Download - Resistencia resistividad

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

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

Tipos de suelo


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

So

il R

esis

tivi

ty (

oh

m.m

eter

)

Efecto de la humedad

Top Soil

Sandy loam

LA CONDUCTIVIDAD AUMENTA SUSTANCIALMENTE CUANDO LA HUMEDAD AUMENTA AL 4%


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

-15 -5 0 10 20

Temperature deg C

So

il R

esis

tivi

ty O

hm

.met

er

Efecto de la temperatura

UN DECREMENTO EN LA TEMPERATURA DE 20oC A –5oC GENERA UNA REDUCCIÓN EN LA CONDUCTIVIDAD POR UN FACTOR DE 10


Efecto de la temporada


Efecto de algunos parámetros


Representación del sueloModelo de dos capas


Medición de la resistividad


Efecto de la distancia


Sistema de puesta a tierra

• Presencia de tierra• Errores comunes• Función de un SPT• Electrodos de tierra

• Método de medición• Resultados de campo• Variación resistencia-

separación• Variación resistencia-

diámetro


Ofrecer una trayectoria de drenado para los elementos metOfrecer una trayectoria de drenado para los elementos metáálicos no licos no energizados de los equipos a travenergizados de los equipos a travéés de la masa de tierra, cuando se ven s de la masa de tierra, cuando se ven expuestos a tensiones o corrientes anexpuestos a tensiones o corrientes anóómalas o acumulacimalas o acumulacióón de cargas n de cargas electrostelectrostááticas.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 objeto n el objeto de que el equipo de proteccide que el equipo de proteccióón opere correctamente y pueda aislar la n opere correctamente y pueda aislar la fallafalla. .

Evitar el desplazamiento del voltaje suministrado por la fuente Evitar el desplazamiento del voltaje suministrado por la fuente con el fin con el fin de garantizar la correcta operacide garantizar la correcta operacióón del equipo alimentadon del equipo alimentado

Suministrar una superficie equipotencial con el objeto de minimiSuministrar una superficie equipotencial con el objeto de minimizar zar diferencias de potencial que puedan ser fuentes de corriente diferencias de potencial que puedan ser fuentes de corriente indeseables y que puedan afectar el equipo electrindeseables y que puedan afectar el equipo electróónico sensiblenico sensible o poner o poner en peligro de electrocución a personas y animalesen peligro de electrocución a personas y animales

Sistema de puesta a tierra


Presencia de tierra

¿ Porqué los siguientes sistemas NO ESTAN puestos a tierra ?

Aeroplanos

Equipos Portátiles

Barcos

Plataformas marinas flotantes

Globos Aerostáticos

Submarinos Satélites


La tierra se considera como una masa gigantesca con La tierra se considera como una masa gigantesca con propiedades prpropiedades práácticamente ilimitadas para absorber cantidades cticamente ilimitadas para absorber cantidades de electricidad estde electricidad estáática o carga sin cambiar su potencial, es tica o carga sin cambiar su potencial, es decir, una masa que debido a sus dimensiones tiene muy baja decir, una masa que debido a sus dimensiones tiene muy baja impedanciaimpedancia

Esta definiciEsta definicióón involucra una tierra ideal, la cual en la prn involucra una tierra ideal, la cual en la prááctica, para ctica, para zonas delimitadas de la superficie de la tierra, se comporta de zonas delimitadas de la superficie de la tierra, se comporta de manera manera diferente. Debe tenerse mucho cuidado al considerar la tierra a diferente. Debe tenerse mucho cuidado al considerar la tierra a un un 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 aseveracióón de que un punto cercano estn de que un punto cercano estáá tambitambiéén a cero n a cero potencial generalmente es incorrectapotencial generalmente es incorrecta al circular una corriente a tierraal circular una corriente a tierra

