Redes de Tierras

VOLTS (V) ZONA DE SEGURIDAD

GPR

6200 6000 5800

LMITE INFERIOR ZONA DE ELECTROCUCIN

VOLTAJE [V]

5600 5400 5200 5000 4800 0 50 P E RF IL 5 GPR LIM INFE RIO R 100 150 200

DISTANCIA (m)

D ISTAN C IA [m ]

Curso: SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.P E R F IL 5

P E R F IL 4

P E R F IL 3

P E R F IL 2 P E R F IL 1

OCTUBRE 2009SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

NDICE1) INTRODUCCIN 1) INTRODUCCIN 2) FACTORES QUE INFLUYEN EN EL ATERRIZADO O NO DE UN SISTEMA ELCTRICO. 2) FACTORES QUE INFLUYEN EN EL ATERRIZADO O NO DE UN SISTEMA ELCTRICO. 3) PELIGRO DE CHOQUE ELCTRICO 3) PELIGRO DE CHOQUE ELCTRICO 4) ATERRIZAMIENTO DE EQUIPOS 4) ATERRIZAMIENTO DE EQUIPOS 5) DISEO DE REDES DE TIERRAS 5) DISEO DE REDES DE TIERRAS 6) PARMETROS PARA EL DISEO DE REDES DE TIERRA. 6) PARMETROS PARA EL DISEO DE REDES DE TIERRA. 7 CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA RED DE TIERRAS, STD IEEE 80 -- 2000. 7 CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA RED DE TIERRAS, STD IEEE 80 2000. 8) MANTENIMIENTO DE LAS REDES DE TIERRA CONVENCIONALES. 8) MANTENIMIENTO DE LAS REDES DE TIERRA CONVENCIONALES.

2SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

NDICE

9) MTODOS DE CORRECCIN DE REDES DE TIERRA CONVENCIONALES. 9) MTODOS DE CORRECCIN DE REDES DE TIERRA CONVENCIONALES.

10) MTODO PARA MEDICIONES DE RESISTIVIDAD 10) MTODO PARA MEDICIONES DE RESISTIVIDAD 11) MTODO DE MEDICIN DE RESISTENCIA DE REDES DE TIERRA 11) MTODO DE MEDICIN DE RESISTENCIA DE REDES DE TIERRA 12) EXPERIENCIAS 12) EXPERIENCIAS 13) CONCLUSIONES 13) CONCLUSIONES 14) DEFINICIONES 14) DEFINICIONES


Los sistemas de tierra se utilizan en los sistemas elctricos para drenar al terreno las corrientes que se originan por induccin elctrica, por fallas o por desbalances en los equipos. etc. proporcionando una mejor trayectoria para el paso de stas, entre menor sea el valor de resistencia de contacto a tierra medido en Ohm, es decir, la red de tierra "ideal" sera aquella cuyo valor de Resistencia fuera cero Ohm, sin embargo se sabe que no existen, por no existir tampoco conductores perfectos que no opongan resistencia al paso de la corriente.

El uso de sistemas de tierra est normado en: Norma oficial Mxicana NOM 001 sede 1999 articulo 250, puesta a tierra, Norma de Referencia; NRF-011-CFE-2004, La gua 80 de IEEE 2000, La Especificacin CFE-00JL0-28 en la que se menciona el siguiente objeto de la instalacin de sistemas de tierra:


Los sistemas elctricos y circuitos conductores son puestos a tierra para limitar las sobretensiones debidas a descargas atmosfricas o maniobras de interruptores, a fenmenos transitorios en el propio circuito o a contactos accidentales con lneas de mayor tensin, as como para estabilizar la tensin a tierra en condiciones normales de operacin. Los sistemas y circuitos conductores se ponen a tierra de manera slida para facilitar la accin de los dispositivos de sobrecorriente en caso de fallas a tierra.

La puesta a tierra de los materiales conductores que encierran a los conductores y equipos o que forman parte de stos se hace para limitar la tensin a tierra de tales partes conductoras y para facilitar la accin de los dispositivos de proteccin contra sobrecorriente, en caso de falla a tierra.


