INFORME DE RESISTIVIDAD DE LA ESTACION GUACARA.docx

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE INFRAESTRUCTURA

INSTITUTO AUTÓNOMO DE FERROCARRILES DEL ESTADO

SISTEMA FERROVIARIO NACIONAL TRAMO PUERTO CABELLO – LA ENCRUCIJADA INGENIERÍA DE DETALLE DE LAS OBRAS FERROVIARIAS

ESTACION GUACARA SISTEMA DE PUESTA A TIERRA CALCULO DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO MEMORIA DESCRIPTIVA

0 REVISIÓN

EMISIÓN PARA APROBACIÓN FECHA

FECHA DE EMISIÓN

RESPONSABLE RESPONSABLE

Marco Bonilla

C.I.V. 24.285

FIRMA CONTRATISTA

MODIFICACIÓN

FECHA Y FIRMA DE APROBACI N

FIRMA

DOCUMENTO No.

REVISOR

C.I.V.

Oswaldo Bonilla

32.115

FIRMA GERENCIA

REVISIÓN

FIRMA

CONFORMO

C.I.V.

FIRMA

SISTEMA FERROVIARIO NACIONAL TRAMO PUERTO CABELLO – LA ENCRUCIJADA ESTACIÓN GUACARA SISTEMA DE PUESTA A TIERRA CALCULO DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO

MEMORIA DESCRIPTIVA

CODIFICACIÓN

REV.

ÍNDICE 1. OBJETIVO .............................................................................................................................. 3 2. REFERENCIAS NORMATIVAS Y BIBLIOGRAFÍAS .............................................................. 3 3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 3 4. METODOLOGÍA DE PRUEBAS............................................................................................. 4 5. RESULTADOS....................................................................................................................... 5

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SISTEMA FERROVIARIO NACIONAL TRAMO PUERTO CABELLO – LA ENCRUCIJADA ESTACIÓN GUACARA SISTEMA DE PUESTA A TIERRA CALCULO DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO CODIFICACIÓN

MEMORIA DESCRIPTIVA

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1. OBJETIVO Presentar los resultados de las pruebas eléctricas realizadas para determinar la resistividad del suelo, obtenidas en el terreno entre las progresivas Km 59+261 y Km 59+643 perteneciente al Sistema Ferroviario Central Ezequiel Zamora, Tramo Puerto Cabello - La Encrucijada. 2. REFERENCIAS NORMATIVAS Y BIBLIOGRAFÍAS - IEEE 81-1983. - IEEE-142. 3. MARCO TEÓRICO Se conoce como Resistividad, la resistencia al paso de corriente que ofrece una determinada porción de terreno de forma cubica con dimensiones de un metro por lado, siendo su representación dimensional Ohmios por metros (  x m), IEEE 81-1983. La resistividad del terreno varía ampliamente a lo largo y ancho del globo terrestre, pudiendo ser influenciada principalmente por: 

Salinidad



Estratigrafía



Granulometría



Estado higrométrico



Temperatura



Nivel de compactación

Se aplica el método Wenner para la medición de la resistencia del terreno. Para medir la resistencia del suelo se utiliza un equipo

marca FLUKE 1625 ,

mediante este equipo se

inyecta por medio de un par de electrodos una corriente con frecuencia de 128 Hz. para evitar captar voltajes y corrientes que no provengan de la actividad del equipo, midiéndose el potencial entre el par de electrodos receptores. El equipo utiliza como accesorios 4 carretes de cable calibre 14 AWG y cuatro electrodos terminales identificados en el equipo como C1, P1, P2 y C2, siendo dos para corriente (C1, C2) y dos para potencial (P1, P2).


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Para la medición de la resistencia del suelo se procede a insertar los 4 electrodos en el suelo, colocados en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistencia dependerán de la distancia entre los electrodos y de la resistividad del terreno. El principio básico de este método consiste en la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el potencial generado se mide entre dos electrodos P1 y P2. La resistividad aparente está dada por la siguiente expresión:



4    A  R



2  A

1 A

2



4  B

2

Ec. 1

2  A



2

A

2

 B

2

Donde:  :

Resistividad aparente a la profundidad ( A) , expresada  x m.

A :

Distancia entre los electrodos, expresada en metros (m).

