INGENIERIA DE DETALLE MEMORIA DE CALCULO SISTEMA DE PUESTA A TIERRA BT

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1 AGUAS CHAÑAR S.A. SUMINISTRO, MONTAJE Y OPERACION INICIAL PLANTA DE OSMOSIS INVERSA PLACILLA SIERRALTA, COPIAPO INGENIERIA DE DETALLE MEMORIA DE CALCULO SISTEMA DE PUESTA A TIERRA BT REV. 0 NOVIEMBRE 011

2 1.- INFORME TECNICO SONDEO ELECTRICO VERTICAL 1.1 ANTECEDENTES UBICACION MANDANTE PROFESIONAL A CARGO DE LA MEDICION : Cajón Diego de Almagro La Placilla Sierralta S/Nº, Copiapó. PTOI : AGUAS CHAÑAR S.A. : Juan Astorga Gómez Ing. Eléctrico Licencia SEC Nº Clase A Laurel Nº 59, Copiapó Los antecedentes completos de la medición de resistividad de terreno se encuentran en la memoria de cálculo 1401-ID-B-CAL-ELE-04, la cual forma parte de este proyecto.

3 1. INTERPRETACION DE LA CURVA GEOELECTRICA Del la memoria de resistividad de terreno se elige la configuración Geoeléctrica que obtenida de la medición del sector B, ya que da los mayores valores de resistividad, lo que permite un factor de seguridad en el diseño, a continuación se muestra la configuración seleccionada: ESTRATIFICACION 3 CAPAS Capa Estratrificacion de la Capa [Ω-m] ρ C1 70, ρ C 04 ρ C3 1, Altura Capa de la Capa [m] E C1 0,75 E C 0,93 E C3

4 .- DISEÑO SISTEMAS PUESTA A TIERRA.1 OBJETIVOS DE LA PUESTA A TIERRA La puesta a tierra (malla de tierra) de BT debe proteger a las personas contra contactos indirectos. Según NCH Elec. 4/003, art la tierra de protección de MT se debe usar como tierra de servicio de BT; considerando que la tensión transferida (sobretensión de malla) es mayor que la tensión de contacto tolerable por el cuerpo humano, se descarta usar la neutralización como sistema de protección para las personas en BT, ya que el neutro, vía el conductor de protección, se conectará a todas las carcasas transfiriendo a ellas la máxima tensión. De acuerdo a lo anterior se debe diseñar una puesta a tierra de protección en BT, la cual deben tener una resistencia de: R = Vs/Io = [1] Ohm (considerando Diferencial de Io= A y Vs=4 V)

5 . CALCULO DE RESISTIVIDAD EQUIVALENTE DE LA MALLA DE TIERRA SPT-BT Aplicando el método de BURGSDORF-YAKOBS a una malla de [4X4] m, se obtiene el siguiente resultado: ρ e = 34,4 [Ω-m] Se considera aplicar tratamiento artificial (una dosis del Producto KAM) para mantener la resistencia en el tiempo..3 CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA MALLA DE TIERRA BT (SPT-BT) Aplicando el método de SCHWARTZ a la malla, se obtiene el siguiente resultado: R = 3,7 [Ω] Datos de la malla: Resistividad Equivalente : 34,4 [Ω-m] Lado Mayor de la Malla : 4 [m] Lado Menor de la Malla : 4 [m] Profundidad de la Malla : 0,6 [m] Diámetro del Conductor : 0,005 [m] Sección del Conductor : 1, [mm ] Número de Conductores Lado Mayor : 5 Número de Conductores Lado Menor : 5 Longitud Conductor : 40 [m] Superficie de Malla : 16 [m ] La malla de 4x4 cumple con las condiciones para ser usada como SPT de protección para BT, ya que su resistencia es menor a 1 ohm. Santiago, Noviembre de 011 Juan Astorga Gómez Ing. Eléctrico Licencia SEC Nº Clase A