Proporcionar Proteccin y Seguridad al personal que manipula equipos o circuitos elctricos o que convive en su cercana, disminuyendo la magnitud de la diferencia de potencial existente entre las partes aterrizadas de los equipos como son motores, hornos, generadores, transformadores, estructuras, televisores etc. Y el suelo, bajo condiciones de falla. Reducir el Voltaje de Toque que se presenta cuando una persona toca una parte o estructura metlica que se encuentre a un voltaje diferente al del suelo sobre el que est parado, lo cual producir una circulacin de corriente a travs de su cuerpo. Reducir los gradientes de potencial que se presentan sobre la superficie del terreno prxima a los componentes metlicos de las redes de tierra y que dan origen al Voltaje de Paso, que es el existente entre dos puntos con una separacin de un metro. Garantizar el funcionamiento adecuado de los equipos de Proteccin, Medicin, Cmputo y Telecomunicaciones considerados como equipos de alta sensibilidad a las variaciones de potencial. Reducir los indices de salida de las lneas de transmisin por flameo inverso.SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

6

La red de tierras cobra mayor importancia respecto a la Seguridad del personal si consideramos a las corrientes elctricas que circulan por el cuerpo humano cuando se presenta una falla o por fenmenos de induccin as como la capacidad de aguante del mismo para soportar los efectos de dichas corrientes.

Los efectos que producen las corrientes elctricas que circulan por el cuerpo humano estn determinados bsicamente por la magnitud de stas as como por el tiempo de duracin del choque elctrico, misma que se determina por la expresin

I = E/Z7SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

Donde:

E = Tensin elctrica aplicada entre dos puntos del circuito del que forma parte el cuerpo humano. (V) Z = Es la impedancia total entre esos dos puntos. () I = Magnitud de la corriente que circula por el cuerpo humano (A)

La Resistencia del cuerpo humano se comporta de forma diferente ante el paso de corrientes de alta o de baja frecuencia, hasta 100 Hz la resistencia del cuerpo humano se comporta linealmente o sea como una resistencia, se ha demostrado que la impedancia se reduce a menos de un 50% cuando se presentan incrementos de frecuencia de 50 hasta 50,000 Hz, como son las debidas a corrientes generadas por descargas atmosfricas, en este caso el cuerpo humano presenta las caractersticas de un circuito resistivo capacitivo.


La Resistencia de la piel humana a la frecuencia normal de 60 Hz.,

la forma

principalmente la superficie callosa de la epidermis y vara : dependiendo de la parte del cuerpo de que se trate, de la humedad y del peso del individuo. La piel seca puede tener una Resistencia de 100,000 a 300,000 Ohm/cm2 pero hmeda puede reducirse hasta a un 1 % de estos valores. La piel humana se perfora cuando se aplican directamente tensiones de 240V o superiores y dejan con frecuencia una quemadura profunda y bien localizada. En estos casos la impedancia interna es el principal factor que limita la intensidad de la corriente que circula y se hace hipersensible cuando est rasgada o maltratada an cuando circulen por ella corrientes del orden de miliamperes. Cuando el cuerpo humano recibe pequeas corrientes continuas las percibe como una sensacin de calor en la palma de la mano que sujeta un electrodo y como un cosquilleo cuando son corrientes alternas. El cientfico: F: Dalziel de la Universidad de California ha realizado experimentos diversos, de los que se desprende los siguientes datos relacionados con las pequeas corrientes perceptibles por el cuerpo humano:SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

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La media para hombres es de 1.1 mA y para mujeres es de 0.7 mA, a una frecuencia de 60Hz. La media para hombres y mujeres vara de 1.1 hasta 7.0 mA, cuando la frecuencia se incrementa a 5,000 Hz. La sensacin de cosquilleo cambia a sensacin de calor a frecuencias superiores a 100,000 o 200,000 Hz.

Se supone que a frecuencias ms altas los nicos efectos son calor y quemaduras.

Las pequeas corrientes de reaccin son aquellas que pueden causar un movimiento involuntario de los seres humanos y propiciar algn accidente del personal, estn dentro del rango de 0.5 a 0.75 mA.


Las corrientes de soltar son las mximas que un ser humano puede soportar y que el individuo puede soltar voluntariamente algn conductor o electrodo energizado, es decir aquellas que circulan por su cuerpo y que an permiten cierto control nervio-muscular.