B :

Profundidad de enterrado de los electrodos, expresada en metros (m)

R :

Resistencia medida con el equipo Omicron CPC 100, expresada en Ohm ( )

Si la profundidad de enterrado del electrodo ( B ) es menor a 20 veces la distancia de separación entre los electrodos ( A) ,

A



20  B , la fórmula anterior se simplifica a:

 

2    A  R

Ec. 2

4. METODOLOGÍA DE PRUEBAS El terreno en estudio está ubicado en la localidad de Guacara, Estado Carabobo, el mismo se encuentra entre la progresiva Km 59+261 y la Km 59+643 enclavado en las coordenadas (UTM), N 1131427,8480 E 622573,6470 (Ver figura 1).


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El procedimiento para la medición de la resistencia del terreno se describe a continuación: 1) Se eligieron Ocho (8) localizaciones a los efectos de abarcar la totalidad del terreno 2) Se extienden sobre el terreno los cables 14 THW, para realizar la medición. 3) Se conectan a los electrodos terminales 4) Se ajusta la distancia entre electrodos terminales (a), de acuerdo a la tabla siguiente: LOCALIZACIONES (Id) Resistencia medida Re (Ω)

Id 1 Resistencia medida Re (Ω)







en Dirección Id 8

DISTANCIA ENTE

DIRECCIONES CARDINALES

ELECTRODOS (MTS) 1, 2,3,6 Y 8

NE-SO/NO-SE

1, 2,3,6 Y 8

O-E

1, 2,3,6 Y 8

NO-SE/NE-SO

1, 2,3,6 Y 8

N-S

1, 2,3,6 Y 8

NE-SO/NO-SE

1, 2,3,6 Y 8

N-S

1, 2,3,6 Y 8

E-O

1, 2,3,6 Y 8

NE-SO

Tabla 1.- Localizaciones (Id) descritas en gráfica No. 1 5) Se procede a la inyección de corriente por los electrodos C1 y C2. 6) Se toma nota de los resultados de Resistencia en

Ω

obtenidos de la lectura del equipo.

El método utilizado para el cálculo de la resistividad del terreno, es el modelo de suelo biestratificado, descrito en la norma IEEE 81-1983 Apéndice A, pág. 37. 5. RESULTADOS Los resultados obtenidos en la prueba de medición de resistencia del terreno se muestran en la siguiente tabla:


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Resistencia Resistencia Resistencia Resistencia Resistencia Resistividad Resistividad Resistividad Resistividad Resistividad Distancia Resistencia medida en Resistividad medida en Resistencia medida en medida en Resistencia medida en medida en medida en medida en Resistividad en dirección en dirección Resistividad en dirección en dirección Resistividad en dirección en dirección endirección en dirección entre aparente Dirección Id 1 Re (Ω) Dirección Id 2 Dirección Id 3 Re (Ω) dirección Id Dirección Id 5 Re (Ω) Dirección Id Dirección Id Dirección Id Id 1 pE (Ωx m ) Id 3 pE( ) Id 5 pE ( ) Ωx m Ωx m Id 2 pE Id 4 pE(Ωx Id 6 pE Id 7 pE Id 8 pE electrodos promedio Re (Ω) 4 Re ( Ω) 6 Re ( Ω) 7 Re (Ω) 8 Re ( Ω) (Ωx m ) m) (Ωx m ) (Ωx m ) (Ωx m ) (a) (m) (Ωx m )

NE-SO

NO-SE

O-E

NO-SE

NE-SO

N-S

NE-SO

NO-SE

1

N-S

E-O

NE-SO

NE-SO

NO-SE

O-E

NO-SE

NE-SO

N-S

NE-SO

NO-SE

N-S

E- O

NE-SO

5.07

5.02

4.44

6.43

7.47

6.52

14.13

12.06

7.28

7.99

4.26

31.84

31.53

27.88

40.38

46.91

40.95

88.74

75.74

45.72

50.18

26.75

2

3.24

3.27

2.52

3.63

3.55

3.46

6.70

7.00

4.31

3.78

2.29

40.69

41.07

31.65

45.59

44.59

43.46

84.15

87.92

54.13

47.48

28.76

3

2.48

2.61

1.94

2.58

2.41

2.46

4.86

5.02

3.08

2.62

1.48

46.72

49.17

36.55

48.61

45.40

46.35

91.56

94.58

58.03

49.36

27.88

6

1.300

1.57

1.25

1.67

1.66

1.64

4.07

3.70

1.87

1.72

1.50

48.98

59.16

47.10

62.93

62.55

61.80

153.36

139.42

70.46

64.81

56.52

8

0.740

1.02

0.96

1.44

1.33

1.39

2.71

3.04

1.42

1.45

0.69

37.18

51.24

48.23

72.35

66.82

69.83

136.15

152.73

71.34

72.85

34.67

46.06 49.95 54.02 75.19 73.94

Tabla 2. Valores de resistencia medida (Ω) y Valores de resistividad (Ω-m), para cada distancia de separación de lo s electrodos, correspondientes al terreno donde estará ubicada la estación Guacara

Mediante la curva de Resistividad aparente promedio vs. Distancia entre electrodos es posible determinar los parámetros para modelos de 2 estratos ( 1, 2 y h) usando el método de Tagg.

