Sistemas de Puesta a tierra

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS

INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD

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Brian Chacha

Karsten Freire

Carlos Guamaní

Eduardo Romero

CICLO:

SEPTIMO “A”

MATERIA:

ALTO VOLTAJE

DOCENTE:

ING. WILIAN GUAMAN

LATACUNGA-ECUADOR

2023

ESTRUCTURA Y METODOLOGÍA

Esta guía de prácticas está estructurada en tres partes:

PARTE 1. Preparación de la práctica, que se refiere al trabajo que debe ser realizado por el alumno de forma previa a la sesión de prácticas como preparación de la misma. En esta parte de la guía se describen los fundamentos en los que se asienta la práctica a realizar. Se incluyen unas breves preguntas de comprobación de conocimientos cuya finalidad es verificar que el alumno ha asimilado los conceptos requeridos para la comprensión e interpretación de la práctica en el momento de su realización. Es imprescindible haber contestado de forma correcta dichas preguntas antes de asistir a la práctica.

PARTE 2. Ejecución de la práctica. En esta parte de la guía se detallan los pasos que deben darse en el momento de realización de la práctica, así como las mediciones que es necesario llevar a cabo.

PARTE 3. Resultados de la práctica. Por último, en esta parte final de la guía, el alumno debe responder a las preguntas planteadas sobre las mediciones realizadas y su interpretación. Los resultados deberán ser entregados al profesor responsable de prácticas para su verificación. En caso contrario, o en caso de que se hayan completado de forma incorrecta, la práctica no se considerará superada.

OBJETIVOS.

Objetivo general:

 Analizar la resistividad del terreno y la resistencia de puesta a tierra utilizando métodos conocidos.

Objetivo Especifico:  

Determinar la resistividad del terreno aplicando el método de Wenner, caída de potencial, método del 62%.

1. MARCO TEÓRICO

PARTE 1: PREPARACIÓN DE LA PRÁCTICA        

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.

Medida de la 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 E1, E2, E3 y E4 alineados y separados entre sí una distancia d, según muestra la figura 1.

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 V e I las medidas de        tensión y de intensidad obtenidas en el voltímetro y amperímetro representados en la figura.

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Figura 1. Medida de la resistividad del terreno. Método Wenner.

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 entorno a 1/10) puede considerarse que la fórmula (1) proporciona una aproximación válida.

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 siguiente muestra algunos valores característicos de resistividad para diversas composiciones del terreno.

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]Tabla 1: Ejemplo de valores de resistividad de diferentes tipos de terreno.[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

1.  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.

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

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 E y H. 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.

Por otro lado, debe medirse la tensión entre la puesta a tierra ensayada y el electrodo de prueba S. 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 S se encuentra en la zona neutral, es decir, no influida por la distribución de potencial creada por los electrodos extremos E y H entre los que circula corriente. Para ello, la medida se realiza variando la posición del electrodo central S y desplazándolo desde posiciones más cercanas al electrodo E hacia posiciones más cercanas al electrodo auxiliar H. Debe comprobarse que, en las posiciones de S que corresponden a la zona neutral, la medida obtenida no varía.

 PREGUNTA 1        

La figura 3 siguiente representa cuatro electrodos iguales E1, E2, E3 y E4 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 d=10 m.

Se sabe que, al hacer circular una corriente entre los electrodos E1 y E4, la indicación del amperímetro representado es de 0,1 A y la indicación del voltímetro es de 1 V.

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Con esos datos, determine:

1. El valor de la resistividad del terreno. Justifique la validez de la expresión utilizada en el cálculo.

Los electrodos deben ser electrodos hemisféricos de radio b. Sin embargo, en la práctica, se suelen colocar cuatro barras en línea recta a intervalos a, estos intervalos están separados a una misma distancia, conducidas a una profundidad no superior a 0,1 a. Entonces, se puede asumir que b = 0 y la ecuación se convierte en:

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1. Valor de la indicación del voltímetro si los cuatro electrodos se separan entre sí una distancia de 5 m y se hace circular entre E1 y E4 la misma intensidad que en el caso anterior.

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 PREGUNTA 2        

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.

(VERDADERO)

Si, cuando se utiliza el método de tres picas, esto sirve para lograr el mayor grado de exactitud al realizar una comprobación de resistencia de puesta a tierra, cuando se utiliza el método de las tres picas para determinar la resistencia de puesta a tierra.

1. 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.

(FALSO)

En la práctica realizada se utilizó el método de Werner para medir la resistividad del terreno, además el instrumento de medida es el (Telurómetro), el cual genera una corriente conocida a través de las dos picas externas de puesta a tierra y la caída de potencial de tensión se mide entre las dos picas de puesta a tierra internas. Usando la ley de Ohm (V=I*R), el (telurómetro) calcula automáticamente la resistencia del terreno.

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