RESISTENCIA-RESISTIVIDAD

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

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


0500

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%


0500

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 REDUCCIN EN LA CONDUCTIVIDAD POR UN FACTOR DE 10


Efecto de la temporada


Efecto de algunos parmetros


Representacin del sueloModelo de dos capas


Medicin de la resistividad


Efecto de la distancia


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


Ofrecer una trayectoria de drenado para los elementos metOfrecer una trayectoria de drenado para los elementos metlicos no licos no energizados de los equipos a travenergizados de los equipos a travs 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 anmalas o acumulacimalas o acumulacin de cargas n 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 objeto n el objeto de que el equipo de proteccide que el equipo de proteccin 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 operacin 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 electrnico sensiblenico sensible o poner o poner en peligro de electrocucin a personas y animalesen peligro de electrocucin a personas y animales

Sistema de puesta a tierra


Presencia de tierra

Porqu los siguientes sistemas NO ESTAN puestos a tierra ?

Aeroplanos

Equipos Porttiles

Barcos

Plataformas marinas flotantes

Globos Aerostticos

Submarinos Satlites


La tierra se considera como una masa gigantesca con La tierra se considera como una masa gigantesca con propiedades prpropiedades prcticamente ilimitadas para absorber cantidades cticamente ilimitadas para absorber cantidades de electricidad estde electricidad esttica 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 definicin involucra una tierra ideal, la cual en la prn involucra una tierra ideal, la cual en la prctica, 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 aseveracin de que un punto cercano estn de que un punto cercano est tambitambin 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 fuentefuenteperfecta 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 elelctricos y electrctricos y electrnicos. 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 prcticactica

Errores comunes


Pero Pero cucul 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 elctrico? 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 prctica las ctica las propiedades elpropiedades elctricas 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 metlicolico

Errores comunes


Cualquier objeto metCualquier objeto metlico constituye un Sistema de Puesta lico 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 de rdida de equipo delicado y costosoequipo delicado y costoso

Errores comunes


La forma de mejorar las propiedades elLa forma de mejorar las propiedades elctricas 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 elctrico conectado a ctrico conectado a l y obtener un plano lo l y obtener un plano lo mms 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 depender de la instalacide la instalacin y su n y su contenidocontenido

Funcin de un SPT


El sistema de tierras se diseEl sistema de tierras se disea 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 parsitas 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 inyeccin de n de corriente a tierra producircorriente a tierra producir 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 dao a equipo o o a equipo o riesgo de electrocuciriesgo de electrocucin a seres vivos. Por lo tanto, la instalacin a seres vivos. Por lo tanto, la instalacin n de un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedades de 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 instalaciones ctrica para instalaciones elelctricas como la disipacictricas como la disipacin de energn de energa que pueda representar a que pueda representar un riesgo de electrocuciun riesgo de electrocucin para los seres vivos n para los seres vivos

Funcin de un SPT


Ahora bien, la conexiAhora bien, la conexin a tierra de instalaciones eln a tierra de instalaciones elctricas para ctricas para efecto de seguridad de personal estefecto de seguridad de personal est basado en un principio basado en un principio bbsico:sico: las diferencias de potencial generados al momento de la las diferencias de potencial generados al momento de la inyecciinyeccin de corriente ann de corriente anmala entre las partes conductoras de mala entre las partes conductoras de la instalacila instalacin eln elctrica 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 dielctrico (ya sea aire o materiales sctrico (ya sea aire o materiales slidos) o, al lidos) o, al cerrarse un circuito elcerrarse un circuito elctrico vctrico va elementos meta elementos metlicos o a travlicos o a travs s del cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que pueden del cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que pueden producir daproducir dao a componentes elo a componentes elctricos y/o electrctricos y/o electrnicos y nicos y riesgo de electrocuciriesgo de electrocucin a personasn a personas

Funcin 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 an inadecuado


Seis trayectorias

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


Trayectorias mltiples

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


Combinacin de electrodos

Sistema adecuado para resistividades elevadas


Mtodo de cada de potencial


Resultados de campo


Variacin resistencia-separacin


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

Res

ista

nce

%


050

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4

Length of Electrode

Res

ista

nce

Variacin resistencia-profundidad

r = 10

r = 100

r = 50

r = 200 Wm


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 conexincon cable de bajada

b.1)

1m

electrodohorizontalde puestaa tierra

S

S

b.2) b.3)

1m

lazo de interconexinentre 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 reade congregacin de personas

3 m 3 m

El nmero de patas paralelas dependedel rea de congregacin de personas

Lmite de laestructura

a) 1m 3 m

3 m

h 0.6 m

Arreglos comunes


67

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 tringulo equilteroh=0.6m, diam=0.016m, L=3m, r=100Wm

Para otras resistividades, multiplicar por r/100


Resistencia arreglo counterpoiseh=0.6m, diam=0.016m, L=3m, r=100Wm

Para otras resistividades, multiplicar por r/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)


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