6. criterios de diseÑo de spt

CONFERENCISTA:ING.FAVIOCASASOSPINAEmail: Favigel@seguridadelectricaltda comEmail:[email protected]

Lima Per,18y19defebrerode2010

CORPORACIN SELECTRONICS SAC Seguridad Elctrica Ltda.

www seguridadelctricaltda com www.seguridadelctricaltda.com E-mail: [email protected]

www selectronicsperu comwww.selectronicsperu.comE-mail: [email protected]

C i ht I F i C O i Copyright: Ing. Favio Casas Ospina

SE DICE QUESE DICE QUE...

La bsqueda de una buenaTIERRATIERRA es similar a la bsquedadel Santo Cliz o Grial sagrado, enmuchos aspectos. Segn laleyenda se disipa y desaparececuando se acerca a l alguno queno es puro y santo.

Warren H. Lewis.

Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

PROCEDIMIENTO DE DISEO DE SPT

INICIOINICIO

OBJETIVOS

1 S id d d l

OBJETIVOS

1 S id d d l1 Seguridad de las personas.2 Proteccin de la instalacin.3 CEM

1 Seguridad de las personas.2 Proteccin de la instalacin.3 CEM3 CEM3 CEM

Copyright: Seguridad Elctrica Ltda. E-mail: [email protected]

RECEPTOR (ES)RECEPTOR (ES)ENTORNOENTORNO RECEPTOR (ES)RECEPTOR (ES)ENTORNOENTORNO

CaractersticasCaractersticas dede lala RayosRayos (DDT,(DDT, di/di/dtdt,, IpIp)) FallasFallas dede potenciapotencia ((IIftft,, IIcccc)) ParmetrosParmetros (r,(r, e,e, TATA ,, q,q, A,A,

CaractersticasCaractersticas dede lalainstalacininstalacin..

SusceptibilidadSusceptibilidad dede loslosdi itidi itiParmetrosParmetros (r,(r, e,e, TATA ,, q,q, A,A,

pH)pH) ESDESD

dispositivosdispositivos.. RutasRutas dede cableadocableado.. InterfacesInterfaces oo puertospuertos..pp

Copyright: Ing. Favio Casas Ospina. E-mail: [email protected]

N1N1

CANAL DE ACOPLECANAL DE ACOPLE

ElectrodoElectrodo dede PTPTNORMAS

ElectrodoElectrodo dede PTPTConductoresConductoresConexionesConexionesE i t i li iE i t i li i

1. NTC 20502. IEEE 80

EquipotencializacinEquipotencializacinMallasMallas dede altaalta frecuenciafrecuencia..TopologaTopologa

3. IEEE 6654. IEC 61000-5-25 IEC 6 2305

LazosLazos dede tierratierra..5. IEC 6 23056. IEEE 11007. BS 7430


VP Tensin de paso

VC Tensin de contacto

Vp

PARETO EN SPTPARETO EN SPTAire

PARETO EN SPTPARETO EN SPT

80 %

20 %Tierra (Earth / Ground)


PROPIEDADES DEL SUELO QUE INFLUYEN EN LAS PUESTAS A TIERRAEN LAS PUESTAS A TIERRA

1. Absorcin2. Actividad Electroqumica

14. Frecuencia15. Humedad del suelo

3. Adsorcin4. Anisotropa5. Capacidad de Intercambio

16. Nivel freatico17. Permeabilidad magntica18. Permitividad

Catinico (CIC)6. Capacidad de Intercambio

aninico (CIA)

