Curso Basico Mallas de Tierra - Rene Mendoza

CURSO CAPACITACION MALLAS DE TIERRA Autor: RENE MENDOZA V [email protected]

PAG.7

Límites tolerables por el cuerpo humano Límites permisibles de circulación de corriente De acuerdo a los estudios clásicos de Dalziel, la corriente máxima tolerable por el cuerpo humano de una persona de 50 kg está dada por la fórmula:

Donde: Icuerpo50 = corriente máxima que puede circular por el cuerpo humano [A] t = es el tiempo durante el cual circula dicha corriente [s]. De acuerdo a Dalziel, un 99.5% de las personas de un peso igual o superior a 50 kg pueden sobrevivir un shock eléctrico de la magnitud indicada. De acuerdo a esta ecuación, podrían soportar por ejemplo 116 mA por 1s, o 367mA por 0.1s. En el estudio de Dalziel también se calcula el valor tolerable en el caso de una persona con un peso de 70 kg, en cuyo caso, la c orriente tolerable está dada por:

Dalziel C.F., Dangerous Electric Currents, AIEE Transactions, vol 65, 1946, 99 579-585, 1123-1124 Dalziel C.F. and Lee R.W., Reevaluation of Lethal Electric Currents, IEEE Transactions on Industry and General Applications, vol IGA-4, N°5, Oct 1968, pp467-476

Tolerancia del cuerpo en caso de reconexión automática En el caso frecuente en que se utiliza reconexión automática rápida en caso de falla (uso de reconectadores), la persona puede quedar sometida a varios shocks sucesivos. No se ha investigado totalmente el efecto acumulativo de varios shocks sucesivos y por lo tanto el verdadero límite tolerable en estas condiciones. Sin embargo una consideración razonable es usar en el cálculo el tiempo acum ulado de las reconexiones (suma de los tiempos de operación del reconectador).

Voltajes tolerables por el cuerpo humano Los voltajes tolerables por el cuerpo están determinados por los límites de corriente indicados. Por lo tanto dependiendo de diversas condiciones como ser la aislación adicional de que disponga el ser humano, la resistencia de contacto de la piel, los puntos entre los cuales se conecte al potencial peligroso, la existencia de una capa superf icial aislante sobre el suelo, etc, el voltaje tolerable por el cuerpo variará en un amplio rango. Sin embargo las normas, y en especial ANSI / IEEE Std. 80 - 1986, establece ciertas condiciones de verificación que en la práctica ya son aceptadas en forma casi universal en el tema.


PAG.8

Voltajes tolerables en la malla Corresponden a los valores máxim os que pueden alcanzar las tensiones de paso y contacto para una duración de falla determinada, tales que las corrientes que circularían por el cuerpo humano estén bajo los límites peligrosos. El valor de estas tensiones permisibles depende de varios factores, entre los cuales son importantes : la resistencia del cuerpo humano la resistencia de contacto de la piel la resistividad y espesor de la capa superficial sobre el suelo original (en algunos casos se coloca gravilla, en otros asfalto, etc). La norma ANSI / IEEE Std. 80 - 1986, asume valores para varios de estos parámetros de modo de poder calcular valores de tensiones perm isibles que puedan utilizarse en la etapa de diseño de la malla. De acuerdo al desarrollo establecido en esta norma, las tensiones máximas de paso y de contacto tolerables por el cuerpo humano, pueden estimarse de acuerdo a las siguientes ecuaciones: • • •

El factor Cs considera el efecto protector sobre el ser humano al existir una capa de gravilla o asfalto sobre el suelo. Su cálculo requiere la estimación de una sumatoria infinita, la cual se detalla en la norma ANSI / IEEE Std. 80 - 1986. En caso de no existir una capa superficial de mayor resistividad (como es usual en mallas de subestaciones de distribución de media tensión) debe considerarse para el cálculo Cs=1 El diseño adecuado de una malla tiene por objeto asegurar que las tensiones que se producirían en la malla real, al estar ésta sometida a corriente de falla son inferiores a estos valores, por lo tanto asegurando un bajo riesgo a la personas.


