Informe Memoria de Calculo y Mediciones Finales Proyecto Estacion Tupahue

Santiago 10 de Mayo de 2016

MEMORIA DE CALCULO ELECTRODO MAGNETO ACTIVO PROYECTO ESTACIONES TELEFÉRICO SANTIAGO

PROPUESTA DE SISTEMAS DE TIERRA FÍSICA. Indice: 1- DATOS DEL CLIENTE……….

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2- ANTECEDENTES……….

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3- DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN……….

2

3.1. DIAGRAMA INSTALACIÓN DE ELECTRODOS PARA ESTACIÓN CUMBRE……….

2

3.2. DIAGRAMA INSTALACIÓN DE ELECTRODOS PARA ESTACIÓN TUPAHUE……….

3

4- CÁLCULO DE LA RESISTENCIA SISTEMA DE TIERRAS……….

3

4.1. RESISTIVIDAD DEL TERRENO……….

4

4.1.1. CALCULO DE RESISTIVIDAD APARENTE ENTRE COMPUESTO Y TERRENO……….

4

4.1.2. RESISTIVIDADES EN LOS DIFERENTES TIPOS DE TERRENOS……….

5

4.2. CALCULO DE RESISTENCIA DEL ELECTRODO DELTA TUBULAR TG-250K……….

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5- CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA A INSTALAR……….

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6- INFORME DE MEDICIONES FINALES POR ESTACIÓN……….

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7- REFERENCIAS……….

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OHMS-TECH S.A., Dir: Av del Valle Sur Nº 576, Of 601, Huechuraba, Santiago de Chile. Tel: (562) 232130300 / 232130352 / 232130353

1- DATOS DEL CLIENTE Proyecto: Dirección: Ciudad: Teléfono: Contacto:

Constructora SUKSA. Av Andres Bello Nº 2777, Piso 27, Las Condes. Santiago de Chile 225949400 Felipe Salinas H.

2- ANTECEDENTES Se realizara la siguiente memoria técnica con referencia a la información brindada por el cliente, cuya información describe corrientes nominales de 100 KVA, para la protección de Estación Cumbre en baja tensión y de 150 KVA en estación Tupahue.

3- DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN Se verificara la resistencia de un sistema de tierra Física mediante instalación de electrodo TG-250K, para drenar corrientes de cortocircuitos que puedan surgir y limitar tensiones de paso, contacto que pudiesen afectar a una persona cercana al punto de falla ocasionado por el transformador y sus derivaciones. Independientemente de la información proporcionada por el cliente hemos desarrollado los cálculos de acuerdo a valores extremos de resistividad de 300 (Ω-m), garantizando así un margen de mayor protección a los equipos y el ser humano.

OHMS-TECH S.A., Dir: Av del Valle Sur Nº 576, Of 601, Huechuraba, Santiago de Chile. Tel: (562) 232130300 / 232130352 / 232130353

3.2. DIAGRAMA CONEXIÓN PARA ESTACIÓN TUPAHUE.

4- CÁLCULO DE LA RESISTENCIA SISTEMA DE TIERRAS. Para el dimensionamiento del sistema de puesta a tierra se parte de los valores aparentes de la resistividad del terreno en base a su composición, medición y la colocación de compuesto intensificador de tierra con 10% de humedad, por ser el peor de los casos, para que mediante un sistema de tierras con 1 electrodos¡ TG-250K se obtenga la resistencia necesaria para cumplir con la exigencia de impedancia requerida para la puesta a tierra menor a 05 ohm, y la protección contra la intensidad de falla asimétrica producida ante un cortocircuito. Se debe tener en cuenta el hecho de que se está despreciando la resistencia de los elementos estructurales ya que al conectarlos en paralelo con el sistema de tierras para evitar diferencia de potencial, el cálculo resultaría menor en un gran porcentaje.

Datos: Resistividad aparente del terreno (ρ)

300 Ω-m

Resistividad del compuesto Intensificador de tierras con 10% de agua

0.56 Ω-m

Electrodo Delta tubular

TG- 250K

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4.1. RESISTIVIDAD DEL TERRENO

Para empezar se tomara una resistividad aparente en el terreno de 300 (Ω-m), con la combinación del compuesto intensificador de tierra que garantiza un 10% de humedad en todo el área de contacto del electrodo, de esta manera bajará la resistencia del sistema y se podrá mantener húmeda la zona de los electrodos (horizontales y verticales) obteniendo así un sistema eficiente en todo momento. Sin embargo al realizar la instalación se utilizan porcentajes mayores de humedad por lo que este valor incluso puede ser menor.

