez la más importante tiene que ver con la variación de resistividad del suelo con la estación.
No todos los suelos son iguales. Sin embargo la mayoría de suelos van a tener menor resistividad cuando son más humedos. En un estudio especifíco de Africa (ver Artículo científico) muestra muy bien el fenómeno de variación de resitividad con a) estación y b) profundidad de medición.
Variacion de resistividad de suelo con Estación y Profundidad
Azul: 0,5m; Rojo: 0,8m; Verde 1,2m
Ref: Seasonal Variation of Soil Resistivity and Soil Temperature in Bayelsa State, American J. of Engineering and Applied Sciences 3 (4): 704-709, 2010
Estas curvas son para jabalinas o electrodos «simples»: una barra de 1,6cm.
Sin embargo hay otros electrodos con características que NO cambian tanto con la estación. Son electrodos electrolíticos. En pocas palabras son elaborados con tres componentes: 1) un tubo de cobre (o puede ser acero inoxidable); 2) unas sales dentro del tubo que absorban la humedad del aire; 3) un relleno de bentonita alrededor del tubo en su pozo.
Tubo electrolítico-vertical
Tubos electrolíticos tienen varios beneficios. En el caso de «variación con las estaciones» nuestra experiencia es que no hay otro electrodo con menos variación durante las estaciones del año.
Para mayor información ver nuestro sitio Lyncole-Latam y pedir información a info@lyncole-latam.com
Materiales Incompatibles para Puesta a Tierra
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Hace tiempo hablamos de corrosión como nuestro «enemigo silencioso» en la lucha para elaborar Puestas a Tierra.
Abajo está una tabla por la FAA (Federal Aviation Agency) de los EEUU en su norma para aeropuertos, FAA-019e «Lightning and Surge Protection, Grounding, Bonding and Shielding Requirements for Facilities and Electronic Equipment» (en inglés). [Requisitos para Facilidades y Equipo Eléctronico para Protección contra Rayos & Picos Transitorios; Puesta a Tierra, Conexiones Equipotenciales y Blindaje.] Tenemos una copia electrónica; envia a nosotros un mensaje a info@lyncole-latam.com si quiere una copia para su bibliotéca.
Tabla I «Conexiones Mecánicas entre Metales Diferentes» es más exigente que otros requisitos que conocemos. Es porque 1) las instalaciones eléctricas de aeropuertos son más importantes por sus funciones; 2) aeropuertos, especialmente torres de control aéreo son más expuestos a rayos. Las torres de control pueden ser la única estructura alta por kilómetros: muy buenos blancos para rayos.
Materiales compatibles / incompatibles
Codigos-tabla de compatibilidad
La norma FAA-019e habla de conexiones de metales. Nuestra propia experiencia y el consejo de otras normas es que ni deben estar cerca unos metales diferentes para evitar corrosión. Un ejemplo: la norma Motorola R-56 (Instalaciones de Telecomunicaciones) exige que jabalinas de cobre y/o acero bañado con cobre NO deben estar dentro 60cm de material de anclaje de acero para torres. Es bien conocido que cobre y acero pueden formar una celda galvánica aunque separados en la tierra. El uso de sales para «mejorar» la jabalina de Puesta a Tierra va a acelerar la corrosión.
Para mayor información sobre el tema de Puesta a Tierra, protección contra rayos y la supresión de picos transitorios de sobre-tensión, favor mandar un email a info@lyncole-latam.com o llamar a +591-4459-4453 (Cochabamba Bolivia)
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Electrodos Electrolíticos: Alto Rendimiento, Muy Económico
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Somos ingenieros eléctricos involucrados en proyectos de Puesta a Tierra, protección de infraestructura contra rayos, instalaciones eléctricas y calidad de potencia. Pensamos en «lo técnico» primero. Así sabemos que electrodos electrolíticos son muy útiles para lograr baja resistencia en suelos de alta resistividad. Tales electrodos son la única solución cuando hay muy poco espacio. Sin embargo su característica más importante es su larga vida.
A contiuación se muestra los datos de:
a) El número de jabalinas requiridas para lograr una resistencia de «tales ohmios» en suelos con resistividad de 25 Ω-m hasta 2000 Ω-m. La tabla está basada en las fórmulas reconocidas para jabalinas.
b) El número de tubos electrolíticos requiridas para lograr una resistencia de «tales ohmios» en suelos de resistividad 25 a 2000 Ω-m.
c) La relación de jabalinas / electrodos electrolíticos para lograr tal resistencia en suelos de resistivadad 25-2000 Ω-m.