PAG.9

Voltaje de paso Es la diferencia de potencial entre dos puntos del terreno separados por una distancia de 1 metro (representativa de la distancia entre los pies de una persona al dar un paso) en el sentido del m ayor gradiente de potencial. Generalmente los mayores gradientes y por lo tanto los mayores potenciales de paso ocurren en la periferia inmediata de la malla. Evidentemente los voltajes de paso en cada punto s on proporcionales a la corriente de f alla.

Cuando se calcula el voltaje de paso en un punto sobre la superficie del t erreno debe buscarse la mayor diferencia de voltaje existente entre puntos opuestos diametralmente sobre un círculo de diámetro de 1m con centro sobre dicho punto. La norma ANSI / IEEE Std. 80 - 1986, efectúa tan solo una estimación (aproximada) del mayor potencial de paso que se encontraría sobre la malla. En la etapa de diseño, debe verificarse que el potencial de paso en cada punto sobre la superficie de la malla estará bajo los niveles tolerables por el cuerpo humano.

Criterio de aceptación de voltaje de paso En la etapa de diseño debe calcularse previamente los voltajes de paso máximos tolerables, sobre el terreno normal y considerando gravilla superficial (V paso max tolerable, V paso max gravilla) Es importante observar que estos voltajes no dependen del diseño de la malla, puesto que corresponden a lo tolerable por el ser humano para una condición dada. En una malla real se deberá calcular y visualizar los potenciales de paso sobre el área (especialmente en el entorno inm ediato de la malla que es donde aparacen los mayores voltajes de paso) El criterio de aceptación será el siguiente: Si el voltaje de paso de la malla en todo punto accesible es inferior a V paso max tolerable •


PAG.10

(sin gravilla), la malla es aceptable desde el punto de vista de voltaje de paso. Si el voltaje de paso en algún punto accesible es superior a V paso max tolerable (sin gravilla), pero es inferior a V paso max gravilla, entonces existe dos opciones: 1.- Refinar el diseño de la malla de modo de reducir los potenciales de paso en dicha zona. 2.- Considerar el agregado de gravilla u otro recubrimiento superficial de alta resistividad en dicha zona. Si el voltaje de paso en algún punto accesible es superior a V paso max gravilla, entonces el diseño de la malla no es aceptable, y deberá modificarse de modo de disminuir los potenciales de paso en dicha zona. Se entiende por accesible a todos aquellos lugares en que por alguna circunstancia puede haber una persona caminando en dicho lugar. •

•


PAG.11

Voltaje de contacto Es la diferencia de voltaje entre algún elemento metálico (estructura, cubierta de equipo, etc) conectado directamente a la m alla y un punto de la superficie del ter reno a una distancia horizontal de 1 metro de este elemento. La definición anterior corresponde a la norma ANSI / IEEE Std. 80 - 1986 y se supone la distancia de 1 metro como representativa del alcance de una persona con su brazo extendido. Es importante hacer notar que en este caso el equipo o elemento metálico, por el hecho de estar conectado directamente a la malla, estará al mismo potencial de ella.

La norma ANSI / IEEE Std. 80 - 1986, considera para la verificación de una malla, el cálculo solamente en un punto, representativo de la peor condición sobre toda el área cubierta por la malla. No considera el cálculo de este potencial fuera del área cubierta por la malla. En la etapa de diseño, debe verificarse que el potencial de contacto sobre la superf icie de la malla estará bajo los niveles tolerables por el cuerpo humano.

Criterio de aceptación de los voltajes de contacto Existen dos criterios diferentes de aceptación de los voltajes de contacto entregados por una malla de tierra para una determinada corriente de falla y tiempo de despeje. Verificar que sobre toda la superficie cubierta por la malla, las tensiones de contacto que aparecen son inferiores a los valores máximos tolerables por el cuerpo humano. Verificar solo que en la cercanía de instalaciones que quedarán conectadas a la malla de tierra (como en el dibujo) las tensiones de contacto que aparecen son inferiores a los valores máximos tolerables por el cuerpo humano. Este criterio considera que si en el futuro se instalan equipos o estructuras adicionales en la subestación, deberán revisarse los potenciales de contacto en s us cercanías y efectuar las •

