13/02/2015
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III Calculo de puestas a tierra
Puesta a tierra puntuales Puesta a tierra en líneas de transmisión. Puesta a tierra en Estaciones transformadoras. Aplicaciones. Diseño de malla de puesta a tierra de una subestación. (Trabajo de gabinete)
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Consideraciones
La resistencia de puesta a tierra total tiene tres componentes: • (a) La resistencia del conductor conectado al sistema de puesta a tierra, que es función de su resistividad, longitud y sección • (b) La resistencia de contacto entre la superficie del electrodo y el suelo, este valor es usualmente pequeño si el electrodo está libre de pintura o grasa, esto se elimina efectuando un buen contacto entre el electrodo y tierra. • (c) La resistencia de la tierra alrededor del electrodo que es la resistencia principal que influirá en la resistencia total de la puesta a tierra.
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R
Consideraciones
L A
Donde: :resistividad del terreno L :longitud del electrodo
dR
dx 2x2
b
r
A :área de la semiesfera equivalente
L
a
c
dx r1 R r 2 x 2
Si r1 ∞ R∞ 2 r
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CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA DE LAS PUESTAS A TIERRA
ELECTRODOS VERTICALES
L
ELECTRODOS HORIZONTALES
MALLAS
L
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Puesta a tierra puntuales SE MT/BT Electrodos verticales (BARRAS )
e R = ---------2 L
2*L Ln -------a
L
•
a
: Radio de la barra (m)
• •
R L
: Resistencia a tierra de la barra ( Ohm ) : Longitud de la barra (m)
e : Resistividad equivalente del terreno ( - m)
APLICACIÓN 1 • Determinar la resistencia de puesta a tierra, de una barra, en las siguientes condiciones • L = 2.0 (m) ; = 100 ( Ohm - m ) • a = 0.008 (m)
Solución : e
2*L 100 R = -------- Ln ------ = --------------( 2* 3.14* 2) 2L a
2*2 Ln --------0.008
R = 49.45 ( Ohm )
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APLICACIÓN 2 Una barra de cobre de 2,4 m de longitud, 8 mm de radio, en un terreno de resistividad equivalente 50 ( - m) tiene una resistencia de puesta a tierra de:
R
50
・ ・ 2 x 2,4・・ 21,21 ・Ln・ ・8,10-3 ・・ ・・ 2 ×2,4・
APLICACIÓN 3 Determinar la resistencia de puesta a tierra de una jabalina en las siguientes condiciones, Longitud = 2 m; = 5 - m ,radio de la barra 8 mm.
R
・ ・ 2 x 2 ・・ 5 2,47 ・Ln・ ・8x10-3 ・・・・ 2 ×2 ・
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Tarea2 Determinar la resistencia de puesta a tierra de una jabalina en las siguientes condiciones, Longitud = 2,4 m; = 100 - m ,radio de la barra 8 mm.
Electrodos verticales enterrados a una profundidad (t)
R Superficie
• • •
a : Radio de la barra (m) R : Resistencia a tierra de la barra ( Ohm ) L : Longitud de la barra (m)
e : Resistividad equivalente del terreno ( - m)
t 2a
L
Nota: El objetivo de enterrar una distancia “t” al electrodo debajo de la superficie es para disminuir los posibles gradientes de potencial sobre la superficie del terreno en los contornos de la barra.
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APLICACIÓN 4 Para la aplicación 2, calcular la resistencia sabiendo que la jabalina está a 30 cm debajo de la superficie.
R
・ 2,4 50 Ln ・ ・ 2× 2,4 ・8 x10-3
3x2,4 4 x 0,3 ・ ・ 20,31 2,4 4 x 0,3 ・
Como se puede observar los resultados son similares pero los gradientes seran menos peligrosos
Tarea 3 Para la tarea 2, calcular la resistencia sabiendo que la jabalina está a 20 cm debajo de la superficie.
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RESISTENCIA A TIERRA DE DOS O MÁS JABALINAS EN PARALELO
Para dos jabalina seaparados una distancia D. Ln・ ・ D2 -(b
・ ・・ L)2 ・
D 2a
Resistencia equivalente
0.5
0.44
0.4
b
L
0.3
0.244
0.2
0.174
0.1
0.136 0.113 0.097 0.085
0 1
2
3
4
5
6
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Numero de electrodos enparalelo
Aplicación Calcular la resistencia equivalente de dos jabalinas estan separadas 5m, longitud 2,4m, resistividad 50 m y un radio de 8 mm. D 2a
R2
5 -(5,546
・ ・・ 2,4) 2 ・
L
b
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Tarea 4 Calcular la resistencia equivalente: de dos jabalinas estan separadas 10m, longitud 2,4m, resistividad 50 -m y un radio de 8 mm.
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Puesta a tierra en LT
Criterios de diseño: •
Puesta a tierra para protección del personal; el diseño debe contemplar evitar tensiones Up y Uc menores a los valores tolerables Up= 90V y Uc