2. Resumen Malla Tierra BT MT

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA BOLETIN TECNICO MALLA A TIERRA BT y MT

A. Objetivos de una malla B. Tipos Tipos de mallas C. Resistividad Resistividad equivalente del terreno. D. Resistencia Resistencia de puesta a tierra E. Seguridad hacia las personas AS!"!EEE#ST$% E.&. Tensi'n de contacto E.(. Tensi'n de paso




La malla de tierra es un conjunto de conductores desnudos que permiten conectar los equipos que componen una instalación a un medio de referencia, en este caso la tierra.



3 componentes constituyen la resistencia de la malla de tierra



• )a resistencia del conductor que conecta los equipos a la malla de tierra.



• La resistencia de contacto entre la malla y el terreno. t erreno.

*

)a resistencia del terreno donde se ubica la malla. Resistividad




La malla de tierra es un conjunto de conductores desnudos que permiten conectar los equipos que componen una instalación a un medio de referencia, en este caso la tierra.



3 componentes constituyen la resistencia de la malla de tierra



• )a resistencia del conductor que conecta los equipos a la malla de tierra.



• La resistencia de contacto entre la malla y el terreno. t erreno.

*

)a resistencia del terreno donde se ubica la malla. Resistividad


Una malla de tierra puede estar formada por distintos elementos:  * +na o m,s barras enterradas.  • Conductores instalados horizontalmente formando diversas confiuraciones. 

*

+n reticulado instalado en -orma horiontal que puede tener o no barras conectadas en -orma vertical en algunos puntos de ella.

A

continuaci'n/ se muestra un esquema general de una malla de puesta e tierra.


Confiuración eneral de una malla


Las !arras verticales utilizadas en la construcción de las mallas de tierra reci!en el nom!re de !arras copper"eld y est#n construidas con alma de acero revestidas en co!re.  $l valor de la resistencia de una malla de tierra depende entre otros par#metros de la resistividad del terreno. $l m%todo m#s usado para determinar la resistividad del terreno es el de &chlum!erer, ' (enner ) el cual permite determinar las capas que componen el terreno, como tam!i%n la profundidad y la resistividad de cada uno de ellos. 


)os objetivos -undamentales de una malla de tierra son 0

• $vitar tensiones pelirosas entre estructuras, equipos y el terreno durante cortocircuitos a tierra o en condiciones normales de operación. * Evitar descargas el1ctricas peligrosas en las personas/ durante condiciones normales de -uncionamiento.

• *roporcionar un camino a tierra para las corrientes inducidas. $ste camino de!e ser lo m#s corto posi!le.


Se deben distinguir dos tipos de mallas en una instalaci'n el1ctrica que son : * 2allas de 2edia tensi'n * 2allas de Baja tensi'n




La resistencia de una malla de !aja tensión, se+n la norma editada por la &uperintendencia de &ervicios $l%ctricos y Com!usti!les '&$C) queda limitada como se muestra en la epresión .

3%

-onde:  / 0 : valor de tensión m#imo a que puede quedar sometida una persona cuando sucede un cortocircuito a tierra.  1 : valor m#imo de la corriente de falla monof#sica, definida 


Una forma ideal de realizar c#lculos de resistencia y solicitaciones de voltaje para una puesta a tierra u!icada en un terreno de 2 o m#s estratos, sera de disponer de una resistividad equivalente que transforme un terreno en resistividad ρ4 , ρ2 , 5 ρn y espesores h4 , h2 ,5h n64 . $n un terreno homo%neo de resistividad ρeq 7 esto, es un terreno que produjera los mismos valores de resistencia y las mismas solicitaciones que el terreno real.








