Cimentaciones de Concreto como Electrodos de Puesta a Tierra

CIMENTACIONES DE
CONCRETO COMO
ELECTRODOS DE PUESTA A
TIERRA
José A. Salazar
www.xpertec.net
EXPERIENCIAS EN EL USO DE PILAS
COMO ELECTRODOS DE P.A.T.
EXPERIENCIAS POSITIVAS Y NEGATIVAS EN SU UTILIZACIÓN
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A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
1. Resistividad del terreno.
7. Diseño de puestas a tierra.
2. Suelos no homogéneos.
8. Ejecución del sistema.
3. Variabilidad en la ruta.
9. Verificación del sistema.
4. Mediciones muestrales.
10. Suelos críticos y medidas
5. Tipificación.
6. Nivel ceráunico.
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correctivas.
11. Mantenimiento y
comportamiento.
A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
Resistividad del terreno:
1. Las mediciones se utilizan como dato de diseño.
2. En la etapa inicial y con el trazo preliminar no se
tiene la ubicación cierta de las estructuras.
3. Las mediciones son muestrales para estimar el
comportamiento genérico del suelo y realizar las
tipificaciones.
4. La interpretación de las mediciones conduce a
una estratificación del suelo.
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A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
Variabilidad y Tipificación:
1. La uniformidad es la excepción en los resultados
de la resistividad del suelo.
2. Las variaciones se muestran tanto puntuales
como a lo largo de la ruta.
3. A pesar de este comportamiento es necesario
realizar una tipificación.
4. La tipificación consiste en identificar tramos con
comportamiento similar o bien el agrupamiento
de características similares.
5. Concluir en soluciones tipicas.
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10000
Resistividad aparente Ω-m
1000
100
10
0.1
PUNTO 2
1
10
Separación electrodos (m)
100
A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
Diseño del sistema de puesta a tierra:
1. Existe un compromiso entre el aislamiento de la
línea y el valor de resistencia que se obtendrá de
la solución.
2. El diseño parte de una resistencia de puesta a
tierra resultado de una solución a ese
compromiso.
3. El resultado es una configuración de electrodos y
conductores que satisfagan la resistencia
objetivo.
4. Pueden resultar soluciones especiales según el
tipo de suelo.
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A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
Ejecución del sistema de puesta a tierra:
1. Los diseños se implementan conforme la
tipificación.
2. Es opcional realizar nuevas mediciones de
resistividad.
3. Podrán aparecer variaciones a lo supuesto.
4. El diseño puede prever estos casos si se incluye
la gradualidad en las soluciones.
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A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
Verificación del sistema de puesta a tierra:
1. La solución implementada debe verificarse
mediante una medición de resistencia.
2. De resultar insuficiente el sistema debe migrarse
a la solución siguiente.
3. Eventualmente será necesario el uso de
contrapesos o el mejoramiento artificial mediante
soluciones químicas especiales o arcillas de
baja resistividad o bentonita.
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A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
Mantenimiento del sistema:
1. Identificar la variación estacional.
2. Realizar mediciones periódicas.
3. Verificación de la integridad.
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ELECTRODOS DE CONCRETO
Utilización de las estructuras con acero de refuerzo
como puestas a tierra data desde 1942 (Herb Ufer).
Se utilizan las propiedades conductivas del concreto
el acero de refuerzo y el gran volumen enterrado.
Principal objeción: Daños y destrucción ante altas
corrientes (único medio de conducción).
Solución: Diseño adecuado.
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USO DE CIMENTACIONES DE CONCRETO
COMO ELECTRODOS DE P.A.T
1. Método Ufer.
2. Propiedades higroscópicas del concreto.
3. Integración del acero de refuerzo.
4. Vandalismo.
5. Densidad de corriente.
6. Fallas en la utilizacion.
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CONDICIONES DE CONDUCCIÓN
El fenómeno de estabilización del contenido de humedad
en la pila (higroscopia), requiere de un período de tiempo
que está en función del medio circundante a la pila.
El acero embebido en la pila debe estar interconectado
entre sí y al “stub” por medios a compresión o exotérmicos
a fin de aprovechar integralmente el volumen de concreto
enterrado.
Las puestas a tierra principales obviarían las eventuales
violaciones a las densidades de corriente permisibles en los
electrodos auxiliares, producto de fenómenos anormales.
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BASES DE CONCRETO EN LÍNEAS DE
TRANSMISIÓN
PILA DE CONCRETO Y
SU ARMADURA
CARACTERÍSTICAS DE LA PILA
1. Gran volumen de concreto
enterrado.
2. Importante acero de refuerzo.
3. Relativa buena profundidad.
4. Posibilidad de “esconder” el
conductor de tierra para evitar el
robo.
5. Accesibilidad del “stub” para
mediciones.
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MEDICIONES DE CAMPO
RESISTENCIA DE PILAS
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FÓRMULAS
MEDICIONES DE CAMPO
RESISTENCIA DE PILAS
Pata
Resistencia (Ω)
CARACTERÍSTICAS .
1. Resistividad del suelo de 15 Ω-m.
2. Medición de cada pata
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independiente.
A
3.11
B
31.8
3. L = 4.3 m
C
25.7
4. D = 1.2 m
D
33.6
DETALLE DE CONEXIONES
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DETALLE DE CONEXIONES
19
20
electrodos de P.A.T
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EFECTO DE LA CORRIENTE DE DRENAJE
Densidad
de corriente
A/cm2
Efecto en las
estructuras de
concreto
Descargas atmosféricas
1. El 90% de las descargas 10 a 15 kA.
2. Pilas típicas en 230-138 kV, Ø = 0.6 a
1.2 m.
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NINGUNO
10-15
DAÑOS
MEDIOS
> 15
DAÑOS
SEVEROS
3. Densidad máx: 5.3 A/cm2
4. 4 pilas → 1.32 A/cm2.
5. 200 kA, caso extremo.
6. Ø = 1.1 m.
7. Electrodos auxiliares.
MICROPILOTES
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EFECTO DEL CONCRETO
Mediciones de resistencia en micropilotes de 14 m y 72 mm Ø.
Suelo de dos capas: 170 Ω-m, 5 m y 75 Ω-m.
R (Ω)
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CONCRETO COMO
ELECTRODOS DE PUESTA A
TIERRA
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