d) Unos cálculos de la relación de costos de 1) jabalinas de acero bañado en cobre colcadas en pozos con sal/carbón/material orgánico con una vida de 5 años; 2) jabalinas de cobre colocadas en los mismos pozos envenenados con sal + carbón + material orgánico con una vida prevista de 8 años; 3) jabalinas de cobre colocadas en pozos con bentonita «normal» con una vida útil de 15 años; 4) electrodos electrolíticos XPT de Lyncole colocados en Lynconite II, una formulación especial de bentonita más aditivos para proteger el cobre, bajar la resistencia y mantener la humedad del Lynconite II a largo plazo. Los cálculos de costos estan en Bolivianos, aproximadamente 7 Bolivianos / $ (USD)
Una comparasión de XPT a jabalinas
[Se puede encontrar la misma tabla en www.lyncole-latam.com/Economia.asp]
Podemos calcular la relación del Costo de Vida de electrodos electrolíticos vs. jabalinas.
| Relación: Jabalinas por Tubo Electrolítico | Jabalina Acero bañado cobre en pozo tóxico | Jabalina Cobre en pozo tóxico [sal + carbón] | Jabalina Cobre en bentonita | |
| Tubos vs. Jabalinas | 1:1 | 0,57 | 0,76 | 0,40 |
| 1:2 | 1,13 | 1,51 | 0,81 | |
| 1:3 | 1,70 | 2,27 | 1,21 | |
| 1:4 | 2,27 | 3,03 | 1,61 | |
| 1:5 | 2,84 | 3,79 | 2,02 | |
| 1:6 | 3,40 | 4,54 | 2,42 |
Interpretación: 1) En el caso de jabalinas de acero bañado en cobre, es igual/más económico hasta 2 jabalinas; 2) En el caso de una jabalina de cobre en un pozo «tóxico» es solamente más económico para 1 jabalina vs. tubo; 3) En el caso de una jabalina en un pozo «sano» de bentonita se puede ganar / igualar hasta casi 3 jabalinas.
En otras palabras, si un proyecto en suelos de 100 Ω-m tiene el objetivo de lograr 10Ω, va a necesitar 3 jabalinas de acero bañadas con cobre colocadas en un pozo tóxico de sales, materiales orgánicos y carbón. Se puede lograr el mismo con un electrodo electrolítico XPT de Lyncole colocado en su pozo con Lynconite II. En una vida de 30 años va a costar 1,70 veces más usando jabalinas de acero bañado con cobre que un solo electrodo electrolítico.
Las razones por qué electrodos electrolíticos cuestan menos son: 1) un electrodo electrolítico puede reemplazar 2-3 jabalinas en condiciones normales o 3-4 jabalinas en condiciones difíciles; 2) cuando instalados según las normas de Lyncole, su vida garantizada es 30 años, mínima. En cambio la práctica de envenenar jabalinas con sal + carbón + material orgánico reduce la vida útil de jabalinas a 5 años o menos.
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Unión Equipotencial-Parte II
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Unión Equipotencial: “El establecimiento de una unificación sistemática de todos los artefactos metálicos y las conexiones a la tierra.“ ¿Por qué?
Sabemos la respuesta –> para eliminar la probabilidad de diferencias en potencia entre servicios y sistemas. En una casa moderna o dentro de una fabrica hoy en día o en una oficina con computadoras / servidores vamos a encontrar varios servicios. Tales servicios incluyen televisión por cable, televisión por antena, banda ancha por su propio cable, banda ancha por ADSL (línea telefónica), luz, línea telefónica, fax y WiFi por su propia antena.
Cuando una descarga atmosférica cae cerca (o sobre) de uno de estos servicios, va a inducir un voltaje o potencia en tal servicio con respecto a los demás servicios. La diferencia de voltajes instantáneamente entre un servicio y otros puede ser miles de voltios. En la imagen se puede imaginar que hay varios servicios adicionales, especialmente en oficinas de comercio y/o administración pública.
Conexión Equipotencial entre Sistemas
La experiencia alrededor del mundo es «hay que evitar diferencias de potencia.» Así tenemos requisitos para elaborar conexiones equipotenciales entre servicios. En unos entradas de blog futuros vamos a hablar de requisitos para conexiones equipotenciales en las instalaciones eléctricas. La norma NFPA-70 (la «NEC»), Artículo 250.94 exiga que coloca un punto de Conexión Equipotencial entre Sistemas (CES) cerca del medidor de luz. En un mundo ideal todos los servicios van a estar colocados «cerca de» la acometida y/o medidor de luz. Un CES puede ser tan simple como una barra de cobre con varios puntos de conexión.
Conexión Equipotencial entre Sistemas (CES)
Instalación de un CES entre luz, teléfono, CATV
En una futura entrada del blog vamos a hablar del problema en la mayoría de América Latina de elaborar un punto sencillo de Conexión Equipotencial de Sistemas (CES): el hecho que los varios servicios llegan a una casa o predio por distintos trayectoria. Normalmente no es tan fácil colocar un CES cerca a todos los servicios.
Representamos las empresas Erico y Harger. Ambos tienen una variedad de aparatos para elaborar redes equipotenciales.
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Unión Equipotencial – Parte I
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Unión Equipotencial: «El establecimiento de una unificación sistemática de todos los artefactos metálicos y las conexiones a la tierra.» ¿Qué quiere decir? ¿Por qué?
