calculos malla de tierra (3)

CALCULOSDE MALLA DE PUESTA A TIERRA

ALVARO VALENZUELA PEREZ CURSO TECNICO 3 20 de DICIEMBRE de 2011

MALLA A TIERRA Pgina 1

1. INTRODUCCION Toda instalacin elctrica cubierta en dicho reglamento debe disponer de un sistema de puesta a tierra (SPT), en tal forma que cualquier punto accesible a las personas que puedan transitar o permanecer all, no estn sometidas a tensiones de paso o de contacto que superen los umbrales de soportabilidad, cuando se presente una falla, y se debe tener presente que el criterio fundamental para garantizar la seguridad de los seres humanos, es la mxima corriente que puede soportar , debida a la tensin de paso o de contacto y no el valor de la resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente. Un bajo valor de resistencia de puesta a tierra es siempre deseable disminuir para disminuir el maximino potencial de tierra, por tanto al disear un sistema de puesta a tierra, es fundamental determinar tenciones mxima aplicadas al ser humano en caso de falla.

OBJETIVO DE ESTE TRABAJO ES:

Realizar los clculos de una malla de puesta a tierra con un valor mximo de 0,5 . Dada por el Profesor. Medir en terreno liceo industrial Oscar Corona Barahona, la resistividad del terreno, utilizando el mtodo de Schlumberger. Realizar los ejercicios para poder calcular la malla a tierra. Cubicacin de la malla a construir.


Mediciones de terreno ubicacin Liceo Industrial La Calera


Rotulado de mediciones.

Pandereta 4 7 6 5 25MTS Edificio 3 2 1

25MTS


Mtodo que ocupamos para las mediciones en terreno Disposicin de electrodos de la configuracin de Schlumberger

R3

R4

Separacin de los Electrodos de Medida Para la separacin A de los electrodos en la configuracin de Wenner o la distancia L entre el centro de medicin y los electrodos de corriente en la configuracin de Schlumberger, se utiliza normalmente la siguiente secuencia en metros: 0,6 0,8 1,0 1,6 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 16,0 20,0 25,0 30,0 40,0 50,0.


Resultados de mediciones con instrumento en terrenoMedicin 1 16,9 10,5 7,72 3,63 1,12 1,56 1,23 0,78 0,59 0,45 0,28 0,19 0,1 0,06 Medicin 2 19,5 13,18 8,3 3,91 2,92 2,13 1,66 1,33 0,87 0,4 0,52 0,34 0,14 0,08 Medicin 3 19,3 12,21 7,87 4,3 3,2 2,56 2,22 1,72 1,33 1,07 0,72 0,52 0,21 0,14 Medicin 4 39,9 23,3 14,2 5,4 3,9 2,6 2,1 1,4 1 0,8 0,5 0,3 0,1 0,03 Anulada Medicin 5 14,92 9,09 6,2 2,33 1,56 0,98 0,63 0,41 0,3 0,22 0,14 0,11 0,1 0,01 Medicin 6 21,6 13,85 9,93 3,92 2,36 1,78 1,57 1,11 0,85 0,61 0,39 0,28 0,18 0,09 Medicin 7 22,7 13,29 8,57 3,77 2,76 2,04 1,64 1,1 0,86 0,72 0,52 0,29 0,12 0,02

metros 1,1 1,3 1,5 2,1 2,5 3 3,5 4,5 5,5 6,5 8,5 10,5 16,5 20,5


De acuerdo a las mediciones obtengo las siguientes curvas


CURVA PATRON


Clculos resistivos aparente del terreno en un punto especfico. ( -m) AW = 2*R*A Donde: AW : Resistividad aparente del terreno en un punto especfico (-m). R : Valor de la resistencia indicada por el instrumento de medicin (). A : Separacin utilizada entre electrodos de medicin (m).

