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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
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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
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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%
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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
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Efecto de la temporada
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Efecto de algunos parmetros
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Representacin del sueloModelo de dos capas
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Medicin de la resistividad
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Efecto de la distancia
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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
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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
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Presencia de tierra
Porqu los siguientes sistemas NO ESTAN puestos a tierra ?
Aeroplanos
Equipos Porttiles
Barcos
Plataformas marinas flotantes
Globos Aerostticos
Submarinos Satlites
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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1. Resistencia del conductor
2. Resistencia de contacto
3. Resistencia del volumen de tierra
Electrodos de tierra
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Electrodos de tierra
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Potencial alrededor del electrodo
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Una sola trayectoria
Gradientes de potencial elevados debido a que la corriente de rayo total tiene una sola trayectoria
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Dos trayectorias
Menor impedancia al tener dos trayectorias. Sistema an inadecuado
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Seis trayectorias
Mejor comportamiento, ya que la corriente del rayo se divide en seis trayectorias
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Trayectorias mltiples
Comportamiento ideal, ya que la corriente de rayo tiene mltiples trayectorias, generando potenciales menores
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Combinacin de electrodos
Sistema adecuado para resistividades elevadas
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Mtodo de cada de potencial
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Mtodo de cada de potencial
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Resultados de campo
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Variacin resistencia-separacin
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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
%
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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
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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
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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
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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
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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
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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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