pozo a tierra medidas 2

8/15/2019 Pozo a Tierra Medidas 2

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Diseño de PAT de Pabellón Minas para el laboratorio de rayos X

CONTENID

INTEGRANTES

o Gomez Ñaupas Anthony 1319019o Japura Chum!ray "r!an 1119013o Or#aya $u!spe %u!s 1319003&

o 'a(a)!os Cha*ez Dan!e( 1319010+o 'a*,n Cue((ar G!an)ar(o 13190-0o Ra.a!(e A)osta /anue( 1319000o Sa(azar Torres G!o*ann! 13190-1



INTRODUCCIÓN.........................................................................................1

I. MARCO TEORICO.................................................................................2

i. Defnición.........................................................................................2ii. Funcionamiento................................................................................3

iii. Partes de una puesta a tierra puntual...........................................3

iv. Diseño de una puesta a tierra puntual.............................................

II. NORMATIVIDAD...................................................................................7

i. Principales !ormas y "e#lamentos de Pr$ctica................................%

III. EXPERIMENTACIÓN...........................................................................8

i. M&todo de 'enner...........................................................................(i. Procedimiento..................................................................................)

IV. PROCEDIMIENTO PARA HALLAR LAS ESTRETIFICACIONES.............11

Paso *+ ,olocamos los datos en el papel lo#ar-tmico traando la curva.............................................................................................................**

Paso 2 ,on las curvas TA/ obtenemos los puntos 0* y 02 los cuales son.............................................................................................................**

Paso 3 ,$lculo de la 1ltima capa+........................................................**

V. DISEÑO DEL POZO A TIERRA.............................................................12

VI. PRESUPUESTO................................................................................15

VII. CONCLUSIONES..............................................................................16



NDICE DE 2IGRAS

Fig!" 1# C$%&g!"'i(% )*+!"+i&'"," ,) -$* *)-$*2Fig!" 2# Di*/)!*i(% ,) '$!!i)%+)* )% )- *)-$2

Fig!" 0# P.A.T '$% )-)'+!$,$ )!+i'"-Fig!" E*3)4" ,) 4),i,"* ,) )%%)! 4$,)-$* ,) *)-$* ,) ,$*)*+!"+$*5Fig!" 5# O/+i4i"'i(% ,)- )-)'+!$,$ )!+i'"- '$% !)--)%$ )% /$$6Fig!" 6# R)*i*+)%'i" ,) ,i*/)!*i(% ,) )-)'+!$,$ )!+i'"-6Fig!" 7# M+$,$ ,) )!%)!8&g!" 8# E*+!"+i&'"'i(% ,)- *)-$11Fig!" 9# Di*):$ ,) /$$ " +i)!!"1

NDICE DE 2OTOS

F$+$ 1# P";)--(% Mi%"*9F$+$ 2# '$-$'"'i(% ,) -"* "!i--"* " %" ,i*+"%'i" <<"<<9F$+$ 0# U*$ ,) +)-!(4)+!$1= NDICE DE TA"%AS

TA>LA 1# M),i'i$%)* ,) !)*i*+)%'i"1=TA>LA 2# Di4)%*i$%)* ,) "4/-i"'i(% ,)- /$$ /$! +i-i"! i4/!)g%"%+)* 12



INTRODCCI4N

n nuestra vida de aprendiae sobre la electricidad4 un tema muyimportante 5ue tenemos 5ue tener en cuenta es la protección tanto de

la vida 6umana como la de los e5uipos el&ctricos. 7na manera deprotección tanto en las casas4 en las industrias e incluso en lassubestaciones el&ctricas es la instalación de una puesta a tierra 8PAT9.

