Resistencia resistividad

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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 CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
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  1. 1. Resistividad del terreno Composicin del suelo Efecto de la humedad Efecto de la temperatura Efecto de la temporada Efecto de la distancia Representacin del suelo Modelo de dos capas Mediciones Interpretacin CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  2. 2. CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  3. 3. VALORES GENRICOS 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 Tipos de suelo CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  4. 4. 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 0 2.5 5 10 15 20 30 Moisture Content by % weight SoilResistivity(ohm.meter) Efecto de la humedad Top Soil Sandy loam LA CONDUCTIVIDAD AUMENTA SUSTANCIALMENTE CUANDO LA HUMEDAD AUMENTA AL 4% CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  5. 5. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 -15 -5 0 10 20 Temperature deg C SoilResistivityOhm.meter Efecto de la temperatura UN DECREMENTO EN LA TEMPERATURA DE 20oC A 5oC GENERA UNA REDUCCIN EN LA CONDUCTIVIDAD POR UN FACTOR DE 10 CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  6. 6. Efecto de la temporada CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  7. 7. Efecto de algunos parmetros CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  8. 8. Representacin del suelo Modelo de dos capas CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  9. 9. Medicin de la resistividad CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  10. 10. Efecto de la distancia CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  11. 11. Sistema de puesta a tierra Presencia de tierra Errores comunes Funcin de un SPT Electrodos de tierra Mtodo de medicin Resultados de campo Variacin resistencia- separacin Variacin resistencia- dimetro CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  12. 12. Ofrecer una trayectoria de drenado para los elementos metOfrecer una trayectoria de drenado para los elementos metlicos nolicos no energizados de los equipos a travenergizados de los equipos a travs de la masa de tierra, cuando se vens de la masa de tierra, cuando se ven expuestos a tensiones o corrientes anexpuestos a tensiones o corrientes anmalas o acumulacimalas o acumulacin de cargasn de cargas electrostelectrostticas.ticas. Permitir el flujo de corriente en el caso de una falla tierra coPermitir el flujo de corriente en el caso de una falla tierra con el objeton el objeto de que el equipo de proteccide que el equipo de proteccin opere correctamente y pueda aislar lan opere correctamente y pueda aislar la fallafalla.. Evitar el desplazamiento del voltaje suministrado por la fuenteEvitar el desplazamiento del voltaje suministrado por la fuente con el fincon el fin de garantizar la correcta operacide garantizar la correcta operacin del equipo alimentadon del equipo alimentado Suministrar una superficie equipotencial con el objeto de minimiSuministrar una superficie equipotencial con el objeto de minimizarzar diferencias de potencial que puedan ser fuentes de corrientediferencias de potencial que puedan ser fuentes de corriente indeseables y que puedan afectar el equipo electrindeseables y que puedan afectar el equipo electrnico sensiblenico sensible o ponero poner en peligro de electrocucin a personas y animalesen peligro de electrocucin a personas y animales Sistema de puesta a tierra CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  13. 13. Presencia de tierra Porqu los siguientes sistemas NO ESTAN puestos a tierra ? Aeroplanos Equipos Porttiles Barcos Plataformas marinas flotantes Globos Aerostticos Submarinos Satlites CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  14. 14. La tierra se considera como una masa gigantesca conLa tierra se considera como una masa gigantesca con propiedades prpropiedades prcticamente ilimitadas para absorber cantidadescticamente ilimitadas para absorber cantidades de electricidad estde electricidad esttica o carga sin cambiar su potencial, estica o carga sin cambiar su potencial, es decir, una masa que debido a sus dimensiones tiene muy bajadecir, una masa que debido a sus dimensiones tiene muy baja impedanciaimpedancia Esta definiciEsta definicin involucra una tierra ideal, la cual en la prn involucra una tierra ideal, la cual en la prctica, paractica, para zonas delimitadas de la superficie de la tierra, se comporta dezonas delimitadas de la superficie de la tierra, se comporta de maneramanera diferente. Debe tenerse mucho cuidado al considerar la tierra adiferente. Debe tenerse mucho cuidado al considerar la tierra a unun potencial nulo o cero. Si un punto se define como cero potencialpotencial nulo o cero. Si un punto se define como cero potencial,, entonces la aseveracientonces la aseveracin de que un punto cercano estn de que un punto cercano est tambitambin a ceron a cero potencial generalmente es incorrectapotencial generalmente es incorrecta al circular una corriente a tierraal circular una corriente a tierra Errores comunes CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  15. 