Curso Aterramiento

SISTEMAS DE ATERRAMIENTO ANALISIS y DISEÑO

XPT ATERRAMIENTO Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Contenido  Aterramiento: ¿Por Qué?  Normas más destacadas  Mediciónes de Resistividad del Suelo  Proceso de diseño; calculando resistencia  Elementos útiles para elaborar SPAT  Medición de resistencia  Materiales para larga vida  Buenas / malas prácticas  Como lograr 5-10Ω o menos Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

¿Qué es Aterramiento?

Una conexión eléctrica, ya sea intencional o accidental entre un circuito eléctrico o equipo y de la tierra, o a algún cuerpo conductor que sirve en lugar de la tierra. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Razones para el Aterramiento – Seguridad del personal y protección del equipo al proporcionar una vía para disipar de manera segura las cargas o potenciales no deseados. – Protección de personal: proveer un circuito para un corto circuito de chasís o objeto metálico. “Cable verde” – Disipar la energía de rayos al caer sobre el Sistema de Protección contra Rayos – Disipar la energía de picos transitorios a la tierra por medio de supresores de sobre-tensión

– Garantizar el rendimiento del equipo y la protección – Minimizar diferencias de voltaje entre equipos / maquinas – Controlar ruido electrónico

– Satisfacer la garantía de rendimiento del fabricante – Más aparatos exigen baja resistencia a tierra (2-5-10 Ω)

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Pirámide de Protección Eléctrica TM RF Telco / Datos

Supresores de Picos Transitorios de Sobretensión según la aplicación: • Antenas (RF) • Cableado de teléfono • Cableado de luz

Energía Eléctrica

Pararrayos

Aterramiento Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Normas para Aterramiento

Así podemos aprovechar del labor de miles de ingenieros casi libre de pagar....


Una lista parcial de normas sobre el tema de aterramiento •

IEEE serie ―de colores‖ de estándares • •

• • • • • • •

IEEE Green Book™: IEEE STD 142-2007— Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems IEEE Emerald Book™: IEEE STD 1100-2005— Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipment

IEEE Std 80-2000 AC Substation grounding ―Aterramiento subestaciones‖ NEC (Código de normas sobre instalaciones eléctricas): NFPA-70. La norma de México, Perú, Costa Rica, Venezuela NOM-001-SEDE-2005 Norma de instalaciones eléctricas de México FAA Std-019d Norma para aterramiento & pararrayos de la Agencia Federal de Aviación de los EEUU MIL-HDBK-419A Manual de Aterramiento, Dpto de Defensa, EEUU NTP-370.056 Norma peruana ―Electrodos de cobre para puesta a tierra‖ Motorola R56 ―Standards and Guidelines for Communications Sites‖; Estándares y Directrices para Sitios de Comunicaciones


Normas para Aterramiento Específico a la Aplicación − Hay normas por país y región sobre aterramiento. Pero la verdad es que son generales − Hay mucho más especificidad en aplicaciones  Aeropuertos, bases militares  Hospitales; edificios públicos  Por fabricante de aparatos o dispositivos sensibles  Subestaciones & líneas de alta tensión  Torres & equipo para telecomunicaciones, emisores, celular, radio taxis Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Bases de la Resistencia del Suelo


Resistencia del Suelo Variable clave en el diseño de sistemas – Determina la resistencia del sistema de puesta a tierra Los cambios de sitio a sitio – Dependiente de: – – – –

Tipo de Suelo Humedad Electrolitos (sales) Temperatura


1000 v

500 v

166.67 v

8.3 V

0v

~ ~

Resistencia de la Tierra 83.3 v

24 Ω

12 Ω 20 Ω 1 Ft.

22 Ω 23.8 Ω 24 Ω

10 Ft. 40 Ft. 80 Ft.

< 200 Ft.


~ ~

200 Ft.

− Resistencia del Suelo Generador de Señal

~

1 Metro Cuadrado

Tierra

La resistencia de la tierra para el flujo de corriente, medida en ohmios-Metro, entre las caras opuestas de un cubo de tierra, un metro cúbico de volumen. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

− Comparación de Resistencia del Suelo Tipo de Suelo Lynconite II Superficie de Suelos Arcilla Arena y Grava Superficie de Caliza Caliza Esquisto Arenisca Granitos, Basaltos, etc Gneises Descompuesto Pizarra, etc

Resistencia (ohm-cm) 60 100 5,000 200 10,000 5,000 100,000 10,000 - 1,000,000 500 400,000 500 10,000 2,000 200,000 100,000 5,000 50,000 1,000 10,000


− Efecto de la humedad en la resistencia

Resistencia (ohmios-cm) X Miles

180 160 140 120 100

80 60 40 20

0 0

5

10 15 20 25 Contenido de Humedad (% por peso)


30

− Efecto de los Electrolitos (Sales) en la Resistencia Resistencia del Suelo (ohmios-cm) x Miles

12 10 8 6 4 2 0 0

0,1

1

5

10

20

Sal añadida% por peso de humedad


Resistencia (ohmios-cm) x Miles

Efecto de la Temperatura en la Resistencia 350 300 250 200 150 100 50 25 0

Líquido Hielo

20

10

4 0 Temperatura C

0


-5

-10

Medición de la Resistencia del Suelo


− Prueba de Resistencia del Suelo – Variable clave en el diseño de sistemas – Cambia de sitio a sitio – Tipos de pruebas – Método de 4 puntos Wenner – Mayor precisión – Múltiples pruebas de profundidad

– Prueba de banco - Caja Miller –

Sobre la base de una pequeña muestra – No es tan exacto


Método Wenner de Medición de la resistividad – Medidor Digital de Resistencia de Tierra – AEMC 6470 o su equivalente

– Un mínimo de 4 puntas de prueba – Aproximadamente 40 cm en longitud

– Cuatro cables conductores aislados – Mínimo 50m de longitud

– Cinta métrica – Recomendado 50m o más largo

– Martillo Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

AEMC® TERROMETRO MODELO 6470

C2 P2

P1

C1


Método Wenner de 4 Puntas Visualmente encueste el área bajo medición. Determine la ubicación y dirección para la prueba. – No paralela a los objetos metálicos enterrados – No paralelas las líneas de tendido eléctrico – Distancia suficiente para permitir que la línea recta para la prueba