Por puesta a tierra se comprende como la cone:ión de un conductorel&ctrico 8electrodo de cobre electrol-tico9 enterrado en el suelo con lafnalidad de dispersar las corrientes el&ctricas #eneradas por ;u#as y dara la instalación el potencial de re;erencia cero.

l obetivo de la puesta a tierra es dar un camino de baa resistencia a lainstalación4 por lo 5ue la naturalea del terreno in<uenciara en el tipo dePAT. :isten di;erentes m&todos y teor-as sobre cómo podemos conectarla varilla4 los tratamientos de los suelos4 etc.

n este presente trabao diseñaremos una puesta a tierra para el=aboratorio de "ayos X de la Facultad de Minas de la 7niversidad!acional Mayor de >an Marcos.

l m&todo utiliado para encontrar la resistividad del terreno es el de las sondas o M&todo de 'enner. ,on estos datos 6allaremos laestratifcación del suelo y ele#iremos la meor opción para la instalación

del electrodo.

n el trabao nos basaremos en las consideraciones del ,!?7tiliaciónpara una puesta a tierra óptima y otras normas concernientes a estetema.

*



I5 /ARCO TEORICO

SISTE/A DE ATERRA/IENTO

!5 De6n!)!,n5

=a Puesta a tierra son instalaciones subterr$neas 8f#ura * y 29 deelectrodos desnudos en contacto directo con el suelo4 destinados aconducir y dispersar corrientes el&ctricas4 para brindar la se#uridadl&ctrica 5ue proveen las !ormas y ase#urar el correcto ;uncionamientode los aparatos conectados al circuito el&ctrico4 aparte otros benefcios5ue se traducen en la calidad del uso del servicio el&ctrico4 tienen dosfnalidades importantes.

a7 E*a)uan y D!spersan Corr!entes E(8)tr!)as )on /n!maRes!sten)!a5

=as corrientes 5ue se canalian 6acia tierra tienen diversos or-#enes yamplitudes4 en todos los casos4 su dispersión en el suelo se 6ace atrav&s de la "esistencia total del sistema de puesta a tierra 8circuito4cone:iones4 componentes y suelos9 cuya ma#nitud en lo posible debeser m-nima para ase#urar la protección de las personas lo cual dependede la efciencia lo#rada en la instalación de los electrodos del suelo.

7 'ro*een a (as /asas e( 'oten)!a( #e Re.eren)!a )ero5

l comportamiento de la tierra como un sumidero infnito de car#a4 6ace5ue su Potencial l&ctrico sea cero 8@B9C lue#o4 todo aparato cuya Masasea conectada a la Tierra estar$ provisto de dic6o Potencial de"e;erencia cero4 5ue propiciara su óptimo ;uncionamiento4 como el delos dispositivos asociados a &l.

2

Fi#ura *+ ,onf#uraciónestratifcada de los

suelos

Fi#ura 2+ Dispersión decorrientes en el suelo



!!5 2un)!onam!ento

,onducen en permanencia4 en ;orma ino;ensiva4 a trav&s de su"esistencia de Dispersión4 pe5ueñas corrientes de distintos or-#enes yocasionalmente durante muy cortos periodos previos al ;uncionamientode la Protección l&ctrica4 mayores corrientes #eneralmente asociadas a;allas del aislamiento u otras por inducción o descar#a atmos;&rica.

)7 2un)!onam!ento 'ermanente5

Dispersión de pe5ueñas corrientes de ,ar#a st$tica4 Fu#a deAislamiento4 desbalance de ,ar#as4 o a5uellas de recorrido err$tico4

como las corrientes /eoma#n&ticas e nducidasC impidiendo laacumulación de car#as y electriación de las Masas de los aparatosel&ctricos y de los obetos met$licos pró:imos4 lo cual no e:i#e baasresistencias de Puesta a Tierra.

#7 2un)!onam!ento O)as!ona(5

=a necesidad de evacuar #randes corrientes a Tierra4 proviene de las;allas del aislamiento de los aparatos o de los circuitos el&ctricosCpueden ser EFrancas o EAmorti#uadas4 asimismo la ori#inan los

impactos Edirectos o indirectos de las descar#as atmos;&ricasC en todosestos casos 6ay mayor peli#ro para las personasC la "esistencias dePuesta a Tierra deber$ ser lo m$s baa posible.

Para ase#urar la Protección a Tierra4 la "esistencia de Dispersión 8"T9ser$ G 2H 06m. ,uando el !eutro de la "ed de >uministro est$ aisladode Tierra4 y G 2.B 06m. ,uando dic6o !eutro est$ conectado a TierraC enambos casos4 las !ormas estipulan de I 2H 06mC mientras 5ue paraDescar#as Atmos;&ricas 8"T9 deber$ ser I 2.B 06m.

