Monografas Nuevas Publicar Blogs ForosBusqueda avanzadaPrincipio del formularioFinal del formularioMonografias.com>Arquitectura y Diseo Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionadosInvestigacin sobre el diseo de mallas de tierraEnviado porens_cu

1. 2. Desarrollo3. Conclusiones4. Bibliografa1. INTRODUCCINDosobjetivosprincipales deben lograrse en eldiseode las mallas detierrade las subestaciones bajo condiciones normales y de fallas:a) Proveer un medio para disipar las corrientes elctricas enla tierrasin exceder loslmitesde operacin de los equipos.b) Debe asegurar que unapersonaen la vecindad de estesistemano est expuesto al peligro de choque elctrico.EnCubadurante muchos aos ha sido utilizada lametodologade diseo de la antigua U.R.S.S, que se ha adaptado a nuestras condiciones. Dos de lasnormasque estn establecidas en nuestro pas y que tienen relacin con el diseo y operacin de las mallas de tierra son las siguientes:1. 2. Norma Ramal: NRIB 1148, 1991. Subestaciones Elctricas. Instalaciones de puesta a tierra.Mtododeclculo.3. Norma Ramal: NRIB 570, 1983. Lneas areas y subestaciones elctricas.Sistemasde aterramiento.Mtodosdemedicin.Al realizar una revisin de estas normas detectamos las siguientes limitantes:a. No se establece ninguna metodologa para el diseo de puestas a tierra ensueloscon una marcada no uniformidad o suelos conformados por ms de una capa (multicapas).b. No se da una explicacin detallada de cmo realizar las mediciones deresistenciay resistividad.c. No se especifican normas deseguridadal realizar las mediciones.d. No hace referencia al mtodo Wenner como el ideal para los electricistas para realizar las mediciones de resistividad.e. No se definen los tipos de instrumentos a utilizar (telurmetros) para realizar estas mediciones, ni los requisitos (frecuencia,potencia,funcinvoltmetro que permita detectar corrientes parasitas del terreno, rangos de medicin) que deben poseer los mismos para realizar una adecuada medicin de los parmetros resistividad y resistencia.f. Entre los mtodos de medicin de resistencia que aparecen en esta norma, no aparecen los dos mtodos ms utilizados internacionalmente. Mtodo de la curva de cada de potencial. Mtodo de la regla del 62%.

a. Solamente se establece como parmetro rector despus de construida la malla elvalorde la resistencia de puesta a tierra obtenido en la medicin, no se tiene en cuenta otros parmetros importantes como son la medicin de las tensiones de paso y contacto y la medicin de equipotencialidad.b. No hace mencin del uso de suelos artificiales para el mejoramiento de la resistencia de puesta a tierra en los SPT o la utilizacin de concretos especiales.c. No se especifican que requerimientos deben cumplir los conductores y bajantes de tierra al ser construida la malla.d. No se establece la separacin que debe existir entre los electrodos cuando se utilizan configuraciones de puestas a tierras de ms de un electrodo, para evitar la aparicin de potenciales peligrosos.e. No se considera elcomportamientode las mallas de tierra en baja y alta frecuencia.f. No se propone la utilizacin de puntos de conexin de tierra o barrajes equipotenciales, lo cual facilita elmantenimientoy medicin de la malla.g. Lasecuacionesque propone para el clculo de la corriente que fluye a tierra, a travs del circuito de tierra durante la falla a tierra, requiere del clculo de muchos parmetros (conductancias).h. El mtodo propuesto para laseleccindel conductor de la malla es muy engorroso.i. Losvaloresde tensin de paso y contacto establecidos como tolerables en dependencia deltiempode duracin de la falla estn desactualizados.j. Las expresiones propuestas para el clculo de las tensiones de paso y contacto recaen en una serie de constantes empricas.k. La expresin propuesta para el clculo de la resistencia de tierra de la malla es bastante complicada.En la mayora de nuestrasempresaselctricas se han realizado diseos de mallas de tierra, violando varios aspectos importantes:1. No se tiene en cuenta elanlisisgeolgico del terreno como un aspecto importante para decidir la ubicacin de la subestacin y por consiguiente su malla de tierra.2. Se han realizado diseos de mallas de tierra sin haber medido la resistividad del terreno.3. Solamente establecen como parmetro rector de una malla de tierra el valor de su resistencia a tierra, no se tiene en cuenta las tensiones de paso y contacto que pueden aparecer en la malla cuando circula una corriente de falla a tierra, por lo que no se realizan mediciones de estos parmetros.4. En ocasiones se realizan diseos ineficientes con espaciamientos entre conductores no adecuados, sin tener en cuenta los peligrosos potenciales de paso y contacto que puede ocasionar esto.5. Se realizan diseos de mallas sin tener en cuenta la corriente de cortocircuitoa tierra que se presenta en la subestacin.6. En ocasiones son colocados electrodos verticales tipo varilla a una separacin menor que la longitud del electrodo, esto puede traer consigo la aparicin de tensiones peligrosas en presencia de corrientes de falla.1. 