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• Jose Quiroa

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CÁLCULO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PARA EL PR0YECT0 “PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”

Diciembre 2014

Tabla de contenido 1.

INTRODUCCION .........................................................................................................................................3

2.

RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS...............................................................................................................3 A.

SALES SOLUBLES.................................................................................................................................4

B.

COMPOSICION DEL TERRENO .............................................................................................................4

C.

ESTRATIGRAFIA....................................................................................................................................4

D.

GRANULOMETRIA .................................................................................................................................4

E.

ESTADO HIGROMETRICO .....................................................................................................................4

F.

TEMPERATURA .....................................................................................................................................4

G.

COMPACTACION ...................................................................................................................................5

H.

VALORES DE RESISTIVIDAD REFERENCIALES...................................................................................5

3.

MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS..................................................................................5

4.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO ........................................................................................................................6

5.

ESTUDIO GEOELECTRICO DEL TERRENO ..............................................................................................7

6.

ANALISIS DE LOS VALORES DE RESISTIVIDAD TOMADOS EN EL TERRENO.......................................1

7.

METODOS PARA LA REDUCCION DE LA RESISTENCIA DE SUELOS.....................................................3 A.

AUMENTO DEL NÚMERO DE ELECTRODOS EN PARALELO...............................................................4

B.

AUMENTO DE LA LONGITUD Y DIÁMETRO DE LOS ELECTRODOS....................................................4

C.

AUMENTO DE LA DISTANCIA ENTRE EJES DE ELECTRODOS ...........................................................4

D.

CAMBIO DEL TERRENO ........................................................................................................................4

E.

TRATAMIENTO QUÍMICO DEL SUELO ..................................................................................................5

I.

CLORURO DE SODIO+CARBÓN VEGETAL...................................................................................................6

II.

BENTONITA ...............................................................................................................................................6

III.

THOR GEL..................................................................................................................................................7

8.

DISEÑO PROPUESTO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA ..................................................................8

9.

PARAMETROS DE CALCULO....................................................................................................................8

10.

CONCLUSIONES......................................................................................................................................10

11.

REFERENCIAS .........................................................................................................................................11

1.

INTRODUCCION El factor más importante de la resistencia a tierra no es el electrodo en sí, sino la resistividad del suelo mismo, por ello es requisito conocerla para calcular y diseñar el Sistema de puesta a tierra. La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste, para conducir electricidad, es conocida además como la resistencia específica del terreno. En su medición, se promedian los efectos de las diferentes capas que componen el terreno bajo estudio, ya que éstos no suelen ser uniformes en cuanto a su composición, obteniéndose lo que se denomina "Resistividad Aparente" que para el interés de este trabajo, será conocida simplemente como "Resistividad del Terreno". En la IEEE 80-2000 se define el término resistividad, como la resistencia que ofrece al paso de la corriente un cubo de terreno de un metro por lado. Su representación dimensional debe estar expresada en Ohm-m, cuya acepción es utilizada internacionalmente.

2.

RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS La resistividad del terreno varía ampliamente a lo largo y ancho del globo terrestre, estando determinada por: � �

Sales solubles Composición propia del terreno

� � �

Estratigrafía Granulometría Estado higrométrico

� �

Temperatura Compactación

a.

SALES SOLUBLES La resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos; esto es, por la cantidad de humedad, minerales y sales disueltas. Como ejemplo, para valores de 1% (por peso) de sal (NaCl) o mayores, la resistividad es prácticamente la misma, pero, para valores menores de esa cantidad, la resistividad es muy alta.

b.

COMPOSICION DEL TERRENO La composición del terreno depende de la naturaleza del mismo. Por ejemplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40-500 ohm-m por lo que una varilla electrodo enterrada 3 m tendrá una resistencia a tierra de 15 a 200 ohms respectivamente. En cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 ohm-m o más alta, y tratar de conseguir una resistencia a tierra de unos 100 ohm o menos con una sola varilla electrodo es virtualmente imposible.

c.

