CASO 3.- Malla cuadrada con electrodos.-

En los casos anteriores, el paso 10 no ha sido alcanzado ya que no se ha cumplido el criterio del paso 9. Generalmente existen dos modelos para modificar el diseño de la malla, para cumplir con los requerimientos del voltaje tolerable de toque Et50:

a) Reducir el GPR a un valor menor del Et50, o a un valor suficientemente bajo como para que resulte Em <Et50.

b) Reducir la corriente de falla a tierra, lo que resulta impráctico y difícil de obtener y la malla se puede modificar cambiando cualquiera de los valores D,Lc,h adicionando varillas.

Tomado de hoja Excel adjunta, “Caso 3”.

PASO 4.

En este diseño se empleará los siguientes datos:

D= 4 mLx= 40 mLy= 40 mA= 1600 m²h= 1,5 m

En este paso se procede a encontrar los valores como son:

NUMERO DE CONDUCTORES EN EL EJE X:

Nx=404

+1=11

NUMERO DE CONDUCTORES EN EL EJE Y:

Nx=404

+1=11

LONGITUD TOTAL DEL PERIMETRO:

LP=4∗40=160m2

Lr=4,5∗20=90m

Lc=970−90=880m

¿=880+135=1015m

PASO 5.

La resistencia de la malla se calcula con la ecuación:

Rg≤5 KVIG

Rg=ρ[ 1Lc

+ 1√20 A (1+ 1

1+h√ 20A )]

Rg=250,87 [ 1880

+ 1√20∗1600 (1+ 1

1+1.5 √ 201600 )]=2,8621Ω

PASO 6.

Tomando la tabla para impedancias tenemos:

De la Tabla 2 para dos líneas de transmisión y cuatro alimentadores de distribución y con Rtg = 100

Ω y Rdg = 200 Ω (2da columna).

Zeq2 /4=1.09+ j 0.208

Según la ecuación (1.7) el valor del factor de división es:

(S f )X /Y=| (Zeq)X /Y

Rg+(Zeq)X /Y|

Sf 2/4=| 1.09+ j 0.2082,862+1.09+ j 0.208|=0.2803

La corriente máxima a disipar por la Malla es:

IG=11228.39 KA∗1.0 1989∗0.2812∗0,89=3,0124 KA

PASO 7.

Elevación del potencial de tierra, calculada con la ecuación:

GPR=IG∗Rg

GPR=3,012433 KA∗2,85066 Ω=8 ,58744kV

Este valor excede la Et 50asi que85 87 ,4V >968,1343V

PASO 8.

Cálculo de Em.

n=na=2 Lc

Lp

paramallas cuadradas.

n=na=2(880m)

160m=11

Em=ρ∗I g∗Km∗K i

LM

Donde Km:

Km=1

2 π [ ln( D2

16hdc

+(D+2h)2

8Ddc

−h

4dc)+ K ii

kh

ln ( 8π (2n−1))]

K ii=1

(2n)2/n= 1

(2∗11)2 /11=0,5700

Kh=√1+h /h0=√1+1.5/1=1.58

∴K m=1

2π [ ln( 42

16∗1.5∗0.01+(4+2∗1.5)2

8∗4∗0.01− 1.5

4∗0.01 )+ 0.57001.58

ln ( 8π (2∗11−1))]

Km=0.7074

K i=0.644+0.148n=0.644+0.148 (11)=2.272m

LM=LC+LR=670m+300 m=970m

Escriba aquí la ecuación.La Tensión de la Malla es:

Em=250,879∗2954,58∗0,7074∗2.272

970=994,05V

VALORES ADICIONALES:

A=40m∗40m=1600m2 AREADE LA MALLACUADRADA

PROPIEDADES DEL CONDUCTOR:

A MCM=I F197.4

√( TCAPtc∗αr∗ρr

)∗ln (Ko+TmKo+Ta

)

A MCM=11228.42197.4

√( 3.490.5∗0.003781∗1,78

)∗ln ( 245+1084245+40

)=55679,12 Kcmil

Amm2= A Kcmil1973.52

Amm2=55678,121973.52

=28,213mm2

Diámetro del Conductor:

d= 2√ Amm2

π

d= 2√ 28,213mm2

π=2,996mm

De acuerdo a requerimientos de esfuerzo mecánico, el calibre mínimo a emplear es el N° 2 / 0 AWG el

cual que tiene un diámetro d = 0.01m y un área de 133.1 MCM.

Las máximas tensiones de contacto y de paso permisibles, están determinadas por lo siguiente. Se

recomienda usar las ecuaciones de tensiones de contacto y paso para personas de 50 Kg. por ser más

conservadoras.

C s=1−0.09 (1− ρ

ρs

)

2hs+0.09

C s=1−0.09 (1−250,879

4000 )2 (0.102 )+0.09

=0.7130

Factor de Reflexión de la ecuación:

K=ρ−ρs

ρ+ ρs

K=247−4000247+4000

=−0.88

Tensión de Paso.

Eρ50=(1000+6Cs∗ρs)∗0.116

√ ts

Eρ50=(1000+6∗0.7130∗4000 ) 0.116

√0.4=3322,30V

Tensión de Toque.

Et 50=(1000+1.5Cs∗ρs)∗0.116

√ts

Et 50=(1000+1.5∗0.7130∗4000 )∗0.116

√0.4=968,13V

Para prevenir diseños de sistemas de tierras sobredimensionados, se usará en el diseño únicamente la

porción de la corriente total de falla If=3Io que fluye a través de la red del SPT hacia la tierra remota y

que contribuye a las tensiones de paso y de contacto y a la elevación del potencial de tierra GPR.

La corriente IG se determina por la ecuación que proporciona la determinación de la corriente máxima de

malla.

IG=IF∗D f∗S f∗Cp

Factor de decrementoDf ecuación:

Df=√1+T a

t f(1−e

2 tfT a )

T a=XwR

=

XR

∗1

2πf

T a=16.87∗12 π (60 )

=0.04475

Df=√1+ 0.044750.4

(1−e2(0.4 )

0.04475 )=1.054