– Distancia mínima de 100 metros Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

− Método Wenner de 4 Puntas

C2

99m

P2

C1

P1

66m

33 m

A Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

0m

− Medición de Resistencia del Suelo Método Wenner de 4 puntas Área de Medición

Dirección de la Prueba


Características de Electrodos para Aterramiento


− Esferas de Influencia Radio [ R ] o Esfera Primaria

Capas Concéntricas

Longitud de la Varilla ( L ) Profundidad del Electrodo (Longitud) igual que el radio de la esfera efectiva de influencia R = L (resistencia de suelo uniforme)


Esferas de Influencia – Resistencia debida a la suma de una serie de “capas" que rodea el electrodo

– La capa más cercana tiene la circunferencia más pequeña, entonces la resistencia es la mayor – Las “capas” exteriores tienen una circunferencia más grande, por lo tanto la resistencia es menor – Menor la resistencia en las “capas” más cercanas, menor la resistencia en general Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Resistencia vs. Longitud del Electrodo (en espacio definido)

Resistencia (ohmios)

100

10

1 0

5

10

15

20

25

30

40

50

60

Longitud del Electrodo (pies)


70

80

Resistencia vs. Número de Electrodos (en espacio definido) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 Barra

2 Barras

+

3 Barras

+

4 Barras

+


Tipos de Electrodos Para Aterramiento


Componentes del Sistema de Aterramiento

En breve, cualquier conductor que toca la tierra (intencionalmente o no) es parte del sistema de aterramiento (PAT). Nosotros estamos interesados en lo intencional.


Componentes de Aterramiento • • • • •

• • • • • • • •

Jabalinas y electrodos de aterramiento Electrodos incrustados / enterrados en concreto Anillo de aterramiento del edificio Anillo de aterramiento de la torre (si sea separada del edificio) Conductores de aterramiento: el neutro del transformador + alambre de protección (cable verde) Conductor hacia las jabalinas de Sistema de Protección contra Rayos (los pararrayos) Conductores radiales de aterramiento (contrapeso) Alambres tensores de la torre Barra de aterramiento de la torre Revestimiento metálico del pozo (cuando esté menos de 8m del edificio) Tubería metálica: agua y gas Barra de aterramiento de equipos de telecomunicación Cualquier objeto metálico expuesto como cercas, pasamanos


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Tuberías de Agua

– Gran cantidad de metal bajo tierra ofreciendo una "teóricamente buena tierra" – Inconvenientes: o Difícil de probar / imposible de mantener. o El plástico destruye la integridad del circuito.

o La condensación y la corrosión se aceleran. – NO recomendable para aterramiento


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Barras Clavadas / Hincadas – Acero bañado por cobre Inconvenientes:

– Fácilmente afectada por el ambiente, pH del suelo, la temperatura y la humedad. – La resistencia aumenta progresivamente con la edad al oxidarse – Por lo general es dañado durante la instalación: rasguños al clavar


“Las jabalinas clavadas siempre han funcionado para nosotros...”


Jabalinas (―ex-jabalinas‖)


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Barras Clavadas / Hincadas – Jabalinas de puro cobre Lo bueno:

– Químicamente más estable que acero – Baja resistencia Inconvenientes: – Mecánicamente débiles – Difíciles para clavar en suelo duro


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Placas Metálicas – Placas de cobre fino bajo postes o contrapesos complementarios – Bastante área de contacto con el suelo

Inconvenientes: – Pequeña esfera de influencia, el aumento de medición de resistencia. – Susceptibles a los cambios ambientales y la corrosión.


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Anillo enterrado y conductores radiales – Cable pelado (#2 hasta 2/0) enterrado en una zanja alrededor del predio (anillo) o radial (contrapeso) – Bastante área de contacto con el suelo – Buena forma de conectar a las jabalinas – Mantiene la Subida de Potencial de Tierra (SPT) mejor durante la caída de rayos

Inconvenientes: – Bastante cable (100s de metros) – Tiene que evitar contacto o acercamiento con otros objetos metálicos para evitar corrosión


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Electrodos Incrustados – El concreto tiene mucho contacto con el suelo; también es conductiva – Conexión eléctrica a los fierros incrustados en la fundación – Cable pelado incrustado en la fundación: preferible

Inconvenientes: – La conexión al fierro o cable tiene que ser apropiada para incrustar en concreto – No se puede usar si hay impermeable entre el concreto y el suelo – No debe usar como el único elemento de aterramiento. Concreto puede fracturarse con alta corriente (rayos). Así se usa este método para mejorar el aterramiento.


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Electrodos Incrustados


Aterramiento Ufer: Electrodo Incrustado

Uno de los problemas del método de incrustar electrodos en concreto tiene que ver con la posibilidad de fracturar el concreto si lleva la gran parte de una descarga atmosférica. La corriente puede calentar la poca humedad en el concreto convirtiéndola en vapor instantáneamente. Tal ―explosión‖ es muy fuerte y muy localizada. ¿Cuánto cuesta para reemplazar estos bases de concreto? El remedio: Evita que los electrodos incrustados sean las principales entradas de la energía de rayo retornar a la tierra.


Electrodos incrustados: antes de vaciar el concreto


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Construcción de acero – Gran estructura metálica – Se dispersa corriente de falla por igual sobre una gran área

Inconvenientes: – Pueden tener poca o ninguna conexión a la tierra especialmente si hay una barrera de impermeable para proteger el acero en contacto con el suelo – Puede ser que no son eléctricamente continuos; tiene que soldar los elementos verticales / algunos horizontales para mantener continuidad eléctrica – Muchas veces la construcción no se permite el soldar fierros verticales – Lleva grandes cantidades de ruido eléctrico – Crea múltiples conexiones a tierra Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Neutro de Transformador – Las normas exigen que el neutro del transformador tenga una conexión intencional por jabalina a la tierra – Las normas exigen que haya una conexión intencional entre la barra de aterramiento equipotencial y el neutro