ESTRATIGRAFIA El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. En los 2.20 m de longitud de una varilla electrodo típica, al menos se encuentran dos capas diferentes de suelos. En la Tabla N° 01 se encuentran ejemplos de diferentes valores de resistividad.

d.

GRANULOMETRIA Influye bastante sobre la porosidad y el poder retenedor de humedad y sobre la calidad del contacto con los electrodos aumentando la resistividad con el mayor tamaño de los granos de la tierra. Por esta razón la resistividad de la grava es superior a la de la arena y de que ésta sea mayor que la de la arcilla.

e.

ESTADO HIGROMETRICO El contenido de agua y la humedad influyen en forma apreciable. Su valor varía con el clima, época del año, profundidad y el nivel freático. Como ejemplo, la resistividad del suelo se eleva considerablemente cuando el contenido de humedad se reduce a menos del 15% del peso de éste. Pero, un mayor contenido de humedad del 15% mencionado, causa que la resistividad sea prácticamente constante. Y, puede tenerse el caso de que en tiempo de secas, un terreno puede tener tal resistividad que no pueda ser empleado en el sistema de tierras. Por ello, el sistema debe ser diseñado tomando en cuenta la resistividad en el peor de los casos.

f.

TEMPERATURA A medida que desciende la temperatura aumenta la resistividad del terreno y ese aumento se nota aún más al llegar a 0° C, hasta el punto que, a medida que es mayor la cantidad de agua en estado de congelación, se va reduciendo el movimiento de los electrolitos los cuales influyen en la resistividad de la tierra

g.

COMPACTACION La resistividad del terreno disminuye al aumentar la compactación del mismo. Por ello, se procurará siempre colocar los electrodos en los terrenos más compactos posibles. En el siguiente cuadro se aprecia los valores típicos de resistividad de los diferentes tipos de suelos:

h.

VALORES DE RESISTIVIDAD REFERENCIALES

NATURALEZA DEL TERRENO Terrenos Pantanosos

RESISTIVIDAD Ohms x mt De algunas unidades a 30

Limo

20 a 100

Humus

10 a 150

Turba Húmeda Arcilla

5 a 100

Plástica Arena Arcillosa

50

Arena Silicea

50 a 500

Suelo Pedregoso Cubierto de Césped

200 a 300

Suelo Pedregoso Desnudo

300 a 500

Calizas Blandas Calizas

1500 a 3000

Compactas Calizas

100 a 300

Agrietadas Pizarras

1000 a 5000

Roca de Mica y Cuarzo

500 a 1000

Granito y Gres Procedente de Alteraciones Roca Ígnea

50 a 300 500 1500 a 10000

5000 a 15000 Tabla N° 01 Valores de Resistividad Referenciales

3.

MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad y grueso de la roca en estudios geofísicos, así como para encontrar los puntos óptimos para localizar la red de tierras para el sistema eléctrico. Asimismo puede ser empleada para indicar el grado de corrosión de tuberías subterráneas. En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosión.

