DISEO Y CLCULO COMPUTACIONAL DE MALLAS DE PUESTA A TIERRACLCULO DE MALLAS DE PUESTA A TIERRA2Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.PROGRAMACONCEPTOS BASICOS1.1.Objetivos y requisitos de los sistemas de puesta a tierra.1.2. Elevacin de potenciales de una malla de puesta a tierra y voltajes tolerables.MEDICIN DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO2.1. Mtodos de medicin2.2. Interpretacin de las mediciones de la resistividad 2.2. Clculo de la resistividad equivalenteCLCULO DE LA CORRIENTE IRRADIADA POR LA MALLA3.1. Corriente de cortocircuito en alta y baja tensin.3.2. Influencia de los conductores de guardia.3.3. Clculo de la seccin de los conductores3Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.CLCULO DE ELECTRODOS SIMPLES Y COMPUESTOS4.1. Potenciales y resistencias de electrodos simples.4.2. Potenciales y resistencias de electrodos compuestos.4.3. Electrodos activos.CLCULO DE MALLAS DE PUESTA A TIERRA5.1. Clculo de mallas de puesta a tierra por el mtodo Std. 80ANSI/IEEE.5.2. Mtodo general de clculo de mallas de puesta a tierra yfactores de seguridad para el mtodo Std. 80ANSI/IEEE.MEDICIN DE LA RESISTENCIA Y LOS POTENCIALES 6.1. Medicin de la resistencia de electrodos y mallas de puestaa tierra.6.2. Distribucin de potenciales, potenciales de paso y de contacto.MEJORAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA7.1. Diseo no convencional de los sistemas de puesta a tierra.7.2. Mejoramiento qumico del suelo4Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.REFERENCIAS[1] ANSI/IEEE Std.80-2000, IEE Guide for safety in AC substationgrounding, IEEE Standards Board, New York, 2000.[2] ANSI/IEEE Std.142-1982, IEE Recomended practice forgrounding of industrial and commercial power systems, IEEEStandards Board, New York, 1982.[3] ANSI/IEEE Std.81-1983, IEE Guide for measuring earthresistivity, ground impedance and earth surface potentials ofground systems, IEEE Standards Board, New York, 1983.[4] E. Orellana y H. Mooney, Tablas y curvas patrn para sondeoselctricos verticales, Interciencia, Madrid, 1966.[5] P. Ortuondo, Manual para el proyecto y anlisis de sistemasde puesta a tierra, Imprenta Amrica Ltda., Santiago, Chile1997.5Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.1. CONCEPTOS BASICOS1.1. Objetivos y requisitos de los sistemasde puesta a tierra.1.2. Elevacin de potenciales de unamalla de puesta a tierra y voltajes tolerables.6Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.1.1. OBJETIVOS Y REQUISITOS DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRAOBJETIVOS DE LA PUESTA A TIERRAEvitar diferencias de potencial para las personas, potenciales de contacto y de paso.Contribuir a establecer valores de tensin bajos entre fases sanas y tierra durante fallas residuales.Proporcionar una va de baja impedancia para operacin correcta delas protecciones: fusibles rels de sobrecorriente.Conducir a tierra en forma eficiente las corrientes de descargasatmosfricas, limitando las diferencias de potencial.7Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.REQUISITOS DE UNA PUESTA A TIERRAa) Requisitos de proyecto1. Obtener Rmalla s Rpreestablecido2. Obtener como mximo Zimpulsopreestablecido.3. Dimensionar la puesta a tierra para cumplir con los objetivosde seguridad de las personas.4. Considerar acciones para evitar daos en equipos.b) Requisitos de diseo.1. Los elementos de la malla deben conducir las corrientesresiduales durante el tiempo de duracin de falla sinsobrecalentamiento.2. Soportar esfuerzos mecnicos por faenas sin deterioro.3. Resistente a eventual corrosin por terreno y atmsfera.4. Evitar la corrosin galvnica.5. Los conductores de conexin deben sobredimensionarse y/oprotegerse de la temperatura que puedan adquirir.6. En zonas de emanaciones gaseosas inflamables deber evitarsearcos elctricos entre partes metlicas y el terreno.8Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Potencial y distribucin de corriente de un electrodo semi - esfricoLa densidad de corriente J es :| |22m / Ar 2IJ t =El campo elctrico E:| | m / Vr 2IJ E2 t = =RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA9Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.La diferencia de potencial entre las sup. de radio B y r es:| | Vr1B12Idr E VrB|.|