•


PAG.12

correcciones necesarias. Este criterio debe ser usado cuidadosamente y no es aplicable en el caso de instalaciones industriales o similares, donde con frecuencia se instalan y remueven extensiones de alimentación, ductos o elementos métalicos, que quedan en zonas de la m alla que no ofrecen garantías de seguridad a las personas desde el punto de vista de tensión de contacto. En la etapa de diseño debe calcularse previamente los voltajes de contacto máximos tolerables, sobre el terreno normal y considerando gravilla superficial (V contacto max tolerable, V contacto max gravilla) Luego se deberá calcular los potenciales de contacto sobre las áreas a verificar, (especialmente en el entorno cercano de equipos o estructuras metálicas accesibles al contacto directo) El criterio de aceptación será el siguiente: Si el voltaje de contacto de la malla en todo punto accesible es inferior a V contacto max tolerable (sin gravilla), la m alla es aceptable desde el punto de vista de voltaje de contacto. Si el voltaje de contacto en algún punto accesible es superior a V contacto max tolerable (sin gravilla), pero es inferior a V contacto max gravilla, entonces existe dos opciones: 1.- Refinar el diseño de la malla de modo de reducir los potenciales de contacto en dicha zona. 2.- Considerar el agregado de gravilla u otro recubrimiento superficial de alta resistividad en dicha zona. Si el voltaje de contacto en algún punto accesible es superior a V contacto max gravilla, entonces el diseño de la malla no es aceptable, y deberá modificarse de modo de disminuir los potenciales de contacto en dicha zona. Por punto o lugar accesible se entenderá aquellos lugares en que es posible la circunstancia de una persona trabajando o transitando. •

•

•

Casos especiales de voltaje de contacto La norma ANSI / IEEE Std. 80-1986, considera para el cálculo de potenciales de contacto solamente el área rectangular cubierta por la malla. Sin embargo existen casos especiales que se deben tomar en cuenta, en los cuales es posible que un elemento metálico conectado eléctricamente a la malla quede accesible fuera de la zona cubierta por la malla. Un ejemplo de ello, es por ejemplo un portón metálico de una subestación, con apertura hacia el exterior, el caso de ferrovía ingresando a la subestación, etc. Estos casos especiales de voltaje de contacto reciben el nombre de voltajes transferidos, y se analizan en el punto correspondiente.


PAG.13

Voltaje transferido Corresponde a un caso especial de la tensión de contacto y ocurre cuando una persona de pie dentro del área cubierta por la malla está en contacto con un conductor puesto a tierra en un punto remoto, o cuando una persona en un punto remoto entra en contacto con un conductor conectado directamente a la malla. El valor de tensión transferido de este modo puede alcanzar valores muy altos, pudiendo llegar a ser iguales al voltaje total de la malla. Por ello es de importancia primordial tomar las adecuadas precauciones con elementos métalicos o conductores que entren o salgan del área cubierta por la malla, como por ejemplo; líneas telefónicas, ductos de agua potable, bandejas portacables, ductos diversos, ferrovías, etc, todos los cuales deben evitarse en lo posible. También pueden aparecer potenciales transferidos en el caso de conectar herramientas a los servicios auxiliares de una subestación (en cuyo caso, el neutro queda directamente conectado a la malla a través del neutro del transformador correspondiente) y trabajar con ellas fuera del perímetro cubierto por la malla.

La norma ANSI / IEEE Std. 80-1986, si bien menciona e indica tomar precauciones en relación a la posible existencia de voltajes transferidos, no ofrece una forma sencilla de cálculo de ellos en cualquier punto. La posible existencia de voltajes transferidos en caso de una falla en m edia tensión es la razón por la cual es recomendable que el neutro secundario de transformadores de distribución se conecte a una malla de tierra alejada al menos 20m respecto a la malla de media tensión de acuerdo a las normas nacionales.