19. Polarizacin o polarizabilidad

20. Porosidad7. Compactacin y presin del

suelo8. Concentracin de Sales

21. Potencial de Hidrgeno22. Potencial de ionizacin23. Solubilidad

9. Conductividad10. Densidad11. Estratificacin del suelo

24. Granulometria del Suelo25. Temperatura del suelo26. Textura

12. Factor de Formacin13. Fluidos Saturados

27. Tipo de suelo28. Tixotropa

COMPONENTES DE LA CORTEZACOMPONENTES DE LA CORTEZA TERRESTRE


CAPAS SUPERIORES DE LACAPAS SUPERIORES DE LA CORTEZA TERRESTRE


SUELOS DE SUELOS DE SUELOS DE SUELOS DE COLOMBIA COLOMBIA


ESTADOS DE ASOCIACIN DEESTADOS DE ASOCIACIN DE LAS ARCILLAS

--+ +++++

++

+++

+ +

-----------

+ +++++++

+

++++

+ +

-----------

+ +++++++

+

++++

+ +

-----------

+ +++++++

+

++++

+ +

AGREGACINUNIDAD TETRAEDRAL HOJA O LMINA

--------- ++++

--+ +++++

++

+++

+

-----------

+ +++++++

+

++++

+ +

-----------

+ +++++++

+

++++

+ +

-----------

+ +++++++

+

++++

+ + ---

- -- - - - - -

++ ++ +

+ ++

+

+++ +

++

--- -

- - - - - - -

++ ++ +

+ ++

+

+++ +

++

--- -

- - - - - - -

++ ++ +

+ ++

+

+++ +

++

- -- - - - - - -+ + + ++

- - - - --

-

++

+ ++ +

+++

+++

+ +

- - - - --

--

++

+ ++ +

+++

+++

+ +

-----------

+ +++++++

+

++++

+ +

-- - - - - - - - --

++ ++ ++ +

++

+++ +

++

- - - - - ---

- -- -

+++ +

+

++ +

++

+

--- - - - - - - --

++ ++ ++ ++

+

+++ +

++-----------

+ +++++++

+

++++

+ +

--------- ++++ + -

-++ +

+ + ++

++ +

+

----------- ++

++

+++

++

++++++ ----------- +

++

++++

++

+++++

+ ----------- ++

++

+++

++

+++++

+ ----------- ++

++

+++

++

+++++

+

- - - - --

--

---+

++ +

+ +++

+

+++

++

+

- - - - --

--

---+

++ +

+ +++

+

+++

++

+

-----------

+ ++++++

++

++++

+ +

--- - - - - - - --

++ ++ ++ +

++

+++ +

++

----

++

+ ----+

++

--- -

--

++ ++ +

+ ++

+

+++ +

++

----

- ++

++++

----

-------

+ ++++

+++

+

++++

+ +

DISPERSIN DEFLOCULACINFLOCULACIN


CIRCUITO REPRESENTATIVO DECIRCUITO REPRESENTATIVO DE CUALQUIER ROCA MINERALIZADA

RESISTENCIADE REACCIN

IMPEDANCIA DE WARBURG

CAMINO FARDICO

CAMINO NO FARDICO

CAPACITANCIA DE LA DOBLE CAPA DIFUSADOBLE CAPA DIFUSA


LA RESISTIVIDAD

Se define como la resistencia expresada en ohmiosentre dos caras opuestas de un cubo de lado unitario,d t i l ifide un material especifico.

La resistividad se expresa en ohmios por metro (> - m) Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

SUELOS NO HOMOGENEOSI II I

I II I


PERMITIVIDAD RELATIVAPERMITIVIDAD RELATIVA


REGMENES DE CONEXIN A TIERRAREGMENES DE CONEXIN A TIERRASISTEMA TNSISTEMA TN--CC--S (PME)S (PME)

REGMENES DE CONEXIN A TIERRAREGMENES DE CONEXIN A TIERRA

FF

NEQUIPO

N

PEPE


7 SISTEMA T T 8. SISTEMA TN-C 9. SISTEMA TN-S


7. SISTEMA T-T

F

NEQUIPO

8. SISTEMA TN C

F

PENEQUIPO

F

NEQUIPO

PEPE

PE

10. SISTEMA T-N-C-S (PNB)( )

F

NEQUIPO

F

N EQUIPO

PEI

PE


L F


N

L1

L2 N

F

TN T

LL1

L2T


REGMENES DE CONEXIN A TIERRAREGMENES DE CONEXIN A TIERRA12. SISTEMA TN-S c.c. 16. SISTEMA TN-C c.c.


NL

L

L

L

L

L

17. SISTEMA TN-C-S c.c.

L 18. SISTEMA TT c.c.L

NLL

LL

L


REGMENES DE CONEXIN A TIERRAREGMENES DE CONEXIN A TIERRAREGMENES DE CONEXIN A TIERRAREGMENES DE CONEXIN A TIERRA1. SISTEMA FLOTANTE 2. CON NEUTRO ARTIFICIAL 3. CON RESISTENCIA LIMITADORA

4. CON INDUCTANCIA

5. SISTEMA MIXTO


REGMENES DE CONEXIN A TIERRAREGMENES DE CONEXIN A TIERRA6B. 6C.


