Práctica 2. Sistemas de puesta a tierra. Medida de resistencia de malla de puesta a tierra Nombre: Diego Steven Rayo Villamizar Profesor: Rafael Cristobal Arismendi Weeber. Lugar de medida: Universidad Industrial de Santander, malla del edificio de laboratorios pesados. Objetivo: Realizar la medida de resistencia de una malla de puesta a tierra aplicando tres métodos conocidos como caída de potencial, de la pendiente y curvas de intersección. Procedimiento experimental. Estando en el lugar se fija un punto inamovible en uno de los extremos de la malla de puesta a tierra al cual se le conecta un electrodo saliente de la unión de los puntos (C1 y P1) del Telurómetro, posteriormente se coloca el electrodo C2 a una distancia de (1, 1.5, 2, 2.5 y 6,5 veces la mayor distancia de la malla) teniendo en cuenta que las medidas de (1, 1.5 y 2) serán usadas en el método de curvas de intersección, la medida de 2.5 para el método de la pendiente y el de 6.5 para el de caída de potencial, en todos estos se ubica el electrodo P2 en valores de 0.1 a 0.9 veces distancia de el electrodo C2 con el fin de obtener el dato de resistencia para cada uno de estos valores. Esquema de la malla. La malla presenta la disposición mostrada en la Fig.1, la cual presenta un ramal interno en dirección este-oeste y sin ramales internos en dirección norte-sur, la malla está hecha utilizando como conductor uno calibre 2/0 y la dimensión máxima de la malla es de 7.5 [m] Método de Caída de potencial Para obtener la medida de resistencia aplicando este método se deben colocar los electrodos en línea recta como lo muestra la Fig.2, con el fin de simplificar la adquisición de datos solamente se tomaron medidas ubicando P2 a 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, y 0.9 veces la distancia de C2 teniendo presente que en este caso C2 se ubica a una distancia de 6.5 veces la mayor longitud de la malla, 48.75 [m]=7.5[m]*6.5, con el fin de obtener la gráfica de resistencia vs distancia de P2 la cual debe ser similar a la de la Fig.3. Fig.2 Método de caída de potencial. Fig.3 Curva típica de resistencia vs distancia (P2). Datos obtenidos en campo. Medidas para método de caída de potencial C2 = 48,75 [m] P2 [m] R [Ω] 4,875 19,79 9,75 20,9 14,625 29,6 19,5 34,3 24,375 35,9 29,25 36,7 34,125 37,4 39 39 43,875 43,9 Tabla 1. Datos obtenidos en campo método caída de potencial. Método caída de potencial 60 50 Resistencia [Ω] 50 43,9 40 34,3 35,9 36,7 37,4 39 29,6 30 19,79 20,9 20 10 0 0 0 10 20 30 40 50 Distancia [m] Fig.4 Resistencia vs distancia (P2). De la Fig.4 se puede identificar el lugar donde la pendiente comienza a crecer nuevamente y es cercano al valor de P = 30,1275, lugar en el cual se tiene el 61,8% de la distancia a la que se coloca el electro de corriente C2, en este punto se presenta un valor de resistencia aproximadamente de 36,8 [Ω] y por tanto se dice que esta es la medida de resistencia de la malla tratada. Método de la pendiente Para este método se deben obtener las medidas que corresponden con 0.2, 0.4 y 0.6 veces el valor de C2 que en este caso corresponde con 2.5 veces la mayor longitud de la malla, es decir, 18.75[m] =7.5[m]*2.5 Medidas para método de la pendiente C = 18,75 [m] P [m] R [Ω] 1,875 18,1 3,75 19,29 5,625 20,3 7,5 21,5 9,375 23,1 11,25 27 13,125 35,9 15 49,1 16,875 68,8 Tabla 2. Datos obtenidos en campo método de la pendiente. Seguidamente se calcula el valor de µ = 𝑅0.6−𝑅0.4 𝑅0.4−𝑅0.2 = 27−21,5 21,5−19,29 = 2.49 Posterior a esto se debe encontrar el valor al que corresponde de K en la siguiente tabla. Tabla 2. Valores de K en función de µ Debido a que la medida tomada no coincide con ninguno de los valores existentes de µ se realizan los cálculos para los datos obtenidos con el método de caída