PROYECTO ELECTRICO FUNDO SAN JOSE DE PUANGUE
INFORME TECNICO MALLAS DE PUESTA A TIERRA
INFORME TÉCNICO DE SONDEO ELÉCTRICO VERTICAL DISEÑO DE PUESTAS A TIERRA M.T. y B.T.
Documento Preparado por Gabriel Barriga Jaque Ingeniero [E] Electricidad Universidad Técnica Federico Santa María Licencia SEC Nº 7.725.050-6 Clase “A”
Agosto 2011
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INFORME TÉCNICO DE SONDEO ELÉCTRICO VERTICAL DATOS GENERALES Identificación geográfica del lugar en que se efectuó la medición: Fundo San José de Puangue. Comuna: Melipilla Región Metropolitana Identificación del Mandante Agrícola San José de Puangue Ltda Profesional a cargo de la medición. Gabriel Barriga Jaque Fecha en que fue efectuada la medición. 16 de Julio 2011 Condiciones climáticas. Estado del Tiempo: Despejado Temperatura Ambiente 14 grados Suelo agrícola y húmedo. Lluvia reciente (5 horas)
DATOS TECNICOS Instrumento empleado. Marca MEGABRAS Modelo: MTD-20kWe Método de medición empleado. Método de Schlumberger
Para la aplicación de este método se utiliza los siguientes parámetros: a Separación entre electrodos fijos de potencial (m) L Distancia entre un electrodo móvil de corriente y el eje de medida (m) n múltiplo de “a” (que da la distancia entre electrodos fijo y móvil) Cantidad de mediciones efectuadas. Se efectuaron 15 mediciones Propiedad Intelectual protegida. Prohibida su reproducción total o parcial sin la autorización del autor.
INFORME DE LOS RESULTADOS Tabla de valores obtenidos.
Gráfico de comparación entre curvas patrón y de terreno.
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Interpretación de la curva geoeléctrica. Del análisis comparativo, entre las Curvas Patrón de MOONEY-ORELLANA y la curva de terreno, se obtiene la siguiente configuración geoeléctrica: Curva patrón: K-1 Configuración: 1 – 1,5 – 0 [10] Coordenadas de eje: (0,6 ; 66) Por lo expuesto, se obtiene que el terreno en estudio presenta los siguientes valores en cada una de sus capas geoeléctricas: Descripción 1ª Capa Resistividad [Ohm-m] 66 Espesor [m] 0,6
2ª Capa 99 6
3ª Capa 0 Infinito
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DISEÑO DE PUESTAS A TIERRA M.T. Y B.T. A.- PUESTA A TIERRA EN M.T.
El proyecto de alimentación en media tensión a las instalaciones del fundo fue realizado por la empresa distribuidora eléctrica de la zona (CGE DISTRIBUCIÓN) El proyecto considera la construcción de la línea de media tensión en postación de hormigón de 10m y cable de aluminio. Adicionalmente fue instalado un transformador de 300 kVA e Interruptor General de 600 A B.- PUESTA A TIERRA EN B .T.
El objetivo de la puesta a tierra en B.T. es mantener los potenciales que surgirán a raíz de una corriente de falla, en magnitudes inferiores a las que pueden soportar las personas. Dado que el diseño de las puestas a tierra en B.T. es indeterminado, debido a que todos los parámetros a considerar son interdependientes, se debe establecer un criterio de partida, fijando arbitrariamente alguno de esos parámetros. Para el presente caso se ha determinado establecer inicialmente las dimensiones de la puesta a tierra, basándose en el espacio físico disponible para su posterior construcción. 1. DATOS: 1.1. Característica Geoeléctrica del lugar: De acuerdo a Sondeo Eléctrico Vertical efectuado según lo dispuesto en la Resolución Exenta Nº 447, SEG, de fecha 31 de Mayo de 1979, las características geoeléctricas del lugar son las siguientes: Descripción Resistividad [Ohm-m] Espesor [m]
1ª Capa 66 0,6
2ª Capa 99 6
3ª Capa 0 Infinito
1.2. Datos Generales: Impedancia de Secuencia Positiva: Impedancia de Secuencia Cero: Voltaje Fase-Fase: Tiempo Operación protección Tiempo Operación respaldo Resistividad Capa 1 Resistividad Capa 2 Resistividad Capa 3 Espesor Capa 1 Espesor Capa 2 Espesor Capa 3
0,008617 + j 0,002922 [ohm] + j 0,000064 [ohm] 0,4 [kV] 0.050 [s] 0.070 [s] 66 [ohm-m] 99 [ohm-m] 0 [ohm-m] 0,6 [m] 9,0 [m] Infinita [m]
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No se considera capa adicional de gravilla Resistividad Superficial 66
[ohm-m]
2.-CALCULOS: 2.1 Selección del Conductor Se selecciona el conductor de tal manera que la sección sea mayor que la calculada a continuación: S min = 9.83 *
Vff
(2 R1 + R0 )2 + (2 X 1 + X 0 ) 2
* t r [mm²]
S min = 30,52 mm² 2.2 Conductor elegido Se selecciona conductor de cobre Nº 2 AWG de sección 33,6 mm² y 7,48 mm de diámetro. 2.3 Calculo de Voltajes tolerables Los valores mano-pie y pie-pie tolerables máximos a la que puede ser sometida una persona se calculan de acuerdo a las expresiones Vmptol =
116 + 0.174 * ρ s tp
Vpptol =
116 + 0.696 * ρ s tp
Dada las características del sistema eléctrico y la resistividad superficial los valores mínimos tolerables a considerar en la malla de Media Tensión alcanzan a: Vmp tol = 1275 [V] Vpp tol = 1619[V] 2.4. Características de la malla de PUESTA A TIERRA B.T.