Para diseñar un sistema de tierras de gran tamaño, es aconsejable encontrar el área de más baja resistividad para lograr la instalación más económica. El perfil de la resistividad del suelo determinará el valor de la resistencia a tierra y la profundidad de nuestro sistema de puesta a tierra. Para medir la resistividad del suelo se requiere de un telurómetro o Megger de tierras de cuatro terminales. Los aparatos de mayor uso, de acuerdo a su principio de operación, pueden ser de 2 tipos: del tipo de compensación de equilibrio en cero y el de lectura directa. Los telurómetros deben inyectar una corriente de frecuencia que no sea de 60 Hz para evitar se midan voltajes y corrientes que no se deban al aparato sino a ruidos eléctricos. Por ejemplo, si estamos cerca de una subestación o de una línea en servicio, y vamos a realizar mediciones de resistividad y resistencia de tierra, con un aparato de 60 Hz, dichos sistemas van a inducir corrientes por el suelo debido a los campos electromagnéticos de 60 Hz y darán una lectura errónea. De igual manera sucede cuando los electrodos de prueba están mal conectados o tienen falsos contactos, darán señales falsas de corriente y voltaje. Si hay corrientes distintas a las que envió el aparato, éste leerá otras señales de voltaje y corriente que no son las adecuadas. También estos aparatos de repente tienen oscilaciones en sus lecturas y no es posible leerlas. Un aparato inteligente, lleva conductores blindados, coaxiales, tiene sistemas de filtraje, de análisis y mide lo que halla, pero esa información la analiza, la filtra y luego la deduce. Por ejemplo, para hacer una medición manda una señal de 100 Hz y mide; luego manda otra señal de 150 Hz y vuelve a medir y puede seguir enviando otras altas frecuencias hasta que los valores van siendo similares, forma una estadística y obtiene un promedio. Los telurómetros son analógicos o digitales y deben contener 4 carretes de cable calibre 14 AWG normalmente. Para enrollamiento rápido se recomienda construir un sistema devanador que permita reducir el tiempo de la medición. También traen 4 electrodos de material con la dureza suficiente para ser hincados en la tierra con marro. Son de una longitud aproximada de 60 cm y un diámetro de 16 mm. Además de lo anterior se hace necesario contar con una cinta no metálica de 50 m aproximadamente. Los telurómetros tienen cuatro terminales 2 de corriente (C1, C2) y 2 de potencial (P1, P2) y están numerados en el aparato C1 P1 P2 C2. Los telurómetros deben estar certificados y probados en el campo con una resistencia antes de realizar las mediciones. En la medición de resistividad de un terreno, es común encontrar valores muy dispares,

4.

OBJETIVOS DEL ESTUDIO El Objetivo del presente estudio es el de describir la metodología y establecer los criterios aplicados para la medición de la Resistividad superficial del Terreno, analizar y presentar los resultados de las mediciones hechas en campo.

Se presentan en este documento las memorias de cálculo para el dimensionamiento de los pozos de puesta a tierra de las Instalaciones. El principal fin de este documento es presentar el procedimiento de cálculo empleado para determinar la configuración de los pozos de puesta a tierra. El diseño se realizó utilizando la metodología de la IEEE 80 y buscando un balance técnico – económico del proyecto. Asimismo, se la normatividad eléctrica aplicable vigente, proporcionando las condiciones de resistencia para el equipo específico para el cual será construida la malla. 5.

ESTUDIO GEOELECTRICO DEL TERRENO Para realizar la medición de la resistividad del terreno se utilizó el Telurómetro Digital Modelo MTD-20kWe serie N° 12G1327, con el método de Wenner, el cual consiste en la inyección de corriente al terreno y la medición de la tensión que aparece entre dos electrodos dispuestos en el camino de la corriente a una distancia conocida. La razón entre la corriente conocida y la tensión medida proporciona la resistencia del camino de la corriente. Conocida la distancia interelectródica se puede calcular la resistividad del terreno mediante la relación: d: Donde: R:

Resistencia Medida

P = 2rrRd

Los puntos de medición están representados en el siguiente gráfico:

Distancia Interelectródica

Fig. 01 Ubicación de Puntos de Medición

En la Figura 02 se muestra esquemáticamente la conexión del equipo para la medición de la Resistividad del terreno.