TT

T

6E6D.

L2L1

6E.

L3

L2L1

6F.

T

L2L1(HL)

N

TL3

TL3

L3


COMPORTAMIENTO DE DIFERENTES REGMENES DE CONEXIN A TIERRA COMPORTAMIENTO DE DIFERENTES REGMENES DE CONEXIN A TIERRA Condicin o caracterstica REGMENES DE CONEXIN A TIERRACondicin o caracterstica REGMENES DE CONEXIN A TIERRA

Punto neutro flotante

Slidamente a tierra

Con baja resistencia

Con alta resistencia

Inmunidad a sobretensionestransitorias

Deficiente Excelente Buena Muy buenatransitorias

Proteccin del equipo contradao por arco

Regular Buena Regular Buena

Seguridad al personal Deficiente Excelente Buena Buena

Confiabilidad en el servicio Deficiente Buena Buena Excelente

Costo de mantenimiento Elevado Bajo Bajo Bajo

Facilidad para localizar la falla Deficiente Excelente Buena Muy buena

Facilita coordinacin deprotecciones

No S S S

Facilidad de instalar proteccincontra falla a tierra

Deficiente Excelente Muy buena

Muy buena

Reduccin de frecuencia defallas

Deficiente Muy buena Buena Muy buena

Reduccin del arco a tierra en elpunto de falla

Excelente Deficiente Buena Excelente


SBRECORRIENTES ENSBRECORRIENTES ENCASO DE FALLA


EFECTOS DE UNA EFECTOS DE UNA FALLA A TIERRA FALLA A TIERRA EN UN SISTEMA DE EN UN SISTEMA DE POTENCIAPOTENCIA


DISTRIBUCIN DE CORRIENTES DE FALLA A TIERRA EN DISTRIBUCIN DE CORRIENTES DE FALLA A TIERRA EN BAJA TENSINBAJA TENSINBAJA TENSINBAJA TENSIN