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Se proyecta la construcción de una malla reticulada de las siguientes características: Lado mayor malla A 2,5 [m] Lado menor malla B 2,5 [m] Nº de retículos en lado mayor malla NA 2 [cu] Nº de retículos en lado menor malla NB 2 [cu] Profundidad de enterramiento h 0.6 [m] Tratamiento bentonita Ben NO 2.5. Calculo de la resistividad equivalente El cálculo de la resistividad equivalente se efectúa en base a análisis de BURGSDORFF y YAKOBS Las ecuaciones utilizadas son las siguientes: r =
S π
r 0 = r − b 2
2
2
q0 = 2 * r * ( r + b) 2
u1 = q0 + r 0 + e1 2
2
2
V 1 = 0,5 * [u1 − u1 − 4 * q0 * r o ] 2
2
F 1 = 1 −
V 1 r 0
4
2
2
2
2
u2 = q0 + r 0 + e2 2
2
2
V 2 = 0,5 * [u 2 − u 2 − 4 * q0 * r o ] 2
F 2 = 1 −
2
V 2 r 0
4
2
2
2
2
ρ equiv
=
F 1 ρ 1
+
1 F 2 − F 1 1 − F 2 ρ 2
+
ρ 3
La resistividad equivalente asciende a: ρ equiv = 0,03855 [ohm-m]
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2.6. Radio Equivalente de conductor rcon =
Dcon
2000
Con los datos indicados en 2.2, el radio equivalente es rcon=0,00374 [mm] 2.7. Calculo de la resistencia de puesta a tierra h
K 1 = 1.43 − 2.3 *
K 2 = 5.5 − 8 *
A * B
− 0.044 *
A B
h ⎞ A ⎛ + ⎜ 0.15 − ⎟* A * B ⎝ A * B ⎠ B h
LT = ( NA + 1) * B + ( NB + 1) * A)
RT =
ρ equiv π * LT
⎡
⎤ LT ⎞ − K 2 ⎥ ⎟ + K 1 * A * B ⎝ 2 * rcon * h ⎠ ⎦ ⎛
* ⎢ Ln⎜
⎣
2 * LT
Con los valores indicados en puntos anteriores, se obtienen los siguientes parámetros: K1 = 0.834 K2 = 3,490 LT = 37,5 RT= 0,01 2.8 Calculo de la corriente de cortocircuito y voltaje de puesta a tierra Icc =
3 *Vff *1000
(2 * R1 + R0 + 3 * RT )2 + (2 * X 1 + X 0 )2
V T = RT * Icc
Icc = 20,677 [kA] VT = 108,54 [V]
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2.9. Calculo de los voltajes de paso y contacto de la malla Ki = 0.65 + .172 * ( NB + 1)
(
)
2 ⎡ ⎤ B 1 1 NB ⎢ ⎥ + Ln ⎡ 3 * ... 2 * NB − 1⎤ Km = * * Ln ⎢⎣ 4 ⎢16 * h * 2 * rcon ⎥ π 2 2 * NB ⎥⎦ ⎣⎢ ⎦⎥
1 ⎡ 1 1 Ks = * ⎢ + π ⎢ 2 * h h + B
⎣
⎤ 1 1 ⎥ + + ... + B B ⎥ 2* NB * NB NB NB ⎦
Vpp = Ks * Ki * ρ equiv *
Icc LT
Vmp = Km * Ki * ρ equiv *
Icc LT
Vpp = 10,08 [V]
<
Vpp tol = 1619 [V]
Vmp =11,93[V]
<
Vmp tol = 1275 [V]
3.-CONCLUSIONES Examinando los valores de potenciales, tanto los máximos permitidos como los que se presentarán junto con las fallas, se puede concluir que la malla cumple con los requisitos de seguridad y por lo tanto el diseño de la malla de puesta a tierra de BT es adecuado.
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