03 conferencia gaicsa 2015 final

8/17/2019 03 Conferencia Gaicsa 2015 Final

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Diseño e implementación dered eficiente de tierras

Guatemala, 22 de octubre de 2015


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Diseño e implementación de una red eficiente de

• Objetivo

Proporcionar criterios y requerimientos, realizar el diseño de sistemas fuentes de alimentación de CA y dar condiciones de seguridad.


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Campo de aplicación

Aplica a plantas y subestaciones de CA a una distancia no mayor de 100 m

de transmisión, transformación, distribución, convencionales o aisladas en g


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Referencias

Para llevar a cabo este diseño es necesario apegarse a las normas v

nacionales, en su defecto las propias de cada empresa u origen.

Definiciones

Alta tensión

Aterrizamiento

Conductor de puesta a tierra

Corriente a tierra Electrodo artificialElectrodo auxiliar para tierra

Electrodo para tierra

Electrodo primario para tierra


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Media tensión

Rejilla para tierra

Resistencia eléctrica para el cuerpo humano

Sistema de tierra

Tapete para tierra

Tensión de contacto

Tensión de paso

Tensión transferida

Tierra

Definiciones


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Las plantas y subestaciones deben contar con un sistema de tierra al cu

todos y cada uno de los elementos de la instalación que requieran ser pue

a) Eficiente operación de los dispositivos de protección, para la elimina

tierra.

c) Medio de descarga y desenergización de equipos, antes de proceder

mantenimiento.

d) Eficiencia y calidad de energía.

Diseño del sistema a tierra


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Elementos principales del sistema de tierr

a) Rejilla y/o malla, a una profundidad que usualmente varía de (0,3 –1,5) m


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b) Electrodos verticales (varillas para tierra)



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c) Conductores de puesta a tierra.



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d) Conectores aprobados de acuerdo a IEEE.



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Las cercas metálicas pueden ocupar una posición sobre la

sistemade tierra.

a) Si la cerca se coloca dentro de la zonacorrespondiente a la Rejilla para tierra tierra, debe

ser puesta a tierra, recomendando que la cerca se

instale al menos a un metro del límite exterior de la

Rejilla para tierra.

b) Si la cerca se coloca fuera de la zonacorrespondiente a la Rejilla para tierra tierra debe

colocarse por lo menos a 2 m del límite de la Rejilla

para tierra.

Puesta a tierra de cercas metálicas


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Normalmente se llevan a cabo dos mediciones

Procedimiento de diseño

Paso 1:

• Se debe de tener un plano de arreglo general de la subestación para determinar el ár

instalar el sistema de tierra. Obtener el valor de la resistividad del suelo, para deter

resistividad del suelo y el modelo de suelo necesario (suelo homogéneo o de dos capas).

• Para iniciar el diseño del sistema de tierra no debe considerarse la inclusión en el terr

químicas sino que éste sea el último recurso para mejorar los valores de resistividad en ca

Paso 2:

• Cálculo de la sección del conductor. La corriente de falla debe ser la máxima corriente f

Medición de la resistividad del terreno


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Para calcular la sección transversal del conductor se debe tener el valor de la corriente máxima de falla a tierra que puede esta

subestación. Y utilizar la siguiente formula.

Donde:

• A = Sección transversal del conductor en mm2. (o también kcmil).

• I = Corriente rcm en kA (debe de considerarse el incremento de este valor a futuro).

• Tm = Temperatura máxima permisible en °C.

• Ta = Temperatura ambiente en °C.• Tr = Temperatura de referencia para las constantes del material en °C.

• αo = Coeficiente térmico de resistividad a O°C en 1/°C.

• αr = Coeficiente térmico de resistividad a la temperatura de referenciaTr en 1/°C.

• ρr = Resistividad del conductor de tierra a la temperatura de referencia Tr en μΩ-cm.

• tc = Tiempo de duración de la corriente en segundos.

• TCAP = Factor de capacidad térmica por unidad de volumen (véase tabla 1) en J/(cm3/ °C).

• Ko = 1/αo o (1/αr ) ‐ Tr en °C.

Medición de la resistividad del terreno


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Método de Wenner o de los Cuatro Electrodos para la Medición de Resistividad del Terren

Para efectuar la medición de resistividad del suelo es necesario hacer circular una corrien

método más usual es el de Frank-Wenner denominado también método de los 4 electr

medición utilizado es el medidor de rigidez dieléctrica (megger)

Método de Wenner o de los 4 puntos

El método de las 4 puntos de Wenner, es la técnica más utilizada comúnmente. Consiste

electrodos enterrados dentro del suelo a lo largo de una línea recta, a igual distancia

enterradas a una profundidad B. La tensión entre los dos electrodos interiores de pote

dividido entre la corriente que fluye a través de los otros dos electrodos externos pa

resistencia mutua R en Ω

Existen 2 variaciones de este método

Electrodos igualmente espaciados o arreglo de Wenner.

Métodos de prueba


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Donde:

A = Separación entre varillas adyacentes en m.

B = Profundidad de los electrodos en m.

C = Electrodo de corriente.

P = Electrodo de potencial.

Si la relación A/B es menor a 20 entonces se utilizará la siguiente fórmula p

resistividad del terreno.

Método de Wenner para la medición de la resis


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Donde:

ρ = Resistividad aparente del suelo en Ω-m.

A = Separación entre electrodos adyacentes en m o en cm.

B = Profundidad de los electrodos en m o en cm.

R = Resistencia medida en Ω.

Si “A” y “B” se miden en cm o en m y la resistencia R en Ω, la resistividad estará dada e

respectivamente.

Si la longitud “B” es mucho menor que la longitud “A”, es decir cuando la relación A/B s

20, puede Ssuponerse B=0 y la fórmula se reduce a:

Con estas fórmulas se obtiene la resistividad promedio del terreno, también conocida

aparente.

Método de Wenner para la medición de la resis


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Estas subestaciones están sujetas a la misma corriente de falla y a los mism

de las subestaciones normales.

El gran beneficio que hay en ellas es lo compacto y se reduce el terreno d30 %.

Sistema de tierras en subestaciones SF


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• Donde se suponga que en el terreno pueden existir problemas de c

material del sistema de tierra, se deben realizar análisis físico-químicos

materiales.

• Todos los materiales a utilizar en el sistema de Tierra, deberán estar cert

laboratorio reconocido y cumplan con la totalidad de las normas

internacionales.

• Las uniones de los electrodos verticales (varillas para tierra) deberán hac

y agregarse elementos inhibidores que eliminen la corrosión.

Recomendaciones generales


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1.- IEEE STd. 80 – 2000; IEEE Guide for Safety in AC Substation Ground

puesta a tierra con seguridad en subestaciones de Corriente Alterna)

2.- Standard Test Method for Field Measurement of Soil Resistivity Usin

Four – Eletrode Method. American Society for Testing & Materials G57-95.

Bibliografía


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