01 malla tierra santiago centro

7/23/2019 01 Malla Tierra Santiago Centro

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Sistema de Puesta a Tierranico

Baja Tensin Media Tensin

Fecha Emisin: 14/10/2010

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1

Preparado por: Revisado por: Aprobado por:

Lus Canales I Claudio Miranda Sebastian Acevedo

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MEMORIA DE CLCULO

SISTEMA

DE PUESTA A TIERRA

UNICO

INACAP SANTIAGO CENTRO


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Descripcin. Pg. N

1.0 INTRODUCCIN ........................................................................................................... 31.1 Normas y Estndares Afines .......................................................................................... 32.0 CALCULO PUESTA A TIERRA UNICA ..................... ......................... ...................... ...... 42.1 Criterios de Diseo. ........................ ........................ ....................... ......................... ........ 42.2 Antecedentes Empresa Elctrica: ...................... ......................... ...................... .............. 52.3 Calculo de las Componentes de Secuencia ........................ ......................... ................... 52.4 Calculo de la Corriente de Falla real ........................ ...................... ......................... ........ 52.5 Calculo de la resistividad equivalente del terreno ........................................................... 62.6 Resistividad Equivalente del Terreno: ........................ ......................... ....................... ..... 72.7 Sistema de Puesta a Tierra nico: ................................................................................. 82.8 Resistencia de la Malla Mtodo de Schwarz ....................... ......................... ................... 92.9 Resistencia de la Malla Mtodo de Laurent .......................... ......................... ................. 92.10 Gradientes de Potencial Mximos Permisibles. ............................................................ 102.11 Calculo de la Seccin Mnima del Conductor ...................... ......................... ................. 113.0 CONCLUSIN ............................................................................................................. 12


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1.0 INTRODUCCIN

El presente Informe contempla la instalacin del sistema de Puesta a Tierra nico,para laobra denominada: Inacap Santiago Centro, Ubicado en Almirante Barroso esquina MonedaComuna de Santiago Centro.

1.1 Normas y Estndares Afines

Las Normas y estndares considerados para el anlisis del sistema de puesta a tierra, sonlos siguientes:

Norma Chilena NCh Elec. 4/2003. Instalaciones de Consumo en Baja Tensin. SEC, Superintendencia de Electricidad y Combustibles. INN Instituto Nacional de Normalizacin.


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2.0 CALCULO PUESTA A TIERRA UNICA

2.1 Criterios de Diseo.

a. Mantener la Equipotencialidad del sistema, igual potencial, es decir, todos los puntos de lainstalacin deben estar al mismo nivel de tensin voltaje, segn normativa elctricavigente NCH Elec..4/2003.

b. La resistencia de puesta a tierra, debe poseer un valor adecuado para que en condicionesde falla monofsica en media tensin, permita la circulacin de una corriente a tierra conuna magnitud tal, que asegure la operacin de las protecciones.

c. Considerando lo anterior, para el diseo de la malla, se ha considerado que esta debeposeer un valor de resistencia inferior a 1.0, de acuerdo a lo exigido por proveedores decomputacin e informtica.

d. Las uniones del conductor de la malla se debern realizar por medio de termofusin, conuna cantidad de colada de cobre obtenida en la reaccin, suficiente para producir la fusinde los conductores, con una masa depositada que garantice una conductividad del 100%de la capacidad del conductor.

Esta unin obtenida deber ser de gran estabilidad fsico-qumica en el tiempo, y altamenteresistente a las solicitaciones trmicas, elctricas y mecnicas a las cuales pueda sersometida.

e. El tamao del conductor para la puesta a tierra deber estar dimensionado considerandolas magnitudes mximas de duracin en condiciones de cortocircuito.

f. Se deber controlar los gradientes de potencial mximos permisibles.

g. En el diseo debe considerarse el control de los gradientes de potencial, para lo cual seadopta conservadoramente un valor de 3000 - m. para el Rho superficial de concretoarmado.


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2.2 Antecedentes Empresa Elctrica:

Para efectos de clculo, se estiman los valores de corto circuito en media tensin,contratista elctrico adjudicado debe actualizar estos datos.

Corriente de corto circuito trifsico 4.000 A

Corriente de corto circuito monofsico 3.500 A

Tiempo estimado de despeje de la falla 0.5 Seg.

Tensin lado media tensin 12.0 Kv.