Errores comunes


Existen dos propiedades que se considera tiene la tierra bajo elExisten dos propiedades que se considera tiene la tierra bajo elconcepto de tierra ideal: la tierra es un concepto de tierra ideal: la tierra es un ““receptorreceptor”” o o ““fuentefuente””perfecta de corriente y la tierra puede proporcionar un plano perfecta de corriente y la tierra puede proporcionar un plano equipotencial dentro de una zona delimitada de la superficie de equipotencial dentro de una zona delimitada de la superficie de la misma, plano que sirve como referencia ideal para circuitos la misma, plano que sirve como referencia ideal para circuitos elelééctricos y electrctricos y electróónicos. Estas propiedades sugieren que la nicos. 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 sin n importar el tipo, magnitud y frecuencia de la corriente inyectadimportar el tipo, magnitud y frecuencia de la corriente inyectada a a la tierra; concepto que es normalmente violado en la pra la tierra; concepto que es normalmente violado en la práácticactica

Errores comunes


Pero Pero ¿¿cucuáál es el elemento que evita tener una tierra ideal, desde l es el elemento que evita tener una tierra ideal, desde el punto de vista elel punto de vista elééctrico? Este elemento lo constituye la ctrico? Este elemento lo constituye la resistividad del suelo, la cual define en forma prresistividad del suelo, la cual define en forma prááctica las ctica las propiedades elpropiedades elééctricas de la tierra. De hecho, la tierra es un ctricas de la tierra. De hecho, la tierra es un conductor con propiedades conductoras muy inferiores a las conductor con propiedades conductoras muy inferiores a las propiedades conductoras de un elemento metpropiedades conductoras de un elemento metáálicolico

Errores comunes


Cualquier objeto metCualquier objeto metáálico constituye un Sistema de Puesta lico constituye un Sistema de Puesta TierraTierra

Esta definiciEsta definicióón ha sido la causa de eventos fatales y pn ha sido la causa de eventos fatales y péérdida de rdida de equipo delicado y costosoequipo delicado y costoso

Errores comunes


La forma de mejorar las propiedades elLa forma de mejorar las propiedades elééctricas de la tierra como ctricas de la tierra como elemento disipador de corrientes anormales que se presentan elemento disipador de corrientes anormales que se presentan en un sistema elen un sistema elééctrico conectado a ctrico conectado a éél y obtener un plano lo l y obtener un plano lo mmáás equipotencial posible es instalando un sistema de puesta a s equipotencial posible es instalando un sistema de puesta a tierra (SPT), generalmente constituido por conductores tierra (SPT), generalmente constituido por conductores enterrados horizontal y verticalmente, en una arreglo que puede enterrados 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 y hasta muy complejo (un arreglo de conductores horizontales y verticales dispuestos de tal forma que formen una malla de verticales dispuestos de tal forma que formen una malla de tierra). La complejidad dependertierra). La complejidad dependeráá de la instalacide la instalacióón y su n y su contenidocontenido

Función de un SPT


El sistema de tierras se diseEl sistema de tierras se diseñña para ofrecer una trayectoria o a para ofrecer una trayectoria o camino definido a tierra para las corrientes anormales camino definido a tierra para las corrientes anormales producidas tanto por fuentes hechas por el hombre (fallas a producidas tanto por fuentes hechas por el hombre (fallas a tierra del sistema de potencia o fuentes partierra del sistema de potencia o fuentes paráásitas que crean sitas que crean interferencia de alta o baja frecuencia) como por fuentes interferencia 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 alta ta frecuencia). La tierra es un plano conductor con valor frecuencia). 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 inyeccióón de n de corriente a tierra producircorriente a tierra produciráá voltajes dentro y alrededor del sitio voltajes dentro y alrededor del sitio donde se inyecta, con el latente riesgo de dadonde se inyecta, con el latente riesgo de dañño a equipo o o a equipo o riesgo de electrocuciriesgo de electrocucióón a seres vivos. Por lo tanto, la instalacin a seres vivos. Por lo tanto, la instalacióón n de un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedades de un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedades elelééctricas de disipacictricas de disipacióón de corrientes indeseables a tierra, n de corrientes indeseables a tierra, suministrando tanto una referencia elsuministrando tanto una referencia elééctrica para instalaciones ctrica para instalaciones elelééctricas como la disipacictricas como la disipacióón de energn de energíía que pueda representar a que pueda representar un riesgo de electrocuciun riesgo de electrocucióón para los seres vivos n para los seres vivos