\| t = = }La diferencia de potencial entre el electrodo y un punto muy distante es:B 2IV t =|| O t = =B 2 IVRLa resistencia total de esta puesta a tierra se define por:10Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.1.2. ELEVACIN DE POTENCIALES DE UNA MALLA DE PUESTA A TIERRA Y VOLTAJES TOLERABLESELEVACION DE POTENCIAL DE UNA PUESTA A TIERRACondiciones normales de operacin.Desequilibrios de las corrientes de fase3er armnico de corriente de transf.Desequilibrio acoplamiento electromag-ntico de cables de guardiaElevacin de potencial de algunos volts en malla de tierraDurante cortocircuitos a tierra.Corrientes residualesElevaciones importantes de potencial.11Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.La elevacin de potencial de una puesta a tierra Vo, es:R I Vo o =Potenciales de malla Voy superficiales V(x,y)12Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.CORRIENTE MXIMA ACEPTADA POR EL CUERPO HUMANODalziel y Lee entre 1969 y 1972 determinaron el valor lmite para la corriente de fibrilacin a frecuencia industrial con una probabilidad de 0.5% funcin del tiempo por:| | mAt116Ifv =Personade 50 Kg| | mAtIfv157=Personade 70 Kgvalidas entre 0.8 mA y 60A. Ifves usado para dimensionamiento de las puestas a tierra.13Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Factores introducidos por C.E.I.Trayecto de la corriente FactorMano a pieMano izquierda a mano derechaMano derecha a pie10.40.8Espalda a mano derechaEspalda a mano izquierdaPecho mano derecha0.30.71.314Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Condiciones aleatorias que se deben dar simultneamentepara que una persona se vea afectada por Ifv Cortocircuito a tierra mximo. Permanencia de la persona dentro de la instalacin. Ubicacin de la persona dentro de la zona de mayor solicitacin. Actitud de la persona que implique mayor riesgo. En corriente continua los valores tolerables son mayoresrazn 5:1 Desde 300 Hz los valores tolerables aumentanInfluencia de la frecuencia15Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.TIEMPO DE OPERACION DE LAS PROTECCIONESPuesta a tierra: tiempo de despeje fallas en lneas.Tiempo de despeje: - operacin protecciones- retardo circ. Control interruptor.- tiempo total apertura int.Interruptores superiores a 44 KV: 20 100 ms.Interruptores de distribucin 12 23 KV: 160 ms.Corriente residual aportada de varios puntos y despeje no simultneo: +||.|

\| +||.|

\| + =201033201022 1IItIIt t teDonde: I01es la corriente de falla durante el tiempo t1I02es la corriente de falla durante el tiempo t2Si existen reconexiones que se realizan de 0.1 a 0.5 s de la abertura original, y la falla persiste, debe considerarse al tiempo total de duracin de la falla.16Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.VOLTAJES MAXIMOS TOLERABLES POR EL SER HUMANOSituaciones bsicas de shock elctrico: Voltaje de Contacto: Vc Voltaje de Retculo: Vr Voltaje de Paso: Vp Voltaje Transferido: Vt17Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.VOLTAJES TOLERABLES POR EL CUERPO HUMANOa) Voltaje de contacto b) Voltaje de pasoRh= 1000 ohm Rp= 3 s (plancha de radio 8 cm)18Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.MODIFICACION DE LOS VOLTAJES TOLERABLES POR LA GRAVILLACapa superficial de 10 a 15 cm de espesor de resistividad sVoltaje de contacto:tC Vs s C157 , 0) 5 , 1 1000 (max + = Voltaje de paso:tC Vs s P157 , 0) 6 1000 (max + = Cs= 1 para resistividad superficial igual al terrenoDe otra forma:Expresin aproximadacon error de 5 %09 , 0 21 09 , 01+ ||.|

