MEMORIA DE CALCULO DE MALLA PUESTA ATIERRA

...·000256

COLOMBIA - BOGOTA, CARRERA 16A No. 79-94 - EDIFICIO TORRE REAL -, PBX. (571) 6512060FAX: (571) 6361566 - 6363292, APARTADO AEREO 250229.

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~ Pág. 1 de 16

MEMORIAS DE CÁLCULO - SISTEMA DE MALLA DE

PUESTA A TIERRA

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INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005 D fi P n151Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aero!Juerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogota " .' J •

D.C.

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TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETO /2. ALCANCE

3. NORMAS

4. METODOLOGIA y CRITERIOS DE CALCULO DE LA MALLA

4.1 DATOS DE CAMPO

4.2 CARACTERISTICAS DEL DISEÑO /'

4.3 SELECCiÓN DEL CONDUCTOR ~ MALLA'" 4.4 TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO PERMISIBLES'-- 4.4.1 Tensión de paso //

4.4.2 Tensión de contacto4.4.3 Tensión de paso y de contacto reales

4.5 DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES Km, Ki, Ks4.6 VALOR DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

4.6.1 Método de Laurente y Niema~

4.6.2 Método de Dwight

4.6.3 Longitud mínima del conductor a enterrar

4.7 PUESTA A TIERRA DE L~1§POSITIVOSPROTECCION CONTRA SOBRETE ONES DPS

4.8 PUESTA A TIERRA DE TABLEROS

5. RESULTADOS

6. BIBLlOGRAFIA/'

2

3

3

3

3

3

4

5

5

6

6

6

7

8

8

8

9

DE11

12

13

16'

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INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3a - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

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1. OBJETO

Este documento indica el procedimiento utilizado para los diseños de las mallas de puestaa tierra de las subestaciones de la troncal calle 26 de Transmilenio.

2. ALCANCE

Este documento describe la metodología, los criterios empleados y los resultadosobtenidos para diseñar las mallas de puesta a tierra de las subestaciones del Portal,estación intermedia y túnel calle 72.

No se incluyen dentro de esta metodología las subestaciones de pedestal exclusivas deAP, pues la malla de tierra esta especificada en la norma AP 524 de CODENSA y lanorma MU-173 del MUAP.

'- - 3. NORMAS

Para la elaboración de los diseños del Sistema de Protección Contra Rayos de la Cárcelse tiene en cuenta la siguiente norma:

• Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RErrE},'~esolución No. 180498de Abril 25 de 2005 expedido por el Ministerio de Minas y Energía.

• NTC 2050 - Código Eléctrico Nacional• IEEE 80 - IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding• IEEE 142 -IEEE Recommended Practice for Grou~ of Industrial and

Commercial Power Systems• IEEE 1100 - Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic

Equipment

4. METODOLOGIA y CRITERIOS DE CALCULO DE LA MALLA

Para el diseño de las mallas a tierra de las subestaciones del proyecto se siguen losconceptos de la norma IEEE Std 80 Y del RETIE, siguiendo el procedimiento de la .. ",~3referencia bibliográfica [6]. / ,. 0,0:0.':;;"•." u,u

4.1 DATOS DE CAMPO

Para la malla de tierra de la s~tación se debe hallar el área A disponible deacuerdo con las dimensiones de la subestación. .,,~000153

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDUContrato No. IDU - 133 de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3a - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

Qr¡t~(¡~t;Ci.,~~tL'l'

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Para efectos de los cálculos, del RETIE y de las características de los conductores decobre, los valores de resistividad del terreno y. resistividad superficial son estimados,debido a que no se tienen datos del sitio donde se van a Instalar las subestaciones,sin embargo son valores recomendados por la norma

Descripción Símbolo Valor Unidad

Resistividad del terreno Rt 100 Ohm-m

Resistividad superficial Rs 2000 Ohm-m._.-

Tiempo de falla durante la cual fluye la corriente tc 0,5 seg

[1000 ] VV

Corriente de falla Ig A,.Coeficiente de resistencia térmica a la temperatura de referencia ar 0,00381Tr

Resistividad del conductor de la malla de tierra a la temperatura de pr 1,7714 ¡.JO/cmreferencia Tr, para el conductor de cobre: 1/56 ¡.Jo/cm

Factor de capacidad térmica, de la tabla 1, IEEE80 TCAP 3,422 J/cm3rC./'

7coeficiente inverso de la resistencia térmica: 1/ao Ó (1/ar)-Tr Ko 234 oC

Constante dada por RETI E (tabla 23) para diferentes materiales aun valor de temperatura de fusión o limite de temperatura del Kf 7,Oyconductor

Se considero cobre duro cuando se utiliza soldadura exotérmica Kf 7,0~(Tm es 1084 oC)

4.2 CARACTERISTICAS DEL DISEÑO

El diseño de una malla a tierra está afectado por las siguientes variables

• Tensión Permisible de Paso.• Tensión Permisible de contacto.• Configuración de la malla.• Resistividad del terreno i PO{)~5." \i ""• Tiempo máximo de despeje de la falla.• Conductor de la malla.