15. Existen dos propiedades que se considera tiene la tierra bajo elExisten dos propiedades que se considera tiene la tierra bajo el concepto de tierra ideal: la tierra es unconcepto de tierra ideal: la tierra es un receptorreceptor oo fuentefuente perfecta de corriente y la tierra puede proporcionar un planoperfecta de corriente y la tierra puede proporcionar un plano equipotencial dentro de una zona delimitada de la superficie deequipotencial dentro de una zona delimitada de la superficie de la misma, plano que sirve como referencia ideal para circuitosla misma, plano que sirve como referencia ideal para circuitos elelctricos y electrctricos y electrnicos. Estas propiedades sugieren que lanicos. Estas propiedades sugieren que la diferencia de potencial entre dos puntos en la tierra es cero sidiferencia de potencial entre dos puntos en la tierra es cero sinn importar el tipo, magnitud y frecuencia de la corriente inyectadimportar el tipo, magnitud y frecuencia de la corriente inyectadaa a la tierra; concepto que es normalmente violado en la pra la tierra; concepto que es normalmente violado en la prcticactica Errores comunes CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  16. 16. PeroPero cucul es el elemento que evita tener una tierra ideal, desdel es el elemento que evita tener una tierra ideal, desde el punto de vista elel punto de vista elctrico? Este elemento lo constituye lactrico? Este elemento lo constituye la resistividad del suelo, la cual define en forma prresistividad del suelo, la cual define en forma prctica lasctica las propiedades elpropiedades elctricas de la tierra. De hecho, la tierra es unctricas de la tierra. De hecho, la tierra es un conductor con propiedades conductoras muy inferiores a lasconductor con propiedades conductoras muy inferiores a las propiedades conductoras de un elemento metpropiedades conductoras de un elemento metlicolico Errores comunes CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  17. 17. Cualquier objeto metCualquier objeto metlico constituye un Sistema de Puestalico constituye un Sistema de Puesta TierraTierra Esta definiciEsta definicin ha sido la causa de eventos fatales y pn ha sido la causa de eventos fatales y prdida derdida de equipo delicado y costosoequipo delicado y costoso Errores comunes CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  18. 18. La forma de mejorar las propiedades elLa forma de mejorar las propiedades elctricas de la tierra comoctricas de la tierra como elemento disipador de corrientes anormales que se presentanelemento disipador de corrientes anormales que se presentan en un sistema elen un sistema elctrico conectado actrico conectado a l y obtener un plano lol y obtener un plano lo mms equipotencial posible es instalando un sistema de puesta as equipotencial posible es instalando un sistema de puesta a tierra (SPT), generalmente constituido por conductorestierra (SPT), generalmente constituido por conductores enterrados horizontal y verticalmente, en una arreglo que puedeenterrados horizontal y verticalmente, en una arreglo que puede ser desde muy sencillo (un solo electrodo horizontal o vertical)ser desde muy sencillo (un solo electrodo horizontal o vertical) hasta muy complejo (un arreglo de conductores horizontales yhasta muy complejo (un arreglo de conductores horizontales y verticales dispuestos de tal forma que formen una malla deverticales dispuestos de tal forma que formen una malla de tierra). La complejidad dependertierra). La complejidad depender de la instalacide la instalacin y sun y su contenidocontenido Funcin de un SPT CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  19. 19. El sistema de tierras se diseEl sistema de tierras se disea para ofrecer una trayectoria oa para ofrecer una trayectoria o camino definido a tierra para las corrientes anormalescamino definido a tierra para las corrientes anormales producidas tanto por fuentes hechas por el hombre (fallas aproducidas tanto por fuentes hechas por el hombre (fallas a tierra del sistema de potencia o fuentes partierra del sistema de potencia o fuentes parsitas que creansitas que crean interferencia de alta o baja frecuencia) como por fuentesinterferencia de alta o baja frecuencia) como por fuentes naturales (rayo y fuentes externas de interferencia de baja o alnaturales (rayo y fuentes externas de interferencia de baja o altata frecuencia). La tierra es un plano conductor con valorfrecuencia). La tierra es un plano conductor con valor finitofinito,, del orden de 5 a 10del orden de 5 a 10--55 S/m, por lo que cualquier inyecciS/m, por lo que cualquier inyeccin den de corriente a tierra producircorriente a tierra producir voltajes dentro y alrededor del sitiovoltajes dentro y alrededor del sitio donde se inyecta, con el latente riesgo de dadonde se inyecta, con el latente riesgo de dao a equipo oo a equipo o riesgo de electrocuciriesgo de electrocucin a seres vivos. Por lo tanto, la instalacin a seres vivos. Por lo tanto, la instalacinn de un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedadesde un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedades elelctricas de disipacictricas de disipacin de corrientes indeseables a tierra,n de corrientes indeseables a tierra, suministrando tanto una referencia elsuministrando tanto una referencia elctrica para instalacionesctrica para instalaciones elelctricas como la disipacictricas como la disipacin de energn de energa que pueda representara que pueda representar un riesgo de electrocuciun riesgo de electrocucin para los seres vivosn para los seres vivos Funcin de un SPT CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  20. 