\| =SSshCVoltaje entre las manostVmm157=19Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Clculo del factor de correccin Csen funcin del espesor de la capa superficial20Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Tabla 2. Valores tpicos de resistividad superficial de pisos.s(-m)Capa de grava limpia 10 15 cm, tamao Hormigones muy secosHormigones en terreno normalHormigones saturados de humedadAsfalto3000500002001003 00021Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.TENSIN TRANSFERIDAEs un caso especial de la tensin de contacto.Se presenta cuando una persona de pi dentro del rea de una SE toca un conductor puesto a tierra en un punto remoto, o cuando una persona parada en un punto remoto toca un conductor conectado a la malla de tierra.El voltaje transferido puede ser superior a la elevacin total de voltaje de la malla de tierra durante la falla.En algunas situaciones puede ser superior a la suma de los voltajes de ambas mallas, debido a voltaje externo transferido.Es impractico y a menudo imposible disear mallas basado en el voltaje de contacto causado por el voltaje externo transferido.Los peligros de estos voltajes pueden ser eliminados usando transformadores de aislacin, descontinuando elctricamente las tuberas metlicas o tratando estos circuitos como lneas vivas.22Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Situacin tpica de voltaje externo transferido23Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.2. MEDICIN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO2.1. Caractersticas del suelo2.2. Mtodos de medicin de la resistividad2.3. Realizacin prctica de la medicin2.4. Interpretacin de las mediciones2.5. Clculo de la resistividad equivalente24Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.2.1. CARACTERSTICAS DEL SUELOFactores que influyen en la resistividad del suelo:Tipo de suelo.Composicin qumica, concentracin de sales.Granulometra del material del suelo.Compactacin del suelo.Tipo de suelo ( m)Suelos vegetales hmedosArcillas, gredas, linosArenas arcillosasFangos, turbasArenasSuelos pedregososRocas10 5020 6080 200150 300250 500300 4001000 - 1000025Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Tabla: Resistividades tpicas de aguasTipo de aguaAgua de precipitacionesAguas de lagos y arroyos de montaaAgua superficial puraAgua en zonas de rocas sedimentariasAguas en zonas de rocas gneasAguas salobres superficialesAguas de suelos, promedioAgua en suelo de rocas gneasAgua en suelo de rocas sedimentariasAguas subterrneasAguas de lagos saladosAguas marinasAguas de minas30 10001000 30003000100 100030 5002 1010030 15011 200.1 10.2< 0.0326Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.27Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.2.2. MTODOS DE MEDICIN DE LA RESISTIVIDADConduccin electroltica.- Error del 5% es razonable.- Medidas en periodo seco y terreno compactadoMtodo del electrodo auxiliar o de los tres elctrodos:Consiste en medir la resistencia de puesta a tierra de un electrodo de dimensiones conocidas.Barra vertical enterrada|.|