Fig. 02 Conexión del Equipo para Medición de Resistividad Para realizar las mediciones, se desplegaron los electrodos tomando como referencia un eje, los puntos de medición están dispuestos en los emplazamientos mostrados en la figura 02. En cada eje se realizaron mediciones variando la separación entre electrodos desde 1, hasta 8 metros. En total se realizaron seis (6) mediciones por cada punto. Una vez se construya el sistema de puesta a tierra del Proyecto debe verificarse que la resistencia de puesta a tierra corresponda al valor calculado en diseño. Al interconectar todos los sistemas de puesta a tierra el valor de resistencia medido debe ser inferior. De no ser así, deben instalarse contrapesos adicionales. 6. ANALISIS DE LOS VALORES DE RESISTIVIDAD TOMADOS EN EL TERRENO De acuerdo con la recomendación de la norma IEEE 80-2000, en su numeral 13.1, los valores tomados en terreno se deben tabular, con el fin de determinar si el suelo tiene un comportamiento homogéneo. Un suelo se considera de tipo homogéneo, cuando los valores de resistividad tomados en terreno tienen un comportamiento uniforme es decir, no tienen una desviación mayor al 30% respecto al valor más alto medido. Si se encuentran valores con desviaciones mayores al 30%, se debe asumir que el suelo es de dos capas, ver Tabla No 1:

Item 1 2 3 4 5 6 Promedio

Separción entre Electrodos (m) 1 2 3 4 6 8

Punto PG (Kohm-m)

Punto PB1 (Kohm-m)

Punto PB2 (Kohm-m)

Punto PB3 (Kohm-m)

0.16 0.12 0.09 0.12 0.13 0.16 0.13

0.08 0.07 0.09 0.07 0.08 0.09 0.08

0.11 0.12 0.09 0.12 0.13 0.12 0.12

0.08 0.06 0.09 0.07 0.06 0.05 0.07

Tabla N° 02 Mediciones de Resistividad Los resultados indican que el suelo tiene un comportamiento heterogéneo. Los valores de Resistividad Promedio Mayor sería de R1=0.13 Kohm-m y la Resistividad Promedio menor sería de R2=0.07 Kohm-m. La relación R2/R1 resulta entonces =0.538 De acuerdo a la Curva Patrón de Resistividad Aparente definida por la Norma IEEE 80-2000 para un valor de R2/R1 se obtiene el valor de Ra/R1=0.54

Fig. 03 Figura de Ajuste de Resistividad IEEE 80-2000 Con lo que la Resistividad Aparente queda establecida en:

Parametro Resistividad Prome dio Resistividad Aparente

Punto PG (Kohm-m)

Punto PB1 (Kohm-m)

Punto PB2 (Kohm-m)

Punto PB3 (Kohm-m)

0.13

0.08

0.12

0.07

0.07

0.04

0.06

0.04

7. METODOS PARA LA REDUCCION DE LA RESISTENCIA DE SUELOS Existen distintos métodos para lograr la reducción de la resistencia eléctrica, aunque todos ellos presentan un punto de saturación que es conveniente conocer para evitar diseños antieconómicos. Los métodos para la reducción son los siguientes: a) El aumento del número de electrodos en paralelo b) El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos c) El aumento de la longitud de los electrodos.

d) El aumento del diámetro de los electrodos e) El cambio del terreno existente por otro de menor resistividad. f) El tratamiento químico electrolítico del terreno. a.

Aumento del número de electrodos en paralelo La acción de aumentar el número de electrodos conectados en paralelo disminuye el valor de la "Resistencia Equivalente", pero esta reducción no es lineal puesto que la curva de reducción tiene tendencia asintótica a partir del 6to. ó 7mo. Electrodo y además existe el fenómeno de la resistencia recíproca.

b.

Aumento de la Longitud y Diámetro de los Electrodos La longitud del electrodo está en función a la resistividad y profundidad de las capas del terreno, obviamente se prefiere colocar el electrodo dentro de la capa de menor resistividad. El aumento en el diámetro del electrodo tiene que ser mayúsculo para que su aporte reduzca significativamente la resistencia, debido a que en la fórmula de la resistencia el producto de la longitud x el diámetro del electrodo se multiplica por un logaritmo natural.

c.