PAG.14

Resistencia de malla Al circular una corriente de falla desde la malla hacia el suelo, todos los conductores de la malla alcanzarán un potencial respecto a un punto remoto (referencia remota a potencial cero) conocido como "Voltaje de malla". A la relación entre el voltaje de malla y la corriente total de falla, se le conoce como "resistencia de malla". Como se observará, este valor de resistencia corresponde esencialmente a la resistencia impuesta por el material del suelo mismo al paso de la corriente de falla y por lo tanto dependerá del valor de la resistividad del suelo y de la configuración geométr ica de la malla.

Factores que inciden en la resistencia de una malla Una malla de mayores dimensiones distribuirá la corriente de falla en un área más amplia y por lo tanto tendrá menor resistencia. Conductores de mayor diámetro, ofrecerán mayor superficie equivalente para entregar corriente al suelo circundante, por lo tanto resultarán en una malla de menor resistencia. También tendrá efecto sobre la resistencia de la malla su configuración geométrica (menor resistencia mientras más extendida esté la malla) y la profundidad de enterramiento (menor resistencia a mayor profundidad). La resistividad del suelo circundante a la malla, sin duda tiene un efecto muy importante tanto en los voltajes superficiales como en la resistencia de la malla. Si el suelo no es hom ogéneo, es decir tiene capas de distintas r esistividades, un cálculo adecuado debe considerar este efecto no despreciable. Existen métodos simplificados para reducir un conjunto de capas a una resistividad equivalente, pero estos métodos son solo aproximaciones. En general para mallas de gran tamaño es de importancia considerar un modelo de resistividad de suelos que considere este efecto.


PAG.15

Suelos Resistividad de suelos y modelación Previo al diseño de mallas de tierra, se requiere conocer la resistividad del suelo en la cual se hará la instalación. Es sabido que los suelos no son homogéneos, es decir no tienen las mismas resistividades en todos sus puntos. Para un buen diseño de la malla de tierra, se requiere conocer la estructura del suelo en la que se instalará la malla. Normalmente se asume que el suelo tiene una estructura de capas horizontales de diferente resistividad, modelo conceptual que si bien no siempre es representativo de la realidad, ha mostrado ser suficientemente exacto para la enorme mayoría de los casos de cálculo de mallas de tierra. Es posible mostrar que el cálculo de mallas de tierra usando un modelo de solo dos capas del suelo, entrega resultados con errores menores al 3% para todos los terrenos encontrados en la práctica respecto a efectuar un cálculo con tres o más capas. Por otra parte la determinación exacta de las resistividades del suelo para un modelo de tres o más capas de suficiente precisión requiere un enorme cantidad de mediciones, por lo que solo tiene sentido práctico en trabajos de prospección petrolera o estudios geológicos, pero es un trabajo innecesario para el objetivo de cálculo de mallas de tierra. Por otra parte, aún efectuando el esfuerzo de una gran cantidad de m ediciones, esto no asegura una determinación exacta de las r esistividades subyacentes, pudiendo haber varios modelos de suelo que arrojarían aproximadamente las mismas mediciones superficiales (teorema de equivalencia o de supresión, de Dar Zarrouk).

Es importante mencionar que la publicación ANSI/IEEE Std. 80-1986, "IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding" en su última versión del 1986 (considerada como la principal referencia práctica sobre el tema) considera aceptable los cálculos y verificación de la malla haciendo uso de un modelo simplificado de resistividad uniforme (es decir suelo homogéneo de una sola resistividad).

Medidor de resistividad de suelos Estos instrumentos, están diseñados especialmente para medir resistividad de suelos y resistencias de mallas de tierra. Su principio de medición consiste en inyectar una corriente (continua u oscilante a baja frecuencia) mediante los electrodos de corriente (generalmente marcados en el instrumento con los códigos C1 y C2). Simultáneamente miden la caida de tensión que se produce en el suelo entre los electrodos de medición de potencial (generalmente marcados en el instrumento con los códigos P1 y P2) En base a estas variables el instrumento indica directamente un valor de resistencia (en ohms) correspondiente al cuociente entre estos valores.


PAG.16

Al efectuar las mediciones en terreno, debe tenerse especial cuidado en la calidad de la aislación de los cables utilizados, especialmente los de corr iente. La razón de ello es que pequeñas fugas de corr iente al suelo, en lugares difer entes a los electrodos de terreno C1 y C2 causan grandes distorsiones en la medida del instrumento. Estos mismos instrumentos se utilizan además para medir el valor de resistencia total de una malla ya construida.

