CALCULO SISTEMA PUESTA A TIERRA ESCUELA

CALCULO SISTEMA PUESTA A TIERRA
OBRA
PROYECTO
PROPIETARIO
UBICACIÓN
FECHA
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:
:
:
:
ESCUELA F-96 LOS LIBERTADORES
Instalación Eléctrica y Fuerza
CMDS
Av. Argentina n°2060
NOVIEMBRE 2012
1. -Descripción:
Se proyecta una malla a tierra en el lado de baja tensión de protección para resguardar la integridad física
de las personas y los equipos asociados al sistema eléctrico y así evitar la permanencia de tensiones de
contacto en las piezas conductoras, la malla a tierra de acuerdo a datos teóricos y de diseño cumple con
las especificaciones de SEC,
2. -Criterios de Diseño
Para el criterio de la malla se considera que esta deberá tener un valor de resistencia inferior a 5 (Ω) valor
máximo que debe tener una malla en baja tensión, según norma eléctrica vigente.
Se deberá realizar un tratamiento químico del suelo, respetando las indicaciones de aplicación dadas por
el fabricante. El tamaño del conductor para la puesta a tierra deberá estar dimensionado considerando las
magnitudes máximas de duración esperada frente a una falla de corriente.
3.- Calculo de la resistividad del terreno
Procedimiento:
De acuerdo al procedimiento de obtención de la resistividad del terreno se mide el terreno con el siguiente
instrumento equipo, modelo Fluke 1625 f 50/60 HZ, 100-240 V y los valores obtenidos son los siguientes:
4..- Medición de la resistividad del terreno:
Se utilizó el método de Medición Wenner para las mediciones de distancia, valores de Resistencia y
se obtuvieron los siguientes datos:
Distancia
Entre
sondas
Profundidad
Lectura
Resistividad
h (m)
del equipo
Del terreno
a (m)
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
5,000
5,500
(3/4)a (m)
R (Ω)
ρ (Ω*m)
0,375
0,750
1,125
1,500
1,875
2,250
2,625
3,000
3,375
3,750
4,125
4,000
1,520
1,160
1,650
1,390
1,242
1,140
1,000
0,940
0,890
0,820
12,560
9,546
10,927
20,724
21,823
23,399
25,057
25,120
26,564
27,946
28,323
6,000
7,000
8,000
4,500
5,250
6,000
0,750
0,620
0,520
28,260
27,255
26,125
De acuerdo al método de inspección de la grafica se dispone de curvas patrón para diferentes
combinaciones obtenemos la siguiente curva tipo K-9.
Aplicando el método de comparación de curvas obtenemos que ρ1<ρ2>ρ3 ρ1 > ρ3 Curva TIPO K valor
n=10.
Luego se obtienen los siguientes valores de resistividades:
ρ1 = 8.65 (Ωm).
ρ2 = 70.67 (Ωm).
ρ3 = 0.89 (Ωm).
H1 = 0.83 (m).
H2= 4.26 (m).
TITTLE
Curva de Resistividad Aparente v/s Distancia
METHOD------------->TOL------->ITER---->MINTHICK->
WENNER
1.0E-2 1000. 0.1
AB/2----->RHO------>
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
7.0
8.0
12.560
9.546
10.927
20.724
21.823
23.399
25.057
25.120
26.564
27.946
28.323
28.260
27.255
26.125
-1.0
-1.0
END
METHOD: WENNER
TOL : TOLERANCE IN ITERATIVE CALCULATION. DEFAULT: 1.0E-6
ITER : MAXIMUM NUMBER OF ITERATIONS. DEFAULT: 1000
MINTHICK: MINIMUM THICKNESS OF LAYER TO BE TAKEN IN ACCOUNT (M)
DEFAULT: 0.0
AB/2 : SEPARATION OF ELECTRODES (M) 0.1 < AB/2 <= 1000.0
RHO : APPARENT RESISTIVITY (OHM.M)
El programa genera la siguiente curva de resistividad y datos para obtener la resistividad equivalente. De
estos datos se obtuvo la siguiente curva que representada y con una superposición en las curvas
patrones de Orellana-Mooney se obtiene la curva K-9.
Resistiv. 1 = 8.65
Espesor 1 = 0.83
ohm-m
m
Resistiv. 2 = 70.67 ohm-m
Espesor 2 = 4.26 m
Resistiv. 3 = 0.89
Espesor 3 = inf.
Malla Proyectada
Ancho = 5 mts.
Largo
= 5 mts.
C.menor = 1 mts.
C.mayor = 1 mts.
Superf. = 25 mts2
Largo = 60 mts
ohm-m
m
Los datos obtenidos en terreno se graficaron en una hoja by logarítmica para luego superponerlos en una
de las curvas patrones de Orellana-Mooney que nos dio como resultado la curva K-9.
La curva es de tres estratos y posee diferentes valores de resistividades por lo tanto para llegar al valor
de la resistividad final aplicamos las siguientes ecuaciones de estratificación del suelo de BurgsdorfYakobs.
Calculo de ρeq mediante las ecuaciones de estratificación:
2
r0
Vi
2
r
b
= r. ( r
2
g0
2
=
b)
N
=
2
4 . r0 . g0
Mi
=
r0
2
=
Mi
2
g0
Mi
2
2
hi
2
2
N
2
=
Fi
Se
obtiene
1
Vi
2
r0
2
el siguiente ρ equivalente aplicando la siguiente fórmula:
ρ eq ( 1 .. n )
=
1
Fi
Fi
1
ρi
Utilizando el método de Burgsdorf-Yakobs obtenemos la resistividad Aparente
(r0)2
b := 0.6
2
=
a
(g0) 2
=
2
a := r − b
2
a = 7.598
mt
c := r ⋅ ( r + b)
c
c = 9.65
N := 4 ⋅ a ⋅ c
N = 293.283
M1 =
(r0)2 + (g0)2 + (h1) 2
(h1) 2
=
( d)
M2 =
(r0)2 + (g0)2 + (h2) 2
(h2) 2
=
( e)
2
f := a + c + d
2
g := a + c + e
M1
=
f
M2
=
g
2
2
d := 0.83
e := 4.26
f = 17.937
( Vi ) 2
g = 35.396
( Mi ) 2 − N
Mi −
=
( V 1) 2
=
h
( V 2) 2
=
i
2
i :=
2
f −
h :=
(f ) − N
2
2
g−
( g) − N
2
h = 6.301
i = 2.209
( Vi) 2
1−
( r 0) 2
=
Fi
j :=
1−
k :=
1−
j = 0.413
h
F1
=
j
F2
=
k
a
i
ρ1
=
o
a
ρ2
=
p
ρ3
=
q
k = 0.842
o := 8.65
Ρ :=
p := 70.67
q := 0.89
1
 (j ) +  (k − j ) +  1 − k 
  