Aplicando la formula los queda las medidas de la siguiente forma:AW 1 116,7452 AW 2 134,706 107,6015 2 78,186 51,56508 45,844 40,1292 36,4868 37,5858 30,0498 16,328 27,7576 22,4196 14,5068 10,2992 AW 5 AW 6 AW 7 103,0673 133,3244 275,6292 6 149,2128 156,8116 108,4995 99,68244 190,2212 74,21076 113,0714 6 74,1354 133,764 58,404 93,5406 80,7294 56,7084 71,2152 30,72804 51,69696 49,71876 50,24 61,23 24,492 37,052 43,332 48,2304 48,984 18,4632 33,5352 38,4336 48,7956 46,158 13,8474 34,5086 36,0472 48,6072 39,564 11,5866 31,3686 31,086 45,9382 34,54 10,362 29,359 29,7044 43,6774 32,656 8,9804 24,9002 29,3904 38,4336 26,69 7,4732 20,8182 27,7576 34,2888 19,782 7,2534 18,4632 19,1226 21,7602 10,362 10,362 18,6516 12,4344 18,0236 3,8622 1,2874 11,5866 2,5748 761,8456 380,5177 667,7649 665,6423 4 6 6 2 AW 3 AW 4

85,722 72,7224 47,87244 17,584 29,3904 27,0354 22,0428 20,3786 18,369 14,9464 12,5286 10,362 7,7244 503,4236 4 653,4654

El clculo de la resistividad del suelo elijo la medicin total ms baja, AW la suma total y divido por las 14 medidas:AW =

380,51776 14

AW

= 27,17984 ( -m)


CALCULO MALLA PUESTA A TIERRA DE UNA SUBESTACION ELECTRICA

Datos:I = 1000 A (corriente mxima de falla) Ta = 26,5 C (Temperatura ambiental promedio atmosfrica) T = 1 S (duracin mxima de una falla en segundo) AW = 27,17 ( -m) resistividad del suelo s = 1500 ( -m) resistividad de la superficie tipo pedregoso

Tensin de paso permisibleEs la diferencia de potencia entre dos puntos de un terreno que pueden ser tocados simultneamente por una persona; su valor permisible esta dado por:

EP = 165 + s TDonde: Ep = Tensin de paso permisible en voltios s = Resistividad de la superficie del terreno (-m) T = Duracin mxima de la falla en segundos

Reemplazo: EP= 165 + 1500 1 EP= 1665 V


Calculo tensin de contactoEs la diferencia de potencia entre un punto en la superficie del terreno y cualquier otro punto que se pueda ser tocado simultneamente por una persona; su valor permisible esta dado por:

ET = 165 + 0,25 sT Donde: Et = Tensin de contacto permisible en voltios Reemplazamos: ET = 165 + 0,25* 1500 1 ET = 540 V DISEO DE UNA MALLA A TIERRA El diseo de una malla a tierra est afectado por las siguientes variables: Tensin permisible de paso. Tensin permisible de contacto. Configuracin de la malla. Resistividad del terreno. Tiempo mximo de despeje de la falla. Conductor de la malla. Profundidad de instalacin de la malla.


SELECCIN DEL CONDUCTOR DE LA MALLA Para calcular la seccin del conductor se aplica la siguiente ecuacin: AC= I 33 Tm- Ta Log 234+Ta . +1

En donde: AC = Seccin del conductor (CM) I = Corriente mxima de falla (Amp.) Tm = Temperatura mxima en los nodos de la malla (450C con soldadura y 250C con amarre apernado.) Ta = Temperatura ambiental de la zona en este caso es 26,5C T = Tiempo mximo de despeje de la falla (seg) Remplaso: AC= 1000 33 +1 450- 26, 5 Log 234+26, 5 . +1

AC = 6159 CM 1 CM = 5*10-4 mm2 6159 CM = 3,07 mm2 (seccin) 1,97 mm (dmetro) Aproximando al calibre mnimo permitido por la norma se elije el conductor 2/0 AWG que tiene un dimetro igual a 67,43mm para la malla y barras de 5/8. 2/0 AWG = 67,43 mm2 (seccin) 9,26mm (dimetro)


Si tuvisemos la seccin 67,43 mm2 se aplica

S = * D2 4 D2= S*4 D = 5* 4 5* 4

D =

67,43* 4 D = D = 9,26 mm D = 9,3 mm

. d = dimetro de conductor en metro Conductor mnimo permitido 2/0 AWG = 67,43mm2 ( seccin) 9,26mm (dimetro) . d = D (mm) 1000 d = 9,26 1000 d = 0,0093m