Ecuación de TAGG

Resistividad Aparente Promedio vs. Distancia de Separación entre Electrodos 90

) 80 m -

75.19

73.94

70

Ω ( e t 60 n e r50 a p a d40 a d i 30 v i t s20 i s e R10

54.02 49.95 46.06

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Distancia entre Electrodos (m)

Figura 2. Curva resultante entre la Resistividad aparente promedio vs. Distancia de separación entre el ectrodos.

Utilizando el procedimiento de extrapolación de la curva mostrada en la figura 2, se obtiene el valor de Resistividad aparente para 0.5 metro de separación entre electrodos, siendo este de 44,11 Ω-m. Este valor obtenido se promedia con el valor de Resistividad Aparente promedio para 1 metro de separación entre electrodos (ver tabla 2), obteniéndose de esta forma, el valor de resistividad del primer estrato ( ρ1), el cual corresponde a 45.08 Ω-m. Seguidamente, cada valor de Resistividad aparente promedio ( ρa) es dividido entre el valor obtenido de ρ 1. En virtud que la resistividad aparente del segundo estrato (pendiente de la curva positiva) es o


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mayor que la del primer estrato (Ver figura 2) los valores de cada valor obtenido de ρa / ρo1, serán mayores a 1, en este caso se trabaja con la relación de conductividad, lo cual obliga que la relación σ1/σa a variar entre 0 y 1. Luego interceptando los valores de relación de conductividad con las

curvas estándares (Figura No. 3) para valores positivos de k (Método de Tagg); se determinan los datos de h/a para los distintos valores de coeficiente de reflexión (k), estos a su vez se multiplican por su correspondiente valor de (a), obteniéndose “h” para cada valor de reflexión, se grafica “h” vs. “k”, con los valores representativos obtenidos y se determina el punto de intercepción de las curvas o el punto central del área encerrada por estas, siendo los valores esperados de (h) y (K) del suelo en estudio. Distancia entre electrodos (a) (m)

Resistividad aparente promedio (Ω x m)

σa/σ1

1

46.06

0.98

2

49.95

0.90

3

54.02

0.83

6

75.19

0.60

8

73.94

0.61

k "Positivo"

(h/a)

(h)

0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.0

1.25 1.75 2.00 0.50 0.65 1.18 1.38 0.50 0.68 0.82 0.96 1.18 1.24 1.28 1.40 1.42 0.20 0.40 0.45 0.50 0.63 0.67 0.80 0.85 0.21 0.41 0.46 0.55 0.70 0.82 0.90

1.25 1.75 2.00 1.00 1.30 2.36 2.76 1.50 2.04 2.46 2.88 3.54 3.72 3.84 4.20 4.26 1.20 2.40 2.70 3.00 3.78 4.02 4.80 5.10 1.68 3.28 3.68 4.40 5.60 6.56 7.20

Tabla 3.- Resultados obtenidos


MEMORIA DESCRIPTIVA

REV.

Figura 3. Grafica de curvas maestras para “k” positiva

Curvas Resultantes K vs. h . s t m ) h ( l a i c i f r e p u S a p a C a l e d r o s e p s E

7 6 5 4 3 2 1 0

k=0.3

k=0.4

k=0.5

k=0.6

k=0.7

k=0.8

k=0.9

k=1.0

a=3

2.04

2.46

2.88

3.54

3.72

3.84

4.2

4.26

a=6

1.2

2.4

2.7

3

3.78

4.02

4.8

5.1

a=8

1.68

3.28

3.68

4.4

5.12

6.56

6.56

5.12

Figura 4. Grafica de curvas resultantes de “k” vs. h

El valor de la resistividad del segundo estrato (ρ2) se calcula mediante la siguiente ecuación:  2



  1

Obteniéndose los siguientes resultados: Resistividad del primer estrato ( 1): 45,08 Ω x m. Coeficiente de Reflexión (k): 0,3 Profundidad del primer estrato (h): 2.10 mts. Resistividad del segundo estrato ( 2): 83,72 Ω x m.

( k  1)

k  1

Ec. 3

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