4.2 CALCULO DE RESISTIVIDAD APARENTE ENTRE COMPUESTO Y TERRENO Para el cálculo de la resistividad aparente en el área de contacto de los electrodos se tomara en cuenta la colocación del compuesto H2Ohm con un 10% de humedad combinado con el peor de los puntos de resistividad medidos en el terreno. Para lo mismo se tomara en cuenta la profundidad a la que se enterraran los electrodos y el conductor horizontal.

𝝆𝒂 = 𝑳. 𝝆. 𝝆𝑺 (𝝆.(𝑯−𝑺)+𝝆𝑺.(𝑳+𝑺−𝑯)) = 𝟎. 𝟖𝟖 Ω𝒎 - Schwarz 6.2 .REFERENCIA ADJUNTA

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4.3. RESISTIVIDADES EN LOS DIFERENTES TIPOS DE TERRENOS

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4.5. CALCULO DE RESISTENCIA INDIVIDUAL DEL ELECTRODO DELTA TUBULAR TG-250K El caso particular de la delta tubular con conexión eléctrica en paralelo no es tratado en ninguno de los documentos más comunes en el tratamiento de sistemas de puesta a tierra; Es por eso que propondremos una metodología para su cálculo. De manera similar al planteamiento de Dwight para el caso de dos electrodos verticales en paralelo y como él mismo lo sugiere para grupos de electrodos verticales, teniendo en cuenta el potencial propio de un electrodo más el uso repetitivo de la ecuación.

Fig. 3. Tres electrodos cilíndricos verticales en paralelo en disposición triangular tipo delta con una separación s en vista superior, considérense e1, e2 y e3.

Considerando la figura 3, se considerará el potencial propio del electrodo e1, más el potencial causado en é1 por e2, más el potencial causado en é1 por e3, más el potencial causado en e2 por e3, los tres potenciales mutuos se consideran iguales y por lo que su suma es equivalente a multiplicar por 3 la siguiente ecuación:

𝑅𝑣=3𝜌8(13ln4𝐿𝑎+ln4𝐿𝑠−43+𝑠2𝐿−𝑠216𝐿2+𝑠4512𝐿4…)= 0.54Ω Dónde: Rv=Resistencia del electrodo delta tubular de puesta a tierra en ohm L= longitud del electrodo a instalar en mts a = radio del tubo a instalar en mts s = separación entre los tubos en mts ρ= resistividad del electrodo que conforma la retícula, embebido en compuesto intensificador [Ω - m] COMPROBACIÓN DE RESISTENCIA EN SISTEMA DE TIERRA DE TABLERO Se comprobara la resistencia del sistema de tierra para proporcionar una trayectoria segura ante una falla de corriente en el tablero.

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5- CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA A INSTALAR 5.1. SISTEMA DE TIERRAS

Después de un análisis basado en la información provista, se recomienda la colocación de:

ELECTRODO MAGNETOACTIVO TG-250K: El tipo de sistema de tierras TG-250K TOTAL GROUND es un sistema de protección contra fallas eléctricas y cargas electroestáticas acumuladas en los equipos a proteger, con acoplador de impedancias y bobina o filtro LCR. Sirve para interceptar, conducir y disipar la corriente no deseada, mediante uniones, blindaje y puesta a tierra. El objetivo de este sistema es reducir el riesgo de daño tanto para las personas y otros seres vivos, así como estructuras, edificios y sus equipos a proteger. Con una sección transversal suficiente para poder lograr la disipación de fallas en los equipos a proteger, al ser 100% cobre.

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COMPUESTO H2OHM: de base orgánica, elaborado con material higroscópico coagulante de humedad. Es un compuesto mejorador de tierras hecho a base de minerales naturales que no daña el medio ambiente. Absorbe el agua y la retiene manteniendo la zona húmeda con una permanente y baja resistencia de la tierra. Beneficios: • Mejora la conductividad de disipación a tierra. • Reduce la resistencia de la tierra. • Mejora La puesta a tierra aún en periodos secos. • No se disuelve ni se descompone con el paso del tiempo. • No requiere mantenimiento. • Mantiene la humedad por largos períodos de tiempo. • No contamina. Certificados: Cuenta con certificado de pruebas de LAPEM y certificado de laboratorio acreditado ante EMA, ECOTEC, con valores dentro de la norma Cretib de no toxicidad ni daño al medio ambiente.

Registro de PVC de alta densidad. Diseñados con el propósito de facilitar la revisión y acceso a las instalaciones bajo tierra. Fabricados en Polietileno de Alta Densidad (HDPE) y el Estireno Acrílico (ABS).

