DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
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Beneficios de Un Sistema de Puesta a Tierra 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 L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra Tierra
Información Requerida – Requerimentos Especificos de Puesta a Tierra – Propósito del Sistema de Puesta a Tierra – 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 L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra Tierra
Requisitos Típicos de Puesta a Tierra – NFPA 70 NEC
25 Ω o dos jabalinas
– IEEE Estándar 142 – IEEE Estándar 1100
Dependiente de Equipo: 2-10-25 Ω Dependiente de Equipo: 5-10 Ω
– Motorola Estándar R-56
5 Ω objetivo, 10 Ω máximo
–
Emerson DeltaV (control industrial) 3 Ω
– Torres alta tensión
10-15 Ω objetivo, 25 Ω máximo
– GE Sistemas Médicos
2 Ω objetivo, 5 Ω máximo
– Instalaciones “IT”
1-2-5 Ω objetivo
Resumen: La especificación de resistencia a tierra (tantos ohmios Ω) varia con
La aplicación específica (Puesta a Tierra 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
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Beneficios de un Diseño a Propósito – Resultados predecibles – Resultados comprobables – Sistema Confiable –Sistema Específico de Sitio –Ahorro de Costos
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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 Puesta a Tierra − 25Ω en el NEC se aplica a una resistencia máxima
por cada electrodo L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Puesta a Tierra 25 Caída de Rayo 18,000A
El Aumento Potencial será ~450KV en el sitio
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Puesta a Tierra 5 Caída de Rayo 18,000A
El aumento potencial será ~90KV en el sitio
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Elementos / Componentes para Elaborar Sistemas de Puesta a Tierra •
Jabalinas y electrodos de aterramiento
• • • • • • • • • • •
Varillas de cobre, acero, acero bañado por cobre, acero galvanizado Tubos electrolíticos: verticales o horizontales
Electr Electrodo odos s incrus incrustad tados os / enterr enterrado ados s en concre concreto to (métod (método o “Ufer ”) ”) Anillo de aterramiento del edificio Anillo de aterramiento de la torre (si sea separada 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) Revestimiento metálico del pozo pozo (cuando esté menos de 8m del edificio) Tubería metálica: agua y gas Barra de aterramiento de equipos de telecomunicación Estructura metálica que toca la tierra Cualquier objeto metálico que toca la tierra como cercas, pasamanos
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Componentes de un Sistema de Puesta a Tierra – Anillo Enterrado en Tierra (Contrapeso) – Electrodos de Puesta a Tierra: Vertical &
Horizontal – Conductores al Electrodos Puesta a Tierra – Barras de Puesta a Tierra – Conductor de Puesta a Tierra – Puente de Unión Equipotencial principal L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Componentes del Sistema de Puesta a Tierra
En breve, cualquier conductor que toca la tierra (intencionalmente o no) es parte del sistema de Puesta a Tierra (PAT). Nosotros estamos interesados en lo intencional.
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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 Varilla 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
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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
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Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Varillas Clavadas / Hincadas – Acero bañado por cobre o acero galvanizado Inconvenientes: – Acero es activo químicamente: va a oxidar tarde o temprano – 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 L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
“Las jabalinas siempre han funcionado para nosotros...”
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Jabalinas (“ex-jabalinas”)
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Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Varillas de Cobre – Jabalinas de puro cobre Lo bueno: – Químicamente más estable que acero – Baja resistencia Inconvenientes: – No se puede clavar; tiene que enterrar – Mecánicamente débiles
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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.
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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: – Mucho material (100s de metros) – Tiene que evitar contacto o acercamiento con otros objetos metálicos para evitar corrosión
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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: soldadura exotérmica o conector de alta presión – 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. – No hay una formula para calcular con precisión su resistencia L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Electrodos Incrustados
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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 únicas o principales entradas de la energía del rayo al retornar a la tierra.