2. DESARROLLOPara dar solucin a todos estosproblemasdetectados en estas normativas, el autor realiza una revisin de ungrupodebibliografasinternacionales actuales y confecciona una gua para el diseo de puestas a tierra en subestaciones de potencia:1. Para el dimensionado de la malla de tierra de la subestacin se tendrn en cuenta lassiguientes prescripciones: El dimensionado de la instalacin de tierra es funcin de la intensidad que, en caso de fallo, circula a travs de la parte afectada de la instalacin de tierra y del tiempo de duracin del defecto. El dimensionado de las instalaciones se har de forma que no se produzcan calentamientos que puedan deteriorar sus caractersticas o aflojar elementos desmontables. Los electrodos y dems elementos metlicos llevarn las protecciones precisas para evitar corrosiones peligrosas durante la vida de la instalacin. Se tendrn en cuenta las variaciones posibles de las caractersticas delsueloen pocas secas y despus de haber sufrido corrientes de fallo elevadas.1. Al proyectar una instalacin de puesta a tierra para una subestacin, se seguir el siguienteprocedimiento:a. Investigacin de las caractersticas del suelo.b. Determinacin de las corrientes mximas de puesta a tierra (1f a tierra) y el tiempo mximo correspondiente de eliminacin del defecto.c. Diseo preliminar de la instalacin de tierra.d. Clculo de la resistencia del sistema de puesta a tierra.e. Clculo de las tensiones de paso en elexteriorde la instalacin.f. Clculo de las tensiones de paso y contacto en elinteriorde la instalacin.g. Comprobar que las tensiones de paso y contacto calculadas son inferiores a las tensiones de paso y contacto admisibles.h. Investigacin de las tensiones transferibles al exterior por tuberas, rales, vallas, conductores de neutro, blindaje de cables,circuitosde sealizacin y de los puntos especialmente peligrosos, y estudio de formas de eliminacin o reduccin.i. Correccin y ajuste del diseo inicial estableciendo el definitivo.Despus de construida la instalacin de tierra, se harn las comprobaciones y verificaciones precisas in situ, y se efectuarn los cambios necesarios que permitan alcanzar valores de tensin aplicada inferiores o iguales a los mximos admitidos.3) Medicin de la resistividad del terreno:La medicin de la resistividad del terreno es la razn ms importante para los electricistas al disear sistemas de puesta a tierra. La resistividad es un factor determinante en el valor de resistencia a tierra que pueda tener un electrodo enterrado, puede determinar a que profundidad debe ser enterrado el mismo para obtener un valor de resistencia bajo. La resistividad puede variar ampliamente en terrenos que tengan las mismas caractersticas, su valor cambia con las estaciones. La misma es determinada grandemente por el contenido de electrolitos, el cual consiste de humedad,mineralesy sales disueltas. Un suelo seco tiene un alto valor de resistividad si no contiene sales solubles. La resistividad es tambin influenciada por latemperatura.El mtodo ms utilizado por los electricistas para realizar las mediciones es el de Wenner:Para la medicin se disponen 4 electrodos en lnea recta y equidistantes una distancia "a", simtricamente respecto al punto en el que se desea medir la resistividad del suelo, como semuestraposteriormente, el equipo de medida es un telurmetro de cuatro terminales, los electrodos externos son los de inyeccin de la corriente y los centrales los encargados de medir la cada de potencial (en funcin de la resistencia).El valor obtenido con la medicin es sustituido en la expresin (1), obtenindose un valor promedio de resistividad aparente a una profundidad equivalente a la distancia "a" entre los electrodos:

Donde:: Distancia entre electrodos en metrosb : Profundidad del electrodo en metrosR : Valor de resistencia obtenido en la medicin con el telurmetroSi a > 20b la expresin anterior se puede aproximar a:(conen m )(conen pies)En relacin a este mtodo, deben tenerse presente los siguientes aspectos:La profundidad de sondeo es la comprendida entre la superficie del terreno y la profundidad a la cual la corriente se ha reducido a la mitad de su valor en la superficie, siendo esta profundidad de exploracin aproximadamente de 0.75 "".Eleccin de la profundidad deinvestigacin: Cuanta mayor extensin vaya a ocupar el electrodo de tierra, mayor ser la profundidad de exploracin del suelo de cuyas caractersticas depende el SPT.Por otro lado, los potenciales en la superficie dependen principalmente de la resistividad de la capa superficial de terreno que se escoja, mientras que la resistencia de puesta a tierra no depende de ella.

