MEMORIA EXPLICATIVA DISEÑO MALLA DE PUESTA A TIERRA BT Temuco, xx DE SEPTIEMBRE DE xxxx 1. OBJETIVO DEL ESTUDIO El objetivo del presente documento es plasmar los cálculos de diseño de una malla de puesta a tierra destinada a la protección y servicio de una red de baja tensión instalada para satisfacer suministro eléctrico de la xxxxxxxxxxxxx , ubicada xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx en la comuna de xxxxxxxxxxxxx. La que cuenta con una potencia instaladaxxxxxxxxxxxxxxxxx, abasteciendo de suministro mediante una Transformador de 1245 kVA a las dependencias xxxxxxxxxxxxxxxxxx Características de la Subestación 2. Instalación Propiedad Potencia Voltaje : Red eléctrica de baja tensión trifásica : xxxxxxxxxxxxx : xxxxxxxxxxx Trifásico : xx/0.4 kV NORMATIVA DE REFERENCIA Las normas proporcionan los límites de diseño que se deben satisfacer y explican cómo los sistemas de puesta a tierra se pueden diseñar para ajustarse a ellos. Incluyen formulaciones para realizar los cálculos necesarios o una guía detallada sobre aspectos prácticos. Los sistemas de puesta a tierra deben ser diseñados para asegurar que, durante una falla a tierra, los potenciales tanto en el terreno como en los conductores conectados al electrodo de tierra o en los conductores expuestos en la vecindad, están bajo los límites apropiados. NSEG 5 E.n. 71 Instalaciones eléctricas de corrientes fuertes. Capítulo III, Protecciones de las instalaciones. NSEG 20 E.p. 79 Electricidad, Subestaciones transformadoras interiores. Punto 10 Puesta a tierra. NCh Eléc. 4/84 Electricidad. Instalaciones interiores en baja tensión. Punto 10 Puesta a tierra. También se consideran aspectos de las normas internaciones como las del grupo de estándares del Institute of Electrical and Electronical Engineering (IEEE): ANSI / IEEE Standard 80-1986 IEEE Guide for safety in ac substation grounding. ANSI C114.1-1973 / IEEE Standard 142-1972 IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems. ANSI/IEEE Std. 81: 1983, Guide for measuring Earth Resistivity, Ground Impedance and Earth Surface Potentials of a Ground System. 3. MEDICION DE RESISTIVIDAD DEL TERRENO La medición de resistividad del terreno se ha hecho con la metodología de Sondeo Eléctrico Vertical (SEV), metodología fundada en base a conocidos estudios y desarrollo numérico geológico aplicado también a esta área de la ingeniería. Fecha xx/0x/20xx xx:00 hrs Temperatura xx°C Metodo Schlumberger Instrumento Telurómetro Marca xx – Modelo xxx N° Serie xxxxxx Los resultados de campo obtenidos de las mediciones son las siguientes: 4. OBTENCION CURVA DE RESISTIVIDAD Y RESISTENCIA EQUIVALENTE DEL TERRENO En base a los resultados registrados en la tabla anterior, se procede a obtener una curva de resistividad y finalmente, la resistencia equivalente del terreno donde se ejecutó las mediciones. Para el efecto se utilizó el software IPI2WIN. Para la interpretación de la curva geo eléctrica se establece el siguiente resumen de acuerdo a los datos obtenidos del procedimiento indicado anteriormente: Primera capa Segunda capa Tercera capa (-m) Profundidad (m) INFINITO 5. DISEÑO MALLA A TIERRA La metodología consiste en proponer un diseño de malla determinado que se adapte a la superficie disponible del cliente, para luego utilizando la información numérica determinada en los puntos anteriores, más las formulas validadas empíricamente para estos fines, demostrar que cumple con los estándares de resistencia eléctrica y voltajes de paso y contacto De acuerdo a lo anterior, el diseño propuesto es el siguiente: Tipo de Conductor Cable de cobre N°2 AWG Largo: xx m Ancho: xx m Longitud total conductor: xx m Superficie cubierta: xx m2 6. CALCULO PUESTA A TIERRA 6.1. Criterios de Diseño. A. Cumplir con lo establecido, según punto 2 de este informe. B. La resistencia de puesta a tierra, debe poseer un valor adecuado para que en condiciones de falla monofásica, permita la circulación de una corriente a tierra con una magnitud tal, que asegure la operación de las protecciones. C. El tiempo de operación de las protecciones debe ser el máximo permitido, para