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Electrodos incrustados: antes de vaciar el concreto
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Electrodos incrustados: “Fórmula” para concreto conductivo
Formula de Sankosha- sin tomar en cuenta la resistividad de su “concreto conductivo” SanEarth Dimensiones en Ω-m, metros
Concreto Conductivo • Concreto “natural” tiene una resistividad de ~100 Ω-m • Concreto “conductivo” tiene una resistividad ~1-5 Ω-m • La fórmula arriba es si el concreto conductivo fuera un conductor • ¡Tenga cuidado! Hay mucha variación en resistividad; los aditivos en concreto conductivo pueden acelerar la corrosión de cobre, acero. • La preocupación mayor del uso de concreto para cubrir electrodos es que no podemos verificar la corrosión (o no) del cobre y/o acero incrustados en el concreto. • Nuestra recomendación: el uso de electrodos incrustados para s u p l e m e n t a r el sistema de Puesta a Tierra. L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
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 – Agrega ruido eléctrico por cada punto que contacte eléctricamente – Puede crear múltiples conexiones a tierra L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones Neutro de Transformador – Las normas exigen que el neutro del transformador tenga una conexión intencional por una 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 L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
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 la subida de potencial de la tierra (subestaciones), una amenaza a vida
– 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
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Malla de Cobre
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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 L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Componentes de Aterramiento y Sus Limitaciones El s i s t e m a 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 o cavar un pozo de 1m x 1m x 3m
El s i s t e m a XPT es una herramienta para lograr muy bajas resistencias de aterramiento en espacio limitado / condiciones rocosas o arenosas L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
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
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Sistema de Aterramiento XPT (Tubo Horizontal) eXcelente Puesta a Tierra
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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
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Componentes de Puesta a Tierra y Sus Limitaciones Pozos aumentados 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
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Resumen de C o m p o n e n t es
de
Pu est a a Tierr a
En proyectos de alto valor utilizamos una variedad de componentes o elementos de aterramiento. No dependemos de un solo método.
Siempre dependemos de elementos que nosotros colocamos con el propósito de elaborar un sistema de puesta a tierra
Los elementos más destacados son jabalinas, tubos electrolíticos, 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 no hay muy poco espacio para clavar jabalinas múltiples o cavar zanjas, podemos utilizar tubos electrolíticos
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Diseño y los Cálculos de Puesta a Tierra
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Diseño de Puesta a Tierra Factores que influyen en el diseño de puesta a tierra: – Resistividad del Suelo – Humedad y Composición del Suelo – Temperatura y Medio Ambiente del Suelo – Encuesta de Sitio/ Reporte Geológico – Área disponible – Cuadro de Agua/ Profundidad del lecho rocoso – Estructura del Suelo/ Compactación
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Procesos de Diseño – Encuesta de Sitio y Suelo: primordial – Decisión sobre cuales componentes Jabalinas Radiales / Conductores horizontales Tubos electrolíticos Anillos Placas Otros componentes – Cálculos de Diseño por cada componente – Instalación – Inspección Final y Pruebas de resistencia L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
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
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Ecuaciones para la calculación de resistencia de varios elementos
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Nomograma de Resistencia: Varilla Vertical 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.
Proceso
R
1)
Seleccione la resistencia requerida en la escala R.
2)
Seleccione la resistencia aparente en la escala P
3)
Ponga una regla en las escalas R y P , y deje que se cruzan con la escala K
4)
Marca el punto en la escala K
5)
Ponga una regla en el punto de las escalas K y DIA y deje que se cruzan con la escala D
6)
El punto en la escala de R=Resistencia de la D será la profundidad Varilla-Ohmios requerida para la resistencia en la escala R
D
K
P
P=Resistividad del Suelo (ohmios-cm) D= Profundidad de la Varilla (Pies)
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DIA
DIA= Diametro de la varilla (pulgadas)
K
P=Resistividad del Suelo (ohmios-cm) Díámetropulgadas
Resistencia- Ohmios
Longitud de la varillapies
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Nomógrafo de Puesta a Tierra Varilla Vertical − 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 marque 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)
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Nomógrafo de Puesta a Tierra − 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)
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Resistencia de Una sola Varilla Libro Verde IEEE-142-1991 (Table 13)
4 L R 1 ln 2 L a
R = Resistencia en Ohmios ρ = Resistividad Ω-cm L = Longitud de la Varilla a = Diámetro de la Varilla Ambos “L” y “a” en centímetros [1 Ω-m = 100 Ω-cm] tenga cuidado con las unidades