Aumento de la distancia entre Ejes de Electrodos Normalmente la distancia entre ejes de los electrodos debe ser ≥ 4L siendo L la longitud del electrodo; pero en los casos donde se requiera obtener resistencias eléctricas muy bajas y exista disponibilidad de área de terreno, las distancias entre ejes de los electrodos, deberán ser lo máximo posible; pues a mayor distancia entre ejes de electrodos, mayor será la reducción de la resistencia a obtener; y ello por el fenómeno de la resistencia mutua entre electrodos.

d.

Cambio del Terreno Los terrenos pueden ser cambiados en su totalidad, por terreno rico en sales naturales; cuando ellos son rocosos, pedregosos, calizas, granito, etc., que son terrenos de muy alta resistividad y pueden cambiarse parcialmente cuando el terreno está conformado por componentes de alta y baja resistividad; de modo que se supriman las partes de alta resistividad y se reemplacen por otros de baja resistividad; uno de estos procedimientos es el zarandeo del terreno donde se desechan las piedras contenidas en el terreno. El cambio total parcial del terreno deberá ser lo suficiente para que el electrodo tenga un radio de buen terreno que sea de 0 a 0.50 m en todo su contorno así como en su fondo. La resistencia crítica de un electrodo se encuentra en un radio contorno que va de 0 a 0.5 m de este, por lo que se tendrá sumo cuidado con las dimensiones de los pozos para los electrodos proyectados.

El % de reducción en estos casos es difícil de deducir, debido a los factores que intervienen, como son resistividad del terreno natural, resistividad del terreno de reemplazo total ó parcial, adherencia por la compactación y limpieza del electrodo, pero daremos una idea porcentual más menos en función al tipo de terreno y al cambio total ó parcial. Para lugares de alta resistividad donde se cambie el terreno de los pozos en forma total, el porcentaje puede estar entre 50 a 70 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante. Para terrenos de media resistividad donde se cambie el terreno de los pozos en forma parcial ó total, el porcentaje de reducción puede estar como sigue: �

Cambio parcial de 20 a 40 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.

�

Cambio total de 40 a 60 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.

Para terrenos de baja resistividad donde se cambiará el terreno de los pozos en forma parcial, el porcentaje de reducción puede estar entre 20 a 40 % de la resistividad natural del terreno. La saturación en este caso se dará si cambiamos mayor volumen de tierra que la indicada, los resultados serán casi los mismos y el costo será mucho mayor, lo cual no se justifica. e.

Tratamiento Químico del Suelo El tratamiento químico del suelo surge como un medio de mejorar y disminuir la resistencia eléctrica del SPAT sin necesidad de utilizar gran cantidad de electrodos. Para elegir el tratamiento químico de un SPAT se deben considerar los siguientes factores: �

Alto % de reducción inicial

�

Facilidad para su aplicación

�

Tiempo de vida útil (del tratamiento y de los elementos del SPAT)

�

Facilidad en su reactivación

�

Estabilidad (mantener la misma resistencia durante varios años)

Las sustancias que se usan para un eficiente tratamiento químico deben tener las siguientes características: �

Higroscopicidad -Alta capacidad de Gelificación

�

No ser corrosivas -Alta conductividad eléctrica

�

Químicamente estable en el suelo -No ser tóxico

Existen diversos tipos de tratamiento químico para reducir la resistencia de un SPAT los más usuales son: � Cloruro de Sodio + Carbón vegetal

�

Bentonita

�

Thor-Gel.