Inconvenientes: – MUCHO del casco viejo de Cochabamba usa ―delta flotante‖ o sea que NO HAY una conexión a la tierra – Puede ser que el transformador no es muy cerca si sea compartido con otros abonados Entonces agregamos la conexión al neutro del transformador a nuestro “juego de elementos” de aterramiento pero no es el único elemento Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Malla de Cobre – En algunos casos especiales la mejor opción es el uso de malla de cobre – Condiciones muy rocosas – Necesidad de minimizar potencial de la tierra (subestaciones)

– Cuando coloca con una tapa de bentonita se puede mejorar sus características – Se puede elaborar a mano (muchos puntos de soldar) o comprar hecho en rollos, listo para colocar

Inconvenientes: – Siendo que es hecho de cobre, su costo es más alto – Difícil revisar su condición cada año


Malla de Cobre


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Jabalina de poste de luz / tablero – Las normas exigen que la acometida del abonado tenga una conexión intencional por jabalina a la tierra – Las normas exigen que haya una conexión intencional entre la barra de aterramiento equipotencial y tal jabalina de acometida

Inconvenientes: – MUCHO del casco viejo de Cochabamba usa ―delta flotante‖ o sea que NO HAY una conexión a la tierra Cuando haya una jabalina de poste de luz / acometida, debemos agregar esta conexión a la barra equipotencial. Pero no podemos depender en sí de tal jabalina para nuestro aterramiento Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones El sistema de Tubo Electrolítico XPT – Tubos de puro cobre o acero inoxidable lleno de sal (electrolítico) – Se insertan en un pozo de 15-20cm diámetro relleno con una formulación de bentonita especial (proteja el cobre / acero y aumenta la conductividad) – La sal se filtra de agujeros pequeños para penetrar la bentonita aumentando la conductividad

Inconvenientes: – Tiene que perforar un pozo de 15-20cm diámetro El sistema XPT es una herramienta para lograr muy bajas resistencias de aterramiento en espacio limitado / condiciones rocosas o arenosas Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Sistema de Aterramiento XPT (Tubo Recto) eXcelente Puesta a Tierra Cuadro de la cubierta ranurada Cubierta protectora de caja Conexión de Prueba U-bolt Agujeros de respiración Conexión Exotérmica 4/0 conductor de cobre (o #6 hasta 2/0) Tubo electrolítico Material de relleno : Lynconite II (bentonita) Tubos de cobre o acero inoxidable Sales electrolíticos no peligrosas

Orificios de Drenaje Raices Electroliticas


Sistema de Aterramiento XPT (Tubo Horizontal) eXcelente Puesta a Tierra Cuadro de la cubierta ranurada Cubierta protectora de caja Conexión de Prueba perno-U Agujeros de respiración Conexión Exotérmica AWG # 6 conductor de cobre hasta 1000 MCM

1m

Tubo electrolítico Material de relleno: Lynconite II (bentonita) Tubos de cobre o acero inoxidable Orificios de Drenaje

Raices Electrolíticas

3m


Sales no peligrosas

Variación de Resistencia a través de un Tubo XPT -vs- Jabalina Clavada

60 50

40 Jabalina clavada Tubo XPT

30 20 10 0 Alta

Baja

Media


Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Pozos aumentos químicamente – Pozos llenos de productos químicos de alta conductividad como sales, conectado al sistema de aterramiento

Inconvenientes: – Peligrosos para el medio ambiente – Tarde o temprano las sales van a filtrar al ambiente subterráneo; sin medir la resistencia no se sabe – Restringidos o prohibidos por reglas de medio ambiente


Resumen de Componentes de Aterramiento − En proyectos de alto valor utilizamos una variedad de componentes o elementos de aterramiento. No dependemos de un método solo. − Siempre dependemos de elementos que nosotros colocamos con el propósito de aterramiento − Los elementos más destacados son jabalinas, anillos enterrados y conductores radiales − En ―segundo lugar‖ utilizamos: • • •

Conductores incrustados en cemento Conexiones a tubería de agua Jabalina de poste de luz / neutro de transformador

− En condiciones rocosas / arenosas o cuando hay muy poco espacio para clavar jabalinas múltiples o cavar zanjas, podemos utilizar tubos electrolíticos Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Procesos de Diseño de Aterramiento


Un cuento de dos aterramientos…..

En ambos casos la descarga atmósfera es 18 kA. En el caso de resistencia a tierra de 5Ω la subida de potencia de tierra es 90 kV. En el caso de 25Ω la subida es 450 kV. Las estadísticas muestran qué la mitad de descargas son mayores de 18 kA.


Beneficios de Un Sistema de Aterramiento Diseñado Apropiadamente – – – – –

Resultados Predecibles Seguridad del Personal mejorada Mejora de la confiabilidad del equipo Protección contra Rayos / Subidas de Tensión Rendimiento Mejorado del Equipo – Menos Ruido Electrónico – Menos estrés sobre el equipo y menos errores de funcionamiento

– Calidad de la Energía Mejorada – Cumple los Requerimientos de Garantía de Fabricantes Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Información Requerida – – – – – –

Requerimientos Específicos de Aterramiento Propósito del Sistema de Aterramiento Información de la Resistencia del Suelo Descripción del Suelo/ Informes Geográficas Diagrama del Sitio Instrucciones Especiales del Cliente / Especificaciones – Configuración de la Acometida de Luz – Carreteras de acceso disponibles – Gastos Generales / Espacios libres bajo tierra/ Obstrucciones Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Requerimientos Típicos de Aterramiento – NFPA 70 NEC

25 Ω o dos jabalinas mínima

– IEEE Estándar 142

Dependiente de Equipo: 2-10-25 Ω

– IEEE Estándar 1100

Dependiente de Equipo: 5-10 Ω

– Motorola Estándar R-56

5 Ω objetivo, 10 Ω máximo

–

Emerson DeltaV (control industral) 3 Ω

– Torres alta tensión

2-5 Ω objetivo, 10 Ω máximo

– GE Sistemas Medicos

2 Ω objetivo, 5 Ω máximo

Resumen: La especificación de resistencia a tierra (tantos ohmios Ω) varia con    

La aplicación específica (aterramiento de neutro, pararrayos, reducción de ruido electrónico, protección de personal, etc.) La norma vigente para la aplicación El país con sus propias normas El fabricante del aparato / dispositivo particular