Figura 1.Esquema para la medicin de resistividad del terreno por el mtodo deWenner, con un telurmetro clsico de cuatro terminales.Criterios prcticos a tener en cuenta al medir la resistividad del terreno:a. La profundidad de los electrodos no debe sobrepasar 30 cm.b. Es conveniente que se realicen mediciones en diferentes direcciones para un mismo sondeo, por ejemplo de Norte a Sur y de Este a Oeste, debido a las caractersticas de anisotropa de los suelos.c. Al elegir la profundidad de exploracin no se recomiendan profundidades mayores a los 8 metros puesto que es muy difcilpoderllegar con las tomas de tierra hasta esos niveles, esto implica separaciones interelectrdicas hasta 11 metros.d. No es conveniente que las mediciones se realicen donde existan tomas de tierra o tuberas, puesto que las mismas provocan que la corriente que se inyecta en el terreno tome otra trayectoria no deseada perturbando as el resultado.e. Si se quiere conocer la resistividad existente en una puesta a tierra, es obligatorio realizar la medicin en una zona cercana a la misma, con caractersticas similares y con la misma conformacin geolgica, a una separacin igual o mayor a tres veces la separacin de los electrodos.f. Al realizar las mediciones en las diferentes direcciones (Norte-Sur)(Este-Oeste),los valoresde resistencia obtenidos para cada separacin entre electrodospueden ser promediados, no pueden ser promediados valores obtenidos con diferentes. Con estos valores obtenidos se traza la curva de resistividad, por la cual se selecciona, a que profundidad deben ser enterrados los electrodos.4. Cuando por los valores de la resistividad del terreno, de la corriente de puesta a tierra o del tiempo del eliminacin de la falla, no sea posible tcnicamente, o resulte econmicamente no factible mantener los valores de las tensiones de paso y contacto dentro de los lmites admisibles, deber recurrirse alempleode medidas adicionales de seguridad a fin de reducir losriesgosa las personas y losbienes.Tales medidas podrn ser entre otras:a. Hacer inaccesibles las zonas peligrosas.b. Disponer de suelos o pavimentos de elevada resistividad que aslen suficientemente de tierra las zonas deserviciopeligrosas.c. Aislar todas las empuaduras o mandos que hayan de ser tocados.d. Establecer conexiones equipotenciales entre la zona donde se realice el servicio y todos los elementos conductores accesibles desde la misma.e. Aislar los conductores de tierra a suentradaen el terreno.Se dispondr el suficiente nmero de rtulos avisadores con instrucciones adecuadas en las zonas peligrosas y existir a disposicin delpersonalde servicio,mediosde proteccin tales como calzado, guantes, banquetas o alfombras aislantes.4. Un barraje es una pletina decobrepretaladrada, con dimensiones y separacin de pernos y huecos. Debe ser dimensionado de acuerdo con los requisitos inmediatos de aplicacin y teniendo en consideracin futuros crecimientos, sus dimensiones mnimas son de 5 mm de espesor x 50 mm de ancho y longitud variable.Es preferible pero no imprescindible que sea recubierto con nquel, si no lo es, debe limpiarse antes de unir los conectores. Deben utilizarse conectores certificados de compresin de dos huecos osoldaduraexotrmica y debe ser aislada de su soporte, se recomienda una separacin de 50 cm.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorFigura 1. Barrajes equipotenciales y zonas de conexin5. En las lneas de tierra debern existir los suficientes puntos de puesta a tierra o como tambin se llaman barrajes equipotenciales, mediante estos barrajes es posible interconectar todas las puestas a tierra, esto permite un fcil acceso a las diferentes puestas a tierra lo que facilita los mantenimientos y las mediciones de resistencia y equipotencialidad.6. Para la puesta a tierra se podrn utilizar en ciertos casos, previa justificacin:a. Las canalizaciones metlicas.b. Los blindajes de cables.c. Los elementos metlicos de las fundaciones, exceptuando las armaduras pretensadas del hormign.4. Los conductores o bajantes empleados en las puestas a tierra cumplirn las siguientesprescripciones:a. Tendrn una resistenciamecnicaadecuada y ofrecern una elevada resistencia a lacorrosin.b. Su seccin ser tal, que la mxima corriente que circule por ellos en caso de defecto o de descarga atmosfrica no lleve a estos conductores a una temperatura cercana a la defusin, ni ponga en peligro sus empalmes y conexiones.c. Podrn usarse como conductores de tierra lasestructurasdeacerode apoyo delos elementos de la instalacin.d. Deben instalarse procurando que su recorrido sea lo ms corto posible.e. Se prohbe que el bajante de tierra presente cambios bruscos dedireccin, teniendo en cuenta que el ngulo de curvatura no puede ser menor de 90 grados y tendr unradiode curvatura no menor de 203 mm (8 pulgadas).f. Se recomienda que sean conductores desnudos instalados al exterior de forma visible, en el caso de que fuese conveniente realizar la instalacin cubierta, deber serlo de forma que