Memoria de Cálculo

MEMORIA DE CALCULO DE MALLA DE TIERRA CENTRAL

EL BATO

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N° DOCUMENTO: 0703PY324-DCMCEL004-REV-3

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Nombre: José Méndez S. Cargo: Ingeniero de Proyectos

Nombre: Miguel Nuñez Cargo: Jefe Proyecto

324-SONACOL

324-PROYECTO SONACOL CENTRAL EL BATO

MEMORIA DE CÁLCULO DE MALLA DE TIERRA

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15-04-09

0703PY324-DCMCEL-004

AS-BUILT 3 17


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INDICE MATERIA PÁGINA 1.- INTRODUCCIÓN. 3 2.- DATOS DE LA SUBESTACION, CORTOCIRCUITO Y PROTECCIONES 3 3.- MALLA EQUIPOTENCIAL PROPUESTA 4 4.- DATOS DEL PROYECTISTA. 4 5.- CALCULO DE RESISTENCIA EQUIVALENTE. 10 6.- DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA MALLA. 10

7.- RESISTENCIA DE LA MALLA 12

8.- CORTOCIRCUITO REAL QUE SOPORTARÁ LA MALLA 11

9.- PROTECCIÓN DE RESPALDO 14 10.- GRADIENTES DE POTENCIAL 14

11.- CONCLUSION 17


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1. INTRODUCCIÓN Desarrollo de una malla de tierra equipotencial para la puesta a tierra en media tensión con una sub. Estación particular. La malla será proyectada de tal forma que en caso de falla existan los gradientes de potencial seguros dentro del tiempo máximo de operación de la protección, especificada dentro de 0,5 segundos.

2. DATOS DE LA SUBESTACIÓN, CORTOCIRCUITO, PROTECCIONES CORRESPONDIENTES.

Se tiene una sub. Estación eléctrica de 2000000 [VA], constituida por un transformador funcionando a 50 hz., con una impedancia de ZT (4%). Los cortocircuitos fueron entregados por la empresa distribuidora de energía eléctrica de acuerdo a esto los valores son: Cortocircuito Franco Trifásico (ICC3F): 2896 [A] Cortocircuito Franco Monofásico (ICC1F): 2008 [A] Tensión de la fase lado AT (VF): 6928 [KV] Tensión de línea lado MT (VL): 12000 [KV] Protección (FUSIBLE) transformador: FUSIBLE 100 A Protección (FUSIBLE) de respaldo: Fusible 100 t


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3. MALLA EQUIPOTENCIAL PROPUESTA -Largo de la malla propuesta (L): 25 [METROS] -Ancho de la Malla (A): 4 [METROS] -Conductor paralelo al largo de la malla : 3 [METROS] -Conductor paralelo al ancho de la malla : 10 [METROS] -Profundidad de la malla : 0.8 [METROS] -Largo del conductor : 115 [METROS] -Sección del conductor de la malla (S): 67.4 [MM^2] -Barras verticales : no se consideran -Espesor recubrimiento malla: 0.2 [METROS] -Recubrimiento superficial de la malla: Grava limpia de 3/4”. El recubrimiento superficial sobre la malla se extenderá 1 metros más allá del límite de la malla, en su superficie.

4. DATOS DEL PROYECTISTA INSTALADOR: JOSÉ MENDEZ SANCHEZ. EMPRESA CLIENTE: SOCIEDAD M&C INGENIERIA LTDA. DIRECCIÓN: AVDA. EUSEBIO LILLO # 1471 COMUNA: RANCAGUA FECHA: 14/07/2008 El método a utilizar es de los 4 electrodos en configuración SCHLUMBERGER, de acuerdo a diagrama presentado a continuación.


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Figura Nº1. Disposición de Electrodos Método de Schlumerger.

TABLA DE MEDICIONES Y RESULTADOS

Tabla Nº1. Valores de Resistividad del Terreno.