2.3 Calculo de las Componentes de Secuencia

El clculo de los valores de las componentes de secuencia se realizo a travs de lassiguientes ecuaciones:

[ ]

XV

I

X X

XV

IX X

CC

CC

13

2 1

03

31 2

3

1

=

=

=

+

Reactancia en secuencia positiva X1 1.73 Reactancia en secuencia negativa X2 1.73 Reactancia en secuencia cero X0 2.47

2.4 Calculo de la Corriente de Falla real

Para determinar el valor de la corriente de falla real, en base al valor de la resistencia depuesta a tierra obtenida, se aplicar la siguiente expresin:

( ) ( )I

V

R X X XF

M

=

+ + +

3

3 3 0 1 22 2

Corriente de falla: 3111 (A)


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2.5 Calculo de la resistividad equivalente del terreno

Del anlisis comparativo que se adjunta entre las curvas patrones de Orellana - Mooney yla curva de terreno, se obtiene la siguiente configuracin geo-elctrica:

Curva Patrn K-13 (3 capas): 1 5.0 2.5

1= 40 -m E1 = 1.0 m2= 200 -m E2 = 1.0 m3 = 100 -m E3 =

Mtodo de Calculo:

El valor de la resistividad equivalente, se determinara utilizando el mtodo de Burgsdorf -Yacobs, el cual establece que el valor de la resistividad equivalente de un terreno ( e )esta dado por la siguiente expresin :

( ) ( ) ( )233

12

2

01

1

e

FF1

FF1

FF1

1

+

+

= (- m)

Para resolver se utilizan las siguientes variables auxiliares:

=

Sr

2b

2r

2

0r =

)br(*r*20q2

+=

2

)i(h

2

0r

2

0q

)i(u2

++= , donde =2

)3(u Es infinito


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Donde,

r : Radio medio o equivalente de la malla.

S : Superficie de la puesta a tierra.

b : Profundidad de enterramiento de la malla.

)i(h : Profundidad desde la superficie al trmino del estrato en (m)

Para capa (i), tenemos:

= 0

2r

2

0q4

2)

2)i(

u()i(

u2

12)i(

V2

Para un terreno de tres estratos:

0)0(

F =

20r

)i(2v1F )i( =

1F3 =

)i(F : Parmetros en funcin de las dimensiones de la puesta atierra, profundidad de la malla y

profundidad de los diferentes estratos.

Reemplazando los valores de las resistividades y )i(F se tiene que la Resistividad

Equivalente del terreno (e) es igual a:

2.6 Resistividad Equivalente del Terreno:Rho: 90.92 (- m), Resistividad equivalente del terreno la cual depende del rea quecubre la malla de tierra.


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2.7 Sistema de Puesta a Tierra nico:

Considerando los valores de resistividad obtenidos en cada capa que nos indican lascaractersticas geo elctricas del terreno donde se construir el sistema de puesta a tierra,se propone una malla con las siguientes caractersticas:

Malla de Tierra:

Largo : 24m.Ancho : 12mrea : 288m .Reticulado : Indicados.Conductor : Cu. Desn. 67.4 mm2Largo Conductor : 228mProfundidad de enterramiento : 1.0 m. Bajo terreno naturalAditivo : GEM 25 O EQUIVALENTE.Unin : Termofusin

NOTA:

a. Se deber considerar para el mejoramiento del terreno la aplicacin del siguientecompuesto para la reduccin de la resistencia de puesta a tierra:

GEM25 (ERICO) :Con una dosis cada 3 metros lineales de conductor respetandolas indicaciones dadas por el fabricante.

b. El contratista a cargo del montaje de las mallas de tierra deber realizar lo siguiente:

Una vez que se hallan efectuados los movimientos de tierra y que los terrenos estnnivelados y compactados, se debern efectuar nuevas mediciones de resistividad deterreno. As mismo se deber calcular nuevamente la malla de tierra antes de construirse,confirmando los clculos con los nuevos datos de resistividad de terreno, adquiriendocomo base la malla proyectada.

Para todos los efectos el contratista elctrico deber considerar en su propuesta unrediseo de la malla de tierra, en caso que resulte de mayor superficie, logrando un valor

de resistencia de puesta a tierra igual o inferior a 1.0 Ohm.