6 3.- ANEXO FORMULACION PARA CÁLCULO DE MALLA DE PUESTA A TIERRA A1.- Cálculo de la resistividad equivalente La resistividad equivalente del terreno se calcula de acuerdo con el método de Burgsdorf- Yakobs según las siguientes expresiones: ρ = e n i=1 1 1 ( F i - F ρ i i-1 ) F i = V i 1 - ro Con : F 0 = 0 S = La * Lb r = r o S π = r b q o = * r *( r + b) u i = qo + ro + hi 4 v i = 0,5* ui ui 4* qo * ro ρ e : Resistividad equivalente (Ohm-m) La : Lado Mayor de la Malla (m) Lb : Lado Menor de la Malla (m) h : Profundidad de la Malla (m)

7 A.- Cálculo de la Resistencia de Malla La resistencia de la malla se calcula de acuerdo con el método de Schwartz según las siguientes expresiones: ρ e R= Ln πl L + K1 d * h L s - K K1 = 1,43 -,3h La - 0,044 s Lb h h La K = 5,5* 8* + (0,15 ) * s s Lb R : Resistencia de la Malla (Ohm) ρ e : Resistividad Equivalente (Ohm-m) L : Longitud Total del Conductor (m) La : Lado Mayor de la Malla (m) Lb : Lado Menor de la Malla (m) d : Diámetro del Conductor (m) s : Superficie de la Malla (m ) A3.- Valores Tolerados por una Persona Según las expresiones de Dalziel, los valores tolerados por una persona se obtienen a partir de las siguientes expresiones: Voltaje Mano-Pie ,17 VMP= *( ρ t s ) (mano - pie) Voltaje Pie-Pie ,7 VPP= *( ρ t s ) (pie - pie) VMP : Voltaje Mano-Pie tolerado Volts VPP : Voltaje Pie-Pie tolerado Volts : Resistividad Superficial (Ohm-m) para gravilla. ρ s 35 (Ohm-m) sin gravilla (Ohm-m) t : Tiempo de despeje de la falla. (seg)

8 A4.- Potenciales de la Malla Se determinarán los potenciales aparecidos en la superficie del terreno producidos por una malla (reticulado) bajo condiciones de falla. Se calculará el potencial máximo de contacto (Vc) y el potencial máximo de paso (Vp) mediante las siguientes expresiones: Potencial de Contacto: (Tensión de Malla o Módulo) Potencial de Paso: (Tensión de Periferia) Km* Ki * ρ e* I '' Vc= L Ks* Ki * ρ e* I '' Vp= L Km= 1 1 D + 3 Ln Ln π 16hd 4 5 * 6 (n 3) *...* (n ) 1 Ks = π 1 + h N = N A * N B Ki = 0,65 + 0,17 * N D + h D + h 3D + h ( n 1) D + h n : Mínimo número de electrodos entre ambos lados (m) D : Distancia entre conductores paralelos (m) h : Profundidad de la Malla (m) NA : Número de conductores lado A Nº NB : Número de conductores lado B Nº ρ e : Resistividad Equivalente donde se instala la malla (Ohm-m) I'' : Corriente de falla monofásica modificada por Decremento (A) L : Longitud del Conductor (m) Ki : Factor de Irregularidad - d : Diámetro del Conductor (m) La corriente de falla se corrige utilizando el factor De que se escoge de la siguiente tabla, según el tiempo de despeje: t(s) De

9 A5.- Sobretensión de Malla El aumento máximo de potencial de la malla sobre un punto remoto, que es un caso especial de potencial de contacto, se calcula como: Sobretensión de Malla. (Tensión Transferida) Emalla = R * I" R : Resistencia de la Malla (Ohm-m) I : Corriente de falla monofásica modificada por Decremento (A) A6.- Mínima Sección del Conductor La mínima sección del conductor se calcula utilizando la expresión de Onderdonk. Mínima Sección del Conductor: s = 1973,55* I"* Log 33* t Tm Ta Ta S : Mínima Sección del Conductor (m ) I : Corriente Modificada (A) t : Tiempo máximo de Aclaramiento t Tm : Máxima Temperatura en Uniones ºC Ta : Temperatura Ambiente ºC