Las corrientes de engarrotamiento son aquellas a las cuales un individuo ya no puede reaccionar y soltar voluntariamente un conductor o electrodo energizado, la media para hombres y mujeres en estas corrientes es de 26 y 10.5 mA.

Las corrientes seguras e ininterrumpidas para el 99.5 % de casos en hombres son de 9 mA y en mujeres normales son de 6 mA, hasta el momento no se ha determinado valores de estas corrientes para nios debido a que estos lloran cuando se hacen las pruebas a valores altos.


Las corrientes que producen contraccin de los msculos del torax y opresin de los pulmones con la consecuente interrupcin de la respiracin son ligeramente superiores a los 18 mA, si la exposicin a stas es breve, el individuo recupera sus funciones normales, si el choque elctrico persiste por varios segundos se presentan convulsiones y seguramente sobreviene la muerte.

Las corrientes de fibrilacin son otro de los efectos serios que se presentan cuando se produce un choque elctrico con corrientes mayores, sus consecuencias son; fibrilacin ventricular que afecta el funcionamiento del corazn con suspensin de la circulacin de la sangre por propiciar su coagulacin, estas corrientes son del orden de 50 a 75 mA.


Desde luego, no pueden hacerse experimentos en seres humanos para determinar la magnitud de las corrientes de fibrilacin, pero s se han realizado en animales por lo regular en perros y en algunas ocasiones becerros, cerdos y corderos que tengan el corazn y el peso corporal de tamao similar al de los seres humanos. Los resultados de estos experimentos fueron analizados, haciendo las extrapolaciones correspondientes a los hombres, correlacionando los factores de peso corporal, magnitud de la corriente y tiempo de duracin del choque elctrico y trayectoria de corriente comparable a la de los humanos durante un accidente, determinaron que no es probable que se presente fibrilacin ventricular en un adulto si la intensidad de corriente es menor a 116 / t 1/2 mA con t en segundos, lo cual se determina con la expresin.

Ik

116 t

mA13

SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

Donde:

Ik = Corriente efectiva a travs del cuerpo. en mA t = Tiempo de duracin del choque elctrico en segundos.

Ejemplo: si t = 1 segundo, la corriente = 116 mA, frecuencia de 60 Hz. Ejemplo: si t = 0.1 segundos (6 ciclos), la corriente = 367 mA, frecuencia de 60 Hz Ejemplo: si t = 0.2 segundos (12 ciclos), la corriente = 259.38, mA frecuencia de 60 Hz

En virtud al desarrollo que se ha tenido en la operacin de sistemas con recierres monopolares, es muy probable que una persona se vea expuesta a un segundo choque elctrico, lo que resultara en daos mayores, considerando que el corazn requiere de 5 minutos para volver a su ritmo normal, sobretodo si tuvo fibrilacin.


El diseador de las redes de tierra debe considerar siempre la existencia de los recierres despus de las fallas en los equipos considerando que 2 choques seguidos son ms severos que uno solo de 0.1 segundo de duracin cada uno, pero menos severos que uno solo de 0.2 segundos.

Por tal motivo debe reducirse el tiempo de duracin de las fallas instalando interruptores ms rpidos, reduciendo as la probabilidad de un choque elctrico y desde luego su severidad, ya que experimentalmente se ha demostrado que la probabilidad de daos severos o la muerte se reduce sustancial mente cuando el choque es de muy corta duracin.

Las redes de tierra deben disearse resistentes con todas sus caractersticas, mecnicas, elctricas y qumicas para un perodo de vida til de 20 a 30 aos.


Problemas bsicos de las redes de tierra. Durante una falla en una subestacin, el flujo de las corrientes a tierra produce gradientes de tensin dentro y alrededor de la misma, como se muestra en la figura No. 1, para una subestacin con una malla de tierra simple rectangular y en un terreno homogneo.

Seccin A-A que muestra el flujo de corriente y potencial con respecto a la tierra remota en la superficie segn A-A durante un cortocircuito.

Las lneas puntedas muestran el efecto de diferentes espaciamientos en la malla.