Medición de resistividad Para la medición de las resistividades del terreno donde se instalará la malla, el único método exacto sería efectuar varias excavaciones e ir midiendo las resistividades del suelo encontrado, trabajo evidentemente lento y de gran costo. Por ello es habitual efectuar mediciones solo desde la superficie, haciendo uso de instrumentos diseñados exclusivamente para ese objeto (medidores de resistividad de suelos de cuatro electrodos), los que permiten estimar las resistividades del suelo subyacente en base a mediciones solamente sobre la superficie del terreno. Este proceso de medición en base a cuatro puntos, se efectúa colocando los electrodos de medición de corriente y de voltaje en varias disposiciones, de las cuales para el uso de cálculo de mallas de tierra, dos son las habituales; conocidas como método de Wenner y método de Schlumberger, en honor a los geofísicos que por primera vez las aplicaron. Existen una amplia diversidad de otros métodos de medición haciendo uso de estos instrumentos, métodos desarrollados en el ám bito de la prospección petrolera, los cuales se analizan en diversa y excelente literatura especialmente trabajos de Ernesto Orellana, Harold Mooney, Kalenov, IU Iakubovskii y L. Liajov, entre otros). Sin embargo para el uso de cálculo de mallas de tierra, por su simplicidad se utiliza alguno de los dos métodos indicados en casi la totalidad de los casos.


PAG.17

Método de Schlumberger El método de Sclumberger, es un método de sondeo electrico vertical que permite determinar un modelo en capas horizontales de diversas resistividades del subsuelo. Para su uso se requiere el uso de 4 electrodos (C1-P1-P2-C2), los que se instalan sobre una línea recta de medición, manteniendo fijos los dos electrodos centrales de potencial (P1-P2) y variando la distancia de los electrodos de inyección de corriente. En la versión generalmente utilizada, los electrodos exter nos (C1-C2) inyectan una magnitud definida de corriente y se mide el potencial que aparece entre los electrodos internos (P1-P2). A partir de estos valores se calcula una resistividad aparente que es utilizada por RP-MALLAS para la estimación del modelo de suelo óptimo. El método se efectúa midiendo el valor de la r esistividad aparente de acuerdo a lo indicado para varios valores de distancia [na] entre electrodos. En la versión original del método, n debía ser un número entero, pero cuando se utiliza un metodo numérico de optimización esta restricción no es necesaria.

Al igual que en el método de Wenner, se requiere al m enos 4 mediciones para tener valores significativos. Es recomendable al efectuar la medición ir escalando la distancia [na] mediante una progresión geométrica, hasta un valor aproximadamente correspondiente a 1.5 veces el tamaño que se estima tendrá la malla. Es común usar valores de [a] de 1m, 1.5m, 2m, pero puede usarse cualquier valor a decisión del usuario. Usualmente la medición se inicia con los electrodos de corriente a una distancia [na] del orden de 1.5 veces la distancia [a], distancia que se va escalando en forma geométrica con factor 1.5 Por ejemplo una serie adecuada de valores de [a] para una malla que se estima tendrá 10m de largo máximo, sería: [a] = 1.0m [na] = 1.0m , 1.5m , 2.25m , 3.4m , 5.0m , 7.6m , 11.4m , etc.


PAG.18

Método de Wenner El método de Wenner, es un método de sondeo electrico vertical que permite determinar un modelo en capas horizontales de diversas resistividades del subsuelo. Para su uso se requiere el uso de 4 electrodos (C1-P1-P2-C2), los que se instalan siempre equiespaciados sobre una línea recta de m edición. En la versión generalmente utilizada, los electrodos exter nos (C1-C2) se usan para la inyección de una magnitud definida de corriente y se mide el potencial que aparece entre los electrodos internos (P1-P2). A partir de estos valores se calcula una resistividad aparente que es utilizada por RP-MALLAS para la estimación del modelo de suelo óptimo. El método se efectúa midiendo el valor de la r esistividad aparente de acuerdo a lo indicado para varios valores de distancia [a] entre electrodos.