de potencial (C2 es 6.5 veces la longitud más grande de la malla) con lo cual se obtiene. µ= 𝑅0.6 − 𝑅0.4 36,7 − 34,3 = = 0.18 𝑅0.4 − 𝑅0.2 34,3 − 20,9 Este valor corresponde a K= 0.6727 Teniendo el valor de K se multiplica por la distancia C2 y se halla el valor adecuado de P2 al cual se obtiene el valor de la resistencia de la malla. P2 = 48,75 [𝐶2] ∗ 0.6727 [𝐾] = 32.8[𝑚] Conociendo el dato anterior y con ayuda de la gráfica de la Fig.4 se observa que para la distancia de P2 igual a 32.8 [m] se obtiene un valor de resistencia de 37.21 [Ω] Método curvas de intersección Fig 4. Método para curvas de intersección. El método curvas de intersección consiste en obtener varias curvas de resistencia de puesta a tierra, colocando el electrodo de emisión C2 a varias distancias, en esta práctica se coloca a las distancias de 1, 1.5 y 2 veces la mayor distancia de la malla a medir. Para la aplicación de este método se supone el centro eléctrico del sistema de puesta a tierra en D, a una distancia “x” de O, luego la distancia del centro al electrodo de emisión es C + x, y el valor real de la resistencia se obtiene cuando el electrodo de potencial se coloca a 0,618(C + x) de D lo que da lugar a la siguiente ecuación. 0,618(𝑐 + 𝑥) = 𝑥 + 𝑃 Si de la ecuación anterior despejamos el valor de x 𝑥= 0,618𝐶 − 𝑃 0,382 valor con el cual se van a realizar las curvas de R(leída) vs Xi. Datos obtenidos en campo. P [m] 0,75 1,5 2,25 3 3,75 4,5 5,25 6 6,75 Medidas para curvas de intersección C [m] = 7,5 C[m] = 11,25 C[m] = 15 X R [Ω] P [m] X R [Ω] P [m] X R [Ω] 10,17016 19,07 1,125 15,25524 15,71 1,5 20,34031 17,13 8,206806 22,5 2,25 12,31021 18,07 3 16,41361 18,79 6,243455 26 3,375 9,365183 20,4 4,5 12,48691 20,2 4,280105 29,6 4,5 6,420157 23 6 8,560209 21,9 2,316754 34,2 5,625 3,475131 26,3 7,5 4,633508 24,2 0,353403 38,8 6,75 0,530105 30,3 9 0,706806 27,5 -1,60995 45 7,875 -2,41492 37,1 10,5 -3,2199 32,9 -3,5733 54,8 9 -5,35995 46,2 12 -7,1466 46,4 -5,53665 70,2 10,125 -8,30497 62,6 13,5 -11,0733 75,8 Tabla 3. Datos usados en método de curvas de intersección. Partiendo de los datos anteriores se realizan las curvas mencionadas para así conocer el valor de la resistencia de la malla, entendiendo que este valor se localiza en la intersección de las curvas. Curvas de intersección 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -15 -10 -5 0 C = 7,5 [m] 5 10 C = 11,25 [m] 15 20 25 C = 15 [m] Fig 5. Curvas de intersección. El valor final de la resistencia se tiene en donde se interceptan las tres curvas, esto ocurre en el punto que tiene por valor de resistencia 21,9 [Ω], valor que está alejado de los obtenidos mediante los dos primeros métodos, esto se da debido a que este método está diseñado para grandes mallas y en este caso como la malla es pequeña se pueden presentar solapamiento de los bulbos bajo los electrodos originado por la corta distancia que existe de separación entre estos. Conclusiones. La medición de resistencia de una malla se debe hacer de forma diferente según sea el tamaño de esta, ya que los métodos cambian la dificultad de la aplicación según el tamaño de la malla, como ejemplo la dificultad que se tendría de aplicar el método de caída de potencial en una malla que tenga por dimensión mayor 100 [m] requiere de 650 [m] de conductor para colocar el electrodo de corriente C2. El método de curvas de intersección para mallas pequeñas no es viable debido a que los electrodos van a estar muy cerca de la malla y se pueden presentar solapamiento de bulbos que ocasionan error en la medida. La resistencia de una malla se deteriora con el tiempo, es decir, aumenta y esto se puede dar por múltiples factores como lo son: desconexión de los conductores o deterioro de la tierra artificial si se hizo uso de esta.