pueda comprobarse el mantenimiento de sus caractersticas.a. Los empalmes y uniones debern realizarse con medios de unin apropiados (grampas Ampact, soldadura exotrmica, etc.), que aseguren la permanencia de la unin y que no se experimenten calentamientos al paso de la corriente superiores a los del conductor, y estn protegidos contra la corrosin galvnica.8) Para la medicin de la resistividad del terreno y la resistencia de tierra ser conveniente realizar las mediciones con el terreno seco, por lo menos a una semana despus de la ltima lluvia.9. Cuando la humedad del terreno vare considerablemente de unas pocas del ao a otras se tendr en cuenta esta circunstancia al dimensionar y establecer el sistema de tierra. Se utilizarn recubrimientos con gravilla en la subestacin entre otras cosas como ayuda para conservar la humedad del suelo.10) En la subestacin se pondrn a tierra los siguientes elementos:a. Los chasis y bastidores de aparatos de maniobra.b. Los envolventes de losconjuntosde armarios metlicos.c. Las puertas metlicas de los locales.d. Las vallas y cercas metlicas.e. Las columnas, soportes, etc.f. Las estructuras y armaduras metlicas de losedificiosque contengan instalaciones de alta tensin.g. Los blindajes metlicos de los cables.h. Las tuberas y conductos metlicos.i. Las carcasas de lostransformadores.j. Los hilos de guarda o cables de tierra de las lneas areas.k. Los neutros de los transformadores.l. Los circuitos de baja tensin de los transformadores de medida.m. Los limitadores, descargadores, pararrayos, para eliminacin de sobretensiones o descargas atmosfricas.n. Los elementos de derivacin a tierra de los seccionadores de puesta a tierra.Sern interconectadas todas las puestas a tierra de la subestacin (puestas a tierra deservicio y proteccin), garantizando la equipotencialidad de la misma.11) Las puestas a tierra de los dispositivos utilizados como descargadores de sobretensiones se conectar a la puesta a tierra delaparatoo aparatos que protejan. Estas conexiones se realizarn procurando que su recorrido sea mnimo (para evitar tensiones inducidas en los bajantes de conexin) y sin cambios bruscos de direccin.12) En los conjuntos protegidos por envolvente metlica deber existir un conductor de tierra comn para la puesta a tierra de la envolvente, dispuesta a lo largo de toda la aparamenta. La seccin mnima de dicho conductor ser de 35 mm2 de conductor cobre.Las envolventes externas de cada celda se conectarn al conductor de tierra comn, como asimismo se har con todas las partes metlicas que no formen parte de un circuito principal o auxiliar que deban ser puestas a tierra.A efectos de conexin a tierra de las armaduras internas, tabiques de separacin de celdas, etc., se considera suficiente para la continuidad elctrica, su conexin con tornillos o soldadura. Igualmente las puertas de compartimento de alta tensin debern unirse a la envolvente de forma apropiada.Las piezas metlicas de las partes extrables que estn normalmente puestas a tierra, deben mantenerse puestas a tierra mientras el aislamiento entre los contactos de un mismo polo no sea superior, tanto a frecuencia industrial como a onda de choque, al aislamiento de tierra o entre polos diferentes. Estas puestas a tierra debern producirse automticamente.13) Los elementos metlicos de laconstruccinen edificaciones que alberguen instalaciones de alta tensin, debern conectarse a tierra de acuerdo con las siguientes normas:a) En los edificios deestructurametlica los elementos metlicos de la estructura debern ser conectados a tierra. En estas construcciones, los restantes elementos metlicos como puertas, ventanas, escaleras, barandillas, tapas yregistros, etc., as como las armaduras en edificios de hormign armado, debern ser puestas a tierra cuando pudieran ser accesibles y ponerse en tensin por causa de fallas o averas.b) Cuando la construccin estuviera realizada conmateriales, tales como hormign en masa, ladrillo o mampostera, no es necesario conectar a tierra los elementos metlicos anteriormente citados, ms que cuando pudieran ponerse en tensin por causa de defecto o averas, y adems pudieran ser alcanzados por personas situadas en el exterior de los recintos de servicio elctrico.14) Los elementos metlicos que salen fuera del rea de la subestacin, tales como rales y tuberas, deben estar conectados a la instalacin de tierra general en varios puntos si su extensin es grande. Ser necesario comprobar si estos elementos pueden transferir al exterior tensiones peligrosas, en cuyo caso deben adoptarse las medidas para evitarlo mediante juntas aislantes, u otras medidas si fuera necesario.15) La cerca de la subestacin se colocar a un metro hacia dentro del permetro de la malla, para evitar tensiones de contacto peligrosas para una persona parada en la parte exterior de la subestacin y tocando la cerca de la misma, la cerca se conectar a dicha malla en cada uno de sus vrtices.En subestaciones ya construidas donde la cerca de la subestacin se encuentra