Sin t

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• Que función cumple la red de tierra?
• Drenar las corrientes en régimen normal o
  perturbado.
• Garantizar condiciones de seguridad para las
  personas.
• Vincular el potencial de sistemas existentes.
• Cuando corresponde drenar descargas atmosféricas.

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Primer enfoque estaciones eléctricas, IEEE 80,
norma de AYEE (TRANSENER)
Las estaciones transformadores, involucran
superficies grandes y presentan corrientes a
drenar de valores importantes, el problema se
resuelve materializando una red de puesta a
tierra formada por mallas, como se observa en la
figura.
Cálculo, verificar la tensión de paso (Up)
particularmente en la periferia, y donde la red
es poco densa, la tensión de contacto (Uc) en
los puntos elementos conectados a la red de
tierra la tensión en la diagonal la tensión de
paso perimetral
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En un pasado remoto estos cálculos se hacían en
cuba electrolítica, hoy con programas de calculo
numérico, generalmente usamos el programa ERDE
(origen Orlando Hevia GISEP - UTN SFe)
Este programa (o cualquiera equivalente) requiere
gran cantidad de datos, la descripción de todas
las barras dispersoras que conforman la red, la
corriente a drenar, y las características de
resistividad del terreno.
Los resultados permiten construir gráficos que
muestran las tensiones en la superficie del
terreno, planta, detalles, puntos mas
peligrosos...
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Perfiles de potencial (tensiones de contacto y de
paso) sobre un camino determinado. Los resultados
que se obtienen son de elevada calidad. El
terreno es generalmente la mayor incógnita, sus
características son variables de punto a
punto. Es muy importante lograr obtener datos
(valores) de resistividad del terreno
representativos
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La medición de resistividad frecuentemente es
hecha con el método de 4 jabalinas, con distintas
distancias entre jabalinas, lo que da idea de la
variación en profundidad de la resistividad. Si
se dispone de un buen lote de datos e programa
RHO32 (del mismo origen) permite evaluar dos
capas de distinta resistividad y el espesor de la
capa superficial. Es buena norma tratar de
obtener mediciones de resistividad, acompañadas
por un buen informe de características del suelo
que permitan su correcta interpretación.
Finalmente el cálculo se hace con un valor
medio, o con dos capas.
En el predimensionamiento se puede usar el
programa IEEE80 (basado en la norma, y que sigue
rigurosamente la metodología que propuesta y usa
las formulas de la misma)
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Pasos a dar para el cálculo según IEEE80 paso 1 -
datos del campo, área de estudio, y
características físicas del terreno. paso 2 -
tamaño del conductor que será utilizado para la
red de tierra, definido a partir de la corriente
de falla, y duración de la falla paso 3 -
criterios de límites de tensiones de paso y de
contacto paso 4 - diseño inicial, cantidad de
material de la red superficial y piquetes
(jabalinas) paso 5 - resistencia de la malla de
tierra, basada en su geometría. paso 6 -
corriente drenada por la malla de tierra,
influencia de otros dispersores. paso 7 - control
de la tensión total, si esta resulta limitada
respecto de los valores definidos en punto 3 la
seguridad esta verificada. paso 8 - tensiones de
paso y de contacto, determinación de los valores
que corresponden al proyecto. paso 9 y paso 10 -
control de la tensión de contacto y de la tensión
de paso, los resultados del paso 8 se comparan
con los valores definidos en paso 3, la seguridad
esta verificada, en caso contrario se debe
modificar el diseño (paso 11) retornando al paso
5, actuando eventualmente también sobre la
corriente drenada por la red. paso 12 - diseño
de detalle, que se desarrolla despues de
superadas las etapas de cálculo y verificación.
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El cálculo requiere conocer la corriente que
drena la red, se presenta una falla monofásica a
tierra, y se determina el valor. En el valor de
la corriente influyen los aportes de las líneas
que llegan a la estación, los aportes depende de
la puesta a tierra del sistema. Los cálculos de
cortocircuito para estos estudios deben ser
desarrollados especialmente, en general hay que
estudiar muy bien los valores que se presentan.