 

o  p   q 
Ρ = 4.325
( Ω ⋅ m)
entonces obtenemos la resistividad aparente como:
ρ
equ
=
4.325
( Ω ⋅ m)
Se obtiene el siguiente valor de la resistividad del terreno de 4.325 (Ω⋅m) real de acuerdo a los datos
obtenidos en terreno y el método aplicado junto con las curvas de Orellana y Mooney
4.- Malla a tierra protección y servicio
Se diseño una malla a tierra de 5 x 5 mts. Con cable de cobre desnudo Nº 2/0 AWG, 67.49 mm² con
retículos cada 1 metros respectivamente como muestra la figura, con dos barras Cooperweld de 1,5m x
5/8” para tierra de protección. Con una profundidad de enterramiento de 0,6 mts de la malla. Se realiza
además un mejoramiento del terreno con producto aditivo más tierra vegetal, las uniones se realizaron
con sistema de termo fusión.
5 mts
5 mts
Fig1. Reticulado de la malla Protección
5.- Calculo de malla tierra protección y servicio
Se diseño una malla de tierra para el edificio. Para lo cual se obtuvo una
resistividad del terreno de ρ=4.325 (Ω⋅m) medida en terreno, para así obtener un valor de resistencia
Rm=0.455 (Ω) para la tierra de protección y servicio, utilizando un conductor Cu Desnudo 2/0 AWG El
terreno se mejora con aditivo.
Justificación.
Utilizando el método de Laurent
ρ := 4.325
( Ω ⋅ mt )
radio
A := 25
r :=
r = 2.821
(mt2)
L := 60
( mt )
A
π
( mt )
Entonces
Rm :=
 ρ + ρ
 
 4⋅ r  L
Rm = 0.455
( Ω ⋅ mt )
En consecuencia como el valor de la resistencia del sistema de puesta a tierra es inferior a 5 (Ω), Pero de
acuerdo al uso del aditivo este reduce a un mas en un 95% el valor teórico quedando bastante aceptable
a los valores de la normativa SEC.
Rodrigo Michea Madariaga
Instalador Eléctrico Clase ‘‘A’’
Registro S.E.C. 9.515.552 - 9