Figura No. 1


La resistencia que ofrece la tierra al paso de la corriente eleva el potencial elctrico de la malla y a menos que se tomen precauciones adecuadas en el diseo, los gradientes en toda la superficie de la malla pueden resultar tan grandes en condiciones adversas que ponen en peligro a quin camine por ah. Pueden resultar tambin diferencias de tensin peligrosas durante alguna falla entre estructuras o equipos conectados a tierra. Generalmente la geometra de un sistema de tierras es ms compleja que la mostrada en la figura anterior y por ello no resulta fcil precalcularlas , ya que tampoco pueden determinarse en forma exhaustiva las condiciones del subsuelo.

Como se mencion en las secciones anteriores es primordial y con carcter de obligatorio el aterrizamiento de equipos elctricos por aspectos de proteccin del personal, por aspectos de seguridad en el funcionamiento equipos, as como por cumplimiento de especificaciones de fabricantes de equipo.


En las grandes instalaciones, plantas o subestaciones elctricas, las redes de tierra deben ser capaces de proteger a todos los seres vivos que se encuentren en el interior o en las partes cercanas a su periferia incluso ms all de las mallas perimetrales, por lo que todos los soportes, carcazas y estructuras de equipos elctricos, y electrnicos deben estar slidamente conectados a la red. Adems de la necesidad del aterrizamiento de los equipos elctricos en condiciones normales de operacin o bajo fallas, se requiere realizar la puesta a tierra cada vez que se efecten trabajos con libranza en muerto, con objeto de descargar los equipos o cables conductores de potenciales residuales por efectos capacitivos o por fenmenos de induccin debidos a cercana de otras instalaciones energizadas con voltajes de operacin, o por proteccin en caso de que se produjera contacto accidental con instalaciones energizadas. De lo anterior se clasifican bsicamente dos tipos o conexiones a tierras : Puesta a tierra para proteccin Puesta tierra para funcionamiento.SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

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5) DISEO DE REDES DE TIERRA

Para el diseo de las redes de tierra se toman en cuenta dos criterios fundamentales que cumplen con las expectativas comentadas de Seguridad tanto para seres vivos como para equipos considerando valores normalizados.

Cuando se inyecta una corriente a la red de tierras a travs de un electrodo, se presenta una elevacin de potencial del propio electrodo respecto a una tierra remota que se considere de potencial igual a cero. As mismo, durante la ocurrencia de fallas se presentan gradientes de potencial peligrosos sobre la superficie del suelo.

Ambas situaciones representan condiciones de peligro y alto riesgo para las personas que se encuentren en contacto con elementos directamente conectados a las redes de tierra o sobre la superficie ocupada por stas.



La elevacin de potencial que se presenta en la red de tierras con la ocurrencia de una falla da origen a : los voltaje de elevacin de la red, "Voltaje de Toque" y al

"Voltaje de Paso" y se definen con la siguiente expresin:

EPG = Rg * IgA su vez la elevacin de potencial de la red da origen al voltaje de malla (Vm), que se presenta sobre la superficie del suelo, en el centro de una de las mallas de la red, por lo que se define el voltaje de toque como sigue.



Potencial de toque o contacto.

Se define de acuerdo a las normas existentes como : El potencial mximo experimentar una persona

que

que se encuentra de pie dentro del rea de la

subestacin y que durante la ocurrencia de una falla est tocando con una o ambas manos una estructura o cualquier elemento conductor, directamente unido a la red de tierras el voltaje de toque se define con la siguiente expresin:

V(toque) = EPG - V(malla)



Potencial de toque o contacto

Figura No. 2SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

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Potencial de paso

El Voltaje de Paso es aquel que se presenta entre los pies de una persona cuando ocurre una falla y que esta persona se encuentre caminando, es decir prcticamente es el voltaje que existe en el terreno entre dos puntos separados una distancia de un metro sobre la superficie del suelo y se define con la siguiente expresin: V(paso) = V(a) - V(b) Donde:

V(a) = Voltaje del punto (a) en relacin al punto (b) localizado a un metro de distancia. V(b) = Voltaje del punto (b).



