Resistividad del terreno

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Luis Miguel Cáceres Carrasco
hace 6 años
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1 Resistividad del terreno Composición del suelo Efecto de la humedad Efecto de la temperatura Efecto de la temporada Efecto de la distancia Representación del suelo Modelo de dos capas Mediciones Interpretación

3 Tipos de suelo VALORES GENÉRICOS DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO PARA ALGUNOS TIPOS DE SUELO. Tipo de suelo Resistividad ( Ohms-m) Tierra vegetal 5 a 50 Arcillas 10 a 100 Arcillas mezcladas con arena y/o graba 100 a 1000 Roca 200 a 10000

4 Efecto de la humedad 3,500 Soil Resistivity (ohm.meter) 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Top Soil Sandy loam LA CONDUCTIVIDAD AUMENTA SUSTANCIALMENTE CUANDO LA HUMEDAD AUMENTA AL 4% Moisture Content by % weight

5 Efecto de la temperatura 4000 Soil Resistivity Ohm.meter UN DECREMENTO EN LA TEMPERATURA DE 20 o C A 5 o C GENERA UNA REDUCCIÓN EN LA CONDUCTIVIDAD POR UN FACTOR DE Temperature deg C

6 Efecto de la temporada

7 Efecto de algunos parámetros

8 Representación del suelo Modelo de dos capas

9 Medición de la resistividad

10 Efecto de la distancia

11 Sistema de puesta a tierra Presencia de tierra Errores comunes Función de un SPT Electrodos de tierra Método de medición Resultados de campo Variación resistenciaseparación Variación resistenciadiámetro

12 Sistema de puesta a tierra Ofrecer una trayectoria de drenado para los elementos metálicos no energizados de los equipos a través de la masa de tierra, cuando se ven expuestos a tensiones o corrientes anómalas o acumulación de cargas electrostáticas. ticas. Permitir el flujo de corriente en el caso de una falla tierra con el objeto de que el equipo de protección opere correctamente y pueda aislar la falla. Evitar el desplazamiento del voltaje suministrado por la fuente con el fin de garantizar la correcta operación del equipo alimentado Suministrar una superficie equipotencial con el objeto de minimizar diferencias de potencial que puedan ser fuentes de corriente indeseables y que puedan afectar el equipo electrónico sensible o poner en peligro de electrocución a personas y animales

13 Presencia de tierra Porqué los siguientes sistemas NO ESTAN puestos a tierra? Aeroplanos Plataformas marinas flotantes Equipos Portátiles Globos Aerostáticos Barcos Submarinos Satélites

14 Errores comunes La tierra se considera como una masa gigantesca con propiedades prácticamente ilimitadas para absorber cantidades de electricidad estática tica o carga sin cambiar su potencial, es decir, una masa que debido a sus dimensiones tiene muy baja impedancia Esta definición n involucra una tierra ideal, la cual en la práctica, para zonas delimitadas de la superficie de la tierra, se comporta de manera diferente. Debe tenerse mucho cuidado al considerar la tierra a un potencial nulo o cero. Si un punto se define como cero potencial, entonces la aseveración de que un punto cercano está también a cero potencial generalmente es incorrecta al circular una corriente a tierra

15 Errores comunes Existen dos propiedades que se considera tiene la tierra bajo el concepto de tierra ideal: la tierra es un receptor o fuente perfecta de corriente y la tierra puede proporcionar un plano equipotencial dentro de una zona delimitada de la superficie de la misma, plano que sirve como referencia ideal para circuitos eléctricos y electrónicos. Estas propiedades sugieren que la diferencia de potencial entre dos puntos en la tierra es cero sin importar el tipo, magnitud y frecuencia de la corriente inyectada a la tierra; concepto que es normalmente violado en la práctica

16 Errores comunes Pero cuál l es el elemento que evita tener una tierra ideal, desde el punto de vista eléctrico? Este elemento lo constituye la resistividad del suelo, la cual define en forma práctica las propiedades eléctricas de la tierra. De hecho, la tierra es un conductor con propiedades conductoras muy inferiores a las propiedades conductoras de un elemento metálico

17 Errores comunes Cualquier objeto metálico constituye un Sistema de Puesta Tierra Esta definición n ha sido la causa de eventos fatales y pérdida de equipo delicado y costoso