Determinacin de los coeficientes Para esto necesitamos el diseo de la malla n = 14 39 mts Longitud A 3mts

Longitud B 24mts 3mts m=9

- A = longitud 39mts - B = ancho 24mts - L = m*A + n * B 9* 39+14 *24 - L = longitud total del conductor 687mts - n = n de conductores en paralelo de longitud A 14 -m = n de conductores en paralelo de longitud B 9 -D = espaciamiento de conductores (m) 3mts - h = Profundidad de enterramiento 1mts - d = dimetro de conductor 0,0093m


DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES KM, KI, KS. Calculo de Km: Km = coeficiente que tiene en cuenta las caractersticas geomtricas de la malla Km = 1 * 1n 2 D2 16nd + 1 * 1n 3 * 5 * 7 * 9 * 11 * 13 . 4 6 8 10 12 14 n-2 Trminos n = 14

Km = 1 * ln 2

32 + 1 * ln 16*1*0,0093

3 * 5 * 7 * 9 * 11* 13*15*17*19*21 *23*25 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Km = 0,28 Calculo de Ki: Ki = coeficiente de irregularidad del terreno. Ki = 0,65 + 0,172* n Ki = 0,65 + 0,172*14 Ki = 3,05 Ki = 3,05 cuando n > 7 entonces Ki = 2 n= 14


Ks = Coeficiente que tiene en cuenta, la influencia combinada de la profundidad y del espaciamiento de la malla Ks = 1 1 + 1 + 1 + 1 +.. 2h D+h 2D 3D

Ks = 1

1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 2*1 3+1 2*3 3*3 4*3 5*3 6*3 7*3 8*3 9*3 10*3 11*3 1 + 1 12*3 13*3 1 14*3

Ks = 0,47


CALCULO TENSION DE PASO La tensin de paso real en una subestacin esta dada por: P* I Ep= Ks* Ki * L Reemplazo Ep = 0,47* 2 * 27,17*1000 687

Ep= 37,17 v Tensin de paso permisible Ep= 1665v CALCULO TENSION DE CONTACTO La tensin de contacto real est dado por: P* I L

Et= Km* Ki *

Reemplazo

Et = 0,28* 2 *

27,17*1000 687

Et = 22,14 v < Tensin de contacto permisible Et = 540 v VALORES DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA. El clculo de la resistencia de puesta a tierra se puede hacer por el mtodo de Laurent y Niemann o por mtodo de Dwinght.


Mtodo de Laurent y Niemann Este mtodo es bastante aproximado y a la expresin para el clculo es: 1 + 1 Ay L

R= 0,443* p

Donde: R = Resistencia en ohmios Ay = rea de la malla de puesta a tierra en m2 P = Resistividad del suelo (-m) L = Longitud total del conductor (m). Remplazo 1 + 1 Ay 687

R= 0,443 * 27,17 R = 0,41

OTRA FORMA MEDIANTE EL METODO DE SCHWARZ

A= rea (936 m2) a = 39 m

L=Longitud de la malla ( 687 m ) b= 24 m h=1m


K1= 1.43 K2= 5.43 Rms = 0,45


LISTA DE MATERIALES

PROYECTO: PROYECTO MALLA A TIERRA AT PROFESOR

Materia: Fecha:

COTIZACIN 30 DICIEMBRE DEL 2011

ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9

DESCRIPCION EXCAVACION RETRO CONDUCTOR DESNUDO 2/0 CAMARA DE REGISTRO CARGA DE SOLDADURA 90 CARGA DE SOLDADURA 115 MANO DE OBRA ERICOGEL MOLDE CADWELD CRUZ MOLDE CADWELD TE

UN GL KG GL UN UN GL KG UN UN

CANT 1 687 2 38 74 1 55 1 1

P.U. 350000

TOTAL $ 350000

45000 3800 4800 380000

90000

125000 110000

63500 63500

COSTO DIRECTO GASTO GENERALES UTILIDADES NETO IVA TOTAL

0% 0%

19,00%


calculos malla de tierra (3)

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