La necesidad tiene que ver con la muy buena posibilidad de diferencias en potencia entre varios elementos o artefactos metálicos al caer un rayo cerca (o sobre) el cableado de luz, teléfono, televisión por cable o banda ancha. Abajo se puede ver una situación bastante común: la instalación de luz tiene su Puesta a Tierra (PAT). Además la instalación de televisión por cable tiene su propia PAT, no conectada a la PAT de la instalación de luz. Otros servicios / sistemas llegan a su casa o predio con sus propias conexiones a la tierra.
Diferencias de potencia entre servicios / sistemas
Podemos visualizar el siguiente: 1) la resistencia a la tierra de la PAT es 25Ω , un valor promedio; 2) una descarga atmosférica cae cerca al cable de televisión: induce «solamente» 100 Amperios en el cable; 3) tal 100 amperios entra la conexión a la tierra por la jabalina / conexión PAT del sistema de televisión por cable como debe entrar fuera de la casa (en vez de entrar la casa); 4) 25Ω x 100 amperios son 2.500 voltios en el punto de la PAT (la jabalina o otro método de puesta a tierra). Cabe decir que 100 amperios es muy poco con respecto a una descarga atmosférica. 2.500 voltios es suficiente para quemar equipo y herir o matar una persona.
¿Qué hacer? La norma de instalaciones eléctricas NFPA-70 (conocido como la NEC) exige que haya una conexión de Puestas a Tierra entre los varios servicios o sistemas. La exigencia es conocida como la «Conexión InterSistema».
Unión de PAT entre sistemas de servicios
En Parte II vamos a hablar de como podemos elaborar la Conexión InterSistema. Tiene que ver con la distancia entre los varios cables de luz, teléfono, banda ancha y televisión por cable. Muchas vezes los varios sistemas o servicios entran a un predio o casa en puntos distintos y distantes uno del otro.
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¿Qué hay de malo en esta imagen?
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Falla en la instalación: zona peligrosa
Estamos involucrados en promulgar materiales y servicios para «puesta a tierra» y/o «aterramiento.» Nuestros productos & servicios de ingeniería tienen que ver con proveer el mejor sistema de puesta a tierra posible. Podemos lograr milagros en suelos y condiciones muy difíciles. Sin embargo as veces olvidamos del propósito de un buen sistema de puesta a tierra: proveer energía eléctrica minimizando riesgo a vida.
Usamos la frase «protección integral». Tiene que ver con la necesidad de proveer una instalación de luz hermética contra cualquier amenaza. El aterramiento es una parte muy importante. Hay muchos otros elementos que son imprescindibles. Uno es la instalación eléctrica misma.
La foto de arriba está en una fabrica que tiene vapores & líquidos explosivos. Las normas internacionales de Europa y los EEUU ambas hablan de grados de peligro. Nosotros manipulamos la NFPA-70 de Norteamérica. La zona de mayor peligro está denominada Clase I, División I. No hay nada más peligroso. Grabamos la foto en un ambiente Clase I, División I.
¿Qué hay de malo en esta imagen? Son varias fallas….
- Los bomberos no lo han cerrado la fábrica. En mucho del mundo los bomberos tienen la responsabilidad de determinar «permitir habitar / operar» o «cerrar hasta que resuelve la situación». En este caso la falta de responsabilidad pone vida y producción a riesgo.
- Las normas internacionales exigen que ponga los cables en conduit / conducto / tubería eléctrica para evitar que un corto circuito del cable sea fuente de incendio. Tal conducto tiene que conexiones roscadas. En una instalación correcta no se puede ver el cable: nunca está visible fuera de su tubería.
- El tipo de cable tiene que ser de un tipo más resistente. El cable en la foto ni se puede resistir desenredarse!
- Para cumplir con la norma NFPA-70 (NEC) el conducto y los alambres tienen que ser de alta calidad. La NFPA-70 exiga que sean de calidad UL. Obviamente no pudimos ver los alambres dentro del conduit. Sin embargo no vimos la marca «UL» en la tubería del conducto/conduit.
La misma fábrica falta de una red equipotencial. En el futuro vamos a hablar de «redes de equipotencialidad.» La tubería / conductos metálicos son parte de la rede de equipotencialidad. Junto con el sistema de aterramiento, pararrayos, supresores de picos transitorios juntos proveen la protección integral. Véa a nuestro sitio www.ProtegerIntegral.com para mayor información.
Estamos a su disposición para asesorar su protección. Incluye verificación visual de su instalación eléctrica. Puede llamarnos en +591-4458-0852 o enviar correo a info@lyncole-latam.com
Lyncole América Latina: proveedor de materiales y servicios para elaborar protección integral. Aterramiento / puesta a tierra; pararrayos Franklin; servicios de ingeniería en aterramiento; supresores de picos transitorios. Proveedores: Erico, Harger, Lyncole, Megger, AEMC, Transtector, PolyPhaser.
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