!!!5 'artes #e una puesta a t!erra puntua(5

Presenta una conf#uración sencilla4 basada en un electrodo simple4embutido en un "elleno conductor4 dentro de una e:cavación4 con unade sus e:tremidades accesibles para la cone:ión del circuito de puesta atierra de las Masas.

e7 'uesta a T!erra )on E(e)tro#o :ert!)a(5

3



>on las 5ue m$s se aplican por el m-nimo espacio 5ue necesitan4 seutilia un electrodo simple tipo @arilla de ,obre 8Jabalina9C el modelopropuesto permite lo#rar "esistencias de Dispersión entre K y *2 06m.

.7 'uestas a T!erra )on E(e)tro#o ;or!zonta(5

>e aplican poco4 solo cuando el subsuelo esrocoso4 se emplea un electrodo simple de,obre tipo Pletina o un ,onductor #ruesodesnudoC el modelo propuesto permite lo#rar"esistencias de Dispersión entre % y * 06m.

<7 'artes #e (as 'uestas a T!erra :ert!)a(esu ;or!zonta(es =6<ura 37

* "e#istro con Tapa 80pcional92 lectrodo Principal3 /rapa Desmontable ,onductor de ,one:iónH Poo @ertical L ana NoriontalK "elleno ,onductor% =ec6os de "eserva de >al( !iveles de mpre#nación

!*5 D!se>o #e una puesta a t!erra puntua(

>e aplican todos los conceptos del Diseño de una Puesta a Tierra de>e#uridad4 e:cepto el control de las tensiones de To5ue y de Paso 5ue selo#ra con electrodos de #ran cobertura4 mientras 5ue los electrodos paraAterramientos Puntuales son simples y concentradosC prevaleciendo enambos casos.

h7 Determ!nar (a Res!st!*!#a# #e D!se>o

s el evaluar el comportamiento del suelo en Modelo stratifcado4 se6ace a partir de las medidas de "esistividad Aparente 8Oai94 con el

m&todo '"!"4 cada ve con el desplie#ue de cuatro electrodos dee:ploración 8,*4 ,24 P*4 P294 clavados en suelo frme a B.* m depro;undidad y espaciados en l-nea recta una misma distancia 8Oai9.8Fi#ura 9

,on los cuatros puntos 8Oai4 ai9 se establece la caracter-sticas devariación el&ctrica vertical del suelo 5ue se procesa con el m&todo

Fi#ura 3+ P.A.T con electrodovertical



TA//4 obteni&ndose como m-nimo par$metros de suelo de dos estratos8O*4 O24 6*9C cuando 8O*O29 se asume suelo con "esistividad 7ni;orme.

=as "esistividades 6alladas 8O*4 O294 se aplican al diseño en ;ormadirecta para los lectrodos Noriontales4 o bien calculando el valor

e5uivalente 8Oe9 para los electrodos verticales 5ue se ubican en ambosstratos 8Fi#ura 9

Fi#ura s5uema de medidas de 'enner y modelos de suelos de dosestratos

!7 Se(e))!onar e( E(e)tro#o y su Insta(a)!,n5

A partir de la disponibilidad de espacio y "esistividad de Diseño4 se

establecen el tipo y la ;orma de instalación del lectrodo de Puesta a Tierra4 5ue deber$ ser de ,obre Macio por su alta resistencia al ata5uecorrosivo del suelo.

i? L$* E-)'+!$,$* V)!+i'"-)* )% P$$

:isten en el mercado4 varillas cortadas de ,obre Temple duro4 enlon#itudes 89 estandariadas de 2.B4 2.H4 3.B m4 con di$metros 8d2r94 aesco#er entre B.B*3 y B.B2H mC se eli#e el tamaño m$s comercial 5uetiene 2.H m de lon#itud4 el cual se optimia con el relleno en el poo de

di$metro 8D2"94 se#1n el modelo anal-tico 5ue permite 6allar sum$:ima "esistencia propia. 8Fi#ura H9

Resistencia= ρr

2π l ln

R

r

ii? L$* E-)'+!$,$* H$!i$%+"-)* )% Z"%@"

H



=as pletinas de ,obre4 e:isten en el mercado a partir de 3.B m delon#itud 8=94 con secciones di;erentes de radiose5uivalentes a 8r9C la m$s adecuada ser$ de B.BB3m : B.B mC tendr$n doblada tendr$n doblada lae:tremidad emer#ente a B.H m y un a#uero

taladrado de B.B*3 m para la cone:ión.