5 OHMIOS Vs. 25 OHMIOS − Especificaciones para equipo electrónico sensitivo − Seguridad y rapidez al disipar cargas o potenciales no deseados − Punto de Referencia (potencial cero) − El tamaño del sistema de aterramiento

− 25Ω en el NEC se aplica a una resistencia máxima por cada electrodo Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Beneficios de un Diseño de Ingeniería – Resultados predecibles – Seguridad – Resultados comprobables – Sistema Confiable – Sistema Específico de Sitio – Ahorro de Costos a largo plazo


Aterramiento 25 Caída de Rayo 18,000A

La subida de potencial será ~450KV en el sitio


Aterramiento 5 Caída de Rayo 18,000A

La subida de potencial será

~90KV en el sitio


5 Vs. 25 Minoría de Corriente hacía la Tierra por medio del Neutro del Transformador

Aterramiento de Seguridad

25

5

Mayoría de Corriente hacía la Tierra por medio del Sistema de Puesta a Tierra


5 Vs. 25 Mayoría de Corriente hacía la Tierra por medio del Neutro del Transformador

Aterramiento de Seguridad

5

25

Minoría de Corriente hacía la Tierra por medio del Sistema de Puesta Tierra


Cálculos de Aterramiento


Cálculos: Las Suposiciones Claves 1. El suelo está uniforme y homogéneo en las tres dimensiones 2. No hay otras capas de otra resistividad dentro del alcance de la ‗esfera de medición.‘ 3. Los cálculos no comprenden variaciones estacionales de humedad, temperatura 4. No hay objetos metálicos grandes en campo de medición para interferir


Nomograma de Resistencia de Tierra Varillas / Jabalinas verticales Este ejemplo refleja una resistencia de tierra de 5 ohmios, con una resistividad del suelo de 1800 ohmios-cm con varillas de acero de diámetro de 5 / 8 pulgadas con revestimiento de cobre enterradas a una profundidad de 10 pies. R

Indicaciones 1) 2) 3)

4) 5)

6)

Seleccione la resistencia requerida en la escala R. Seleccione la resistencia aparente en la escala P Ponga una regla en las escalas R y P , y deje que se cruzen con la escala K Marca el punto en la esacal K Ponga una regla en el punto de las escalas K y DIA y deje que se cruzen con la escala D El punto en la escala de D será la profundidad requerida para la resistencia en la escala R

K

DIA

P

P=Resistividad del Suelo (ohmios-cm) R=Resistencia de la Barra de Tierra-Ohmios

D= Profundidad de Barra (Pies)


DIA= Diametro de la barra (pulgadas)

R

K

DIA

P

P=Resistividad del Suelo (Ohmios-cm) DIA= Diametro de la barra (pulgadas) R=Resistencia de la Barra de TierraOhmios

D= Profundidad de Barra (Pies)


Nomógrafo de Aterramiento Ejemplo − Seleccione una resistencia de 5 Ohmios en la escala ―R‖ − Seleccione 2000 Ohmios-cm en la escala ―P‖ − Ponga una regla en los puntos por encima y meque en la escala ―K‖ − Ponga un punto derecho en la escala ―K‖ y ¾ en la escala ―Dia‖, y permita que se intersecarse en a escala ―D‖ − Para la intersección en el punto de la escala ―D‖ la profundidad de la jabalina es requerida(~14 pies)


Nomógrafo de Aterramiento Ejemplo − Seleccione una resistencia de 5 Ohmios en la escala ―R‖ − Seleccione 5000 Ohmios-cm en la escala ―P‖ − Ponga una regla en los puntos por encima y meque en la escala ―K‖ − Ponga un punto derecho en la escala ―K‖ y ¾ en la escala ―Dia‖, y permita que se intersecarse en a escala ―D‖ − Para la intersección en el punto de la escala ―D‖ la profundidad de la barra es requerida(~43 pies)


Resistencia de Una sola Barra Libro Verde IEEE-142 (Table 13)

  4L  R  1  ln 2L  a  R = Resistencia L = Longitud de la Barra

ρ = Resistividad a = Radio de la Barra


Influencia de la Resistividad del Suelo Ejemplo: Tipo de Suelo: Arcilla  = 1500 ohmios-cm 5/8‖ x 10‘ Barra impulsada R = 4.963 ohmios

Tipo de Suelo: Arena  = 50000 ohmios-cm 5/8‖ x 10‘ Barra impulsada R = 165.447 ohmios

1500  1219.2   1  ln 1915.11  0.794  R  0.78327.337  1 R

R  4.963

50000  1219.1   1  ln 1915.11  0.794  R  26.1087.337  1 R

R  165.447


Resistencia de Una sola Barra

1500  1219.2  R  1  ln 1915.11  0.794  R  0.78327.337  1 R  4.963 ρ = Resistividad del suelo (1500 Ohmios-cm) L = Longitud de la Barra (304.8 cm or 10 pies) a = Radio de la Barra (0.794 cm or 5/8 pulgadas) Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Resistencia de Una sola Barra 50000  1219.1  R  1  ln 1915.11  0.794  R  26.1087.337  1 R  165.447 ρ = Resistencia (50000 Ohmios-cm) L = Longitud de la Barra (304.8cm or 10 pies) a = Radio de la Barra (0.794 cm or 5/8 pulgadas) Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Resistencia de Dos Barras (Separación mayor que la longitud) Libro Verde IEEE-142 (Tabla 13)

  4L    L2 2 L2  1  2  2 ... R  1   ln 4L  a 5s   4s  3s R = Resistencia ρ = Resistividad L = Longitud de la Barra a = Radio de la Barra s = Separación entre barras


Resistencia de Dos Barras (Separación mayor que la longitud)   4L    L2 2 L4  1  2  4 ... R  1   ln 4L  a 5s   4s  3s 1500  7.3367  1  0.19581  0.94167 3830.23 R  2.4814  0.18439 R

R  2.52122

ρ = Resistividad (1500 Ohmios-cm) L = Longitud de la Barra (304.8 cm or 10 pies) a = Radio de la Barra (0.794 cm or 5/8 pulgadas) s = Separación entre barras (609.6cm or 20 pies) Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Resistencia de Cable Horizontal Libro Verde IEEE-142 (Tabla 13)