i. Cloruro de Sodio+Carbón Vegetal Ninguna Sal es estado seco en conductiva, para que los electrolitos de las sales conduzcan corriente, se deben convertir en soluciones verdaderas o en seudo soluciones, por ejemplo: el cloruro de sodio en agua forma una solución verdadera lo mismo que el azúcar, el mismo cloruro de sodio disuelto en benzeno formara una seudo solución o dispersión coloidal como también se le conoce. El Cloruro de Sodio forma una solución verdadera muy conductiva que se precipita fácilmente junto con el agua por efecto de la percolación, capilaridad y evapotranspiración; la solución salina tiene una elevada actividad corrosiva con el electrodo, reduciendo ostensiblemente su tiempo de vida útil, la actividad corrosiva se acentúa si el electrodo es de hierro cobreado (copperweld). Si bien es cierto que el cloruro de sodio disuelto en agua no corroe al cobre (por ser un metal noble) no es menos cierto que la presencia de una corriente eléctrica convertirá al sistema, Cobre - solución cloruro de sodio, en una celda electrolítica con desprendimiento de cloro y formación de hidróxido de sodio en cuyo caso ya empieza la corrosión del cobre. El objetivo de la aplicación del carbón vegetal molido (cisco de carbonería) es aprovechar la capacidad de este para absorber la humedad del medio, (puesto que el carbón vegetal seco es aislante) y retener junto a esta algunos de los electrolitos del cloruro de sodio que se percolan constantemente. ii. Bentonita Las bentonitas constituyen un grupo de sustancias minerales arcillosas que no tienen composición mineralógica definida y deben su nombre al hecho de haberse descubierto el primer yacimiento cerca de Fort Benton, en los estratos cretáceos de Wyoming en 1848; Aun cuando las distintas variedades de bentonitas difieren mucho entre sí en lo que respecta a sus propiedades respectivas, es posible clasificarlas en dos grandes grupos: •

Bentonita Sódica.- En las que el ion sodio es permutable y cuya característica más importante es una marcada tumefacción o hinchamiento que puede alcanzar en algunas variedades hasta 15 veces su volumen y 5 veces su peso

•

Bentonita Cálcica.- En las que el ion calcio es permutable, tiene menor capacidad para absorber agua y por consiguiente solo se hinchan en la misma proporción que las demás arcillas.

Las bentonitas molidas retienen las moléculas del agua, pero la pierden con mayor velocidad con la que la absorben debido a la sinéresis provocada por un exiguo aumento en la temperatura ambiente, al perder el agua pierden conductividad y restan toda compactación lo que deriva en la pérdida de contacto entre el electrodo y el medio, elevándose la resistencia del pozo ostensiblemente, una vez que la Bentonita se ha armado, su capacidad de absorber nuevamente agua es casi nula. iii.

Thor Gel Es un compuesto químico complejo que se forma cuando se mezclan en el terreno las soluciones acuosas de sus 2 componentes. El compuesto químico resultante tiene naturaleza coloidal, formando una malla tridimensional, que facilita el movimiento de ciertos iones dentro de la malla, de modo que pueden cruzarlo en uno u en otro sentido; convirtiéndose en un excelente conductor eléctrico. Tiene una gran atracción por el agua, de modo que puede aprisionarla manteniendo un equilibrio con el agua superficial que la rodea; esto lo convierte en una especie de reservorio acuífero. Rellena los espacios intersticiales dentro del pozo, constituyendo una excelente conexión eléctrica entre el terreno (reemplazado) y el electrodo, asegurando una conductividad permanente. THOR-GEL® tiene el Ph ligeramente básico y no es corrosivo con el cobre, por lo que la vida media de la puesta a tierra con el producto THOR-GEL®, será de 20 a 25 años, manteniéndola de vez en cuando si la perdida de humedad es mayúscula y hay elevación de la resistencia eléctrica

Método de aplicación del THOR-GEL®El tratamiento consiste en incorporar al pozo los electrolitos que aglutinados bajo la forma de un Gel mejore la conductividad de la tierra y retenga la humedad en el pozo por un periodo prolongado de manera que se garantice una efectiva reducción de la resistencia eléctrica y una estabilidad que no se vea afectada por las variaciones del clima. La cantidad de dosis por metro cúbico de tierra del SPAT, varía de 1 a 3*, y está en función a la resistividad natural del terreno.

