Sistema de Puesta a Tierra

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Universidad Técnica de Cotopaxi

Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Aplicadas

Carrera de Electricidad

Tema:[pic 3]

Sistema de Puesta a Tierra

Integrantes:

Guamaní Martínez Ronny Santiago

Guanoluisa Oñate Marlon Israel

Jiménez Pinzón Ronny Santiago

Cristhian Ismael Muguicha Hinojoza

Asignatura:

Alto Voltaje

Ciclo:

Séptimo

Paralelo: 

“B”

Octubre 2022 – Febrero 2023

1. OBJETIVOS

General:

Analizar la resistencia del suelo y de la puesta a tierra, para un correcto diseño de un sistema de puesta a tierra en sistemas residenciales, comerciales e industriales.

Específicos:

• Analizar la configuración de los equipos de medición.
• Determinar los métodos de medición de la resistividad del suelo y la resistencia de la puesta a tierra.
• Interpretar los resultados obtenidos a partir de los datos arrojados de la medición.

1. INTRODUCCIÓN

En esta práctica se van a realizar ensayos de medida de los principales parámetros relacionados con los sistemas de puesta a tierra. En primer lugar, se va a analizar y a realizar el ensayo de medida de la resistividad del terreno. A continuación, se determinará experimentalmente la resistencia de puesta a tierra de un sistema constituido por un electrodo clavado en el terreno.

Medición de resistividad del terreno. - En la primera parte de esta práctica se va a medir la resistividad del terreno utilizando el método conocido como “Método Wenner” o “Método de los cuatro electrodos”. Para aplicar este método se introducen en la tierra cuatro electrodos , ,  y  alineados y separados entre sí una distancia, según muestra la Figura 1.[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

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Fig. 1. Método de Wenner para medir resistividad

En estas condiciones, debe hacerse circular una intensidad entre los electrodos de los extremos y se debe medir la tensión que aparece entre los electrodos centrales. El valor de la resistividad del terreno viene dado por la expresión:

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siendo  e  las medidas de tensión y de intensidad obtenidas en el voltímetro y amperímetro representados en la figura. La expresión anterior es exacta si los electrodos enterrados son semiesféricos y aproximada si se utilizan electrodos con otra configuración. En la práctica, se utilizan cuatro electrodos con forma de pica más fáciles de conseguir y de enterrar que los electrodos semiesféricos. Si la longitud de las picas utilizadas para el ensayo es pequeña respecto a la distancia d a la cual se separan, (en una relación de aproximadamente 1/10) puede considerarse que la Ecuación (1) proporciona una aproximación válida.[pic 11][pic 12]

En general, la medida realizada explora la resistividad del terreno a examinar hasta una profundidad aproximadamente igual a la distancia de separación entre electrodos d. Por eso, variando la distancia entre electrodos es posible obtener información sobre la estratificación del subsuelo y la resistividad a distintas profundidades. A modo de ejemplo, la Tabla 1 siguiente muestra algunos valores característicos de resistividad para diversas composiciones del terreno según la IEEE std81-2012 [1].

Tabla 1: Resistividad típica en función de la naturaleza del terreno.

Medida de la resistencia de puesta a tierra de un SPT. - En la Figura 2 se representa el esquema de realización de la medida de la resistencia de puesta a tierra de una toma de tierra E. El diseño del SPT normalmente se basa en [2] y [3].

Para medir la resistencia de puesta a tierra del electrodo E se deben colocar dos electrodos auxiliares según muestra la figura. Se aplica una tensión alterna entre los electrodos extremos y . Esto hace circular una corriente entre ellos que se cierra por el terreno dando lugar a una distribución de potencial en el mismo. Esta corriente se medirá mediante el amperímetro señalado en la Figura 2.[pic 13][pic 14]

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Fig. 2. Medida de la resistencia de puesta a tierra

Por otro lado, debe medirse la tensión entre la puesta a tierra ensayada y el electrodo de prueba . La medida de la resistencia de puesta a tierra se obtiene de dividir el valor de la tensión indicada en el voltímetro entre la intensidad que es medida por el amperímetro. Al realizar esta medida debe asegurarse que el electrodo  se encuentra en la zona neutral, es decir, no influida por la distribución de potencial creada por los electrodos extremos E y  entre los que circula corriente. Para ello, la medida se realiza variando la posición del electrodo central  y desplazándose desde posiciones más cercanas al electrodo E hacia posiciones más cercanas al electrodo auxiliar . Debe comprobarse que, en las posiciones de  que corresponden a la zona neutral, la medida obtenida no varía.[pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21]

1. MARCO TEÓRICO

La Figura 3 siguiente representa cuatro electrodos iguales , ,  y  de 10 cm de longitud enterrados en un terreno que se considerará homogéneo y uniforme. Los electrodos inicialmente se encuentran separados entre sí una distancia . Se sabe que, al hacer circular una corriente entre los electrodos  y , la indicación del amperímetro representado es de  y la indicación del voltímetro es de .[pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]

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Fig. 3. Método de Wenner - Pregunta 1

Con esos datos, determine:

1. El valor de la resistividad del terreno. Justifique la validez de la expresión utilizada en el cálculo.
2. Valor de la indicación del voltímetro si los cuatro electrodos se separan entre sí una distancia de 5 m y se hace circular entre  y  la misma intensidad que en el caso anterior.[pic 32][pic 33]

Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

1. Para determinar la resistencia de puesta a tierra de un electrodo se requiere utilizar dos electrodos auxiliares adicionales.
2. La medida de la resistividad del terreno requiere utilizar cuatro electrodos de forma que entre los más alejados se mide la tensión y entre los dos más próximos se inyecta una corriente.
3. Para medir la resistencia de puesta a tierra de una puesta a tierra debe hacerse circular una pequeña corriente por ella.
4. Es indiferente la distancia a la que se encuentran los electrodos auxiliares que se utilizan para la determinación de la resistencia de puesta a tierra de un electrodo.
5. En el caso del ensayo de determinación de la resistividad del terreno, cuanto mayor es la longitud de los electrodos utilizados, más exacta es la medida obtenida.

1. ANÁLISIS DE RESULTADOS:

Medida de la resistividad del terreno

Para la realización de la medida de resistividad del terreno, se va a realizar un montaje según se muestra en la Figura 4. Las funciones de fuente de tensión, voltímetro y amperímetro indicadas en la Figuran 4 se integran en el equipo de medida suministrado.

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Fig. 4. Medida de la resistividad del terreno mediante telurómetro

En la tabla 2, podemos observar los resultados obtenidos de la medición de la resistencia del terreno en dos perfiles.

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