\| = 182 aLn R t182 =aLnRe tl = longituda = radio28Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Configuracin de Shlumberger)41(22 =aLa R t Las curvas patrn de interpretacin consideran a tendiendo a 0 , el error delas mediciones en relacin a stas es:2)2La( (pu) = c% 4 ; a 5 . 2 L < c >29Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N. Realizar las mediciones en el terreno mismo. No deben existir objetos metlicos que abarquen una gran zona.No usar huinchas metlicas A veces es conveniente medir: temperatura, humedad y ph. En puestas a tierra grandes, realizar secuencias de mediciones. Para graficar e interpretar mediante grficos patrn se recomiendausar secuencias de L:0.5 0.6 0.8 1.0 1.6 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0 8.0 -1016 20 25 30 40 50 60 80 100 160etc. Los electrodos deben enterrarse poco profundos en las primerasmedidas. Para a L chicos h = 0.1 m. para separaciones mayoresh = 0.30 m. Verter agua en torno al electrodo en terreno seco y apisonar la tierraalrededor del electrodo. En ciertos instrumentos y mediciones considerar la resistenciade los cables.2.3. Procedimiento prctico de medicin30Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.31Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.2.4. INTERPRETACION DE LAS MEDIDAS DE RESISTIVIDADTerreno homogneoa, La: medicin por el mtodo de WennerL: medicin por el mtodo de Schlumberger32Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Terreno de 2 capas horizontales1h2a, L a, L33Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Terreno de 3 capas horizontales3 2 1H Tipo < > 34Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.3 2 1K Tipo > < 3 2 1A tipo < < 3 2 1Q Tipo > > 35Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Curva patrn:terreno de 2 capas(Orellana Mooney)36Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Curva patrn: terreno de 3 capas (Orellana Mooney)37Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.38Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.39Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.40Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.2.4. INTERPRETACION POR CURVAS PATRONa) Trazar las curvas de las mediciones de terreno, en funcin de: a para el mtodo de Wenner o de L para el mtodo de Schulumberger. Dibujar en papel log-log igual al de las curvas patrn.b) Superponer la curva de terreno sobre el grfico patrn.c) Deslizar la curva de terreno sobre el grfico patrn, manteniendo los ejes paralelos hasta coincidir con una curva patrn dibujada o interpolada.d) Marcar con una cruz en la curva de terreno el origen (1,1) de las curvas patrn.e) Leer en el eje vertical de la curva de terreno la ordenada de lacruz marcada. Este valor corresponde a 1.f) Leer en el eje horizontal de la curva de terreno la abcisa de la cruz marcada. Este valor corresponde al espesor E1.g) Leer el valor de 2o de k de la curva patrn que coincide con la de terreno.41Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.2= 6150 = 900 O-m42Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.1 0.2 - 543Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.2.5. CLCULO DE LA RESISTIVIDAD EQUIVALENTE La interpretacin de las medidas de resistividad de terreno, entrega un modelo de terreno estratificado:- Nmero de estratos- Espesor de cada estrato- Resistividad de cada estrato La zona de influencia de la malla de tierra queda limitada por una superficieequipotencial de valor igual al 5% del potencial de la puestaa tierra. La mayora de los mtodos de diseo de mallas de tierra consideran un terreno homogneo o a lo sumo dos estratos. La resistividad equivalente de un terreno es el valor que mantiene invariante lascaractersticas elctricas de la puesta a tierra, con respecto al modelo de terreno.La resistividad equivalente es funcin de:- La zona de influencia de la malla (dimensiones del electrodo).- Los parmetros del terreno (n, i, hi) Si las dimensiones no son definitivas la resistividad equivalentedeber corregirse.44Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.MTODO DE REDUCCIN DE BURGSDORF - YAKOBS- Procedimiento de reduccin ms utilizado.- R terreno multi-estratificado = R terreno de 2 capas- Puesta a tierra real Puesta a tierra lmite (elipsoide)45Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.a) m capas desde la superficie se reducen a una sola equivalente.