&e+n el m%todo de Burdo--#4a5obs el cual propone una equivalencia de un sistema de 3 o m#s estratos, a un sistema de 2 estratos, equivalente dentro de un maren acepta!le. -e acuerdo con 8ursdorf69ao!s, una puesta a tierra compuesta por un conjunto de conductores horizontales enterrados a una profundidad ;h< y un conjunto de !arras verticales de lonitud ;l<, se aproima a una prisma met#lico recto en la medida que se incrementa el n+mero de elementos verticales y su resistencia disminuye en forma asintótica hasta un valor mnimo. &o!re la !ase antes epuesta, esta equivalencia aproimada a las primeras ;n< capas hasta una profundidad de ;h<, queda determinado por los siuientes par#metros y epresiones


 -onde:  = : >rea

de la malla de puesta a tierra 'mt)  r : radio equivalente del #rea de la malla 'mt) h

: profundidad de la malla 'mt)  h i : profundidad de la capa i 'mt)  ρ : resistividad equivalente del terreno 'ohmmt)  ρ i

: resistividad equivalente de la capa i 'ohmmt)  & : #rea que cu!re el permetro del electrodo de tierra 'mt2 ) 

*ara un terreno de 3 capas, la situación de resistividad y profundidad puede clasificarse se+n siuiente imaen


Confiuración del terreno en tres capas




La resistividad equivalente de un terreno es dependiente de las dimensiones y u!icación del electrodo y se modifica si cam!ia su #rea o profundidad ?a!la .4




Cuando se desea conocer la corriente durante un cortocircuito a tierra, es necesario que hacer uso de las mallas de secuencia ' calculo componentes sim%tricas ). = partir de las relaciones de corriente de falla monof#sica se puede realizar el circuito de la fiura Coneión de mallas de secuencia considerando la resistencia de falla a tierra.

@

es el valor de resistencia de tierra , 1f el valor de la corriente de secuencia cero. $ es la tensión de fase neutro del sistema, antes de producirse el cortocircuito. Aediante un an#lisis de las mallas de secuencia a trav%s de las distintas relaciones, se puede o!tener finalmente la siuiente epresión.

 -onde: 1

f : Corriente de cortocircuito monof#sica a tierra.


La resistencia de la malla de tierra de una subestaci'n, depende del terreno en el cual se instale, la superficie de la cu!ierta, la resistividad equivalente del terreno, el valor de la resistencia de los electrodos, etc. &e+n Sch6ar/ la resistencia de una malla compuesta es:

-onde @4 : @esistencia del reticulado @2 : @esistencia de las !arras @42 : @esistencia mutua entre el reticulado y las !arras. *ara calcular cada una de las resistencias se utilizan las siuientes ecuaciones:

         

-onde: d : -i#metro del conductor 'm) h : *rofundidad de la malla 'm) = : >rea que cu!re la malla 'm 2 ) L 4 : Lonitud total de los conductores de la malla 'm) L 2 : Lonitud de los electrodos verticales 'm) ρ : @esistividad del terreno 'Bhmmt ) n : Cantidad de electrodos verticales r : @adio de los electrodos verticales 'm) l : Lonitud de la !arra 'm)


-onde: a : =ncho de la malla 'm) ! : Laro de la malla 'm)


$l rieso de muerte de una persona que ha sufrido contacto con al+n elemento enerizado, depende de. • 7recuencia 8 * 2agnitud • Duraci'n de la circulación de corriente a trav%s del cuerpo humano. $l tiempo que una persona puede soportar la circulación de una corriente el%ctrica a trav%s de su cuerpo, sin sufrir daDo corporal 'fi!rilación ventricular), es !astante corto y puede ser determinada mediante una ecuación eperimental dada en la ecuación Donde: I k : Valor eficaz máximo de la corriente a través del cuerpo humano (A) t : Tiempo de duracin del contacto (se!") #"$$% : &onstante emp'rica ( 0.165 ) se!n peso * +sta ecuacin (,"$%) permite determinar el potencial máximo al -ue puede -uedar sometido una persona cuando -ueda




La OR2A !TERAC!OA) AS!"!EEE ha propuesto en su -orma ST#.$%, una serie de epresiones para el calculo aproimado de la solicitaciones de voltaje en el interior y contorno de una malla a tierra. $stas epresiones se !asan en una modelación simplificada de una malla, complementada con estudios eperimentales realizados en modelos 'cu!a electroltica). Las proposiciones iniciales se han modificando en las nuevas versiones de la norma, en la medida que los m%todos m#s eactos disponi!les, han indicado diferencias importantes con los valores o!tenidos de este m%todo aproimado.