'- • Profundidad de instalación de la malla

...'~ nOOl54INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDUContrato No. IDU - 133 de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

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Como pasos preliminares de debe:

• Elaborar bosquejo de la malla• Calcular área ocupada por la malla

Am =Lm*Wm

• Calcular el radio (r) del área circular equivalente

r = JAJrm

4.3 SELECCiÓN DEL CONDUCTOR DE LA MALLA

Para calcular la sección del conductor se aplica la siguiente ecuación:

/

log{((Tm - Ta) /(234.5 + Ta)) + 1}Ac = (Ig)/

33 t

Donde:

Tat

Área sección del conductor (CM) /Corriente de falla que va a la malla (A)Temperatura máxima en los nodos de la malla (450 oC con soldadura y 250oC con pernos) /Temperatura ambiente CC)Tiempo durante el cual fluye la corriente (seg)

AcIgTm

Sin embargo, la sección mínima recomendable es 21CYÁWG para la malla y 5/8" paralas varillas, estos valores mínimos están de acuerdo con prácticas internacionales.

• Calcular el diámetro del conductor dc

4.4 TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO PERMISIBLES

I~N~ST=IT~U~T~O~D~E~D~E~S~A=RR~O~L~L~O~U~R~B~AN~O~-~ID~U-----------------------------------------.- ••~

Contrato No. IDU- 133de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

000155

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4.4.1 Tensión de paso

Es la diferencia de potencial entre dos puntos de un terreno que pueden sertocados simultáneamente por una persona; su valor permisible esta dado por:

Estep(h) = (116+ 0.7 *Rs)/ Ji

Rs Resistividad de la superficie del terreno en Om

4.4.2 Tensión de contacto

Es la diferencia de potencial entre un punto en la superficie del terreno ycualquier otro punto que se pueda ser tocado simultáneamente por unapersona; su valor permisible está dado por:

Etouch = (116 + O.17 *Rs) / Ji

4.4.3 Tensión de paso y de contacto reales

La tensión de paso real en una subestación está dada por:

Estep(g)Ks

KiRt1mL

Estep(g) = Ks * Ki* Rt *(lm/L)

Tensión de paso real en voltios.coeficiente que tiene en cuenta, la influencia combinada de laprofundidad y del espaciamiento de la ma)Jé.'"Coeficiente de irregularidad del terrenoResistividad del terreno en OmCorriente máxima de fallaLongitud total del conductor

La tensión de contacto real está dado por:

EmeshKm

Emesh = Km* Ki* Rt * (Im/ L)

Tensión de contacto real en voltios.coeficiente que tiene en cuenta, las carácterísticas Geométricas dela malla.

..' 000251

000156¡;jIN¡C;STiTI¡:;:Ti7UT;:¡O::;-;::'D:=-:::ED-;::ES~A:-;R;-:R;-;:O""L;-LO;:::-;-:U~R";:;'BA-;:-:N~O:::---;;:ID~U;-----------------------.-::, •.~

Contrato No. IDU - 133 de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

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1m Corriente máxima de falla

4.5 DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES Km, Ki, Ks

Para la determinación de los coeficientes es necesario tener en cuenta las siguientesdefiniciones:

A Longitud de la malla (m)B Ancho de la malla(m)L Longitud total del conductor (m)n Número de conductores en paralelo de longitud Am Número de conductores en paralelo de longitud BO Espaciamiento entre conductores (m)h Profundidad de enterramiento (m)d Diámetro del conductor(m)

La longitud total del conductor esta dado por

L = n* A+m* B)

Calculo de la constante de los conductores de la malla Km

Km = (1/2 *;r) * Ln(D2 /16 * h* d) + (1/ ;r)Ln I(2n+ 3)/(2(n + 2))

Calculo de la constante de irregularidad de la corriente en la malla Ki

Para n 5,7 es

Ki=0.656+0.172*n

Para n>7 es

Ki = 2.0

Calcular la constante de la tensión de paso Ks

KS' = (1/ ;r){(1/ 2 * h) + (l/ D + h) + (11 D)}* I 1/(n + 1) ...' n002SU·

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4.6 VALOR DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

El cálculo de la resistencia de puesta a tierra se puede hacer por el método de Laurenty Niemann o por método de Dwinght.