Para poder hacer un análisis estratigráfico se requiere al menos 4 mediciones. Con menos valores es posible solo estimar un valor del resistividad media. Es recomendable al efectuar la medición ir escalando la distancia [a] mediante una progresión geométrica, hasta un valor aproximadamente correspondiente a 1.5 veces el tamaño que se estima tendrá la malla. Usualmente la medición se inicia con valores de [a] del or den de 1m, los que se van escalando en forma geométrica con factor 1.5 Por ejemplo una serie adecuada de valores de [a] para una malla que se estima tendrá 10m de largo máximo, sería: [a] = 1.0m , 1.5m , 2.25m , 3.4m , 5.0m , 7.6m , 11.4m , etc. El método tradicional consiste en comparar la gráfica resistividad v/s distancia contra un conjunto de curvas patrón previamente calculadas y seleccionar la que muestre un ajuste con menos errores en forma visual. Los métodos modernos hacen uso de métodos matemáticos de optimización numérica (generalmente por mínimos cuadrados) para obtener la curva correspondiente al modelo teórico con menos errores. En ambos casos debe tenerse cuidado en identificar anomalías y errores en las mediciones previo a su contrastación con curvas patrón o análisis numérico. Las causas frecuentes son elementos metálicos enterrados, fugas de corriente al suelo en cables usados en la medición, errores de lectura, etc. Un operador experimentado puede detectar estas anomalías y eliminar los puntos que contienen errores evidentes.

Interpretación de resistividad de suelos Interpretación tradicional de resistividades de suelos Es necesario tener claridad en que ni el método de Wenner ni el de Sclumberger mide directamente las resistividades de las capas inferior es del suelo, por lo que una vez obtenido un conjunto de


PAG.19

mediciones, es necesario proceder a su interpretación. La forma tradicional de interpretar las mediciones obtenidas por alguno de estos métodos consiste en dibujar los puntos medidos sobre un papel log-log semitransparente, para luego contrastar la curva resultante contra un conjunto de curvas patrón (de las cuales hay que disponer de un juego de buena calidad previamente) buscando aquella que más se aproxima al conjunto de mediciones. Este proceso es tedioso, requiere experiencia en la interpretación y los resultados logrados tienen un grado variable de precisión que no puede garantizarse.

Interpretación de resistividad por optimización matemática Los métodos numéricos permite ingresar directamente los datos obtenidos de las mediciones en forma de resistividad aparente, y no requiere en absoluto el uso de curvas patrón. En base a los valores medidos ingresados (hasta 40 puntos), los métodos matemáticos calculan un modelo optimizado del suelo. El método que ofrece mejores resultados es el procedimiento iterativo de Levenberg-Marquardt, el cual por refinamientos sucesivos asegura que el modelo resultante corresponde al modelo de dos capas mejor adaptado a los puntos ingresados. Para ello busca el modelo de dos capas que minimiza la suma del error cuadrático de las mediciones respecto al valor calculado, asegurando así un modelo óptimo para ese grupo de mediciones. Además durante el proceso de cálculo este método es capaz de identificar aquellos puntos medidos que tienen un error estadísticamente excesivo, lo que podría ser indicador de un error de ingreso de datos al programa o de un error de las mediciones, permitiendo su eliminación o corrección con objeto de mejorar la estimación.

Modelo de suelo de resistividad uniforme Este modelo considera que todo el suelo en el cual se diseñará la malla tiene características homogéneas, bastando para su modelación solam ente un valor de resistividad. En este caso las resistividades aparentes que entregan las mediciones de Wenner y Schlumberger son constantes (independientes de la distancia entre electrodos) y de igual valor al verdadero valor de la resistividad del suelo. El cálculo realizado para mallas reticuladas uniformes de acuerdo al método IEEE Std. 80, hace uso de un modelo de resistividad uniforme.