   4L 4L s s2 s4  ln R  ln 2   ... 2 4 4L  a s 2 L 16 L 512 L 

R = Resistencia L = Longitud de cable s/2 = Profundidad

ρ = Resistividad a = Radio de la barra


Resistencia del Cable Horizontal (100 Pies de 4/0 AWG enterrados a 30 pulgadas de profundidad) (Suelo 1500 ohmios-cm)

   4L 4L s s2 s4  ln R  ln 2   ... 2 4 4L  a s 2 L 16 L 512 L  1500 9.114  3.689  2  0.05  0.000625  0.000000195  19151.15 R  0.0783  10.852 R

R  0.8499 ρ = Resistividad (1500 ohmios-cm) 2L = Longitud de Cable (3048 cm or 100 pies) a = Radio de Cable (0.671cm or 0.264 pies) s/2 = Profundidad de conductor (76.2cm or 30 pies) Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Los Cálculos son una Aproximación − El fenómeno subyacente es mucho más compleja de lo que estas ecuaciones muestran − Tiene que ver con campos eléctricos en una media supuestamente homogéneo − Para proyectos pequeños-medianos podemos usar estas aproximaciones − Si el proyecto es de alto valor o estratégico, recomendamos el uso de servicios de diseño de empresas reconocidas internacionales Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Ecuaciones para la calculación de resistencia de varios elementos

Electrodo vertical Esfera enterrada Placa circular enterrada Esfera Esfera media media enterrada enterrada Placa circular en el superficie tierra Varilla / alambre enterrada Varilla ángulo recto Anillo circular

Notas: log = log10X; rs = radio de esfera; rp = radio de placa; l = longitud total de varilla o alambre en cm; d = diámetro de varilla o alambre en cm; h profundidad de aterramiento en cm; p (rho) en Ohm-cm


Sumando Resistencias en Paralelo − Suposición principal: las esferas de campo eléctrico no se interfieren…. (Siempre hay algo de interferencia.)

1 Rt

1 1 1 = R1 + R2 + R3 + …..

− Para jabalinas múltiples hay una tabla indicando como calcular el efecto de jabalinas múltiples − Los cálculos más precisos son hechos con software de campos eléctricos: SES Technologies http://www.sestech.com/ − SIEMPRE tiene que medir la resistencia de la instalación para verificar. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

IEEE 142 Reducción para Jabalinas Múltiples

Uso de la tabla: 1) Calcular resistencia de una jabalina; 2) dividir por el número de jabalinas; 3) multiplicar por el factor de la tabla. Ejemplo: Tres jabalinas de 21 Ohmios  21/3 = 7.0; 7.0 Ohmios X 1,29 = 9.03 Ohmios


Resumen de Diseño


Diseño de Aterramiento Factores que influyen en el diseño de tierra: – Resistividad del Suelo – Humedad y Composición del Suelo – Temperatura y Medio Ambiente del Suelo – TODO depende de buenas mediciones de resistividad

– El predio mismo / factores geológicos – Área disponible – Cuadro de Agua/ Profundidad del lecho rocoso – Estructura del Suelo/ Compactación


Procesos de Diseño

– Encuesta del Sitio y Suelo – Cálculos de Diseño – Especificación de componentes – Instalación – Inspección Final y Pruebas de resistencia


Componentes de un Sistema de Aterramiento – Anillo Enterrado en la tierra y/o conductores radiales (contrapeso) – Electrodos (jabalinas o tubos electrolíticos) de Aterramiento – Conductores de Aterramiento, trayendo todo a un solo punto: Barra Principal – Barra Principal de Aterramiento – Puente de unión principal uniendo “todo metálico” del predio Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™




Mediciones de Resistencia del Sistema de Aterramiento


Medición del Sistema de Aterramiento ¿Porque poner a prueba la resistencia del sistema de aterramiento? – Determinar la línea de base

– Validar la Construcción – Confirmar especificaciones de diseño

– Satisfacer los Requerimientos de Garantía – Asegurar la Protección y rendimiento del equipo


Métodos de Medición de Resistencia

Dos Métodos de Prueba − Prueba de Caída de Potencial ( Prueba de tres puntos ) − Prueba de Tenaza / Pinza


Medición por Caída de Potencial – Ventajas – Recocido como exacto – El más utilizado (IEEE 81)

– Desventajas – – – – – –

Los Resultados son frecuentemente inválidos Requiere de un Sistema de Aterramiento aislado Requiere un área grande Consume mucho tiempo Tiene que tener acceso al suelo Muchas veces imposible en ambientes urbanas


Caída de Potencial Equipo Requerido – Instrumento de 3 o 4 puntos – Megger / AEMC son los más destacados

Kit de Prueba – Puntos de Prueba – Conductores – Cinta Métrica


Método de Caída de Potencial Electrodo de Voltaje Auxiliar (se mueve varias veces)

C1 P1

C2

Electrodo de Corriente Remota: fijo

Tierra 80%

1 ft

10%20% 30% 40%50%60%70%

90%

10 x profundidad del electrodo mínimo Elemento bajo prueba


Resultados del método Caída de Potencia P2 Distancia ( %) 1

P2 Distancia ( pies )

Resistencia ( Ohmios )

Cambio en R (Ohmios)

1

67.0

-

10 %

10

114.5

47.5

20 %

20

119.6

5.1

30 %

30

121.3

1.7

40 %

40

122.2

0.9

50 %

50

122.5

0.3

60 %

60

123.1

0.6

70 %

70

123.7

0.6

80 %

80

126.6

2.9

90 %

90

141.8

15.2

100 %

100

C2


-

Caída de Potencial Porque 10+ Muestras? – Un solo punto puede ser mal interpretado – Los datos deben registrarse – Meseta Visual

Resistencia (ohmios)

– Confirma la validez de prueba 145 135 125 115 105 95 85 75 65 55 0

10

20 30 40 50 60 70 80 P2 Separación de Punta de Prueba


90

100

Esferas de Influencia Radios o Esferas Primarias

Esfera Conica: – El ancho tiene un radio igual al la longitud del electrodo – La profundidad es de 2 veces la profundidad del electrodo

2X Longitud de la Barra

Capas Concéntricas Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Método Caída de Potencial Lecturas no impactadas por Esferas de Influencia

25 20 15 10 05 00

50-100 pies de separación

Meseta

Resistencia del Sistema

Esferas de Influencia Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Sonda de corriente

Prueba de Caída de Potencia ¿Porqué Invalida? Razón #1 – No hay Sistema Aislado bajo Prueba – La mayor corriente fluye en neutro – El sistema de aterramiento es parte de una red paralela – La medición es Inválida a menos que se desconecte el Neutro [¡Siempre Tenga Cuidado al desconectar el Neutro!]