separada de la malla, se garantizar lo siguiente:1. Si la cerca esta construida de hormign, se conectar lapuertade la subestacin con la malla por dos lugares garantizando la equipotencialidad del lugar, esta conexin se realizar utilizando conductores de cobre o acero-cobre.2. Si la cerca es metlica conjuntamente con la puerta se conectar tambin a la malla de la subestacin por varios lugares.16) Las subestaciones alimentadas en alta tensin por cablessubterrneosprovistos de envolventes conductoras (apantallado) unidas elctricamente entre s, se conectarn todas las tierras en una tierra general en los dos casos siguientes:a) Cuando laalimentacinen alta tensin forma parte deuna redde cables subterrneos con envolventes conductoras, de suficiente conductividad.b) Cuando la alimentacin en alta tensin forma parte de unaredmixta de lneas y cables subterrneos con envolventes conductoras, y en ella existen dos o ms tramos de cable subterrneo con una longitud total mnima de 3 km con trazados diferentes y con una longitud cada uno de ellos de ms de 1 km.En las instalaciones conectadas aredesconstituidas por cables subterrneos con envolventes conductoras de suficiente seccin, se pueden utilizar como electrodos de tierra dichas envolventes, incluso sin la adicin de otros electrodos de tierra.17) Despus de construida la malla sern comprobadas las tensiones de paso y contacto que pueden aparecer en la malla, garantizando que los valores medidos estn por debajo de los lmites admisibles. Para efectuar esto se utilizara un voltmetro de resistencia interna de 1000 . Los electrodos de medida parasimulacinde los pies debern tener una superficie de 200 cm2 cada uno y debern ejercer sobre el suelo unafuerzamnima de 250 N cada uno, la fuerza de 250Newtona que se alude puede obtenerse mediante pesos. Ver Figura 2. Se emplearnfuentesde alimentacin de potencia adecuada para simular la falla, de forma que la intensidad empleada enel ensayosea como mnimo el 1% de la corriente para la cual ha sido dimensionada la instalacin sin que sea inferior a 50 A para subestaciones y 5 A para centros de transformacin, con lo que se eliminan los defectos de las posibles tensiones vagabundas o parsitas circulantes por el terreno. Consecuentemente, y a menos que se emplee un mtodo deensayoque elimine el efecto de dichas corrientes parsitas, por ejemplo, mtodo deinversinde la polaridad, se procurar que la intensidad inyectada sea del orden del 1 por 100 de la corriente para la cual ha sido dimensionada la instalacin y en cualquier caso no inferior a 50 A para subestaciones y 5 A para centros de transformacin. Medidos los valores de tensin de paso (Vc) y contacto (Vp) a la corriente de ensayo (IE) se procede a calcular por extrapolacin los valores de Vc y Vp a corriente de puesta a tierra IT.(corriente de falla a tierra para el cual ha sido diseada la instalacin).Para realizar la medicin de estas tensiones se seguirn los siguientes pasos:a. Mediante el empleo del equipo adecuado inyectar una corriente alterna entre el electrodo de tierra y un electrodo auxiliar(dispersor).b. El valor de la corriente a inyectar ser determinado siguiendo las disposiciones reglamentarias.c. El electrodo auxiliar habr que emplazarlo a una distancia tal que el reparto de corriente que parte del electrodo resulte regular. Este aspecto ser preferible determinarlo por ensayo en la propia instalacin.d. Con un voltmetro de resistencia interna de 1000 medir en el interior y en el exterior del rea protegida las tensiones presentes en el terreno a distancias de 1m y entre partes metlicas del voltmetro emplear dos pesos de 25 kg cada uno y 200 cm2 de superficie de contacto con el suelo tambin cada uno.e. Los resultados obtenidos en el ensayo habr que referirlos a las condiciones presentes durante un fallo a tierra en la instalacin, para ello bastar aplicar la expresin siguiente:paso =contacto=Cuando se utilice el mtodo de inversin de polaridad se tendr en cuentaque:Para la tensin de paso medida:p.medida =Para la tensin de contacto medida:c.medida =Siendoylas tensiones de paso y contacto respectivamenteinyectadas en un sentido yylas inyectadas en sentido contrario.Se comprende la facilidad que este ensayo puede entraar riesgos para el personal operador y para las personas en general, si los valores de corriente son elevados, y como desconocemos si van a aparecer gradientes de potencial elevados. Las medidas deben realizarse por personal especializado y extremando las condiciones de seguridad.Es importante, delimitar la zona donde se efectan las mediciones mediante cintas, carteles de sealizacin,sealesluminosas si fuera necesario, etc. principalmente en los alrededores de los electrodos que se emplean como toma de tierra auxiliar, que puede estar constituida por varios electrodos de barra.Los sitios de medicin deben tomarse al azar, tanto en la parte externa como interna y en tantos puntos como lo permita la instalacin. Se deben dar prioridad a puntos ubicados en el permetro de la malla, pues en estos sitios existe mayorprobabilidadde tensiones altas, enespeciallos soportes metlicos, puertas metlicas de acceso, rejillas de ventilacin accesibles a personas, carriles para el desplazamiento de transformadores y, en general, cualquier otro tipo de elemento que, en un momento dado, pueda estar en contacto con las personas, referenciando todos los lugares con una clara identificacin.Para instalaciones nuevas, sobre todo si son importantes, se recomienda efectuar las mediciones cuando ya est montado todo el SPT y antes de proceder a la etapa de acabados asflticos, de gravilla u otros.