X

Tubo metlicoEstructura

Caso 1IA

ITZ

1000

100EquipoFuente

IT

ITE IHConductor paralelo a 0,3m

100

X

Estructura

EquipoFuente

Tubo metlicoCaso 2IA

IN

ICZ

1000

100

EstructuraTubo metlicoCaso 3

ITE

I

IHConductor paralelo a 0,3m

100X

EquipoFuente IC

IT

ITE

IA

IHConductor paralelo a 0,3m

Z

10008317


DISTRIBUCIN DE CORRIENTES DE FALLA A TIERRA EN DISTRIBUCIN DE CORRIENTES DE FALLA A TIERRA EN BAJA TENSINBAJA TENSIN

EstructuraTubo metlicoCaso 4

X

Estructura

EquipoFuente

Tubo metlico

IN

IC

ITE

IA

IH

IH

Conductor paralelo a 0,3m

Z

1000

97,12,9

X

EstructuraTubo metlicoCaso 5IA

IH

1000

EquipoFuente

IN

IC

ITEIH

Conductor paralelo a 0,3m0,3m

Z

097,12,9


Sistemas derivados independientes

G


Sistemas NO derivadosi d di tindependientes


Impedancia limitadorapF

FF

N

TZ


TIERRAS PARA EQUIPOTIERRAS PARA EQUIPO SENSIBLE


TIERRAS PARA EQUIPO SENSIBLE


Circuito elemental para atencinCircuito elemental para atencinde pacientes

V=120

I>0

I 0

V=0

I=0 Tubera


Electrodos de Puesta a TierraTIPO DE

ELECTRODOMATERIALES

DIMENSIONES MNIMASDIMETRO

mmREA mm2

ESPESORmm

RECUBRIMIENTO m

Varilla Cobre 12,7

Acero inoxidable 10

Acero galvanizado en caliente 16 70

Acero con recubrimiento electrodepositado de cobre

14 250

Acero con recubrimiento total en cobre

15 2000

Tubo Cobre 20 2

Acero inoxidable 25 2

Acero galvanizado en caliente 25 2 55

Fleje Cobre 50 2


Cobre cincado 50 2 40

Cable Cobre 1,8 para cada hilo 25Cable Cobre 1,8 para cada hilo 25

Cobre estaado 1,8 para cada hilo 25

Placa Cobre 20000 1,5


Ubicacin de electrodos

45Mnimo 2,4 m


Separacin mnima entreSeparacin mnima entre electrodos


GPR SOBRE UN ELECTRODOGPR SOBRE UN ELECTRODO


DISTRIBUCIN DE POTENCIALES SOBRE DISTRIBUCIN DE POTENCIALES SOBRE UNA MALLAUNA MALLA

ELECTRODO SEMIESFERICO

+=+= diidsEddsJdlB ELECTRODO SEMIESFERICO

d

+=+=s

despsl

iidsEdt

dsJdl 00

dtdEkE += Jx

r4

x40

20 IdxIV == tieI =20x x4J

I=r4x4r ex4 Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

ELECTRODO NORMAL ELECTRODO EQUIVALENTE

0r4.9

m

NORMAL

r = 0.38 m

CON FAVIGEL

SIN FAVIGEL

LL = 2.4 m = 0.02 m

R = 0.41 R = 0.03

rr


CONTRAPESOS ENDIFERENTES CONFIGURACIONES

n 1Z( ) n = 1

n = 2130

140

150

Z( )

n = 3

a

t

r

a

n

s

i

t

o

r

i

a

90

100

110

120

n = 4

I

m

p

e

d

a

n

c

i

a

50

60

70

80

n = 1 n = 2

n = 320

30

40

50

NOTAS: En todos los casos se tienen 305 metros de cable

n = 410

00 1 2 3 4 5 6

Tiempo sNOTAS: En todos los casos, se tienen 305 metros de cable Se toma suelo homogneo

CoSe toma velocidad de propagacin v =

CORRIENTE EN EL SUELOCO N N SU O


CORRIENTES EN UN ELECTRODOCORRIENTES EN UN ELECTRODO

IIC i t t lCorrientes transversales

Corrientes longitudinales


REA DE INFLUENCIA DE UNREA DE INFLUENCIA DE UNELECTRODO

rELECTRODO

r0

1

L

CILINDROCRITICO

Si rho =L R = 94%Si rho L R 94% Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

Configuraciones de varillasConfiguraciones de varillasde SPT

Varilla vertical

)14(ln2

R =al

l


Varilla verticalVarilla vertical

=250 m


VARILLAS EN PARALELO

+

=

12

14ln4 a

lal

lR

12


Varillas en paraleloVarillas en paralelo

=250 m


Varillas en crculoVarillas en crculo

+= 14ln

6R 3

lal

l 36 sinal

+= =

=

1

1n

114ln2

1Rnm

m msinDl

al

ln

nsin Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

Varillas en crculoVarillas en crculo

=500 m


FORMULARIO BSICO FORMULARIO BSICO FORMULARIO BSICO FORMULARIO BSICO VARILLA (VERTICAL)SEMIESFERA

IbCABLE (HORIZONTAL)

ll

2ir hh

2ir

ll

=r2 lln

l2R

b2

R = 6rh2h

llnrlln

l2R

+=

DISCO HORIZONTALFLEJE ANILLO

irhh hhb

3ah2hlln2lln

l2R

+= R =

= 8bln

b4R 2

2aall

IbIb

2hal2 4b rb4 2


Modelo de un electrodo ante corriented i l Ide impulso I

Zona de arcos

Zona de descargas

Zona de conductividad

Zona de descargasramificadas

Zona de conductividadelectroltica


Impedancia de puesta a tierra

VV F F

Impedancia de puesta a tierra

V

F


Parmetros en el sueloVV

I

R


Impedancia de impulsoImpedancia de impulso


ELECTRODO CILNDRICO EN CONCRETO

l

++

+

= lal

lal

lR

1

1ln

2-2ln

2 212

+

A1

250

)

250

)

100

150

200

T

E

N

C

I

A

(

O

H

M

)

100

150

200

T

E

N

C

I

A

(

O

H

M

)

0

50

0 100 200 300 400 500

R

E

S

I

S

T

0

50

0 100 200 300 400 500

R

E

S

I

S

T

0 100 200 300 400 500

RESISTIVIDAD (OHM-m)