4.6.1 Método de Laurente y Niemann

R = 0.443p(1I JA + l/l)

R Resistencia en ohmios.A Área de la malla de puesta a tierra en m2

p Resistividad del suelo (O-m)I Longitud total del conductor (m).

La ecuación anterior es una aproximación y su resultado siempre es mayor que el valorreal.

4.6.2 Método de Dwight

Este método es mucho más largo pero es mucho más exacto que el anterior.

El primer paso consiste en hallar la resistencia de un conductor de la malla.

P 2L' L' 2h h2

Rs = -(In(-) +In(-)+- +- -2)27rL' r h L' L,2

Rs Resistencia de puesta a tierra de un solo conductor en Op Resistividad en (O-m)L' Longitud del conductor (m)h Profundidad de enterramiento del conductor (m)r Radio del conductor en m.

Una vez calculada esta resistencia, se procede al cálculo de las resistencias debidas alas interferencias mutuas entre los conductores, tal resistencia es:

P 4L' {E E2 E2

Ra = -(In(-) +In~-)+- +-- -1)27rL' E 2L 2L' 16['2 ..t' 0002~'9

Donde:

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDUContrato No. IDU - 133 de 2005 0158Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3a - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogol!/ O tJD.C.

f;~l~t¡U.fAti¡n:~tL",

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Ra Resistencia mutuaE Espaciamiento equivalente entre un conductor y los demás en m.

La resistencia total del conductor es

Re = Rs + (n - 1) * Ra

La resistencia de n conductores es

Ren = Re/n

En forma análoga se determina la resistencia de los conductores transversales deunión.

La resistencia "mutua" de los componentes de unión incluyendo la interferencia debidaa los conductores transversales a los cuales se encuentran unidos es:

Ram = (m - l)Rau + (n - l)Ra

Rau Resistencia mutua de conductores de unión

La resistencia total de un solo conductor de unión es

Reu = Rsu + Ram

Rsu Resistencia de un solo conductor de unión

La resistencia de m conductores es

Rem = Reu/m

La resistencia total de la malla esta dada por

R = (Ren * Rem)/(Ren + Rem)

4.6.3 Longitud mínima del conductor a enterrar

El cálculo de la longitud mínima del conductor a enterrar es

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005 ~ n ') O159Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogotá • ,. . t .D.C.

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(Km * Ki * Rt * Ig * .Ji)Lg - -'----------=-----'-(116+0.174*Rs)

Si la malla tiene varillas de puesta a tierra en paralelo, se calcula la longitud de la malla

L=L'+N*Lv

Donde:

L' Longitud del cableN Número de varillas en paraleloLv Longitud cada varilla (2.44 m)Rv Radio de la varilla (7,93 mm)

Comparar longitud de la malla con la longitud mínima del conductor a enterrar

Si

\....

L < Lg

Volver a elaborar bosquejo de la malla

Si L> Lg

Calcular la resistencia a tierra Rg, la resistencia de una varilla, de N varillas y laresistencia de la malla

11Rg = (1 / Rm) + (1 / Rnv)

Rt 2 * LvRv = +Ln( )

2*7r*Lv rv*10-3

Rnv = Rv/ N

Rm = (Rt / 4 * r) + (Rt / L)

Evaluar si la resistencia a tierra Rg es menor que el valor esperado .,,'.000241Rg<3 n

Si esta condición se cumple continuar, de lo contrario volver al inicio

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005 (¡ nO O 16 OEstudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogotá"" .D.C.

~r!1~(i,J¡t¡ttl,~,..,. Pág. 11 de 16

Si la malla de puesta a tierra no llega a la medida exigida por los fabricantes se podránutilizar productos químicos para lograr la medida en Ohmios de la resistencia de la malla.El sistema de puesta a tierra debe cumplir con los requisitos del RETIE y la norma IEEE 80.

Los valores de resistencia de puesta a tierra no deben superar los siguientes valoresmáximos:

APLICACiÓN VALaRES MÁXIMOS

Subestaciones de Media Tensión 10 Ohmios

Neutro de Acometida de Baja Tensión 25 Ohmios

El conductor para el electrodo de puesta a tierra en baja tensión, se debe seleccionar conbase en tabla 250 -94 de la Norma NTC 2050, y el conductor de puesta a tierra de losequipos se selecciona con base en la Tabla 250-95 de la misma norma.