== mii iimeF FFm11) (1) 1 (2o2ii2o2o4i2i2i2i2o2o2i2o2 2 2orv1 F) r q 4 u u ( 5 . 0 vh r q u) b r ( r 2 qb r rSr = =+ + =+ = = t=S = rea de la mallab = mx profundidadde enterramiento100==mFF46Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.47Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.3. CORRIENTES RESIDUALES Y SECCIN DE LOS CONDUCTORES3.1. Clculo de las corrientes de falla a tierra3.2. Influencia de los conductores de guardia3.3. Clculo de la seccin de los conductores48Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N. Elevacin de potencial de la puesta a tierra:Vo= R IG En proyecto de puesta a tierra interesa determinar la mximacorriente de cortocircuito que circular hacia tierra remota. La corriente de cortocircuito es funcin de:3.1. CALCULO DE CORRIENTES DE FALLA A TIERRA Voltaje del sistema. Del punto en que se produce el cortocircuito. Tipo de neutro. Aislado o conectado a tierra. Impedancia de falla. Resistencia de la puesta a tierra.49Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Cortocircuitos que producen corrientes de circulacin hacia tierra remota. Cortocircuito monofsico. Cortocircuito bifsico a tierra.Simplicaciones comunes en clculo de corrientes de falla: Se desprecian las resistencias del sistema. No se consideran las capacidades de las lneas. Se consideran los transformadores en sus taps nominales. Se consideran las reactancias subtransitorias en las mquinasrotatorias.50Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.CORTOCIRCUITO MONOFSICOConexin de mallas de secuencia en cortocircuito 1( )m n f 0 2 10R Z Z 3 Z Z ZVI+ + + + +=donde: Io = corriente de falla simtrica de secuencia cero valor rms.V = tensin de pre-falla fase a neutro en el punto de falla.Z1= R1+jX1impedancia de sec(+) subtransitoria equivalente del sistema.Z2= R2+jX2impedancia de sec(-) equivalente del sistema.Zo= Ro+jXoimpedancia de sec(o) equivalente del sistema.Zf= Rf+jXfimpedancia de falla.Rm= resistencia de la malla a tierra51Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.CORTOCIRCUITO BIFSICO A TIERRAConexin de mallas de secuencia en cortocircuito 2 a tierra( ) ( ) Z Z Z Z Z Z ZZ VI0 2 0 2 120+ + + + =Los parmetros de la expresin tienen el mismo significado anterior Z1, Z2y Zoson calculados mirando el sistema desde el punto de falla52Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.RIGUROSIDAD DEL CORTOCIRCUITOEl cortocircuito monofsico es ms riguroso:22 1 oZ Z Z > cuando:o bien:1 oZ Z>(para Z1=Z2)Si la impedancia Zfy Znson cero y no se considera las resistencias del sistema, Ioen forma aproximada es:cortocircuito monofsico:0 2 10X X XVI+ +~cortocircuito bifsico a tierra:( )0 2 1 0 120X X X X XX VI + + =53Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Falla dentro de la SE, neutro local aterrizado54Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Falla dentro de la SE neutro aterrizado remotamente55Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Falla en SE. Sistema aterrizado en SE local y otros puntos56Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.0 fI 3 I =MXIMA CORRIENTE DIFUNDIDA POR LA PUESTA A TIERRALa corriente simtrica difundida por la puesta a tierra es:f f GI S I =Sf = factor de divisin de la corriente de falla a tierraSfes independiente del tipo de falla, y slo depende de:- La localizacin de la falla.- La caracterstica del sistema (por ejemplo si est el neutroaterrizado o si tiene cables de guardia).Para la localizacin del punto de falla en que se obtenga la mxima corriente difundida por la malla no existe una regla general, se recomienda probar en diversos puntos del sistema.57Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Asimetra de la corriente de cortocircuito: toma en cuenta la componente unidireccional de la onda de corriente durante la falla por el factor de decremento Df.Factor de crecimiento Cp: considera el crecimiento del sistema que significar un aumento de la corriente de cortocircuito.f f f p GI S D C I =Influencia de resistencia de la malla de puesta a tierra: es necesario chequear el valor de la corriente de cortocircuito considerando el valor final de la resistencia de la malla, usando por ejemplo:Efecto de la impedancia de falla: si la falla es una ruptura de aislacin dentro del recinto de la SE local, la nica consideracin segura es suponer que Zf= 0(((((