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Influencia de la Resistividad del Suelo Ejemplo: Tipo de Suelo: Arcilla = 1500 ohmios-cm 5/8” x 10’ Varilla R = 4.963 ohmios
Tipo de Suelo: Arena = 50000 ohmios-cm 5/8” x 10’ Barra impulsada R = 165.447 ohmios
1219.2 1 ln 1915.11 0.794 R 0.78327.337 1 R 4.963 R
1500
1219.1 1 ln 1915.11 0.794 R 26.1087.337 1 R 165.447 R
50000
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Resistencia de Dos Varillas (Separación mayor que la longitud) Libro Verde IEEE-142 (Tabla 13) 2 2 2 L 4 L L 1 2 2 ... R 1 ln 4 L 5 s a 4 s 3 s
ρ = Resistividad R = Resistencia L = Longitud de la Varilla a = Radio de la Varilla s = Separación entre varillas
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Resistencia de Dos Varillas (Separación mayor que la longitud) 2 4 2 L 4 L L 1 2 4 ... R 1 ln a 4 L 5 s 4 s 3 s
R
1500 3830.23
7.3367 1 0.19581 0.94167
2.4814 0.18439 R 2.52122 R
ρ = Resistividad (1500 Ohmios-cm) L = Longitud de la Varillas (304.8 cm or 10 pies) a = Radio de la Varillas (0.794 cm or 5/8 pulgadas) s = Separación entre varillas (609.6cm or 20 pies)
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Resistencia de Cable Horizontal Libro Verde IEEE-142 (Tabla 13)
2 4 4 L s s s 4 L ln R ... ln 2 2 4 a s 4 L 2 L 16 L 512 L
R = Resistencia L = Longitud de cable s/2 = Profundidad
ρ = Resistividad a = Radio del conductor
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Resistencia del Cable Horizontal (100 Pies de 4/0 AWG enterrados a 30 pulgadas de profundidad) (Suelo 1500 ohmios-cm) 2 4 4 L s s s 4 L ln 2 R ln ... 2 4 a s 4 L 2 L 16 L 512 L
R
1500 19151.15
9.114 3.689 2 0.05 0.000625 0.000000195
0.0783 10.852 R 0.8499 R
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) L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
La famosa Tabla 13 de IEEE 142-1992. Unidades son Ω-cm y dimensiones en centímetros
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Comparación de Elementos Electrodo vertical acero
Cables, jabalinas de cobre vertical /horizontal
Placa metálica
Electrodo revestido de hormigón
Estructura metálica en contacto con el suelo
Tubo electrolítico
Resistencia a la Tierra
Moderado
Moderado
Relativamente baja
Moderado
Buena cuando hay mucho contacto
Excelente
Resistencia a corrosión
No tan buena
Moderada
Moderada
Buena
Buena
Alta
Eficiencia a largo plazo
No tan buena
Moderada
Moderada
Constante
Moderado / Constante
Mejora a través del tiempo
Capacidad a impulsos de corriente grande
No tan buena
No tan buena
Moderada
Baja hasta
Buena
Excelente
Costo generalizado
Barato
Moderado
Moderado
Moderado
Moderado
Alto (inicial) Moderado en 30-50 años
Expectativa de vida útil
5-10 años
10-15 años
5-10 años
20-30 años
20-30 años
30-50 años
Moderada
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Muchos Elementos Disponibles para Elabora Puestas a Tierra
La tabla anterior tiene 14 elementos.
Hay unos elementos muy útiles que no están en la tabla que no tiene una fórmula simple
Un ejemplo es el uso de malla de cobre enterrada en bentonita. Se usan en subestaciones de luz.
Otro es el revestimiento de un pozo. Efectivamente es un electrodo inmenso. [Tiene que proteger los cables de bomba.] L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Una Aproximación para Tubos Electrolíticos
Son más complejos porque tienen factores múltiples: el tubo; diámetro del pozo; el relleno con sus propias características; la sal que filtra ligeramente al relleno + el suelo alrededor del pozo.
Una aproximación es para tubos verticales
La única forma determinar la resistencia numéricamente es por programas que manipulan campos electromagnéticos. L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
La ganancia de Tubos Electrolíticos sobre Jabalinas Advertencia 1: es una aproximación de la resistencia que se puede lograr con tubos electrolíticos. Dependiendo del suelo, la humedad, etc se puede esperar un tubo electrolítico reemplazar 2-5 jabalinas (o más en ciertas condiciones) Advertencia 2: el efecto “electrolítico” de bajar la resistencia debido a las sales se produce con tiempo, humedad del aire, porosidad del suelo y humedad del suelo. La reducción con tiempo puede ser 4-5X; 20% de original.
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Advertencia con las Fórmulas
Las fórmulas tiene que ver con suelos uniformes en las tres dimensiones x, y, z. En realidad encontramos suelos no uniformes y/o con capas bajo el superficie. Los suelos varían durante el año con humedad. Como cualquier diseño de ingeniería, tiene que incluir un buen margen: Variación
en resistividad de suelo de 3:1 mínimo Degradación de materiales de 2:1 en su vida útil Recomendamos un margen mínimo de 25% encima de estas variaciones por “factores imprevistos” L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Aproximaciones de Elementos Agregados
El problema mayor es que estamos tratando de efectos de campos electromagnéticos, no de resistencias simples en paralelo
Podemos aproximar resistencias en paralelo cuando las esferas de influencia no se tocan una al otra. Pero para conectar los elementos tenemos esferas electromagnéticas que se tocan.
Para proyectos / diseños de alto valor o valor estratégico recomendamos el uso de programas de análisis que manipulan campos electromagnéticos por medio de empresas como Lyncole. L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Puesta a Tierra: 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 L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
Ejercicio: ¿Como lograr 5Ω? La
aplicación es aterramiento de un torre celular y/o 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
del nomograma para tubos / jabalinas. Para otros elementos usamos las ecuaciones
Comenzamos con un anillo enterrado diámetro de 10m
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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
Direcciones
K P
1)
Seleccione la resistencia requerida en la escala R.