4.7 PUESTA A TIERRA DE LOS DISPOSITIVOS DE PROTECCION CONTRASOBRETENSIONES DPS

Para las puestas a tierra de protección contra rayos, se ha considerado una resistividaddel terreno de 100 O-m, considerada la peor situación según tabla 10 de la norma IEEE142.

En sistemas de 600 V o menos se utiliza la conexión directa o sólida a tierra, por locual utilizaremos un conductor conectado a una configuración de tres varillasconectadas en triángulo con distancia entre varillas de 5 m (S), longitud de la varilla (L)de 2.4 m, diámetro del circulo donde el triángulo queda circunscrito (d) de 5.79 m ydiámetro de la varilla (a) de 15.8 mm, la resistencia se puede calcular con la siguienteecuación.

R - ~( 2L + [(In 4Lj" -1]J6JrL d(O.86) a

Donde la instalación es la siguiente:

.•.•000246

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDUContrato No. IDU - 133 de 2005 .Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3a - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogotá • '" OOO16~D.C.

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Electrodo

De la anterior configuración se deduce que d es igual a 5.79 m, teniendo un triánguloequilátero de 5m de lado

Con base en la ecuación se obtiene:

d 5.79

p 100 Q - m

R 14.08 Q

Para conseguir que la resistencia baje a un nivel aceptado por el RETIE se deberáhacer un tratamiento al suelo con lo que se conseguiría una reducción al 10%aproximadamente de la resistencia inicial de puesta a tierra.

Resistividad después de 30 días de haberle hacho un tratamiento al suelo

R=1.4Q

De este modo cumple con la tabla 24 de RETIE, que especifica una resistencia máximade 10 Q.

4.8 PUESTA A TIERRA DE TABLEROS .••' 000245

Los tableros parciales de cada una de las áreas de la cárcel se pondrán a tierra deacuerdo con la sección 250-24 de la NTC 2050 CODIGO ELECTRICO NACIONAL, endonde se estipula que "Cuando desde la misma acometida de c.a. se alimenten dos o

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005 , OO0162Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogot& ,. - J - -D.C.

(¡(¡.t~t~rJitif~t~.':.s¡>

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mas edificios o estructuras, el sistema puesto a tierra en cada edificio o estructura debetener un electrodo de puesta a tierra, como se describe en la parte H, conectado alarmario metálico del medio del desconexión de la edificación o estructura y alconductor puesto a tierra de la instalación de c.a., a la entrada del medio dedesconexión de la edificación o estructura". Siendo este el caso de nuestro diseño,donde desde un transformador se alimenta un tablero general de un área determinadade la cárcel y desde este a los demás tableros ubicados en las demás estructuraspertenecientes a esta misma área. Este electrodo deberá cumplir con lo especificadoen RETIE y ser de 2,4 m de largo.

En la parte H de la sección 205 de la NTC 2050 se estipula el conectarequipotencialmente todos los electrodos de puesta a tierra. Se conectarán todos loselectrodos de puesta a tierra a la malla de la subestación respectiva de cada área, pormedio del conductor de tierra que acompaña en su recorrido a los bancos de ductos delas canalizaciones para las acometidas parciales. De igual manera todas las mallas depuesta a tierra de todas las subestaciones estarán conectadas a la malla de puesta atierra de la subestación principal por medio del conductor de tierra que acompaña losbancos de ductos de la canalización de la red de media tensión.

5. RESULTADOS

Las cinco subestaciones junto con las plantas de emergencia tienen las siguientes áreas:

Transformador PlantaDescripción KVA emergencia, Dimensión malla, m

KVAPatio Garaje S1 400 400 7.8 x 8.0

Patio Garaje S2 400 400 8.0 x 6.0

Constitución 150 150 5.8 x 7.2

Intermedia de occidente 150 150 5.0 x 7.3

Portal de occidente 75 75 3.0 x 4.0 ---Estación Central

..._.1 1Segun norma CODENSA AP 524 Jl\I

I

••• * .000163INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

•.