Potencial de paso

Figura No. 3SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

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Potencial de Transferencia Los potenciales de transferencia son aquellos que se presentan en sitios alejados de la subestacin donde ocurre la falla, usualmente esto se debe a la presencia de estructuras enterradas en la cercana de la subestacin como tuberas, cercas metlicas, rieles de ferrocarril, etc,. O bien a neutros e hilos de comunicacin que salen de la subestacin. Los potenciales transferidos pueden resultar peligrosos si no se analizan y limita sus valores cuando sea necesario. Para esta situacin no pueden establecerse recomendaciones generales, pues cada situacin deber estudiarse con atencin especial. En forma general, el procedimiento que se aplica para limitar el peligro de potenciales transferidos, consiste en instalar juntas aislantes en las estructuras enterradas o superficiales cercanas a la subestacin y para los cables de comunicacin, en aplicar transformadores de aislamientoSISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

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Potencial de Transferencia

Figura 4SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

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El equipo sensible de comunicaciones consta del cableado de control y comunicaciones dentro de una subestacin, por lo general tiene un nivel de aislamiento de 5 a 10 kV, por lo que este valor determinar la Resistencia de la red, ya que una elevacin de potencial (EPG) mayor daara los cables de control y comunicaciones, a partir de este criterio se establece la siguiente expresin donde la limitante del valor de Resistencia de la red es la (EPG): Rg = EPG/ Ig EPG = Rg. Ig EPG = Elevacin de potencial de la red de tierras 10 kV Rg = Resistencia a tierra de la red de tierras = (Ohm) Ig = Corriente de falla a travs de la red de tierra = (A)



Las expresiones anteriores indican que el valor admisible de la red de tierras Rg estar limitado por la tensin o nivel de aislamiento EPG (10 kV) de los equipos sensibles de comunicaciones, protecciones o control, as como de la corriente de falla Ig (A) esperada en cada instalacin. Cuando la continuidad del servicio es muy relevante se emplean transformadores de aislamiento los cuales eliminan las corrientes originadas por diferencias de potencial entre electrodos de conexin a tierra remotos, lo que es una buena medida tcnica, sin embargo, debido al alto costo de los transformadores de aislamiento, este esquema resulta demasiado costoso, sobretodo si consideramos que stos se instalan por cada par de conductores, por lo que resulta ms conveniente trabajar en la reduccin de los valores de Resistencia de la red de tierras. Donde: EPG = Elevacin de potencial de la red de tierras = 10 kV


Las caractersticas naturales del terreno y la capacidad de corto circuito de las instalaciones elctricas determinan los parmetros bsicos para el diseo de una buena red de tierras, por lo que los factores indispensables que deben considerarse en un diseo son: Resistividad del terreno.- Es prcticamente el parmetro que ms influye para la determinacin de las caractersticas de la red de tierras, por lo tanto es imprescindible conocer su valor y estructura realizando mediciones en campo en forma exhaustiva lo ms precisas posible por las siguientes razones: Por la importancia que tiene la Resistividad para determinar el valor de la Resistencia de conexin a tierra de los equipos y de las elevaciones de potencial que se presentarn en la superficie del terreno cuando se presente una falla.


Por la necesidad de reducir los tiempos de duracin de las fallas. Debido a la importancia de la Resistividad del terreno para la operacin de los sistemas elctricos en los que se considera como trayectoria de la corriente rea de la subestacin.- El rea donde se ubicar la subestacin deber siempre conocerse al iniciar un diseo ya que, como se explicar , la resistencia de la red de tierra es una funcin del rea donde se instalara ( adems de la resistividad), sabemos que la resistencia para un conductor o un rea determinada se calcula como : R = L/A Tiempos de apertura de interruptores.- Como se indica en valores normalizados de los potenciales de paso y de toque , el tiempo en el que persiste la falla determinara la magnitud del potencial seguro. Sin embargo, a pesar de que en el presente se usan interruptores rpidos, se sugiere el valor de t = 0.5 segundos.