Es necesario buscar las condiciones de máxima
corriente drenada por la red. A veces también es
necesario tener en cuenta el crecimiento del
sistema que rodea la red en estudio. En cambio no
tiene justificación dimensionar para valores
limites de corrientes de cortocircuito, por
ejemplo las corrientes de interrupción.
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La figura muestra la corriente que afecta las dos
redes de tierra, la falla ocurre en una estación
alejada. Si la falla ocurre muy proxima a la
fuente, puede presentarse en la misma red de
tierra, en este caso no se drena corriente al
suelo (no se presentan tensiones de paso ni de
contacto). Nótese que cuando la corriente es
mayor (en el segundo caso) no se drena corriente.
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Veamos la figura una línea aporta corriente de
falla. En la estación se tiene un generador que
tambien aporta corriente. La corriente (total) de
falla es suma de los aportes de la linea y del
generador. Parte de la corriente retorna al
neutro del generador. Queda solo la corriente
aportada por la linea. Los cables de guarda
tambien transportan parte de corriente.
Observese que hay corriente en el cable de
guarda de la linea que no aporta corriente de
falla. Y hay corriente en el cable de guarda de
la linea que aporta corriente
La corriente dernada por la red (que circula por
RT) produce la tension UT, que es la que interesa
determinar para conocer el peligro.
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Véase como el cable de guarda drena corriente en
paralelo con la red de tierra. La corriente
ingresa al cable de guarda, y en cada torre se
divide entre el cable de guarda del vano
siguiente, y la puesta a tierra de la torre. La
corriente se reduce hasta cero, practicamente en
5 a 10 torres la corriente en el cable de guarda
alcanza un valor despreciable.
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Véase el cable de guarda de una linea que aporta
corriente de falla a la red de tierra. La
corriente ingresa al cable de guarda, y en cada
torre se divide entre el cable de guarda del vano
siguiente, y la puesta a tierra de la torre. La
corriente en cada vano varía, practicamente en 5
a 10 torres la corriente en el cable de guarda
alcanza un valor estable.
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Varias lineas aportan corriente de falla La
corriente ingresa a los cables de guarda de las
lineas que aportan y de la lineas que no aportan
(pasivas). El calculo se considera complicado,
pero el programa GUARDIA resuelve el
problema. Obsérvese que es necesario conocer la
resistencia de la red de tierra, y las
características de líneas activas y pasivas
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Las normas muestran el esquema de distribución de
las corrientes para el ejemplo mostrado, Cada
red que se debe verificar exige realizar
distintos esquemas, y encontrar los distintos
valores de corriente que se presentan.
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Las pantallas y armaduras de los cables aislados
pueden tener un comportamiento similar a los
cables de guarda. Se deben encontrar los
parámetros que caracterizan su comportamiento. En
la actualidad frecuentemente las armaduras de los
cables tienen admas recubrimientos aislantes, la
armadura esta aislada de tierra, y no drena
corriente al suelo, pero conduce parte de la
corriente de falla que no es entonces drenada por
la red de tierra.
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Dos redes de tierra pueden estar unidas por un
conductor. En este caso las corrientes drenadas a
la tierra se reducen notablemante. Se reducen en
la misma forma las tensiones de paso y de
contacto. La distribucion de corrientes entre el
cable de union de las redes y la tierra depende
de la impedancia del cable, y de la resistencia
de las redes de tierra (y de la impedancia de la
tierra si la distancia entre las redes es
importante)
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El programa WPROCALC incluye dos rutinas
(B-ptindu, B-ptedif) que resuelven las tensiones
que se presentan en dos redes de tierra alejadas,
unidas por un conductor, y permiten analizar
distintas condiciones de peligro.
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(No Transcript)
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En una planilla excel (Tie-met.xls) se ha
preparado el cálculo de la distribución de
corrientes y determinación de las tensiones que
se presentan sobre las distintas impedancias del
circuito.