20. Ahora bien, la conexiAhora bien, la conexin a tierra de instalaciones eln a tierra de instalaciones elctricas paractricas para efecto de seguridad de personal estefecto de seguridad de personal est basado en un principiobasado en un principio bbsico:sico: las diferencias de potencial generados al momento de lalas diferencias de potencial generados al momento de la inyecciinyeccin de corriente ann de corriente anmala entre las partes conductoras demala entre las partes conductoras de la instalacila instalacin eln elctrica y la tierra deben ser reducidas a valoresctrica y la tierra deben ser reducidas a valores segurosseguros.. Voltajes excesivos pueden producir el rompimiento deVoltajes excesivos pueden producir el rompimiento de material dielmaterial dielctrico (ya sea aire o materiales sctrico (ya sea aire o materiales slidos) o, allidos) o, al cerrarse un circuito elcerrarse un circuito elctrico vctrico va elementos meta elementos metlicos o a travlicos o a travss del cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que puedendel cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que pueden producir daproducir dao a componentes elo a componentes elctricos y/o electrctricos y/o electrnicos ynicos y riesgo de electrocuciriesgo de electrocucin a personasn a personas Funcin de un SPT CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  21. 21. 1. Resistencia del conductor 2. Resistencia de contacto 3. Resistencia del volumen de tierra Electrodos de tierra CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  22. 22. Electrodos de tierra CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  23. 23. Potencial alrededor del electrodo CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  24. 24. Una sola trayectoria Gradientes de potencial elevados debido a que la corriente de rayo total tiene una sola trayectoria CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  25. 25. Dos trayectorias Menor impedancia al tener dos trayectorias. Sistema an inadecuado CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  26. 26. Seis trayectorias Mejor comportamiento, ya que la corriente del rayo se divide en seis trayectorias CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  27. 27. Trayectorias mltiples Comportamiento ideal, ya que la corriente de rayo tiene mltiples trayectorias, generando potenciales menores CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  28. 28. Combinacin de electrodos Sistema adecuado para resistividades elevadas CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  29. 29. Mtodo de cada de potencial CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  30. 30. Mtodo de cada de potencial CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  31. 31. Resultados de campo CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  32. 32. Variacin resistencia-separacin CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  33. 33. Variacin resistencia-dimetro 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 12.5 15.5 19.0 22.0 25.0 28.0 31.0 34.5 37.5 Rod diameter, mm Resistance% CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  34. 34. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 2 3 4 Length of Electrode Resistance Variacin resistencia-profundidad = 10 = 100 = 50 = 200 m CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  35. 35. Electrodo vertical de puesta a tierra o arreglo Electrodo horizontal de puesta a tierra formando un anillo cerrado Fig. 2 Se omiten bajada y puntas de pararrayo Red de puesta a tierra CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  36. 36. b) conductor de bajada electrodo vertical de puesta a tierra conductor de conexin con cable de bajada b.1) 1m electrodo horizontal de puesta a tierra S S b.2) b.3) 1m lazo de interconexin entre electrodos de puesta a tierra en cada conductor de bajada (electrodo horizontal de puesta a tierra) S S S 1m Fig. 1 Arreglos para formar electrodos de puesta a tierra que conectan a cada conductor de bajada. Arreglos comunes CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  37. 37. c) 1m La longitud depende del rea de congregacin de personas 3 m 3 m El nmero de patas paralelas depende del rea de congregacin de personas Lmite de la estructura a) 1m 3 m 3 m h 0.6 m Arreglos comunes CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  38. 38. 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 LONGITUD S (m) RESISTENCIA(Ohms) Resistencia arreglo tringulo equiltero h=0.6m, diam=0.016m, L=3m, =100m Para otras resistividades, multiplicar por /100 CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007
  39. 39. Resistencia arreglo counterpoise h=0.6m, diam=0.016m, L=3m, =100m Para otras resistividades, multiplicar por /100 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 LONGITUD S (m) RESISTENCIA(Ohms) CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007