La tensión de contacto es aquella a la que queda sometida una persona al tocar un equipo enerizado.




La m,9ima tensi'n de contacto a que puede quedar sometida una persona se determina mediante la ecuación por :


 -onde: ?

: ?iempo de duración del contacto 'se.)  @ p : @esistencia de contacto de un pie con el terreno  Una aproimación aceptada para la tensión de contacto queda determinada por la siuiente ecuación. La tensión de contacto aproimada deber, ser menor al valor m#imo admisi!le.


 $l

valor de :m 8 :i se pueden calcular mediante las siuientes ecuaciones

    

-onde: - : -istancia entre conductores paralelos 'mt) h : *rofundidad de la malla 'mt) d : -i#metro del conductor de la malla ' mt) n : Eumero de conductores del lado mayor de la malla

La tensión de paso , corresponde a la elevaci'n de potencial ; campo geoel1ctrico semies-erico < de!ido

a la corriente de cortocircuito que circula desde la malla al terreno, y aunque a su vez forzara a que circule una corriente por el cuerpo de una persona que se encuentre parada so!re la malla. La tensión de paso se determina para una distancia entre puntos a considerar con separación de & metro.




La tensi'n de paso m,9ima a que puede quedar sometida una persona se indica en la siuiente ecuación '.24).




    

 



La tensi'n de paso deber, ser menor al valor m,9imo permisible/ estas epresiones quedan determinadas de la siuiente ecuación

-onde:  s : Factor de proporcionalidad de!ido a la eometra de la malla  m : Factor de proporcionalidad de!ido a la eometra de la malla  i : Factor de proporcionalidad del terreno en donde se instala la malla ρ : @esistividad del terreno 1 : Corriente dispersada por la malla de tierra L : Lonitud total equivalente de los elementos que conforman la malla, considerando conductores y mallas t : ?iempo de operación de las protecciones




La resistencia de contacto entre un pie 8 el terreno , es la del calzado de la persona, mas la resistencia de contacto de %ste con el terreno. La primera de ellas, se acostum!ra suponerla iual a cero, considerando posi!les condiciones de humedad. La resistencia de contacto de un pie en el terreno se puede determinar aproimadamente aceptando su equivalencia con una plancha circular de un radio de G cm. Laurent y Heppe han propuesto para esta situación, epresiones que permiten determinar aproimadamente la resistencia de un electrodo de pequeDa dimensiones en comparación con el espesor del estrato superior. Los valores calculados con estas epresiones son muy similares, siendo mas simple el c#lculo con la de Laurent '.23).

-onde:  r : /./G metros  ρ5 : @esistividad del material artificial que cu!re el #rea de la puesta a tierra.  hs : $spesor, normalmente entre 4/ y 4 cms 



$n la fiura siuiente se indica, para hs I 4/ y 4 cm, los valores de resistencia @p de contacto de un pie con el terreno. -e ella se desprende que el valor de resistencia de un pie en el terreno varia, dependiendo de la resistividad del estrato superior del terreno natural, entre 4. y 3 veces ρs , para hs I 4/ cm 7 y entre 2 y 3 veces ρs , para hs I 4 cm. $sto difiere del valor constante 3 ρs , tradicionalmente utilizado al no considerar el efecto del terreno !ajo la capa de materia artificial.

2. Resumen Malla Tierra BT MT

Recommend Documents