dimensionamiento de electrodos de puesta a tierra tipo - Cigré

V
( x)
ρ ⋅ I
=
2π
⋅ x
Implementando un electrodo de 380 m de radio y enterrado en 3 m de profundidad, con una corriente de
3.000 A y una resistividad homogénea del terreno de 350 Ωm, se obtienen las curvas de la figura 4.
Tensión [V]
10000,00
1000,00
100,00
10,00
1,00
1 10 100 1000 10000 100000
Distancia [m]
Fig. 4. Comparación de curvas homogéneas
Homogéneo
El error entre las curvas de la figura anterior es de 10,79% a los 4 km, y luego disminuye hasta llegar a un
error de 0,38% a los 100 km, por lo que a partir de los 4 km se considera que el error no es significativo.
La diferencia que se obtiene antes de los 4 km es producto de que la fórmula usada para el terreno
homogéneo no asimila donde se encuentra el electrodo, sin embargo, el método de las imágenes muestra que
a los 760 m se encuentra el electrodo y por ende existe un aumento de potencial que disminuye
paulatinamente y no sigue por lo tanto la curva homogénea.
4 APLICACIÓN
A modo de ejemplificar la utilidad del método, se presenta en este capítulo un ejemplo de dimensionamiento
del electrodo con el método explicado en este artículo. Para este cálculo se utilizaron valores típicos de
conductividad y capacidad térmica (1,3 W/m°C y 1300000 J/m 3 °C respectivamente), una temperatura natural
del suelo de 30°C y una resistividad de 100 Ωm en la primera capa y 500 Ωm en la segunda bajo los 5 m de
profundidad. La corriente del supuesto sistema es de 2750 A y no presenta un máximo transitorio.
Utilizando el modelo de suelo indicado en la Figura 5-(a) y un electrodo con las especificaciones que ahí se
presentan, se obtienen los resultados de la Tabla II, dimensionamiento 1.
Se puede observar que para el primer caso no se cumple la restricción de tensión de paso y que la densidad
de corriente es levemente superior a 1 A/m 2 . Estos resultados indican que es necesario cambiar a las
especificaciones del dimensionamiento 2 de la Tabla II, logrando en este caso cumplir con las restricciones.
Aumentando drásticamente el diámetro del electrodo se cumplen todas las restricciones. Sin embargo, un
gran tamaño puede ser perjudicial al proyecto en términos de costos y espacio a ocupar. Una alternativa de
solución es aumentar la profundidad del electrodo y así disminuir el diámetro (Figura 5-(b)), cumpliéndose
aún todas las restricciones (ver dimensionamiento 3 de la Tabla II). La temperatura del electrodo 1 presenta
un límite de operación menor a los 10 días, mientras que el electrodo 3 puede operar poco menos de 35 días
sin sobrepasar los 100°C (Fig 6-(a) y 6-(b)).
Matlab
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