2)
Seleccione la resistencia aparente en la escala P
3)
Ponga una regla en las escalas R y P , y deje que se cruzen con la escala K
4)
Marca el punto en la esacal K
5)
Ponga una regla en el punto de las escalas K y DIA y deje que se cruzen con la escala D
6)
El punto en la escala de D será la profundidad requerida para la resistencia en la escala R
P=Resistividad del Suelo (ohmios-cm) R=Resistencia de la Barra de Tierra-Ohmios
D= Profundidad de Barra (Pies)
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DIA
DIA= Diametro de la barra (pulgadas)
Una Aproximación de Varios Elementos Juntos
Con suelos de 25-50 Ω–metros no es tan difícil lograr 5 Ω L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
¿Cómo lograr 5Ω en 500 Ω-m?
Jabalinas de 3m resultan en ~150 Ω c/u; el anillo + radiales resultan en aproximadamente 30 Ω
Tubos electrolíticos de 3m llegan a aprox. 15 Ω c/u en el mismo suelo. Agregando el anillo y radiales podemos acercar a 5 Ω en cálculos aproximados.
Los resultados van a variar en cada instalación por efectos de humedad en el suelo & finalmente el envejecimiento de elementos.
Tubos
electrolíticos tienen una “ganancia”
de 2-3X o más sobre jabalinas de la misma longitud. L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
¿Cuantas Jabalinas se puede reemplazar con Tubos Electrolíticos? Jabalinas
Resistencia
Resisitividad Ω-m
Electrodo Electrolítico
25 Ω-m
50 Ω-m
75 Ω-m
1Ω
8
20
40
*
2Ω
4
10
16
5Ω
2
3
5
10 Ω
1
2
15 Ω
1
20 Ω 25 Ω
Aplicaciones de "baja resistencia"
250 Ω-m
500 Ω-m
750 Ω-m
1000 Ω-m
1500 Ω-m
2000 Ω-m
*
*
*
*
*
*
24
*
*
*
*
*
*
8
24
*
*
*
*
*
2
3
10
24
*
*
*
*
1
2
2
6
16
24
*
*
*
1
1
1
2
4
10
18
22
*
*
1
1
1
1
3
8
12
24
*
*
Resistencia
Resisitividad Ω-m Aplicaciones de "muy baja resistencia"
100 Ω-m
25 Ω-m
50 Ω-m
75 Ω-m
1Ω
2
4
8
100 Ω-m 12
250 Ω-m *
500 Ω-m *
750 Ω-m *
1000 Ω-m *
1500 Ω-m *
2000 Ω-m *
2Ω
1
2
4
5
18
*
*
*
*
*
5Ω
1
1
1
2
5
14
24
*
*
*
10 Ω
1
1
1
1
2
5
10
14
20
26
15 Ω
1
1
1
1
2
3
5
12
14
18
20 Ω
1
1
1
1
1
2
4
8
10
14
25 Ω
1
1
1
1
1
2
3
4
7
10
1Ω
4
5
5
*
*
*
*
*
*
*
2Ω
4
5
4
4,8
*
*
*
*
*
*
5Ω
2
3
5
4
4,8
*
*
*
*
*
10 Ω
1
2
2
3
5
4,8
*
*
*
*
15 Ω
1
1
2
2
3
5,3
4,8
*
*
*
20 Ω
1
1
1
2
4
5
4,5
2,8
*
*
25 Ω
1
1
1
1
3
4
4
6
*
*
Relación Jabalina: Tubo Aplicaciones de "muy baja resistencia" Aplicaciones de "baja resistencia"
L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
La Ganancia de tubos XPT sobre jabalinas de acero-cobre en pozos “envenenados” Comparación costos en Bolivianos Precio inicial
Vida
30 años Costo-vida Soldadura
Sold. x vida
Manoobra M-O vida Mat. Pozo
Mat.Po. Vida
TOTAL 30 años
Jabalina acero bañado en pozo con sal/carbón/material orgánico
95,00
5,0
6,0
570
150
900
100
600
150
900
2970
Jabalina cobre en pozo con sal/carbón
656,79
8,0
3,8
2463
150
563
100
375
150
563
3963
Jabalina cobre en pozo con bentonita
656,79
15,0
2,0
1314
150
300
100
200
150
300
2114
Tubo XPT
4485
30,0
1,0
4485
150
150
600
600
Incluido
0
5235
Relación: Jabalinas por Tubo
Tubos vs. Jabalinas
Jab. Acero Jab. Cobre Jab. Cobre en pozo en pozo en bentonita
1:1
0,57
0,76
0,40
1:2
1,13
1,51
0,81
1:3
1,70
2,27
1,21
1:4
2,27
3,03
1,61
1:5
2,84
3,79
2,02
1:6
3,40
4,54
2,42
L y n c o l e X P T ® Pues ta a Tierra
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