Tabla 04 Dosificación Recomendada de Thor Gel La saturación en el tratamiento químico se presenta en la tercera dosis por m3. Esta dosificación se aplica igualmente en el tratamiento de las zanjas de interconexión

Tabla 05 Reducción en la Resistividad con Thor Gel

8.

DISEÑO PROPUESTO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Los cálculos para el sistema de puesta a tierra para las Instalaciones Electromecánicas del Proyecto se ha efectuado de conformidad con los lineamientos establecidos en el Tomo V del Código Nacional de Electricidad vigente y considerando la sugerencia del Supervisor del Proyecto para que el sistema funcione en la tensión de 380/220 Voltios y, para obtener una resistencia de 25 Ohmios.

Dadas las características del terreno, para bajar la resistencia a tierra se necesita hacer un mejoramiento del terreno con Thor Gel y se colocarán pozos en paralelo. Los Pozos estarán interconectados en c onf ig ura c ió n paralelo, saliendo un solo conductor de puesta a tierra general como se muestra en los planos del Proyecto. De conformidad con lo prescrito en los Art. 3.2.7 y 3.6.6 del Código Nacional de Electricidad, y por el Sistema de Distribución TN a emplearse según la Norma IEC 60364, deberán ser conectados todas las carcasas metálicas de la Caja Toma, Tableros Generales, Tableros Principales, Tableros de Arranque Control y Protección, Tableros de Distribución, cajas de paso, tuberías conduit metálico; así como, todas las salidas de utilización, de fuerza y de todas aquellas otras instalaciones cuyas estructuras sean de metal.

9.

PARAMETROS DE CALCULO 1.- Valor Resistencia requerida 15 Ω 2.- Resistividad del Terreno ρ

70 Ω –m

3.- Longitud del Electrodo de Cobre L

2.20 m

4.- Diámetro del Electrodo (25 mm) d

0.025 m

Para el cálculo de la Resistencia de puesta a Tierra, se aplica las siguientes Fórmula:

Donde: R1

: Resistencia de un electrodo en Ohms

ρ

: Resistividad del Terreno en Ohms - m

L

: Longitud del electrodo en m

d

: Diámetro del electrodo en

m Reemplazando valores tenemos que el valor de R1 es

28.16 Ohms.

Aplicando las técnicas de mejoramiento de suelos usando Thor Gel, el fabricante garantiza reducir este valor en un 90% tal como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 05 Reducción en la Resistividad con Thor Gel

Con lo que el valor de la Resistencia de un pozo de tierra llegaría a 14.08 Ohms. En consecuencia, el diseño queda con 14 pozos de puesta a tierra para cada tablero.

10. CONCLUSIONES Con el estudio geoeléctrico del terreno realizado en las instalaciones y mediante el procesamiento de la información se encontró una resistividad aparente máxima de 70 ohm-metro,. Esté valor es un parámetro natural del terreno y fue utilizado para determinar el valor de resistencia de un pozo de puesta a tierra. �

Con la configuración seleccionada para el pozo de puesta a tierra y con la resistividad del terreno encontrada, se calculó un valor de resistencia de puesta a tierra para un pozo de 28.16 Ohms.

�

Para reducir el valor de resistencia a tierra consideramos el mejoramiento por el Tratamiento Químico del Suelo mediante el uso de Thor Gel y el uso de 01 pozos de puesta a tierra por cada tablero.

�

Con los resultados obtenidos en el diseño se esta cumpliendo con los requisitos de seguridad establecidos por el Código Nacional de Electricidad, además de seguir la metodología y recomendaciones de la norma IEEE 80 e IEEE 81 para el diseño de los sistemas de puesta a tierra y toma de medidas en terreno.

�

Todas las conexiones por debajo del suelo se deben realizar mediante soldadura exotérmica o conectores certificados para este uso, para las conexiones en los barrajes, carcasas metálicas o bornes de transformadores se recomienda utilizar terminales de compresión de barril largo.