Nº Distancia [MTR] Resistividad [OHM*MTR] 1 1 257.8 2 0.8 336.34

3 1 395.84 4 1.6 428.17 5 2 466.53 6 2.5 476.89 7 3 497.55 8 4 489.85 9 5 419.87 10 6 348.17 11 8 132.18 12 10 59.54 13 15 14.12 14 20 12.56 15 30 _28.27_


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DATOS DEL INSTRUMENTO INSTRUMENTO USADO PARA REALIZAR LAS MEDICIONES MARCA: MEGGER MODELO: MEGGER DET5/4D PRECISIÓN: +-2% of Reading +-3 Digits La búsqueda de la curva patrón correspondiente con revisión a las curvas patrones de ORELLANA – MOONEY: DATOS DE LA CURVA Nombre de la curva: 2 ESTRATOS Razón de resistividad: E1=1, R1=1 Numero de curva: 0.05 DATOS DEL TERRENO PRIMERA CAPA: RHO1 = 599.14 [OHM*MTR] PROFUNDIDAD = 2.539 [MTR] SEGUNDA CAPA: RHO2 = 29.957 [OHM*MTR] PROFUNDIDAD = INFINITO [MTR]


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Curva con datos en Hoja Logarítmica

Grafico Nº1. Curva de Resistividad del Terreno.


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Curva Patrón

Grafico Nº2. Curvas Patrones Espesores Versus Resistividad.


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Grafico Nº3. Superposición de Curvas de Resistividad de Terreno y Curva Patrón.

CONSIDERACIONES

Se Considero la Curva 2e debido que esta se ajusta a la mayor cantidad de puntos obtenidos en terreno.


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SECCIÓN DEL CONDUCTOR

Los datos obtenidos se utilizar la formula de Onderdonk

[ ]..1234

*33

1**55.1973 10 Amp

Ta

TaTmLog

tSI

++−=

Para los cálculos se deberán considerar los siguientes datos de terreno:

Temperatura Ambiente (TA): 40 [ºC] Temperatura máxima permisible (TM): 1083 [ºC] (Temperatura de Fusión del cobre - Termofusión)

Corriente de falla máxima: 2008 [AMP.] Tiempo de despeje de falla máximo: 0.5 [SEG.]

La sección minima del conductor para la malla es de 6, 061 mm2, de esta manera el conductor de la malla de tierra a utilizar es de 67,4 mm2 ó 2/0 AWG.

El diámetro del conductor es de 0.009264 (mt.), esta sección se calculo considerando la seguridad y resistencia al cortocircuito.

5. CALCULO DE LA RESISTIVIDAD EQUIVALENTE Se utilizara el método de Burgdof y Yacobs, de esta manera se deberá considerar la siguiente formula.

∑=

−−=

n

jjj

j

nEQUIV

FF

FRho

11 )(*

1ρ


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RHO EQUIV. = 42.5212 [OHM*MTR] Se considera un tratamiento químico de suelo con ERICO GEL 2000, lo que se considera con este tratamiento reducir

RHO EQUIV. = 21.68579 [OHM*MTR].

La Aplicación de sales químicas permite Reducir sustancialmente el valor de las puestas a tierra desarrollando las siguientes características.

- Aumento de la capacidad de la dispersión de la corriente.

- Estabilidad del valor de la resistencia a tierra.

- Disminución de los potenciales de contacto y de paso debido a la reducción de la resistividad del suelo

A continuación se muestra tabla Estándar de reducción de resistividad aplicando Sales Minerales.

Tabla Nº2. Reducción de Resistencia con Sales Minerales.

RESISTENCIA INICIAL EN Ω

% DE REDUCCION

RESISTENCIA FINAL EN Ω

600 95 30 300 85 45 200 80 40 100 70 30 50 60 20 20 50 10 10 40 6


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6. DIBUJO ESQUEMÁTICO DE LA MALLA

Dimensiones Propuestas de la Malla. A = Ancho = 4 [mts.] L = Largo = 25 [mts.] Conductor paralelo al largo de la malla: 3 Conductor paralelo al ancho de la malla: 10

= Unión entre conductores de malla.