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Sm=rm

2.8 Resistencia de la Malla Mtodo de Schwarz

Para el clculo de la resistencia de la malla de tierra, aplicando el mtodo de Schwarz, seestablece que la resistencia de una malla esta dada por las siguientes expresiones:

[ ]

+

=

2

12K

S

LK

dh

LLn

L

eMR

+

=

=

B

A

S

h

S

hK

B

A

S

hK

15.08

5,52

044,03,2

43,11

Donde:- eResistividad equivalente del terreno ( - m).- L Largo total del conductor de la malla (m)- h Profundidad de enterramiento de la malla (m)- S rea total de la malla (m2)- A Lado mayor del reticulado (m)- B Lado menor del reticulado (m)

2.9 Resistencia de la Malla Mtodo de Laurent

Donde: Radio medio de malla

e Resistividad equivalente del terreno (- m) L Longitud del conductor de la malla (m) r Radio medio de la malla (m2 ) Sm Superficie de la malla (m2 ) R Resistencia a tierra de la malla ()

IDENTIFICACIN K1 K2 RESISTIVIDADEQUIVALENTE(-m)

RESISTENCIASCHWARZ()

RESISTENCIALAURENT()

Malla Tierra 1.261 5.446 90.92 1.01 1.09

NOTA: Los valores de resistencia indicados se consideran con aditivo.

L

e

rm

e=R

+

4


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2.10 Gradientes de Potencial Mximos Permisibles.

Sea:S : Resistividad superficial 3000 en [-m].

t :Tiempo de operacin de las protecciones de los transformadores (0.5 Seg.)correspondiente al tiempo en que operan, en caso de una corriente maxima de fallaa tierra.

Potencial de paso admisible Epp: Potencial de toque admisible Emp:

tEp S+= 70116 .

tEmp S+= 170116 .

Potencial en la periferia del sistema Eppe

Con Epp < Ep se asegura los niveles de gradientes para las personas debido al potencial depaso.

Potencial en el area interior del sistema Em

L

FIeKiKm

ME

=

Con Em < Emp se asegura los niveles de gradientes para las personas debido al potencialde toque.

Donde: : Resistividad equivalente del terreno, en [-m].Icc : Corriente de cortocircuito.L : Largo equivalente del trazado de los conductores.

Al evaluar las desigualdades anteriores, se tiene que:

Epp < Ep / Em < Emp

2107 3133 / 236 885

L

FIeKiKs

PPE

=


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2.11 Calculo de la Seccin Mnima del Conductor

El IEEE Std. 80-1976, Guide for Safety in Substation Grounding, la norma aceptada por laindustria elctrica, usa la ecuacin de Onderdonk como base para seleccionar el mnimotamao del conductor que se funda bajo condiciones de falla.

Para conductores de cobre esta ecuacin es:

Top

TTTmLog

IS

A

A

FMIN

+

+

=

33

1234

1973

10

O bien

AT

T

tIxS

+

+=

234

234log

002915,0

10

S = Seccin del conductor en mm2

I = Intensidad mxima de cortocircuito que se espera alcance la toma de tierra (A)

t = Tiempo en segundos que dura la circulacin de la intensidad anterior

Tm = Temperatura mxima admisible en el conductor en C, se toma 450 C para mallas

con uniones soldadas.

TA = Temperatura ambiente en C.

Seccin mnima del conductor: 58.89 mm2

Considerando eventuales problemas de corte accidental por esfuerzo mecnico antefallas; la seccin mnima del conductor que deber utilizarse en la malla es de67.4 mm2


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3.0 CONCLUSIN

En consecuencia, el anlisis realizado a travs de los clculos representados en esteinforme, nos indica que el valor de resistencia del sistema de puesta a tierra es inferior almximo permitido; por lo tanto, la malla de puesta a tierra proyectada cumple con losvalores solicitados por la normativa elctrica vigente Nch Elec. 4/2003.

Adems cumple con los valores exigidos por proveedores de computacin e informtica.

NOTA:

a. Se deber considerar para el mejoramiento del terreno la aplicacin del siguientecompuesto para la reduccin de la resistencia de puesta a tierra:

GEM25 (ERICO) :Con una dosis cada 3 metros lineales de conductor respetandolas indicaciones dadas por el fabricante.

b. La construccin de la malla de tierra debe ser cuidadosamente inspeccionada con elobjeto de obtener los resultados expresados en esta memoria de clculo.

c. Se debern verificar uniones.

d. Los materiales que deber proporcionar el contratista de montaje sern debidamenteinspeccionados.

e. El contratista a cargo del montaje de las mallas de tierra deber realizar lo siguiente:

Una vez que se hallan efectuados los movimientos de tierra y que los terrenos estnnivelados y compactados, se debern efectuar nuevas mediciones de resistividad deterreno. As mismo se deber calcular nuevamente la malla de tierra antes de construirse,confirmando los clculos con los nuevos datos de resistividad de terreno, adquiriendocomo base la malla proyectada.

Para todos los efectos el contratista elctrico deber considerar en su propuesta un

rediseo de la malla de tierra, en caso que resulte de mayor superficie, logrando un valorde resistencia de puesta a tierra igual o inferior a 1.0 Ohm.

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