(((((

++ + =ShS LR20111201 158Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.FACTOR DE DECREMENTO- Factor de ajuste usado en la corriente de cortocircuito para el clculo deun puesta a tierra.- Considera el efecto de la componente unidireccional de cortocircuitodurante el tiempo de duracin de la falla.( )a ftfafetDtt/ 21 1 + =59Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Factor de decremento Df60Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.3.2. INFLUENCIA DE LOS CONDUCTORES DE GUARDIA En una SE alimentada por una lnea con cables de guardia se tiene que:- Una parte de la corriente residual de falla es dispersada haciala tierra remota por la puesta a tierra local.- El resto de la corriente de falla retorna hacia el neutro deltransformador a travs de los cables de guardia y de laspuestas a tierra de las estructuras de la lnea. La corriente difundida al terreno por la puesta a tierra local:- Puede ser bastante menor que la corriente total de falla.- Implicando un menor dimensionamiento de la puesta a tierrade la SE.61Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Existen dos situaciones tpicas: Lneas sin cables de guardia Lneas con cables de guardia.Se mostrar como se reparte la corriente residual de falla en lapuesta a tierra de la SE (en diseo) y los cables de guardia.62Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.LINEA SIN CABLES DE GUARDIAEn este caso, la totalidad de la corriente residual de falla Iren la SE es dispersada por la puesta a tierra y retorna al neutro del transformador a travs del terreno (Ir= Ig).63Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.LINEA CON CABLES DE GUARDIASistema de transmisin con cable de guardia64Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.3.3. CALCULO DE LA SECCIN DE LOS CONDUCTORESSELECCION DE LOS CONDUCTORES Y UNIONESRequerimientos bsicos de conductores, uniones, conectores ycables de conexin:1) Tener suficiente conductividad ( no contribuir a diferencias depotenciales locales)2) Resistir a la fusin y deterioro mecnico bajo las ms adversas combinaciones de corriente de falla y tiempo de duracin de la misma.3) Ser mecnicamente resistente, especialmente en locales expuestos a corrosin qumica y/o deterioro mecnico.TIPOS DE CONDUCTORES: Cobre (Cu) Acero recubierto de cobre Acero Aluminio (Al)65Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.SECCIN MNIMA DEL CONDUCTOR ENTERRADO DE LA MALLABasado en la mxima temperatura de cortocircuito deducida por Sverack es:||.|

\|++||.|

\|=amr r cmmT KT KntTCAPIA004102 oC /J/cm entrmica capacidad de factorTCAPs encorriente la de ncirculaci de tiempo) (1/ o , 1//cm enT referencia de ra temperatu la a tierra de conductordel ad resistividT referencia de ra temperatu la a ad resistivid de trmico e coeficientC 0 a ad resistivid de trmico e coeficientC enadmisible ra temperatu mxima TKA eneficaz corrientemm enmalla la de conductordel seccinA 3r o3rr rom2 == =O == = ===cr ortT KIo o oo66Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Constantes de conductores usados en mallas de tierra67Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Capacidad de corriente para cables de cobre de mallas depuesta a tierra para X/R= 4068Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Capacidad de corriente para cables de cobre de mallas depuesta a tierra paraX/R= 2069Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Capacidad de corriente para cables de cobre de mallas depuesta a tierra para X/R= 1070Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Capacidad de corriente para cables de cobre de mallas depuesta a tierra paraX/R= 071Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.Clculo GrficoTemperatura ambiente 40 C Temperatura lmite de fusin del conductor, dada en la tablaMxima tempetatura admisible de las uniones soldadas 450C Mxima temperatura para cables y uniones apernadas, 250 C72Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.FACTORES ADICIONALES DE DIMENSIONAMIENTO1) No debe ser excedida la menor temperatura de los componentes.2) Considerar menores temperaturas en circunstancias especiales: conductores cerca de materiales inflamables.3) Factores ambientales: exposicin a un ambiente corrosivo.4) Las bajadas a la malla de tierra llevan la corriente total de falla, por lo tanto deben ser de una seccin mayor.National Electric Safety Code ANSI C2-1984, especifica como secciones mnimas para bajadas de tierra de pararrayos:- conductor AWG N6 para el cobre.- Conductor AWG N4 para el aluminio.73Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.SECCIN FINAL DEL CONDUCTOR DE LA MALLAEn la prctica el requerimiento de confiabilidad mecnica del conductor determinan la seccin mnima.La Gua IEEE recomienda como secciones mnimas: 1/0 para conductores con uniones soldadas y. 2/0 para conductores con uniones apernadas.Servicios Elctricos y de combustibles SEC, recomienda como seccin mnima 21 mm2para los conductores de las puestas a tierra.Es usual seleccionar un conductor de mayor seccin que el mnimo establecido por las siguientes razones:Mal funcionamiento de los rels o errores humanos implican tiempos de fallas mayores que los normales. Para pequeas SE los tiempos reales pueden ser de 3 s o mayores. En grandes SE por la redundancia de protecciones los tiempos reales son de 1 s o menos.Debe ser considerado el crecimiento del sistema elctrico, lo que significa una mayor corriente de falla.74Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.4.1. ELECTRODOS SIMPLESSe emplean en: corrientes a tierra bajas yresistividad del terreno bajaBarra vertical)) (2) (2 22 2x t tx L t L tnLIx V+ ++ + + + = t)`++=t Lt LaLnLIV44 320t)`++ =t Lt LaLnLR44 32ta > hyh >> d La cada de potencial en el reticulado es despreciable. La corriente irradiada en cada conductor fluye radialmente en todas lasdirecciones y en ngulo recto con respecto al conductor. Es aplicable el principio de superposicin.Algunas simplificaciones son plenamente aceptables, dadas las magnitudes que se dan en la realidad y otras son en ciertos casos discutibles.Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.91NO UNIFORMIDAD DE LA CORRIENTE IRRADIDAMallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.92Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.La corriente irradiada por los conductores es mayor en la periferia de la malla. La gua 80 ANSI/IEEE recomienda aplicar el factor de correccin.En particular en un conductor la corriente irradiada es mayor en sus extremosFACTOR DE NO UNIFORMIDAD DE LA CORRIENTEn 0.148 0.644 Ki + =n representa el nmero de conductores paralelosde una malla rectangularequivalente.93d c b an n n n n =PCaLLn=2LC=longitud total de conductor del reticulado en mLP=longitud del permetro de la malla en mA=rea de la malla en m2Lx=mxima longitud de la malla en la direccin xLy=mxima longitud de la malla en la direccin y Dm=mxima distancia entre dos puntos en la mallaALnPb4=y xL LAy xcAL Ln((