Nivel de aislamiento de equipo de comunicaciones.- como ya se vio tienen un nivel de aislamiento de 5 o 10 kV, por consiguiente este valor determinar, en gran parte , la resistencia de la red, ya que una elevacin de potencial (EPR) mayor a estos valores daara los cables de control y comunicacin. .Los valores de corriente de corto circuito monofsicos y trifsicos Potenciales de paso y de toque.- Para asegurar la proteccin de personal dentro del rea de la instalacin durante la ocurrencia de una falla, es necesario limitar estos potenciales a valores normalizados, los cuales se han establecido a travs de

experimentos. Para calcular los valores mximos tolerables de potenciales de paso y de toque, se establecen las siguientes ecuaciones:


Vpaso = (116 + 0.7 Css)/t Vtoque = (116 + 0.17 Css)/t Donde : s = resistividad superficial del terreno t = tiempo de liberacin de la falla Cs = factor de reduccin, debido a la capa superficial del terreno. en general se recomiendan valores de :

s = 3000 -m ; cuando se hace uso de roca trituradat = 0.5 s ( valor conservador)

La gua 80 de IEEE recomienda el uso de 1000 Ohms para la resistencia del cuerpo humano.


Rf = 3Cs s resistencia de un pie Generalmente, la resistencias de contacto entre la mano y el pie se consideran despreciables. Sin embargo, la resistencia del suelo directamente debajo del contacto del pie( Rf) se considera importante. Si tomamos al pies como un electrodo de placa circular, la resistencia aproximada es de 3 s . Estando la persona sobre el terreno natural. El voltaje de contaco seria: Y estando la persona sobre una capa superficial (grava) El voltaje de contacto seria:

0.116 Vc = RcI = 1000 x t

Vc = (1000 + 1.5Css )

0.116 t33

SISTEMAS DE TIERRA DE SISTEMAS ELECTRICOS.

Rc

hs+ +

s

grava + h +

Rs

1 2

1 2

Tierra natural


7) CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA RED DE TIERRA, STD IEEE 80 - 2000

1.1 DatosANCHO Lx LARGO Ly REA DISPONIBLE PARA LA RED (A) TIPO DE MALLA (REGULAR/IRREGULAR) RESISTIVIDAD DEL TERRENO CAPA 1 () RESISTIVIDAD DEL TERRENO CAPA 2 RESISTIVIDAD SUPERFICIAL (s) ESPESOR DE LA CAPA SUPERFICIAL (hs) CORRIENTE DE FALLA DURACIN DE LA FALLA (ts) PROFUNDIDAD DE ENTIERRO (h) CANTIDAD DE VARILLAS LONGITUD DE CADA VARILLA (Lr) 66 m. 53 m. 3504 m IRREGULAR 319 ohms-m 18 ohms-m 3000 ohms-m 0.10 m. 25000 A. 0.5 seg. 0.5 m. 41 Pzas. 3.05 m.2

53m @ 3

66m @ 3



1.2 Clculo de las tensiones permisibles

Para la determinacin de las tensiones de paso y de control mximas permisibles por el cuerpo humano, se debe considerar que el tiempo de exposicin de la falla debe ser el mximo tiempo hasta que la falla se libere, normalmente en un intervalo de 0.1 1.0 seg. El tiempo de duracin de la falla se considera de 0.5 seg. As mismo, se considera que el paso promedio del personal en la subestacin es de 50 kg.


PARA LA TENSIN DE PASO:

PARA LA TENSIN DE CONTACTO

0.116 Epaso = (1000 + 6Cs * s) ts

Econtacto = (1000 + 1.5Cs * s)

0.116 ts

DONDE:

Cs = 1

0.09(1 /s) 2hs + 0.09

=

0.7227

Epaso = 2297.96 V.

Econtacto = 697.53 V.



1.3 Clculo de longitud del conductor

No. HILOS 21 28 DISPROS SUBTOTAL LONG. VARILLAS LONGITUD TOTAL

LONGITUD SUBTOTAL 60 46 1260 1288 50 Lc= LR = L= 2598 125.05 2723.05 m. m. m. m. Pzas. m.

SEPARACIN ENTRE CONDUCTORES HORIZONTAL D = VERTICAL D= 3 3 m. m.