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorFigura 2. Representacin de medicin de tensin de paso y contacto.18) Las subestaciones despus de ser construidas sers recubiertas en toda su rea con una capa de gravilla de 10 a 15 cm otra opcin pudiera ser recubrir la misma con una capa de hormign de 10 cm, exceptuando las reas donde se encuentran los transformadores de potencia y los desconectivos por alta y baja (interruptores o desconectivos portafusibles), las cuales sern recubiertas con una capa de gravilla con un espesor no menor de 10 a 15 cm.19) Los electrodos verticales de neutros y pararrayos se vinculan a la malla de tierra y sern tenidos en cuenta al determinar el valor total del sistema de puesta a tierra.20) La seccin mnima de los conductores de tierra deber ser determinada en funcin de la corriente mxima previsible de falla.21) Si los clculos basados en el diseo preliminar indican que pueden existir diferencias de potencial peligrosos dentro de la subestacin, las siguientes posiblessolucionesdeben ser estudiados y aplicadas donde sea apropiado:a. Disminucin total de la resistencia de tierra: Una total disminucin de la resistencia de tierra disminuir el mximo GPR (mxima elevacin de potencial en la red de una subestacin con respecto a un punto distante que se asume que est al potencial de tierra remoto) y por tanto la mxima tensin transferida. La va ms efectiva para disminuir la resistencia de una malla de tierra es por un incremento del rea ocupada por la malla. Pozos o varillas enterradas profundamente pueden ser usados si el rea disponible es limitada y las varillas penetran capas de baja resistividad. Una disminucin en la resistencia de la subestacin puede o no disminuir apreciablemente los gradientes locales, dependiendo del mtodo usado.Otra manera efectiva y econmica de controlar los gradientes es incrementar ladensidadde varillas de tierra en el permetro. Esta densidad puede ser decrementada hacia el centro de la malla.Otro mtodo para controlar los gradientes perimetrales y los potenciales de paso es enterrando dos o ms conductores en paralelo alrededor del permetro a profundidades sucesivamente mayores segn la distancia de separacin de la subestacin. Otra metodologa es variar el espaciamiento de los conductores colocando un espaciamiento menor de los conductores cercanos al permetro de la malla.b. Espaciamiento cercano de la malla: Con el empleo de espaciamientos de los conductores cercanos, la condicin del plato continuo puede ser aprovechado ms estrechamente. Potenciales peligrosos dentro de la subestacin pueden por tanto ser eliminados a uncosto. El problema en el permetro puede ser ms difcil, especialmente en pequeas subestaciones donde la resistividad es alta. Sin embargo, es usualmente posible enterrar los conductores de tierra por fuera de la lnea de la cerca para asegurar que los gradientes escarpados que surgen inmediatamente fuera del permetro de la malla no contribuyan a mayores tensiones peligrosas de contacto.c. Desviar una gran parte de la falla de corriente hacia otros caminos, conectando conductores de guarda en lneas de transmisin o disminuyendo el valor de resistencia de la base de la torre en las proximidades de la subestacin, parte de la corriente de la falla se desviar a partir de la malla. Sin embargo, en relacin con lo ltimo, debe ser valorado el efecto de los potenciales de falla cercanos a las bases de las torres.d. Limitando la corriente de falla total: Si es factible, limitando la corriente total de la falla disminuir el GPR y todos los gradientes en proporcin. Sin embargo, otros factores harn normalmente esto imprctico. Adems si es realizado a cuenta de un mayor tiempo de limpieza de la falla, eldaopuede ser incrementado en lugar de disminuir.e. Limitando el acceso a reas limitadas: Limitando el acceso a ciertas reas se reducir la probabilidad de daos al personal.22) La profundidad de enterramiento de la malla se realizar a profundidades que oscilen entre 0.60 y 0.80 m.23) Al margen de las necesidades especficas relativas a la resistividad del terreno y a las tensiones de paso y contacto, las retculas de la malla de tierra se podrn densificar mediante el agregado de ramas adicionales en las proximidades de las estructuras de retencin de barras el hilo de guarda, los transformadores de medida y pararrayos.24) Los bajantes para conexin a