10 A7.- Cálculo de Tensiones Inducidas entre mallas Se calcula la tensión inducida en una malla cuando circula corriente de falla por otra malla, esta tensión depende la resistencia mutua entre las mallas. Las expresiones utilizadas para calcular la resistencia mutua (desarrollada por Tagg) y la tensión inducidas son las siguientes: Resistencia mutua: Tensión inducida: ρ Rm= πd Vi = Rm * I" ρ Corresponde a la resistividad equivalente promedio de las mallas. (Ohm-m) I : Corriente de falla monofásica modificada por Decremento (A) D Distancia entre centros de malla m Esta tensión inducida se recomienda que sea menor o igual a 15 V. A8.- Cálculo de Resistencia de Barra La resistencia de una barra vertical se calcula de acuerdo con la expresión usual: ρ 4l R = Ln 1 πl a ρ Corresponde a la resistividad equivalente. (Ohm-m) l Longitud enterrada desde la superficie (m) a Radio de la barra (m)

11 A9.- Cálculo de Resistencia de un conductor horizontal La resistencia de una barra vertical se calcula de acuerdo con la expresión usual: ρ l R= Ln πl d + h ρ Corresponde a la resistividad equivalente. (Ohm-m) l Longitud del conductor. (m) d Diámetro del conductor. (m) h Profundidad de enterramiento del conductor. (m)

12 A10.- Aditivo para reducción de resistividad de terreno Producto KAM Consultas y pedidos.:av. Angamos 601 Fono: 4401 Anexo 10 Fax: Mail: producto_kam@terra.cl 1. Nuevo tratamiento artificial reductor de resistencias de puestas a tierra Desarrollado en los laboratorios de la Universidad de Antofagasta, utilizando sales inorgánicas de la II Región de Chile. Probado en los lugares de mayor dificultad conocidos hasta ahora por su clima seco y tipo de suelos, tales como: Codelco Chuquicamata, Oficina Salitrera de María Elena, Edelnor Mejillones, Elecda Antofagasta, Además en regiones lluviosas por la empresa Eléctrica CGE VI Región.. Características Técnicas: para sistemas eléctricos o electrónicos: Resultados arrojados en suelo de resistividad de suelo del orden de a Ohm -m.1 Medida de resistividad volumétrica producto kam. Tensión (V) 1,1 1,1 1,66 1,65,0,1 Corriente (A) 0,50 0,50 0,75 0,75 1,00 1,00 Resistencia (ohm),4,4,1,0,0,1 Resistividad (ohm-m) 0,4 0,4 0,1 0,0 0,0 0,1 Resistividad promedio (ohm-m) 0,4 0,1 0,0

13 . Resultados de un mejoramiento de Puesta a Tierra con Producto KAM 3. Otras características Producto KAM. 1. Permite reducir y mantener en el tiempo de manera efectiva las resistencias de las puestas a tierra.. No es corrosivo; tiene un desgaste de material de un gramo mensual aproximadamente con y sin circulación de corriente, lo que permite una vida útil del electrodo por 50 años aprox. 3. Es recomendable para usarlo en puestas a tierra de neutros o tierras de servicio. 4. En electrodo de protección, sin circulación de corriente, mantiene las propiedades por tiempos superiores al año, sin necesidad de agregar agua en climas extremadamente secos. 5. El producto desarrollado presenta un 0% menos de resistencia a los impulsos tipo rayo, respecto de la resistencia con frecuencia industrial. 4. Procedimiento de Aplicación. En la puesta a tierra se deben generar las condiciones que faciliten y fomenten la conductividad hacia el medio que rodea al electrodo. El electrodo debe quedar inserto en una masa de preparada con el Producto KAM similar a un conductor de diámetro de 7" a 8". La masa se consigue mezclando con agua en una Betonera con alrededor de 4 a 4.5 litros de agua por saco de 14 kilos. En la Betonera si se deja mezclar por alrededor de 0 min. se consigue una masa de consistencia suficiente como para darle 'forma', queda con una consistencia semejante a la del mortero de construcción. Una vez realizada la operación, cubrir con tierra cernida, libre de escombros, rocas, piedras, basuras, plásticos, papeles. Si es una zanja, el relleno se realiza hasta cubrir completamente. Una vez completado el relleno apisonar. Utilizar agua en abundancia para el riego y mojado de las paredes de la canal construida y la tierra que se agregue.