Resistencia= ρr

2πL ln

R

r

?7 E*a(uar (a Res!sten)!a #e D!spers!,n Tota(

=a dispersión de corrientes en un suelo de"esistividad 8O9 mediante costosos electrodos de #ran super;icie8circulares4 cuadran#ulares4 es;&ricos4 orto#onales4 etc.94 puede ser

i#ualada con electrodos simples de #eometr-a optimiada4 mediante unainstalación 5ue aprovec6e las e:cavaciones para incluir "ellenosespeciales 8f#ura K9 y la reposición y reserva de sales naturales4 se#1nlo cual se obtiene las e:presiones de la "esistencia de Dispersión delModelo Matem$tico para ambos tipos de electrodos.

i? E-)'+!$,$ V)!+i'"- " R"* ,)- S)-$

Resis= ρr

2πl ln

R

r+

ρr

12πl ln

2 l

R

ii? E-)'+!$,$ H$!i$%+"- " P!$%,i,", B?

K

Fi#ura H+ 0ptimiación delelectrodo vertical con

relleno en poo



Para m$s baas "esistencias de Dispersión pró:imas a 3.B 06m4 a partirdel primer Aterramiento eecutado se prueba la adición de otros4trat$ndose de lectrodos @erticales se pueden instalar 6asta cuatro enparalelo a K m4 de distancia de uno de otro4 en cual5uier disposición4mientras 5ue con lectrodos Noriontales se puede lle#ar 6asta *( m4 en

disposición abierta o cerrada4 en estos casos y cuando se utilianelectrodos combinados4 la ;ormulación anal-tica e:istente solo da valoresapro:imados.

II5 NOR/ATI:IDAD

NT' 3+050@-*))) >/7"DAD =,T",A. Materiales 5ueconstituyen el poo de puesta a tierra4 *Q dición el *3 de diciembrede *))).NT' 3+050@3*))) >/7"DAD =,T",A. lección de losmateriales el&ctricos en las instalaciones interiores para puesta atierra. ,onductores de protección de cobre4 *Q dición el *3 dediciembre de *))).NT' 3+050@*)))>/7"DAD =,T",A.nc6u;es y tomacorrientes conprotección a tierra para usodom&stico y uso #eneral similar4*adición el ** de diciembre de *))).NT' 3+050@@*)))>/7"DAD =,T",A.>istema de puesta a tierra. /losariode t&rminos4 *Q dición el *3 dediciembre de *))).

%

Fi#ura K+ "esistencia dedispersión de electrodo

vertical



NT' 3+050@B*))) >/7"DAD =,T",A. lectrodos de cobrepara puesta atierra4 *Q dición el *3 de diciembre de *))).

!5 'r!n)!pa(es Normas y Re<(amentos #e 'r)t!)a

nstalaciones domiciliarias4 comerciales e industriales+A!> ,**.*?*)%3 L >tandard *2?*)%2

"ecommended Practice ;or /roundin# o; ndustrial and,ommercial PoRer >ystems.>ubestaciones el&ctricas de media y alta tensión+

A!> L >tandard (B?*)(K /uide ;or sa;ety in ac substation #roundin#.!orma 7>A 5ue cubre aspectos t&cnicos y de diseño. ncluyemodelamiento de terreno4 distribución de corriente de ;alla4 eemplostrabaados y consideraciones especiales4 por eemplo4 subestacionesencapsuladas 8/>9. sta !orma se considera #eneralmente ri#urosaen su apro:imación.,,TT DirectivasPrincipalmente involucran inter;erencias electroma#n&ticas encables4 #enerada por sistemas de potencia y rieles electrifcados.