Función de un SPT


Ahora bien, la conexiAhora bien, la conexióón a tierra de instalaciones eln a tierra de instalaciones elééctricas para ctricas para efecto de seguridad de personal estefecto de seguridad de personal estáá basado en un principio basado en un principio bbáásico:sico: las diferencias de potencial generados al momento de la las diferencias de potencial generados al momento de la inyecciinyeccióón de corriente ann de corriente anóómala entre las partes conductoras de mala entre las partes conductoras de la instalacila instalacióón eln elééctrica y la tierra deben ser reducidas a valores ctrica y la tierra deben ser reducidas a valores segurosseguros.. Voltajes excesivos pueden producir el rompimiento de Voltajes excesivos pueden producir el rompimiento de material dielmaterial dielééctrico (ya sea aire o materiales sctrico (ya sea aire o materiales sóólidos) o, al lidos) o, al cerrarse un circuito elcerrarse un circuito elééctrico vctrico víía elementos meta elementos metáálicos o a travlicos o a travéés s del cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que pueden del cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que pueden producir daproducir dañño a componentes elo a componentes elééctricos y/o electrctricos y/o electróónicos y nicos y riesgo de electrocuciriesgo de electrocucióón a personasn a personas

Función de un SPT


1. Resistencia del conductor

2. Resistencia de contacto

3. Resistencia del volumen de tierra

Electrodos de tierra


Electrodos de tierra


Potencial alrededor del electrodo


Una sola trayectoria

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


Dos trayectorias

Menor impedancia al tener dos trayectorias. Sistema aún inadecuado


Seis trayectorias

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


Trayectorias múltiples

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


Combinación de electrodos

Sistema adecuado para resistividades elevadas


Método de caída de potencial


Resultados de campo


Variación resistencia-separación


Variación resistencia-diámetro

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

Res

ista

nce

%


0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4

Length of Electrode

Res

ista

nce

Variación resistencia-profundidad

ρ = 10

ρ = 100

ρ = 50

ρ = 200 Ωm


Electrodo verticalde puesta a tierrao arreglo

Electrodo horizontalde puesta a tierraformando un anillo cerrado

Fig. 2 Se omiten bajada y puntas de pararrayo

Red de puesta a tierra


b)

conductor de bajada

electrodo verticalde puesta a tierra

conductor de conexióncon cable de bajada

b.1)

1m

electrodohorizontalde puestaa tierra

S

S

b.2) b.3)

1m

lazo de interconexiónentre electrodos depuesta a tierra en cadaconductor de bajada(electrodo horizontal depuesta 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


c)

1m

La longitud depende del áreade congregación de personas

3 m 3 m

El número de patas paralelas dependedel área de congregación de personas

Límite de laestructura

a) 1m 3 m

3 m

h 0.6 m

Arreglos comunes


6

7

8

9

10

11

12

13

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

LONGITUD S (m)

RE

SIS

TE

NC

IA (O

hm

s)

Resistencia arreglo triángulo equiláteroh=0.6m, diam=0.016m, L=3m, ρ=100Ωm

Para otras resistividades, multiplicar por ρ/100


Resistencia arreglo counterpoiseh=0.6m, diam=0.016m, L=3m, ρ=100Ωm

Para otras resistividades, multiplicar por ρ/100

6

7

8

9

10

11

12

13

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

LONGITUD S (m)

RE

SIS

TE

NC

IA (

Oh

ms)