asegurar que una corriente de falla a tierra no provocara efectos indeseados a las personas en caso de circular una corriente eléctrica, por contacto indirecto, al hacer contacto con algún equipo cuya estructura metálica quede energizada al presentarse alguna falla o al hacer contacto directo. D. Esta unión obtenida deberá ser de gran estabilidad físico-química en el tiempo, y altamente resistente a las solicitaciones térmicas, eléctricas y mecánicas a las cuales pueda ser sometida. E. El tamaño del conductor para la puesta a tierra deberá estar dimensionado considerando las magnitudes máximas de duración en condiciones de cortocircuito. 6.2. Método de Cálculo: El valor de la resistividad equivalente, se determinara utilizando el método de Burgsdorf - Yacobs, el cual establece que el valor de la resistividad equivalente de un terreno ( e ) está dado por la siguiente expresión : e F4 1 1 F1 F0 1 2 F2 F1 1 3 F3 F2 1 4 F4 F3 ( - m) El área o superficie encerrada por un perímetro de la malla, que corresponde a un círculo de radio r (Radio equivalente de la malla), y el valor que se calcula mediante la expresión: 𝑆 𝑟=√ 𝜋 Dónde: r: Radio medio o equivalente de la malla (m). s: Superficie de la puesta a tierra (m2) Valores Intermedios Variable auxiliar ro2 y qo2 de la malla: 2 2 2 2 r ( r ) ( h ) ro 0 2 q 0 2 r ( r h) Dónde: r: Radio de la malla (m). h: Profundidad a la cual se entierra la malla (m) 𝑉1 2 = 1 ∗ [𝑢1 − √𝑢1 2 − 4 ∗ 𝑞0 2 ∗ 𝑟0 2 ] 2 𝑉2 2 = 1 ∗ [𝑢2 − √𝑢2 2 − 4 ∗ 𝑞0 2 ∗ 𝑟0 2 ] 2 𝑉3 2 = 1 ∗ [𝑢3 − √𝑢3 2 − 4 ∗ 𝑞0 2 ∗ 𝑟0 2 ] 2 Dónde: 𝑢1 = 𝑞0 2 + 𝑟0 2 + ℎ1 2 𝑢2 = 𝑞0 2 + 𝑟0 2 + ℎ2 2 𝑢3 = 𝑞0 2 + 𝑟0 2 + ℎ3 2 Para un terreno de tres estratos: 𝐹1 = √1 − 𝑉1 2 𝑟0 2 𝐹2 = √1 − 𝑉2 2 𝑟0 2 𝐹3 = √1 − 𝑉3 2 𝑟0 2 Reemplazando los valores de las resistividades y profundidades de los estratos presentes, obtenidos mediante el estudio geo-eléctrico del suelo, la ecuación anteriormente descrita se tiene que: Resistividad Equivalente del Terreno Malla T.S. y T.P.: 𝜌 = 𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥 (Ω ∗ 𝑚) 6.3. Resistencia de la Malla Método de Schwarz Para el cálculo de la resistencia de la malla de tierra, aplicando el método de Schwarz, se establece que la resistencia de una malla está dada por las siguientes expresiones: RM 2 L K1 L K 2 L hd S e K1 1, 43 K 2 5,5 Ln 2,3 h 0,044 A B A S B S 8 h S 0.15 h Dónde: e Resistividad equivalente del terreno ( - m). L: Largo total del conductor de la malla (m) h: Profundidad de enterramiento de la malla (m) S: Área total de la malla (m2) A: Lado mayor del reticulado (m) B: Lado menor del reticulado (m) D: Diámetro del conductor (m) Al reemplazar los valores en las ecuaciones precedentes, se tiene: Identificación K1 K2 Resistencia Schwarz () Resistencia de Puesta a Tierra T.S. y T.P. xxx xxx xxxx 7. CONCLUSIÓN En conclusión, el análisis realizado a través de los cálculos representados en este informe, nos indica que el valor de resistencia del sistema de puesta a tierra, B.T, es inferior al máximo permitido por lo tanto, el diseño de la malla de puesta a tierra cumple con las condiciones exigidas por la normativa eléctrica vigente. 8. NOTAS: Se deberá considerar para el mejoramiento del terreno la aplicación del siguiente compuesto para la reducción de la resistencia de puesta a tierra si fuera necesario en la malla de B.T.: GEM25 (ERICO): Con una dosis cada tres metros lineales de conductor respetando las indicaciones dadas por el fabricante. Se deberá realizar, para la ejecución, el mismo procedimiento de inspección, medición de resistividad de terreno, cálculos de las mallas y medición de la resistencia de las mallas a tierra. Esto debido a que en terreno el emplazamiento de estas estará despejado y será el lugar definitivo (niveles y ubicación), lo cual puede variar la naturaleza del terreno. En definitiva el contratista eléctrico deberá considerar en su propuesta un rediseño de la malla de tierra, si el nuevo estudio así lo determina. La construcción de la malla de tierra debe ser cuidadosamente inspeccionada con el objeto de obtener los resultados expresados en esta memoria de cálculo.