(



III5 E'ERI/ENTACI4N

!5 /8to#o #e enner

l m&todo de cuatro puntas de 'erner es el m&todo m$s preciso ypopular. =as raones de esto es 5ue el m&todo obtiene laresistividad del suelo para capas pro;undas sin enterrar loselectrodos a dic6as pro;undidadesC no es necesario un #rupopesado para realiar las medidasC los resultados no son a;ectadospor la resistencia de los electrodos au:iliares o los 6uecos creadospara 6-ncalos en el terreno. l m&todo consiste en enterrarpe5ueños electrodos tipo varilla4 en cuatro 6uecos en el suelo auna pro;undidad SSbSS y espaciados 8en l-nea recta9 una distanciaSSaSS como se ilustra en la f#ura %

Fi#ura %+ M&todo de 'erner7na corriente SSSS se inyecta entre los os electrodos e:ternos y elpotencia SS@SS entre los dos electrodos internos es medido por el

instrumento. l instrumento mide la resistencia R=V

I del

volumen del suelo cil-ndrico de radio SSaSS encerrado entre los

electrodos internos. =a resistividad aparente del suelo ρ 4 a la

pro;undidad SSaSS es apro:imada a la si#uiente ecuación.

ρ=4 πaR

1+2a

√ a2+4b

2−

2a

√ 4 a2+4 b

2

Donde+O "esistividad promedio a la pro;undidad SSaSS 8o6ms?m9

)



a Distancia entre electrodos 8m9b Pro;undidad a la 5ue se entierra el electrodo 8m9" =ectura de resistencia 8o6ms9

Dado 5ue en la pr$ctica la distancia Ea es muc6o mayor 5ue

la pro;undidad de enterramiento Eb4 8b2Ba9 laecuación se simplifca de la si#uiente manera+

ρ=2 πaR

!5 'ro)e#!m!ento

1. "econocemos el $rea de Pabellón Minas ubicamos nuestra zona, en el

cual se ubicara nuestro pozo a tierra.

Foto *+ Pabellón Minas

2. Realizamos la colocación de las 4 varillas a una distancia ''a'' en línearecta, la cual variaremos para las mediciones.

*B



Foto 2+ colocación de las varillas a una distancia SSaSS

3. Empleando el telurómetro anotamos las mediciones.

Foto 3+ 7so de telurómetro

n la si#uiente tabla * se muestra las mediciones de resistencia y

la sus resistividades respectivas.

**



TAU=A *+ Mediciones de resistencia

*2

a=m

7

1 - &10

1- B

R1=F7

*2.3

).K

.2

.K

.2

3.)

2.*K

.KK

.3*

R-=F

7

**.H

).

.%

.H

.2

2.*K

.KK

.3*

R3=F7

**.(

).

.*

.K

.

.*

2.*K

.KK

.3*

R

**.(%

).%

.*

.K3

.3%

.B%

2.*K

.KK

.3*

*H3.)

*2*.BH

H3.)

*2.%

2*).)

2HH.)

*K2.(

K

3*.%



I:5 'ROCEDI/IENTO 'ARA ;A%%AR %AS ESTRETI2ICACIONES

,on las resistencias medidas 6allamos las resistividades y las alturasrespectivas por las curvas TA/.

'aso 1 Co(o)amos (os #atos en e( pape( (o<artm!)o trazan#o(a )ur*a

8@" N0JA =0/A"TM,A9

'aso - Con (as )ur*as TAG otenemos (os puntos O 1 y O- (os)ua(es son

0*+ ρ* %H Ω?m 6* *m V * stan

02+ ρ2 2B%Ω?m 62 *2 m V 2*LK stan

'aso 3 C()u(o #e (a (t!ma )apa

=os puntos de in<e:ión n *

W ,apas n2 3

De la se#unda curva est$ndar 6allamos la tercera capa

2

1= K 2

ρ3ρ2: V 2 ρ3 2B% Ω?m : *LK 3.H Ω?m 63 ∞

,oncluyendo cuando se cumple 5ue+ n*G n

n4 n*YYYYYY oZ

*3f#ura (+ stratifcación del suelo



:5 DISEÑO DE% 'OHO A TIERRA

*. 7tiliando las curvas >tandard y Au:iliares de TA//encontraremos la estratifcación del suelo

