Ssitematica De Calculo De Puesta A Tierra

1 ANTECEDENTES Y DATOS:

La presente carta técnica se ajusta a las fórmulas de cálculo y verificaciones exigidas en las Normas VDE 0141 y a la Especificación Técnica de la ex AyEE . Se exponen las fórmulas de cálculo necesarias y se verifican la malla y las jabalinas de puesta a tierra en lo que hace a:

- Sección de conductor de cobre y largo del mismo

- Número necesario de jabalinas

- Tensiones de paso y contacto máximas exigidas o recomendadas.

2 CALCULO

2.1 La corriente de cortocircuito

El dato de la corriente de cortocircuito se presenta como una “potencia de cortocircuito” monofásica en kA y resulta de considerar la mayor corriente posible de falla monofásica desde sistema del 13,2 kV o del sistema de 380/220 V.

El valor mayor de corriente de cálculo del supuesto cortocircuito relacionado con la malla lo debe transmitir hacia tierra.

En el cortocircuito monofásico interviene en forma decisiva el valor de la resistencia interpuesta en el cortocircuito. Si consideramos la situación más desfavorable (inexistencia de arco de ningún tipo), con impedancia de sistema evaluada en un amortiguamiento de 0,8 del valor teórico de impedancia infinita, e incorporando el valor que de todos modos existe como la resistencia de la malla misma, se plantea:

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

Que en forma simplificada queda:

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

Donde:

Ef : Tensión de fase

Rm : Resistencia de malla

De esta fórmula aproximada (máximo valor de Icc); y considerando que el mínimo valor de Rt de la malla y jabalinas asociadas sea igual a 1 Ohm, resulta un valor de máxima de Icc relacionado con la menor tensión del transformador:

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

de falla del sistema de 13,2 kV ?

El cálculo de UNA ÚNICA MALLA que abarcará las dos tensiones se realizará considerando el valor de referencia de 6100 A.

2.2 Corriente total o máxima a evacuar hacia tierra

La corriente máxima, como ya se mencionó, se refiere a la CORRIENTE MÁXIMA DE FALLA A TIERRA, en la situación que origina corriente hacia la tierra, que es el cortocircuito monofásico: Directa (fase-tierra) o indirecta (por masas metálicas).

Es necesario recalcar que el cortocircuito trifásico, aunque sea con contacto a tierra, no origina corrientes hacia ella pues las tres corrientes, aunque mayores, están desfasadas 120 grados eléctricos entre sí y dan como resultado un valor nulo de corriente a tierra.

2.3 Sección de cobre de cable o pletina

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

Al conductor de cobre se le adjudica una capacidad de transmitir una densidad de corriente del orden de 150 A/mm2; por lo cual la sección mínima necesaria se calcula como:

Y en este caso da:

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

EPEC establece que la sección mínima de conductor de la malla es de 50 mm2.

2.4 Largo “teórico” aproximado de los conductores de la malla, asumiendo que toda la Icc es dispersada por ella.

La cantidad de metros de cobre de la malla está relacionada con la resistividad eléctrica del terreno y la corriente It a evacuar así como a la verificación posterior del resultado de máxima tensión de contacto Uc especificada en el proyecto, como se verá más adelante.

El diseño de la malla y sus dimensiones debe resolver el problema de evacuar la It hacia un terreno de una resistividad ( δt ) que EPEC asume igual a 200 Ohm.m.

El largo necesario en metros de los conductores de la malla resulta de calcular:

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

δm Resistividad eléctrica del terreno a la profundidad de implantación de la malla (terrenos arcillosos, sin piedras, valor máximo: 200 Ohm.m).

Uc (V): Dato de tensión máxima a lograr (del orden de 125 V).

En la Obra se instalarán aproximadamente 200 m de cable de malla, más un conjunto de jabalinas de tipo químicas que, en definitiva, dispersarán la mayor parte de Icc.

La característica de más relevancia de la malla es dar un conjunto equipotencial en contacto con la tierra, al vincular los equipos y tableros mediante conductores de cobre.

2.5 Resistencia de la malla (Rm). Sólo con cables de cobre

Este item consiste en calcular el valor resultante de la resistencia hacia tierra lograda por la presencia de la malla enterrada.

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

Siendo:

Lc : Longitud de conductores de la malla propuesta en metros.

d: Diámetro equivalente del círculo de igual superficie que la superficie de la malla propuesta, en metros, tomando sólo la malla propia de la estación:

10m x 6m = 60m2. Con lo cual:

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

2.6 Resistencia de la jabalina (Rj )

La sección circular y el material químico de la jabalina asegura que la misma tendrá una buena duración frente a la acción corrosiva del terreno sobre ella, así como un valor de puesta a tierra por jabalina de 5 Ohm.

'Sistemática de cálculo de puesta a tierra'

2.7 Corriente dispersada por la malla propuesta: Im

Esta corriente se calcula luego de aplicar los diversos datos de proyecto y establecer la malla que cubrirá el terreno y de proponer lo exigido en cuanto a “cuadrículas” (cuadrados que se forman por cruce de cables de la malla).

La especificación de AyEE indica que en mallas de diseño “cuadrado” (o muy próximo a cuadrado) no resulta práctico ni aporta una disminución final del valor de puesta a tierra prever más de 16 divisiones por lado de la malla.

En Obra se establece una cuadrícula de 1 x 1 m para mallas de estaciones transforma­doras de tipo interior, de tensión máxima 13,2 kV. ?

Además se deben adicionar las conexiones entre mallas que, por proyecto, se necesitan, tanto para el conjunto de la malla como para otras mallas donde se exigen puestas a tierra asociadas a una determinada

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