11. REFERENCIAS CNE

Código Nacional de Electricidad Utilización

IEEE Std. 80

Guide for safety in ac substation grounding

IEEE Std. 81

Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance and Earth Surface Potentials of a Ground System

IEEE Std. 142

Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems

12. CERTIFICADO DE CALIBRACION DE TELUROMETRO

Laboratorio de Metrologla

CERTIFICADO DE CALIBRACION No: 1375-12 Hoja 1 /3 SOLIC ITANTE: MA TTO E.I.R.L. Direcci6n: CAL. BUENOS A IRES NRO. 103A- AREQUIPA- JACOBO HUNTER ORDEM DE SERV.: 001-00004526

FECHA DE CALIBRAC ION: 2012110117

EQU IPO: TELUROMETRO DIGITAL FAB RICANTE: MEGABRAS MODELO: MTD-20kWe W DE SERlE: 12GI327 METODO DE CALIBRAC ION: La ca libraci6n se realiz6 por el metodo de com paraci6n directa, reali za nd o 5 medidas por cada pun to. PROCEDIMIENTOS UTILIZADOS: Procedimiento de ca li braci6n IC08, de Promotores Electricos S.A. LUGAR DE CALIBRACION: La ca libraci6n se realiz6 en el Laboratorio de Ca librac i6n de Promotores Electricos S.A . COND IC IONES AMBI ENTALES: Temperatura lnicial : 21,4 °C Temperatu ra Final : 21 ,8 °C

Humedad Re l at iva lnicia l : 52% Humedad Relativa Final : 54%

OBSERVACIONES: - La Media del Valor lndicado por el instrumento en Ia ca l ibraci6n es presentada en Ia columna X , el E rror encontrado en Ia calibraci6n es Ia diferencia del Valor lndicado (X) y el Valor Verdadero Convenciona l (VVC). · lm es I a lncertidumbre de medici6n ex pand ida Ia cua l fue basada en Ia incertidu mbre combinada del patron mulriplicada por el factor de cobertura k para un nivel de confianza de aproximadamente 95%. - Los resultados son validos en el momento de Ia calibraci6n. AI sol icitante le corresponde disponer en su momento Ia ejecuci6n de una nueva calibraci6n, Ia cual esta en funci6n del uso, conservaci6n y ma nteni miento del instmmento de medici6n o a reglamentaciones vi gentes. -Con fines de identificaci6n se col oc6 una etiqueta autoad hesiva con Ia lndicaci6n : CALIBRADO.

TRI CO S.A.

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Laboratorio de Metrologfa

Continuaci6n del Certificado de Calibraci6n n°: 1375-12 EQUIPO: TELUR6METRO DIGITAL MODELO: MTD-20kWe oDE SERlE: I2GI327

Hoja 2/3 Fecha de calibraci6n: 20 I 2/ I 0/ I 7

Resultados obtenidos: ESCALA DE RESISTE CLA ELECTRICA

vvc ohm 2,00 6,00 10,00 I4,00 I8,00

Escala 20 ohm

Valor Indicado (ohm)

X

1 ,96 5,99 IO,OI I3,95 17,90

Error -0,04 -O,OI 0,01 -0,05 -0,10

Im O,OI O,OI 0,01 0,01 O,OI

k

2 2 2 2 2

ESCA LA DE RES!STENCLA ELECTRJCA

vvc ohm 20,0 60,0 IOO,O I40,0 180,0

Escala 200 ohm

Valor Indicado (ohm)

X

I9,7 59, I 98,9 138,3 178, I

E rror -0,3 -0,9 -I , I -1 ,7 -I ,9

Im 0,1 0,1 O, I O, I O,I

k 2 2 2

}

2 2

E CALA DE RE I TENCIA ELECTRJCA

vvc ohm 200 600 1000 1400 1800

Escala 2000 ohm

Valor Jndicado (ohm)

X I97 592 993 1392 I792

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