Prueba de Resistencia de Terreno Neutro Conectado Estamos probando todas las jabalinas en paralelo


Gráfico de Medición Inválida Ohmios Prueba con el Neutro Conectado 20 15 10

Gráfica para 5, 25, 100, 1000 ohm-cm: todos iguales

5

Distancia (Objeto bajo prueba-a-Punta de corriente) Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Prueba de Caída de Potencial

¿Porqué Invalida? Razón #2 – Separación de punta de prueba insuficiente – Requerido para evitar las esferas de influencia


Método: Caída de Potencial Separación para la Punta de Prueba corriente Rejilla de 100X100 pies – Mínimo 5X dimensión más amplio – Ideal, 10X dimensión más amplio 

– 140 pies en su punto más amplio implica una separación de 700-1400 pies Esta es una de las razones principales porque la técnica ‗caída de potencia‘ es difícil en ambientes urbanos


Esfera de Influencia

25 20 15 10

100 pies

05 00

Punta de Prueba de corriente (300-400pies)

Distancia entre el objeto bajo medición y la punta de corriente no es suficiente


Esfera de Influencia

Punta de prueba de corriente 700-1400 pies

Separación suficiente para evitar problemas de „esfera de influencia‟


Procedimientos de Caída de Potencial Completar la prueba a una distancia del 10% al 90% – Registrar todas las lecturas en la tabla

Graficar los resultado – Determinar la validez de la prueba – Determinar la resistencia del sistema de aterramiento

• Donde las lecturas son más iguales • Es decir donde se encuentra la meseta En suelos homogéneos muchas veces observan que encuentra una meseta en la marca de 62%  la llamada ―prueba de 62%‖ Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Medición de Resistencia de Aterramiento Medidor de Tenaza o pinza AEMC 3711 Medidor pinza o equivalente de Megger o Fluke – Conveniente, Rápido, Fácil – No requiere desconectar el equipo del neutro de luz – Mide la Corriente en el terreno

Advertencia: Puede leer circuitos cerrados de aterramiento en vez de la Resistencia del aterramiento Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Instrumento de medición de resistencia tipo “tenaza” o “pinza” Boca ( Hasta 1000 MCM) Botón de Mantener Pantalla de Visualizacion LCD

Energía Medición de corriente

Medición de Resistencia


Teoría de Operación Bobinas de medición: 1) inyector de corriente 2) medir voltaje resultante

Flujo de Corriente

R=E/I Flujo de Corrient


??? ohmios

Ejemplo de Medición de Resistencia por Pinza Acometida Medidor de Servicio de luz

Flujo de Corriente Inducida

Corriente de las jabalinas múltiples de cada transformador

Jabalinas bajo prueba

Corriente de otras jabalinas


Ejemplo de Medición de Resistencia por Pinza


Medición de Resistencia por Pinza


Operación del Medidor “Pinza” Trayectorias Paralelas

Línea Neutro de Servicio de Luz

Enlace de Neutro Conductor de Aterramiento

Circuito cerrado

Flujo de Corriente

R = ??? E/I


Lectura Válida por Pinza

Trayectoria de Corriente

Lectura: 25 Ohmios? Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Válida

Lectura Válida de Tenaza

¿Lectura: 25 Ohmios? Trayectoria de Corriente Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Válida

Lectura Inválida de Tenaza

Trayectoria de Corriente

Lectura: <1 Ohmio?

Lectura Inválida Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Lectura Inválida de Tenaza

Lectura: <1 Ohmio

Inválida Trayectoria de Corriente Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Uso de la Tenaza Entrada de servicio de luz

Use Extrema Precaución Sólo un electricista calificado

Contadores

- 48vdc


Ejemplo de Medición de Resistencia por Pinza


Colocación de Pinza para asegurar una buena medición


La Utilidad del Instrumento ―Pinza‖ y Porqué no es tan útil en Cochabamba…. Utilidad: No tiene que clavar jabalinas de prueba; no tiene que alejarse para hacer buenas mediciones: muy fácil. Inconveniencias: En pocas palabras el problema es que no hay transformadores de la red pública con neutro a tierra en la gran parte de Cochabamba. No hay un camino para retornar la corriente de medición al instrumento. Sin embargo, en instalaciones privadas, industria, grandes comerciantes hay transformadores con neutro a tierra. Pero hay pocos en relación a la red entera. La verdad es que hacer mediciones de aterramiento en Cochabamba es un desafío…. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Materiales para Aterramiento Todo depende de su aterramiento; su aterramiento depende de sus materiales de elaboración


Conexiones Mecánicas – Conexiones y empalmes que utilizan una conexión mecánica (tornillos y pernos) para conductores de vinculación y los electrodos. – Sujeto a falla debido a elementos, (congelación y descongelación), las vibraciones de las máquinas, la humedad (cañería de agua) y envejecimiento. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Ejemplos De Conexiones Mecánicas


Porqué no recomendamos conectores mecánicos enterrados − Instalaciones eléctricas deben durar 30-50 años o más − Son casi siempre fabricados de dos (o tres) metales no iguales: corrosión galvánica − Conectores mecánicos no son conocidos por durar tanto tiempo: oxidación y la penetración de humedad al conector − En lugares de congelamiento se puede acelerar el cambio de calidad de conexión con tiempo Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Un ejemplo de conector mecánico enterrado


Sistema de Conectores de Alta Compresión


Conexión Tipo Compresión


Ejemplos de Conexión Tipo Compresión


Herramiento Hidráulica Tipo Y750 Especificaciones Fuerza desarrollada: 12 toneladas Operación de presión: 10,000PSI Peso (solo herramienta): 16 lbs. Longitud total: 25.56‖ Ancho de la cabeza: 4.43‖ Abertura de mandíbula: 1.65‖