la malla debern ser conectadas, con la mnima longitud posible, a dos de los lados de la retcula que rodean los prticos y/o estructura soporte de equipo. Cada conexin se har lo ms cercana a los cruces de la malla. La seccin de los cables de bajada deber ser igual a la seccin del cable de la malla de tierra.25) Los pararrayos se conectarn a la malla de tierra de forma tal que las corrientes que drenen no afecten la zona de puesta de aparatos de seal (TC, TV,capacitoresde acople).26) Los canales interiores para cables llevarn un conductor de puesta a tierra similar al de los exteriores igualmente vinculado a la malla de puesta a tierra.27) Los locales donde se instale equipamiento electrnico debern estar provistos de un plano de tierra equipotencial, compuesto por una plancha de cobre continuo sobre todo el piso, con un espesor aproximado de 0.1 mm o cinta de cobre 100 x 1 mm en configuracin mallada, dependiendo del nmero y posicin de los aparatos, instalada por ejemplo bajo el falso piso. Dicho plano de tierra constituir el colector de la puesta a tierra funcional y de seguridad, para todos los aparatos electrnicos instalados, declase2 kV.El plano de tierra deber ser conectado a una nica toma de tierra que llegue a la malla de tierra mediante conexin de seccin adecuada. Dicha conexin, si es de longitud superior a algunos metros, deber ser de tipo blindado, debiendo ser dicho blindaje conectado a tierra, slo del lado de la malla de tierra.Las tierras de los aparatos debern conectarse al mencionado plano de tierra equipotencial, en modo radial, cada una con conexin propia de mnima longitud.Todos los aparatos no electrnicos (otras alimentaciones yservicioscomo la instalacin de acondicionamiento deaire, etc.), debern conectarse a la toma de tierra utilizando conexiones independientes de las anteriores.28) Como metodologa de clculo de la malla para suelos uniformes se utilizar la propuesta por la IEEE Std-80 2000:Constantes: : Resistividad aparente del terreno, .mI : Corriente de falla monofsica en el secundario, kAIo : Corriente de falla monofsica a tierra en el primario, Atc : Tiempo de despeje de la falla, sKF : Constante para diferentes materiales a diferentes temperaturas de fusin Tm y una temperaturaambientede 40 oC.Variables:hs : Grosor de la capa superficial, ms : Resistividad aparente de la capa superficial, .mL1 : Largo de la malla, mL2 : Ancho de la malla, mh : Profundidad de enterramiento de la malla, mLc : Longitud total del conductor horizontal, mLv : Longitud de un electrodo tipo varilla, mD : Espaciamiento entre conductores, mN : Nmero de electrodos tipo varillaUpaso tolerable : Tensin de paso tolerable, VUcontacto tolerable : Tensin de contacto tolerable, VUreticula : Tensin de la retcula en caso de falla, VUpaso : Tensin de paso en caso de falla, VA : Seccin transversal del conductor, mm2Cs : Coeficiente en funcin del terreno y la capa superficialLT : Longitud total del conductor, mA : rea disponible para construir la puesta a tierra, m2Rg : Resistencia de puesta a tierra calculada, Km : Factor de espaciamiento para tensin de mallaKii : Factor de correccin por ubicacin de electrodos tipo varillaLp : Longitud del permetroKh : Factor de correccin por la profundidad de enterramiento de la mallan : Factor de geometraKi : Factor de correccin porgeometrade la mallaKs : Factor de espaciamiento para la tensin de paso: Corriente admisible por el cuerpo humanoa) Conductor a utilizar:Amm2 =mm2 (2)b)Tensiones de paso y contacto mximas tolerables:Para una persona de 70 kg:(corriente admisible soportada por el cuerpo humano).Upaso tolerable=(V) (3)Ucontacto tolerable=(V) (4)Donde:Cs=1-(5)c) Determinacin de la configuracin inicial:Longitud del conductor LT = Lc+N * Lv (m) (6)Donde Lc=((m) para mallas cuadradas o rectangularesClculo del rea: A=L1*L2 (m2)d) Clculo de la resistencia de puesta a tierra Rg en ohmios:Rg=() (7)e) Clculo del mximo potencial de tierra (GPR):GPR = IG * Rg (V) donde IG=1,9 Io (A) (8)Si GPR > Ucontacto tolerable se calculan las tensiones de malla y de paso en caso de falla; si GPR < Ucontacto tolerable , entonces el diseo ha concluido.f) Clculo de tensin de retcula en caso de falla:Ureticula=(V) (9)Donde: Km=(10)Kii = 1 para mallas con electrodos de varilla a lo largo del permetro, en las esquinas o dentro de la malla.Kii =para mallas sin electrodos tipo varilla o con pocas varillas dentro de la malla.Kh=y Ki = 0.644 + 0.148 * nn = na*nb*nc donde: na=nb =nc=Lp= (L1+L2)*2 (m) para mallas cuadradas o rectangulares.Ureticula > Ucontacto, se debe cambiar la configuracin de la malla; si Ureticula < Ucontacto se pasa a calcular la tensin de paso.g) Clculo de la tensin de paso en caso de falla:Upaso=(V) (11)Ks=(12)Si Upaso> Upaso tolerable cambiar la configuracin de la malla; si Upaso < Upaso tolerable el diseo ha terminado.29) Se establece como valor mximo de resistencia de puesta a tierra a lograr con la malla de tierra diseada un valor de 1 Ohm.30) Se utilizar unmodelode clculo ms