0 100 200 300 400 500

RESISTIVIDAD (OHM-m)


MODELO DEL CIRCUITOMODELO DEL CIRCUITO


MEJORAMIENTO DE PUESTA A TIERRAMEJORAMIENTO DE PUESTA A TIERRA

( )[ ]06,0*5,01*12ln* sadhllR =Contrapesod Contrapeso

l

( )[ ] ( )[ ]06,0*5,01*8ln*2 sad

ll

R =l

Varillad


Valores mximos de resistencia de PTValores mximos de resistencia de PT.APLICACIN VALORES MXIMOS DE

RESISTENCIA DERESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

Estructuras de lneas de transmisin 20

Subestaciones de alta y extra altatensin

1 tensinSubestaciones de media tensin 10 Proteccin contra rayos 10 Neutro de acometida en baja tensin 25 j


TENSIN DE CONTACTOTENSIN DE CONTACTO

I

TENSIN DE CONTACTOTENSIN DE CONTACTO

I ft

A

BV

GPRVTH.

V=0 V=0 Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

EL CIRCUITOEL CIRCUITOEL CIRCUITOEL CIRCUITO

Ic AI ft

IVTH V

A

R

1 m

BRc

A

R

IcVTH Vc apl.

B

Rc

Rp sB

Rp

Rp= 3

Vc apl.

VTH


LAS ECUACIONESLAS ECUACIONESLAS ECUACIONESLAS ECUACIONES)5,1( cscTH RIV += ),( cscTH

= THaplc VV 1000 + sTHaplc 5,11000.

IGPRV ft

x

GPRV ftTH 2.

=

1000512

+

=

sptft

cx

RII

10005,1 +s Copyright: Ing. Favio Casas Ospina E-mail: [email protected]

IEC 61000-5-2+ Pararrayos o

terminales de captacincaptacin

Tierra Tierra deaislada

Tierra de potencia

SueloSueloPuesta a

tierra

IEC-1419/ 97


IEC 61000 5 2IEC 61000-5-2Pararrayos o terminales de

t icaptacin

Tierra Tierra deTierra aislada

Tierra de potencia

IEC-1418/ 97


IEC 61000 5 2IEC 61000-5-2Conexiones

equipotenciales difi i lt

Pararrayos o terminales de

captacinConductores Conductores

para edificios altos

de proteccin aislados

Bajantes

Conexiones

SueloPuestas a

tierra

IEC 1420/97


TOPOLOGA DE TOPOLOGA DE TOPOLOGA DE TOPOLOGA DE TIERRAS Y NEUTROS TIERRAS Y NEUTROS

CONEXIONES CASO 1


Deteccin de fallas a tierra

Rels desobrecorriente

A) De corriente diferencial



Rel

B) De retornos por tierra



C) Rel de secuencia cero Rel


Circuito de secuencia cero (0)

Z0

H XH

HX

X


L d ti iLazos de tierra necesariosComunicacin

Red de potenciaTierra (PEC)

Comunicacin


Lazos de tierra indeseablesCamino dela falla

Equipo ProtectorL

q pprotegido (DPS)

Fase N TFase N T


Barraje equipotencial

Tornillos de cobre Conectoreso bronce mecnicos

Conexin

Aisladores

Conexinexotrmica


Puente equipotencial

A

LL

< 5L < 5A


Conexin para cable coaxial

Pantalla


Conexin para cable apantalladoConexin para cable apantallado(excelente)

Receptor

G RG R

Pantalla


Conexin para cable apantallado (buena)

Receptor

G RG R

Pantalla


Conexin para cable twinaxialp

Pantalla


Conexin para cables triaxialesConexin para cables triaxiales

/2 /2/2 /2


Conexin para cable doble twinaxialTransductor


Tierras para seales tipo margaritap p g(en serie)


Tierras para seales en estrella(paralelo)(paralelo)


Tierras para seales conexinphbrida


Tierras para seales tipo multipunto(prohibido)


MEDIA TENSIN

ESQUEMA UNIFILAR DE UNA UNIFILAR DE UNA

SUBESTACIN ELCTRICAELCTRICA

M M

BAJA TENSIN


MALLA DE ALTA FRECUENCIA

XL60Hz = 2 L = 377 L

30 cm a 60 cm

6. criterios de diseÑo de spt

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