1.4 Datos del conductor de la malla:CALIBRE: 500 KCM DIAM: REA: 0.02065 m. 253.4 mm2



1.5 Calculo de la resistencia de la malla

1 1 Rg = + 20A L

1 1+ 1 + h 20/A = 2.4834 ohms

Considerando el efecto del hilo de guarda, tenemos que: Si el hilo de guarda es de acero de 3/8 , su resistencia es de : Z1 = 1.8 ohms/Km Resistencia equivalente del hilo de guarda: base de las torres = 4 x 4 = 16 m2



1.5 Clculo de la resistencia de la malla...continuaRadio equivalente: r =

16 = 2.2557 m

Donde la resistencia de la torre ser:

R1 =

2r

=

319 2x xr

=

3.17

ohms

Considerando 3 torres por Km.

R2 =

3.17 3

=

1.06

ohms



1.5 Calculo de la resistencia de la malla...continuaLa impedancia equivalente hilo de guarda- torre ser:

Z = Z1xR2

=

1.38 ohms

Como son 2 alimentadores, entonces llegan a la subestacin 2 hilos de guarda, sin embargo, conservadoramente consideraremos un solo hilo de guarda: De donde: Z =

1.38 1

=

1.38

ohms



1.5 Calculo de la resistencia de la malla...continua

Porcin de corriente que circulara por la red de tierras:

%1=

Z = 0.3572 = 35.72 % de 1 Z + Rg25000 x 0.3572 = 8929.24 Amp.

De donde: I red =



1.6 Elevacin de potencial de la red (GPR)La corriente mxima de la red se basara en los 8929 A. De corriente de falla, y se calcula mediante la ecuacin:

IG = Df * Sf * 3Io

Donde: Df = Factor de decremento para la duracin completa de la falla para este se considera el valor de 1 Sf = Factor de divisin de la corriente de falla. En base a la figura C. 21 curvas para factor de falla, nos da un valor de: 0.17



1.6 Elevacin de potencial de la red (GPR)...continua

Por lo tanto IG = 1517.97 A.

Ahora, comparando el producto de IG y Rg. o GPR, para el voltaje de toque tolerable, tenemos que:

GPR = IG * Rg

Sustituyendo:

GPR = 3769.7 V.



1.7 Clculo de tensin de malla y de paso de la red.

1 Km = 2

D2 (D + 2h)2 h Kii 8 + + Ln Ln (2n 1) 8Dd 4d Kh 16hd D = Separacin de cables h = Profundidad de entierro d = Dimetro del conductor Lp = Longitud del conductor (m) 244

De donde:



1.7 Clculo de tensin de malla y de paso de la red...continua

Para las mallas sin varillas de tierra a lo largo de su permetro, o para mallas con varillas de tierra en las esquinas o a lo largo del permetro y dentro del rea de la malla: Kii = 1 n = na * nb * nc * nd De donde: na = nb = 1 nc = 1 nd = 1

2 Lc Lp

= 21.2951

Para malla cuadrada Para mallas cuadradas y rectangulares Para mallas cuadradas, rectangulares y en forma de L



1.7 Clculo de tensin de malla y de paso de la red...continuaEntonces: n = Por lo tanto: Km = 0.1592 Calculo de Ki: Ki = 0.644+ 0.148 n = 3.7957 x 4.3909 + 0.7937 x -2.80941 = 0.343962 21.2951

Para mallas con varillas en las esquinas de la malla, as como para mallas con varillas localizadas en el permetro, la longitud efectiva del conductor enterrado es:

Lr 1.55 + 1.22 LR = 2797 m. Lm = Lc + 2 2 Lx + Ly



1.8 tensin de la malla:

Em =

Km x Ki x x IG = Lm

226.0013 V.

1.9 Tensin de paso:

Para mallas con o sin varillas de tierra, la longitud efectiva del conductor enterrado es: Ls = 0.75 Lc + 0.851 = 2054.7925 m.



1.9 Tensin de paso...continua

Ks =

1 1 1 1 1 - 05 n-5 = 0.4623 2h D + h D

[

]

Es =

Ks x Ki x x IG = 413.5284 V. Ls



1.10 Criterios de aceptacin:

Ks =

1 1 1 1 1 - 05 n-5 = 0.4623 2h D + h D

[

]

Es =

Ks x Ki x x IG = 413.5284 V. Ls



1.10 Criterios de aceptacin:

Em Es

226.0013 < 413.5284

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