Modelo de suelo biestratificado Este modelo de suelo considera la existencia de dos capas horizontales con resistividades diferentes. La determinación de las r esistividades puede hacerse haciendo ingresando los valores medidos de resistividad aparente por algún método de sondeo eléctrico vertical (métodos de Wenner o Schlumberger), tras lo cual es necesario estimar los parámetros de este modelo de suelo en forma óptimizada. Sin embargo no existen métodos sencillos que permitan calcular manualmente una malla en un terreno biestratificado, requiriendose para ello el uso de un computador. Exite un método conocido como de “reducción de capas”, el cual convierte un modelo de varias capas a un modelo de resistividad uniforme. Sin embargo este método no es más que una aproximación y su uso requiere factores de seguridad altos para un diseño real.


PAG.20

Medida de resistencia de una malla Método de medición usando el medidor de resistividad de suelos Una vez diseñada y construída una malla de tierra, es necesario verificar el valor de resistencia total que alcanza, lo que permite confirm ar las hipótesis de cálculo utilizadas y validar la confiabilidad de las estimaciones de voltajes peligrosos. Por otra parte muchas veces es necesario medir la resistencia de sistemas de puesta a tierra antiguos o no documentados, muchas veces como una forma simple de evaluar el estado de conservación de la malla y su cumplimiento del valor exigido por las normas. El método utilizado para ello consiste en inyectar a la malla un valor determ inado de corriente (con el instrumento conectado como se indica en la figura) y estimar su elevación de potencial respecto a un punto remoto (teóricamente en el infinito). El método usual es instalar un electrodo de corriente suficientemente alejado de la malla a medir, de modo de separar sus "zonas de influencia", lo suficiente como para que la zona intermedia quede a un potencial similar al de la tierra remota. Luego se va tomando una serie de valores de resistencia sobre la recta de medición (como se indica en la figura) los que se van de inmediato graficando en función de la distancia respecto a los electrodos C1-P1. Cuando se logra una zona de meseta en la medición, esta zona es representativa del suelo con un voltaje similar al de la tierra remota (casi cero), por lo tanto indicando directamente el valor de resistencia de la malla a medir. Este método debe ser usado con cuidado, repitiendo las mediciones en varias or ientaciones de la recta de medición, con objeto de descartar la influencia de posibles electrodos pasivos enterrados en las cercanías (ductos, cañerías metálicas, etc). En figura siguiente se muestra una medición correcta de la resistencia de una malla


PAG.21

Ejemplo de medición incorrecta de una malla Por ser una situación frecuente se muestra a continuación el resultado de las mediciones cuando el electrodo C2, de emisión de corriente está demasiado cercano a la malla a medir. En este caso no es posible detectar la zona de meseta que indique un valor confiable de resistencia de la malla.


PAG.22

Recomendación ANSI / IEEE Std. 80 El “Institute of Electrical and Electronic Engineers” (IEEE) ha venido actualizando un conjunto de recomendaciones y métodos de cálculo que perm iten asegurar la seguridad de las instalaciones en subestaciones de poder.

Limitaciones del cálculo de acuerdo a método IEEE Std. 80

Evidentemente el cálculo de acuerdo a este método implica las siguientes limitaciones a la malla por calcular: • •

• •

•

•

La malla debe ser rectangular El reticulado de la malla debe ser uniforme, o sea los conductores de la malla deben estar dispuestos paralelos y a distancias regulares entre ellos en cada sentido del rectángulo. Todos los conductores elementos de la malla deben ser del mismo diámetro. Se permiten estacas, las cuales pueden estar distribuídas uniformemente en su perímetro o sobre toda el área de la malla. Las estacas se caracterizan por un diámetro y una longitud. Si bien RP-MALLAS admite ingresar un modelo de suelos de dos capas, el cálculo de la malla se hace considerando un suelo de resistividad uniforme, por lo que en el caso de dos capas del suelo, se reducen éstas a un modelo de suelo con r esistividad equivalente. La estimación de los potenciales de paso y contacto de la malla, corresponden a la estimación conservativa para el peor caso de acuerdo al método desarrollado en la norma, por lo tanto en la m ayoría de los casos resultará en el diseño de una malla algo sobredimensionada.


PAG.23

Curso Basico Mallas de Tierra - Rene Mendoza

Recommend Documents