2. ,alculo de la resistividad e5uivalente 82 primeros niveles delsuelo94 para la aplicación de abalinas comerciales 8 Jabalinas>tandard =2.m [B.B*)m9

)( 1112

21

h Lh

Lequiv −+

= ρ ρ

ρ ρ ρ

3. Tratamiento del suelo4 debido a 5ue la resistividad es elevada• Meoramiento local de las resistividades por el m&todo de la

impre#nación

"educción posible en suelos con#lomerados+ 3H\ "educción posible en suelos de tierra fna + HB\ "educción promedio + 2\

• Ampliación de las e:cavaciones debido a la aplicación deimpre#nantes. Dimensiones verticales + 2H\ Dimensiones 6oriontales + 3B\

• 7tiliación de rellenos conductores?Mecla con bentonitamr −Ω= 3 ρ

. ,onf#uración del electrodo de puesta a tierra!o se re5uiere control de potencial para el control y protección delas tensiones de to5ue y paso respectivamente por lo tantoele#imos un electrodo est$ndar y económico.

=as resistividades1 ρ

y2 ρ

re5uieren de electrodos verticalesest$ndar y abundante materiales impre#nantes para eltratamiento del suelo.

H. Par$metros de diseño de un poo vertical con una abalina a:ial.@er tabla 2

TAU=A 2+ Dimensiones de ampliación del poo por utiliar impre#nantes

DI/ENSIONES DE A/'%IACION DE% 'OHO 'OR TI%IHARI/'REGNANTES

'ozo :ert!)a( /e#!#as 2a)tor #e :a(ores

*



Amp(!a)!,n /o#!6)a#os=on#itud del poo

8m92.H *.2H 3.*2H

Di$metro del poo8m9

*.2 *.3 *.HK

equiv ρ =Ω

m7**). B.H( K).2H2

K. "esistencia de dispersión del poo de puesta a tierra impre#nandoy relleno

dispersionrelleno jabalina R R R R ++=1

Ω= 0 jabal ina R

Ω=

= 6594.0

20

1

r

r Ln

L R

pozo

r relleno

π

ρ

Ω=

= 2553.6

36.1

4

2 mod

mod

mod

mod

D

L Ln

L Rdispersion

π

ρ

Ω= 9147.61 R

%. =a resistencia es muy alta4 lue#o se decide construir otro poo. =aresistencia de dispersión de los 2 poos de puesta a tierra situadosa una distancia m-nima de Km es+

+=

2

1

12

α R R

*H



>iendoa

t =α

Donde aKm

m L

Ln

Lt

pozo

pozo399.0

4=

=

φ

=ue#o0665.0=α

Ω= 6873.32 R

*K



*%

Fi#ura )+ Diseño de poo a tierra



:II5 CONC%SIONES

Al fnaliar nuestro trabao se lo#ró cumplir el obetivo de unaresistencia de poo a tierra menor a K4 5ue es de 3.K(%3 .

_ue se obtuvo colocando dos poos en paralelo. De lon#itud de

2. empleando material impre#nante de bentonita con dosis5u-mica.

>e#1n el ,!?utiliación4 toda instalación el&ctrica debe poseer supuesta a tierra.

!unca utiliar el neutro de la alimentación como punto dere;erencia para la puesta a tierra.

>e debe investi#ar sobre antecedentes del terreno4 en nuestrocaso se trató de un suelo de relleno4 lo cual trae comoconsecuencia una curva de campana invertida en la #r$fca del

papel lo#ar-tmico de vs a. =a cual no permit-a la estratifcación. ,omenar con las medición de a m$s elevadas e ir reduci&ndola

para observar si 6ay aumento de resistencia para poder detectarm$s r$pido si 6abr$ una curva de campana invertida o no4 en la

#r$fca del papel lo#ar-tmico de vs a.

*)

pozo a tierra medidas 2

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