=7 . 02 2y xmdL LDn+=de otra formanb=1 para mallas cuadradasnc=1 para mallas cuadradas y rectangularesnd=1 para mallas cuadradas, rectangulares y en L Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.CONDUCTORES PARALELOSDE UMA MALLA RECTANGULAR EQUIVALENTEdonde:94VOLTAJE MXIMO DE CONTACTOEl voltaje mximo de contacto (voltaje de contacto entre la mano y los pies) o de retculo, es la diferencia de potencial entre el conductor de la malla y un punto en la superficie del terreno ubicado sobre el centro del retculo de la malla, esta diferencia de potencial tiende a ser mayor en los retculos perifricos. Para D>>h es:MGe i m CLI K K V =donde:( )( )(((

+((

++ =1 284 8216 2122nnKKdhDdh DhdDn Khiimt t Ry xrCLL LLL(((

||.|

\|++ + =2 2M22 . 1 55 . 1 LLR= longitud total de todas las barras en mLr = longitud de cada barra en mMallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.R CL L + =MLPara mallas sin barras o con unas pocas barrasno ubicadas en la periferiaPara mallas con barrasubicadas en la periferia951 Kii =( )n / 22n1Kii =211||.|

\|+ =ohhhKPara mallas con barras verticales a lo largo del permetroPara mallas sin barras verticales o con unas pocas barras localizadas fuera del permetroCon ho= 1 m (profundidad de referencia de la malla)D, d, h y n fueron definidas en:Mallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.96VOLTAJE MXIMO DE PASOEs el mximo voltaje que existe entre dos puntos sobre la superficie del suelo separado por 1 m, para D>>h es:SGe i S pLI K K V =LC=longitud total de los conductores del reticuladoLR=longitud total de las barras verticales. RL L + = 85 , 0 75 , 0 LC SMallas de Puesta a Tierra: Luis Ortiz N.97Como simplificacin supondremos que el voltaje mximo de paso ocurre a una distancia igual a la profundidad de enterramiento del reticulado, h, justo fuera del permetro del conductor.Para profundidades usuales de enterramiento 0.25 m