complejo (modelo de dos capas) para disear una malla de tierra, cuando estemos en presencia de suelos con una marcada no uniformidad (suelos multicapas). Adems, cuando existen asimetras en la malla, cuando existen espaciamientos desiguales en conductores o varillas y cuando es necesario ms flexibilidad en la determinacin de puntos locales de peligro.31) En lugares donde sea necesario realizar el montaje de pozos profundos para lograr disminuir la resistencia de la malla se seguirn los siguientes criterios: El criterio fundamental para decidir el montaje de electrodos profundos, es que las capas inferiores sean de mucha menor resistividad, esto es verificado al realizar el sondeo de resistividad a varias profundidades. Deben ser ubicados en la periferia de la malla, pero como parte de ella, no separados. La profundidad a la cual se enterrar el electrodo profundo estar determinada por el sondeo de resistividad realizado, el que determinar a que profundidad se encuentra la menor resistividad, y a esta ser la profundidad donde se montar el electrodo profundo. Que el montaje del pozo profundo llegue a profundidades donde se encuentre el manto fretico (saturacin de humedad) no garantiza que exista una baja resistividad. El hoyo que se abra para el montaje del electrodo profundo ser rellanado con el mismo suelo que se extrae o con un suelo artificial de baja resistividad. Se garantizar que el suelo que se utiliza como relleno debe ser debidamente compactado alrededor del electrodo.1. ConclusionesI. Con el anlisis crtico de las normativas vigentes en Cuba en relacin al diseo de las mallas de tierra en subestaciones se llega a la conclusin que se debe hacer una revisin de las mismas, para que recojan los nuevos descubrimientos que han acontecido en este campo (en cuanto a clculo, medicin, configuraciones de puestas a tierra, mejoramiento de los sistemas de puesta a tierra, entre otros). Muchos de estos aspectos son mencionados en la gua realizada por el autor.II. La gua de diseo realizada constituye una herramienta de diseo de mucha importancia para dar respuesta a las situacin existente en el pas vinculada con este tema.III. Esta gua puede servir de base para elaborar una nueva norma cubana para el diseo de mallas de tierra en subestaciones de potencia.Bibliografa

1. estaciones transformadoras. Argentina.2. Gerencia Tcnica, Transener S.A. Gua de diseo y normas para puesta a tierra de3. Casas Ospina, Favio. Tierras. Soporte de la Seguridad Elctrica. SegundaEdicin. Bogot. D.C., Junio del 2003.4. IEEE Std 80-2000 (Revision of IEEE Std 80-1986). IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding. Approved 30 January 2000.5. Noriega Stefanova, Ernesto. Metodologa para eldiseo de sistemasde puesta a tierra en lneas y subestaciones para tensiones intermedias.Tesispresentada en opcin al grado cientfico de Master enIngenieraElctrica.6. UNESA, Unidad Elctrica, S.A. Comit dedistribucincomisin de reglamentos. Mtodo de clculo yproyectode instalaciones de puesta a tierra para centros de transformacin conectados a redes de tercera categora. 1989.7. Norma Espaola ITC MIE-RAT 13. Instalaciones de puesta a tierra.8. Granero, Andrs. Centro de Formacin Schneider. Medidas y vigilancia de las instalaciones de puesta a tierra. Mayo 2001.Autor: M.Sc. Ernesto Noriega StefanovaEmpresa Elctrica Matanzas. CUBA.Datos del autor:Naci el 7 de Julio de 1973, obtuvo los ttulos de Ingeniero Electricista en 1998 y Master en Ingeniera Elctrica en el ao 2004 en laUniversidadCentral de las Villas. Desde 1998 hasta la fecha se desempea como Investigador Principal del Grupo de Ingeniera de Distribucin dela EmpresaElctrica Matanzas. Su experiencia profesional se centra en la actividad de investigacin, operacin de los sistemas de distribucin ydocencia. Ha realizado diversasinvestigacionesen suempresavinculada a las temticas de puestas a tierra, proteccin contra rayos de las redes de distribucin,coordinacinde aislamiento ycalidadde energa.Empresa Elctrica Matanzas.Contreras # 70, CP 40100. Matanzas. CUBA.

Comentarios Domingo, 26 de Agosto de 2007 a las 16:38|0Enrique JaureguialzoEs muy evidente que Ernesto Noriega es docente, ya que su trabajo lo evidencia a cada paso. Ha hecho un estudio muy profundo del tema "puestas a tierra". Tambin me tiene impresionado las falencias que Ernesto ha encontrado en las normas de la ex URSS sobre ese mismo tema. Me llama la atencin, ya que la electricidad se comporta por igual en todas partes, lo mismo que los rayos y sus consecuencias. Viernes, 24 de Agosto de 2007 a las 08:54|0GUSTAVO ALONSO CASTAO FLOREZHola. Hay aspectos de la vida prctica que se podran mencionar para que la gente tenga mayor oportunidad de hacer uso del tema de diseo de una puesta a tierra.Casos como el tiempo de despeje de fallas y la resisitividad promedio del terreno, seran unas de las cosas que se debera indicar como hacerlo.

Leer ms:http://www.monografias.com/trabajos21/mallas-de-tierra/mallas-de-tierra.shtml#ixzz3PQ0oZ2WE