Ejemplo de Instalación de Conexión Compresión


Soldadura Exotérmica






Conexión Exotérmica


Aterramiento al Pie de Torre

Pie de Torre

Exotérmica

Conductor enterrado Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Aterramiento al Pie de Torre

Pie de Torre

Terminal de Compresión Conductor a aterramiento enterrado / incrustado


Conductor de Compresión

Conector de Compresión

Conector de Compresión

Contrapeso Enterrado


¿Como garantizar la calidad de material para elaborar aterramiento? − El aterramiento es fundamental para el funcionamiento y protección de su inversión − Hay normas de calidad para material / componentes de aterramiento & pararrayos − Las normas más reconocidas son de Europa (CE y otras) y Norteamérica (UL) − Debido al valor de vida y maquinaria que estamos protegiendo, siempre recomendamos material & componentes con marca UL o equivalente de Europa Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

UL: Underwriter‟s Laboratories − Consumidores de aparatos eléctricos & electrónicos reconocen el sello en sus productos: computadores, electrodomésticos − Sin embargo, UL tiene un programa de certificación de calidad de material para instalaciones eléctricas incluyendo aterramiento y pararrayos − Los fabricantes de material pagan al UL para la certificación de calidad. Nosotros desfrutamos del mismo. − Se puede buscar en su ―Online Certification Directory‖ si tal producto de tal fabricante es enlistado − ¡Tenga cuidado! Hay engañadores que ponen el sello sin autorización. Muchos más carecen de certificación. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Como proteger & mejorar el rendimiento de cobre enterrado  Aunque menos activo químicamente, cobre puede sufrir de corrosión también  Recomendamos el uso de bentonita de calidad conocida para enterrar jabalinas, tubos y cables horizontales de cobre  Bentonita, un tipo de arcilla, mantiene contacto con el suelo cuando la tierra encoge al secar en la temporada seca. Arcilla mantiene su plasticidad al secarse.  Así bentonita reduce la resistencia del sistema de aterramiento al rodear jabalinas y cables horizontales  Bentonita con aditivos especiales puede proteger el cobre por décadas: se forma una barrera contra contaminación Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

El efecto de agregar químicas al pozo de aterramiento  Sabemos que sales reducen la resistencia a la tierra  Hay dos problemas con el uso de sales:  Las sales van a filtrar con tiempo y va a perder su beneficio  Al filtrar del pozo de aterramiento, las sales pueden contaminar otros pozos. Por esta razón no se permita echar sales o químicas en pozos en mucho del mundo.

 El uso de carbón para mejorar la resistencia a la tierra es común. Pero carbón es un veneno para acero.  ―Carbón‖ nunca es puro carbón (el elemento) sino tiene otros químicas. Los más dañinos son sulfatos: combinan con humedad para formar ácidos  Los ácidos aceleran la corrosión del acero

 NUNCA recomendamos poner carbón en el pozo de aterramiento, especialmente con jabalinas de acero Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Resumen: Materiales Metálicos  La instalación de aterramiento debe durar 20-30 o más años: es parte del sistema eléctrico permanente  Recomendamos cobre por sus mejores características de corrosión  Evita acero / acero bañado con cobre. La corrosión de acero es conocida.  NUNCA usamos aluminio para aterramiento  NUNCA agrega carbón al pozo de jabalinas de acero  Conectores / empalmes tienen que ser de alta compresión o (mejor) de soldadura exotérmica cuando son enterrados  Cuando unimos terminales de metales disimilares (ejemplo: bañado en estaño-a-cobre) recomendamos el uso de ―no-ox‖ o semejante  Siempre busca materiales con marca UL o su equivalente de Europa Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Unión de los Elementos de Aterramiento La necesidad imprescindible de minimizar diferencias de potencial entre los elementos de aterramiento y objetos metálicos


Concepto de Plano Equipotencial Hay dos tipos distintos de sistemas de tierra dentro un predio: – Sistema de Aterramiento Integrado  Lo más común para la gran mayoría de instalaciones comerciales e industriales  El concepto es mantener TODA la instalación eléctrica a un potencia y minimizar diferencias de potencial

– Sistema de Aterramiento Aislado  Se encuentra en instalaciones especiales: centrales telefónicas, hospitales, fabricas grandes  Se establecen zonas distintas con su aterramiento aislado de otras zonas. Se unen el aterramiento de las zonas distintas en un solo punto Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Esquemas de aterramiento en instalaciones eléctricas

Esquma TT Protección por interruptor diferencial en cada enchufe

Esquma TN-C NO permitida en varios países

Esquma TN-S

Esquma IT

Protección por térmico

Normas exigen un detector de falla a tierra


Esquemas de aterramiento en Cochabamba − En el casco viejo de Cochabamba la distribución de energía de luz es por IT. La entrega de energía es fase-a-fase. − Sistemas IT son conocidos por inestabilidad cuando hay una falla fase-a-tierra. − Las normas internacionales para la esquema IT exigen: − Aterramiento local a cada enchufe − Un detector de falla a tierra.

− Zonas nuevas tiene TN-S. La entrega de energia es fase-aneutro. Hay un alambre ―verde‖ de protección (CPE) a cada enchufe. − En Europa se encuentra la esquema TT. Las normas de Europa así exigen un interruptor diferencial para proteger el abonado de cada enchufe. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Esquema de Aterramiento Integrado Concepto de Plano Equipotencial Plano Equipotencial – Esquema de aterramiento que incorpora múltiples elementos de aterramiento, uniéndolos con el fin de reducir las diferencias de tensión entre los elementos durante fallas de Corriente Alterna (fallas de fase mayormente) e caídas de rayos.

– Incluye todo eléctrico más acero de construcción, sistema de pararrayos, canalizaciones metálicas, etc


Unión de todos los Elementos de Aterramiento


El Plano Equipotencial incluye todos los objetos metálicos


Componentes para elaborar Planos Equipotenciales


Componentes para elaborar el plano equipotencial: centros de datos


Ejemplo de Barra Principal de Aterramiento Anillo que rodea el edificio. Conecta a 7 jabalinas & el sistema de pararrayos. Anclado directamente al concreto del sótano. Logramos 2.5Ω resistencia.