7. RESISTENCIA DE LA MALLA Usando el método de Schwarz.

−+

= 2*1

*

*2*

*K

S

LK

dh

LLn

LRM π

ρ


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Datos de la Malla propuesta Superficie de la malla (S): 100 [METROS^2] Largo de la malla (A): 25 [METROS] Ancho de la malla (B): 4 [METROS] Profundidad de la malla (h): 0.6 [METROS] Largo de la malla (L): 115 [METROS] BARRAS VERTICALES: No se Incluyen Constantes: K1 = 0.971 K2 = 5.2975 Valor de la resistencia aproximada de la malla proyectada: 3,6 [OHM]

8. CORTOCIRCUITO REAL QUE SOPORTARÁ LA MALLA El cortocircuito real incluye la influencia del transformador y de la malla de tierra, de acuerdo a esto el cortocircuito monofásico, calculado de acuerdo a la siguiente formula.

)(*3

*3

2101 XXXJR

VI

M

FNF +++

=φ

Datos de cálculo: X0 = 5.566 [OHM] X1 = X2 = 2.392 [OHM] Cortocircuito Monofásico = 1952.832 [AMPERES]


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9. PROTECCIÓN DE RESPALDO Fusible 100t (Asociada a Fusible de Capacidad de 100 A del transformador y t corresponde a la Curva de Tiempo de Operación del Fusible). Tiempo máximo (T_MÁX) = 0.5 [SEGUNDOS]

10. GRADIENTES DE POTENCIAL Las gradientes de potencial usando los datos provenientes de las protecciones de respaldo y recubrimiento superficial de la zona donde esta malla.

CÁLCULO DE LA TENSIÓN DE CONTACTO

tM

CV SS

C*

**174,0116 ρ+=

Datos para el cálculo Factor de corrección relacionado a la capa superficial: (CS): 0.82002 Resistencia capa superficial (pS): 3000 Variable relacionada a la constante de (M): 1 Tiempo de duración de la falla (t): 0.5 Tensión de contacto (VC): 5047.266 [V]


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CÁLCULO DE LA TENSIÓN DE PASO De acuerdo a la siguiente formula se realizara el calculo de la tensión de paso.

tM

CV SS

P*

**696,0116 ρ+=

Datos de cálculo. Factor de corrección relacionado a la capa superficial CS): 0.82002 Resistividad capa superficial (pS): 3000 Variable relacionada a la constante de DALZIEL (M): 1 Tiempo de duración de la falla (t): 0.5 Tensión de paso (VP): 19696.918 [V] CÁLCULO DE LA TENSIÓN DE MALLA De acuerdo a la siguiente formula se realizara el calculo de la tensión de la malla.

M

DfeiMM L

FIKKV

**** 1φρ=

Datos de cálculo. Constante KM = 0.6992 Constante KI = 1.47732 Resistencia equivalente (pE): 42.52116 Corriente real de falla a tierra (IF1): 1952.83184 Factor de decremento (FD): 1.06176 Longitud de conductor de malla (LM): 115 Tensión de malla (VM): 791.908 [V]


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CÁLCULO DE LA TENSIÓN DE PASO EN LA PERIFERIA De acuerdo a la siguiente formula se realizara el calculo de la tensión de paso en la periferia.

M

DfeiSPP L

FIKKV

**** 1φρ=

Datos de cálculo. Constante KS = 0.41509 Constante KI = 1.47732 Resistencia equivalente (pE): 42.52116 Corriente real de falla a tierra (IF1): 1952.83184 Factor de decremento (FD): 1.06176 Longitud de conductor de malla (LM): 115 Tensión de paso en la periferia (VPP): 626.831 [V]


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11. CONCLUSIÓN De acuerdo a los cálculos realizados en este documentos se deberán considerar el cumplimiento de los siguientes puntos.

CONDICIÓN 1:

TENSION DE MALLA (VM) < TENSION DE CONTACTO (VC) 791.908 [V] < 5047.266 [V]

CONDICIÓN 2:

TENSION DE PASO POR LA P. (VPP) < TENSION DE PASO (VP) 626.831 [V] < 19696.918 [V]

AL CUMPLIRSE ESTAS CONDICIONES Y SEGÚN LOS MÉTODOS USADOS, LA MALLA MANTIENE BAJO CONTROL LOS GRADIENTES DE POTENCIAL.

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