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Cable de cobre calibre 2 AWG con aislamiento termoplástico de polietileno de alta densidad (PEAD). Para conectar los equipos al acoplador y por ultimo al electrodo.

ANTIOX: Spray protector diseñado especialmente para proteger conectores, terminales y cualquier parte metálica del óxido. Sella y aísla contra la humedad, ambientes salinos, químicos, polvo y suciedad. Ofrece una resistencia dieléctrica de 37,000 volts.

SAFE CONECTOR: Conectores bornes a cable de compresión de alta calidad para cualquier tipo de sistema de puesta a tierra. Cumplen con las normativas aplicables a este respecto.

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6- INFORMES DE MEDICIONES FINALES POR ESTACIÓN. MÉTODO DE MEDICIÓN. Se realiza medición final con método de caída de potencial con tres picas o electrodos enterrados a una profundidad de 60 cm, las picas de referencia y de potencia distanciadas a 5 y 10 mt, no se pudo realizar a mayor distancia por las condiciones del terreno. Se utilizó dispositivo de medición marca METREL MI 2088:

Características del dispositivo: MODELO: MI-2088

MEDIDOR DE RESISTIVIDAD - TIERRA - AISLACIÓN Medidor portátil de resistividad, resistencia y aislación. Características principales: -

Tensión de prueba en aislación hasta 1000 V.

-

Método 4 hilos WENNER.

-

Memoria interna para guardar medidas

-

Puerto RS232 de comunicación.

-

Accesorios [opcionales}: 1 tenazas de corriente para medir mallas de tierra energizadas

CERTIFICADOS DE CALIBRACIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN:

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TESTIGO FOTOGRÁFICO RESULTADOS DE MEDICIÓN:

ESTACIÓN TUPAHUE:

LECTURA FINAL 0.58 Ωm

RESULTADO DE MEDICIÓN FINAL 0.58 Ωm.

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TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS:

Nro. Medición

Distancia mts.

R (ohm)

1

15

0.01

2

12.5

0.32

3

10

0.62

4

7.5

0.74

5

5

0.85

6

1

0.94

GRAFICO DE CURVA DE MEDICIONES EN TERRENO:

20 18 16 14

RESISTENCIA

Valor Promedio 0,58 OHMS 12 10 8 6 4 20.94

0.85

0.74

0.62

0.32

0.01

0 0

2

4

6

8 DISTANCIA

10

12

14

16

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7- REFERENCIAS

Esta memoria de cálculo está basada en las diferentes bibliografías tomando en cuenta que el cálculo del electrodo delta tubular no se encuentra con una formula simple en cualquier norma, sin embargo las mismas solo determinan sección transversal, material y resistencia del mismo. Por lo que se desarrolló una metodología de cálculo basada en los principios de DWIGHT para el cálculo de la resistencia. (Ver Referencias)

- DWIGHT, H.B. Calculation of Resistances to Ground. AIEE Transactions vol 55. Dic 1936. págs. 1319- 1328. - RÜDENBERG, R. Fundamental Considerations on Ground Currents. Electrical Engineering. Ene 1945. - HALLMARK, C. L. Grounding Systems LLC. Graphite Sales, Inc. - SEIDMAN, A. Handbook of Electric Power Calculations. McGraw-Hill 1996. - NMX-J-549-ANCE-2005. Sistema de Protección contra Tormentas Eléctricas - Especificaciones, - Materiales y Métodos de Medición. ANCE. 2005. - San-Earth Technical Review - Practical Measures for Lowering Resistance to Grounding. Sankosha - Corp. - MARKIEWICZ, H & KLAJN, A. Earthing Systems - Basic Constructional Aspects. Copper Development - Association. UK 2004. - DURHAM, M & DURHAM, R. Lightning, Grounding and Protection for Control Systems. IEEE - Transactions on Industry Applications. Jan/Feb 1995. págs 45-54 - GÜEMES-ALONSO, J.A et al. A Practical Approach for Determining the Ground Resistance of - Grounding Grids. IEEE Transactions on Power Delivery. July 2006. págs 1261-1266

Esperando sea de su utilidad la información detallada en este informe.

Me despido atentamente.

Ernesto H Bernal Gerente General OHMS-TECH S.A / TOTAL-GROUND

OHMS-TECH S.A., Dir: Av del Valle Sur Nº 576, Of 601, Huechuraba, Santiago de Chile. Tel: (562) 232130300 / 232130352 / 232130353