Método de cálculo de puesta a tierra


PROCEDIMIENTO:
Características del terreno.
La subestación Santa Rosa tiene un suelo con muy buenas características para la malla por lo que se ha asumido una resistividad de 50 Ω*m.

Corriente máxima de falla a tierra.
Como dato del estudio del S.E.P. se tiene la mayor corriente de falla entre la malla y la tierra circundante de 21.8 kA en un tiempo de duración de la falla de 15 ciclos.CORRIENTE DE DISEÑO

Donde:
Factor de crecimiento de la instalación y está entre el 10% - 20% de la . Para este diseño se consideró un 20%.


Factor por decremento que depende del tiempo (en segundos), ya que al producirse una falla se origina una corriente transitoria decreciente, la cual se la considera en su aspecto más desfavorable.


t [s]
Dc
0.08
1.65
0.10
1.250.25
1.10
0.50
1.00


Por tanto:

SECCION DEL CONDUCTOR

Tm: Temperatura máxima en grados Celsius para las uniones de las mallas. Para el diseño se utilizó uniones soldadas.
Tm = 450°C
Ta: Temperatura ambiente. La temperatura ambiente a una altura de 0.5m – 0.6m bajo el suelo es de 40°C
Ta = 40°C
tc : Tiempo de diseño. Se consideró un tiempo de duración de la falla de 0.25
tc =0.25
K0, kr,Рr, TCAP Dependen del material. Los datos fueron tomados de la Norma 80-1986

Conductor Copper Clad Steel Core Wire.

Entonces:

En mm2:


Se busca la sección de un cable comercial y se ha elegido un cable de cobre desnudo AWG 4/0 con una sección transversal de:




LONGITUD DEL CONDUCTOR

Km,Ki Factores geométricos
Рs Resistividad del material sobre el suelo. Seconsideró que sobre el suelo va una capa de ripio con una resistividad de aproximadamente 3000Ω*m.
Cs Está dada en función de K y hs.

hs Capa de ripio sobre el suelo.
a Constante a = 0.106 m
Entonces:
Se calcula una longitud referencial para la cual se asume unos valores iniciales de Km*Ki = 2
Por tanto se tiene:

Esta longitud se toma de referencia como lalongitud del conductor enterrado para realizar un diseño previo de la malla de puesta a tierra.
Se consideró una distancia de separación arbitraria de los conductores de alrededor de 15 metros.
PRE DISEÑO 1
Con el pre diseño realizado se calculó la longitud de cable enterrado L’ la cual da como resultado una longitud muchísimo mayor que la longitud de referencia L calculada con anterioridad.Cabe recalcar que la S/E Santa Rosa está formada por tres niveles del suelo (en forma de gradas Anexo 4); es decir, que tiene tres alturas de suelo diferentes, por lo que en la longitud de cable se consideró la longitud de cable utilizado para conectar los diferentes niveles de aproximadamente 25m. Con esta consideración y el cable utilizado en la malla se obtuvo la longitud L’.
L’ = 8770.5 m
Elvalor de L’ puede ser mayor igual que L pero en un porcentaje de 3% - 4%.

Para este caso se obtuvo un valor de L’ mayor a 3 veces el valor de L. Por lo que se recurre a una nueva interacción de la malla realizando un nuevo pre diseño.

En este pre diseño se tomó una distancia de separación de aproximadamente el doble que el anterior; es decir alrededor de 30m y se calculó la longitud decable enterrado L’.
PRE DISEÑO 2
La nueva longitud de cable enterrado es:

En esta longitud se incluyó la consideración del suelo antes mencionada.
Con esto se calcularon los respectivos valores de Km y Ki para hallar la nueva longitud L.


D separación entre los conductores de la malla (en metros).


d Diámetro de los conductores que forman la malla (en metros).

h Profundidad a laque está enterrada la malla (en metros), varía entre 0.5m – 0.6 m

Kh
ho Profundidad referencial de la malla.
ho = 1 m
Kii es igual a 1 si existen varillas en el perímetro. Para este caso no se tiene varillas.

n Número de conductores paralelos a la malla.
Para encontrar el valor de n se traza una línea vertical arbitraria en la malla y se cuenta el número de conductores que la cortan....