18 Función de un SPT La forma de mejorar las propiedades eléctricas de la tierra como elemento disipador de corrientes anormales que se presentan en un sistema eléctrico conectado a él l y obtener un plano lo más s equipotencial posible es instalando un sistema de puesta a tierra (SPT), generalmente constituido por conductores enterrados horizontal y verticalmente, en una arreglo que puede ser desde muy sencillo (un solo electrodo horizontal o vertical) hasta muy complejo (un arreglo de conductores horizontales y verticales dispuestos de tal forma que formen una malla de tierra). La complejidad dependerá de la instalación n y su contenido

19 Función de un SPT El sistema de tierras se diseña a para ofrecer una trayectoria o camino definido a tierra para las corrientes anormales producidas tanto por fuentes hechas por el hombre (fallas a tierra del sistema de potencia o fuentes parásitas que crean interferencia de alta o baja frecuencia) como por fuentes naturales (rayo y fuentes externas de interferencia de baja o alta frecuencia). La tierra es un plano conductor con valor finito, del orden de 5 a 10-5 S/m, por lo que cualquier inyección n de corriente a tierra producirá voltajes dentro y alrededor del sitio donde se inyecta, con el latente riesgo de daño o a equipo o riesgo de electrocución n a seres vivos. Por lo tanto, la instalación de un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedades eléctricas de disipación n de corrientes indeseables a tierra, suministrando tanto una referencia eléctrica para instalaciones eléctricas como la disipación n de energía a que pueda representar un riesgo de electrocución n para los seres vivos

20 Función de un SPT Ahora bien, la conexión n a tierra de instalaciones eléctricas para efecto de seguridad de personal está basado en un principio básico: las diferencias de potencial generados al momento de la inyección n de corriente anómala entre las partes conductoras de la instalación n eléctrica y la tierra deben ser reducidas a valores seguros. Voltajes excesivos pueden producir el rompimiento de material dieléctrico (ya sea aire o materiales sólidos) s o, al cerrarse un circuito eléctrico vía v a elementos metálicos o a través del cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que pueden producir daño o a componentes eléctricos y/o electrónicos y riesgo de electrocución n a personas

21 Electrodos de tierra 1. Resistencia del conductor 2. Resistencia de contacto 3. Resistencia del volumen de tierra

22 Electrodos de tierra

23 Potencial alrededor del electrodo

24 Una sola trayectoria Gradientes de potencial elevados debido a que la corriente de rayo total tiene una sola trayectoria

25 Dos trayectorias Menor impedancia al tener dos trayectorias. Sistema aún inadecuado

26 Seis trayectorias Mejor comportamiento, ya que la corriente del rayo se divide en seis trayectorias

27 Trayectorias múltiples Comportamiento ideal, ya que la corriente de rayo tiene múltiples trayectorias, generando potenciales menores

28 Combinación de electrodos Sistema adecuado para resistividades elevadas

29 Método de caída de potencial

30 Método de caída de potencial

31 Resultados de campo

32 Variación resistencia-separación

33 Variación resistencia-diámetro 120% 100% Resistance % 80% 60% 40% 20% 0% Rod diameter, mm

34 Variación resistencia-profundidad Resistance ρ = 200 Ωm 200 ρ = ρ = ρ = Length of Electrode

35 Red de puesta a tierra Electrodo horizontal de puesta a tierra formando un anillo cerrado Electrodo vertical de puesta a tierra o arreglo Fig. 2 Se omiten bajada y puntas de pararrayo

36 Arreglos comunes conductor de bajada 1m S b) conductor de conexión con cable de bajada electrodo vertical de puesta a tierra b.1) S electrodo horizontal de puesta a tierra 1m S 1m b.2) S S b.3) lazo de interconexión entre electrodos de puesta a tierra en cada conductor de bajada (electrodo horizontal de puesta a tierra) Fig. 1 Arreglos para formar electrodos de puesta a tierra que conectan a cada conductor de bajada.

37 Arreglos comunes La longitud depende del área de congregación de personas 1m 3 m 3 m c) Límite de la estructura El número de patas paralelas depende del área de congregación de personas a) 1m 3 m h 0.6 m 3 m

38 Resistencia arreglo triángulo equilátero h=0.6m, diam=0.016m, L=3m, ρ=100ωm Para otras resistividades, multiplicar por ρ/ RESISTENCIA (Ohms) LONGITUD S (m)

39 Resistencia arreglo counterpoise h=0.6m, diam=0.016m, L=3m, ρ=100ωm Para otras resistividades, multiplicar por ρ/ RESISTENCIA (Ohms) LONGITUD S (m)

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