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La red de tierra de una planta industrial es en
gran parte conductiva, las condiciones de drenaje
a tierra se presentan en condiciones muy
particulares.
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Las condiciones de puesta a tierra del sistema
eléctrico afectan las condiciones que plantea la
red de tierra. Sistema TN-S, el cable Neutro y el
PE proteccion estan separados, la red de tierra
es única y no drena a tierra corrientes de
fallas de baja tensión
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Sistema TN-C, el cable PENeutro y protección son
únicos, la red de tierra es única y no drena a
tierra corriente de fallas de baja tensión.
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Sistema TT, el cable Neutro está puesto a tierra
en el centro de distribución. El usuario tiene su
red de tierra. Las redes de tierra están
separadas. La corriente de falla monofásica
drenada por la resistenca de tierra, es causa de
la tensión de la red de tierra, y debe tenerse
bajo control.
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Sistema TN, el cable Neutro está puesto a tierra
lejos del centro de distribución. El usuario
tiene su red de tierra, donde está la puesta a
tierra del sistema de baja tensión. Las redes de
tierra están separadas. La corriente de falla
monofásica es conducida por el PEN y no hay
tensión de la red de tierra.
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Sistema TN, el cable Neutro está puesto a tierra
lejos del centro de distribucion. El usuario
tiene su red de tierra, separada de la puesta a
tierra del sistema de baja tensión. Las redes de
tierra están separadas. La corriente de falla
monofásica es conducida a través de la tierra por
la que se presenta tensión de la red de tierra.
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La red de tierra se extiende, y a ella se
conectan las tierras de los sistemas de
corrientes debiles, las tierras de
instrumentacion. El sitema de tierra se hace con
estructura arborescente, evitando mallas. Las
mallas permiten circulación de corriente, y
generación de campos magnéticos, que inducen
tensiones.
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Las tierras de la instrumentación se desarrollan
para evitar inducción de señales indebidas. Si
las pantallas se ponen a tierra en un punto, en
el otro extremo se presentan tensiones inducidas
por los campos eléctricos (capacitivamente). Si
las pantallas se ponen a tierra en ambos extemos,
los efectos de inducción que se presentan son
electromagnéticos, hay corrientes en la pantalla,
se inducen tensiones en los conductores.
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• La red de tierra, también tiene relación con las
  descargas atmosféricas, rayos, y fenómenos
  similares, es un sistema integrado
• dispositivo captor
• conductores de bajada
• sistema de puesta a tierra
• la correcta integración de estas partes brinda la
  buena protección externa contra las descargas.

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Se presentan tensiones inducidas por las elevadas
corrientes de descarga, que son causa de elevadas
tensiones, y las tensiones transferidas por falta
de conexiones equipotenciales. El proyecto debe
cudar las conexiones equipotenciales, estos
trabajos durante las etapas de montaje no
representan mayores costos, una vez terminados
los trabajos las correcciones son muy costosas...
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Los rayos son fenómenos estadísticos, hay cierta
probabilidad de que se superen ciertos
límites. Pero si las cosas se hacen bien la
probabilidad de buen desempeño es muy
elevada. Las características de riesgo en
distintas localidades están dadas por las
densidades ceráunicas, o los niveles ceráunicos,
que están definidos en la norma. El otro aspecto
a considerar es la importancia del objeto del
proyecto.
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El comportamiento de las redes de tierra frente a
descargas impulsivas, rayos, no es calculable con
los métodos usados para drenar corrientes de
fallas. La red de tierra presenta además de la
resistencia del terreno, las resistencias de los
conductores, las inductancias y también
capacitancias. El modelo para avanzar en estos
estudios es muy dificultoso, y se hacen
simplificaciones extremas. Por otra parte, en el
drenaje de corrientes de impulso solo intevienen
áreas reducidas de la red de tierra. En los
puntos donde pueden darse estos fenomenos se
refuerza la red (jabalinas, mas mallado).
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(No Transcript)