Alambre verde; protección de personal. (3 alambres/enchufe)

Espacio para agregar más elementos


Resumen de Plano Equipotencial − Todos los elementos de aterramiento se unen en un solo punto en instalaciones ―normales‖: barra principal de aterramiento − Las normas más destacadas indican la necesidad de unir todos los objetos metálicos al plano equipotencial − En instalaciones con edificios múltiples, hospitales, fabricas grandes, aeropuertos hay otras formas de agregar todos los sistemas de aterramiento. Todavía exija hacer una conexión a todo objeto metálico para aterrarlos. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Aterramiento: Comenzamos con el fin en mente….  Los requisitos de aterramiento varían con la aplicación  Hay que determinar la resistividad del suelo antes de diseñar el sistema de aterramiento  Hay varios elementos de aterramiento en nuestra caja de herramientas. Cada uno tiene sus características buenas & inconvenientes. Normalmente usamos elementos múltiples  No recomendamos jabalinas de acero  Recomendamos el uso de material de calidad certificada como UL o equivalente de Europa, Brasil, Argentina  Hay que medir la resistencia después de la instalación y cada año siguiente Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Ejercicio: ¿Como lograr 5Ω?  La aplicación es aterramiento de una torre celular o una torre de alta tensión  Primer paso: medición del suelo. • Vamos a suponer que el suelo es de alta resistividad. • Arena/grava con rho = 1500 Ohm-metros (15.000 Ωcm)

 Aprovechemos de la fórmula para calcular resistencia para tubos electrolíticos  Agregamos un anillo enterrado diámetro de 15m más unos cuatro radiales de 7.5m a 1m profundidad Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

− Comparación de Resistencia del Suelo Tipo de Suelo Lynconite II Superficie de Suelos Arcilla Arena y Grava Superficie de Caliza Caliza Esquisto Arenisca Granitos, Basaltos, etc Gneises Descompuesto Pizarra, etc

Resistencia (ohm-cm) 60 100 5,000 200 10,000 5,000 100,000 10,000 - 1,000,000 500 400,000 500 10,000 2,000 200,000 100,000 5,000 50,000 1,000 10,000


Ecuaciones para calcular la resistencia de varios elementos

Electrodo vertical Esfera enterrada Placa circular enterrada Esfera Esfera media media enterrada enterrada Placa circular en el superficie tierra Varilla / alambre enterrada Varilla ángulo recto Anillo circular

Notas: log = log10X; rs = radio de esfera; rp = radio de placa; l = longitud total de varilla o alambre en cm; d = diámetro de varilla o alambre en cm; h profundidad de aterramiento en cm; p (rho) en Ohm-cm


Fórmula para Tubos Electrolíticos

RCR = Resistencia resultante p = Resistividad ohm-metros L = Longitud del tubo electrolítico (pies) d = Diámetro del pozo (pulgadas); tiene que ser rellenado con bentonita de baja resistencia (Lynconite II o equivalente) c = Coeficiente de acondicionamiento; 0.2 para comenzar; 0.05 hasta 0.5 al penetrar la bentonita & pozo por la sal del tubo


Sumando los elementos…. − Cuatro tubos electrolíticos de 6 metros de 12 Ω c/u; 12/4 x 1.36 = 4.08 Ω (discontar por la tabla) − Anillo de 15 m de diámetro, 2/0 a 1m profundidad = 67 Ω − Cuatro radiales de 7.5 m, 2/0 a 1m = 292 Ω cada uno; 73 Ω − 3.65 Ω la suma en paralelo. Discontar por 40%

 5.1 Ω  Para cálculos precisos, recomendamos servicios de ingeniería de aterramiento Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

5Ω en Condiciones Difíciles − Cuando estamos encima de 10000 Ω-cm es más difícil lograr baja resistencia (5-10 Ω) − La resistividad obviamente es más alta − Las condiciones geológicas son más dificiles: roca, poco capa superficial de suelo, menos humedad − Clavar más y más jabalinas logra menos mejoramiento por cada jabalina

− Tenemos que usar otra tecnología: tubos electrolíticos − Una jabalina de 3m en 25000 Ω-cm logra 830 Ω − Un tubo electrolítico de 3m en 25000 Ω-cm logra 31 Ω: 25 veces mejor


Comparasión: Jabalinas vs. Tubo Electrolíticos Resistividad (Ω-m)

Jabalina 3m

Tubo Electrolítico 3m

50

16.7Ω

0.63Ω

100

33.5Ω

1.26Ω

500

167Ω

6.29Ω

1000

335Ω

12.53Ω

5000

1675Ω

62.7Ω

Un factor de 25X de mejoramiento de resistencia al suelo

Una jabalina de 3m cobre cuesta $70; 25 x $70 = $1750. Un tubo electrolítico de 3m con relleno bentonita cuesta ~ $500-600. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Comparasión: Jabalinas vs. Tubo Electrolíticos Costo durante el Ciclo de Vida • Una jabalina de acero bañado de cobre tiene una vida confiable y factible de 5-10 años = $10. En 30 años tendrá un costo de ~5X $10 = $50. Si fuera posible colocar 20 jabalinas para un tubo electrolítico, sería $50 x 20 = $1000 • Una jabalina de cobre tiene una vida de 10-15 años confiable = $70 x 2 = $140. Si fuera posible colocar 20 jabalinas para un tubo electrolítico, sería $140 x 20 = $2800 • Un tubo electrolítico tiene una vida útil de 30 años. Su costo es aproximadamente $500-600 en cantidades pequeñas, $400-500 en grandes cantidades.

Entonces, a través de su vida el tubo electrolítico cuesta la mitad de jabalinas de acero o de cobre. Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Tubos Electrolíticos − Su valor viene de muy baja resistencia a la tierra y larga vida − Además su resistencia se mejora con tiempo al filtrar la sal al pozo − Mantiene su resistencia durante las variaciones climáticas


Aterramiento − Comienza con la aplicación y su exigencia de resistencia − Hay que medir la resistividad del suelo antes de diseñar / instalar − La calidad de la instalación depende de la calidad de material − Hay que medir después de la instalación y cada año después Lyncole XPT™ Aterramiento “La Unión de Ciéncia y Aterramiento” ™

Curso Aterramiento

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