Constante

Rt

Rs

tc

Ta

Tm

Ig

TCAP

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Descripción

B

A

Ancho de la malla

Largo de la malla

Número de conductores en paralelo de longitud B

Número de conductores en paralelo de Icngitud A

Espaciamiento entre conductores

Profundidad de enterramiento del cable

Longitud del cable en la malla

Diámetro del conductor seleccionado (2/0 AWG)

Número de varillas

Longitud de la varilla

Radio de la varilla

Resistividad del terreno

Resistividad superficial

Tiempo de falla durante la cual fluye la corriente

Temperatura ambiente

Temperatura máxima

Corriente de falla

Coeficiente de resistencia térmica a la temperatura dereferencia Tr

Resistividad del conductor de la malla de tierra a la temperaturade referencia Tr, para el conductor de cobre: 1/56 I,m/cm

m

nD

h

L'

d

N

Lv

rv

ar

pr

Factor de capacidad térmica, de la tabla 1, IEEE80

Ko coeficiente inverso de la resistencia térmica: 1/ao ó (1/ar)-Tr

Constante dada por RETIE (tabla 23) para diferentes materialesa un valor de temperatura de fusión o limite de temperatura delconductor

Se considero cobre duro cuando se utliíza soldaduraexotérmica (Tm es 1084 oC)

Kf

Kf

Unidad

mm

mmOhm-m

Ohm-m

segoC

oC

!JO/c

IJ/cm3r

CoC

Valor Valor Valor

Patio Constitución PortalGaraje Occidente occidente

m 5

5

6

6

m8 68 85 5

5 4

2 20,7 0,7

80 62

10,52 10,52

6 62,4 2,4

7,9375 7,9375

100 100

2000 2000 2000 jet:: :: ::¡I{

__45-0-----45-0-----45-0-r~1000 1000 1000

m

m

m

m 0,7

60

10,52

6

2,4

7,9375

100

m

m

A

1,7774 1,7774

0,00381 0,00381

1,7774

3,422 3,422 3,422

234 234 234

7,06 7,06 7,06

7,06 7,06 7,06

V ,4,382 4,3,,82 '.I¡i rirl~2'3tSe o.~U\f\I€<OY\ C()~X\ef\t'~5

Q(>(d\o. ~Q qo (l í'I'i) ~ Cú\,(\to C0 (\ IQ5INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDU ••", ..f\M\t-.l {\!\OS T'lU t'.:c"Di-.. \\(\ n O'u \ ~S t;:; '-';)\ Cl~Contr~to No. !D~ - 133 de 2005 \: \,)'f '\.,1\ '\. \J \ !Iv \J. \. 'J>;;;:; '~ \, ~ -..:-. ,,' OOO16 4EstudIos y Dlsenos de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. Jose Celestmo MutIS), en Bogotá .D.C.

E Espaciamiento equivalente

Pág. 15 de 16

Patio Constitución PortalDescripción Simbolo Garaje Occidente

UnidadOccidente

Área ocupada por la malla Am 64 48 25 m2

Radio del área circular equivalente 4,514 3,909 2,821 m

Cálculo del tamaño del conductor a utilizar (sección transversal) Ac 6444,36 6444,36 6444,36 MCM

Tamaño del conductor en mm2 Ac 3,22 3,22 3,22 mm2

Calculo del diámetro del conductor dc 10,52 10,52 10,52 mm

Cálculo de la constante de los conductores de la malla Km 0,369 0,369 0,148

Cálculo de la constante de irregularidad de corriente en la malla Ki 1,516 1,344 1,688

Cálculo de la constante de tensión de paso Ks 0,6187 0,6187 0,9614

Cálculo del limite tolerable de la tensión de paso Estep(h) 3061,8 3061,8 3061,8 V

Cálculo de la tensión de paso real Estep(g) 1172,4 1341,1 2704,8 V

,....-Cálculo del límite tolerante de la tensión de contacto Etouch 940,5 940,5 940,5 V

\ _dlculo de la tensión máxima de contacto Emesh 699,04 799,65 417,08 V

Calculo de la resistencia de un conductor Rs 17,1565 17,1565 24,7544 O

resistencias debidas a las interferencias mutuas entre los conductores Ra 7,70 7,70 9,31 O

Resistencia total del conductor Rc 47,96 40,26 71,29 O

Resistencia de n conductores Rcn 9,59 8,05 11,88 O

resistencias de conductores de unión Rsu 17,16 21,49 24,75 O

resistencias mutuas entre los conductores de unión Rak 7,70 8,78 9,31 O

resistencias mutuas entre todos los conductores Ram 61,61 58,22 93,07 O

Resistencia de un solo conductor de unión Rcu 26,748 29,540 36,636 O

Resistencia de m conductores Rcm 5,350 5,908 6,106 O

Resistencia de la malla total R 3,43 3,41 4,03

Cálculo de la longitud mínima del conductor a enterrar -Lg 85,22 75,55 38,14 m rJ

Calculo de la longitud de la malla. 'OOOI)4~(J

L 80 62 6tl. ,.,. ~

Cálculo de la resistencia de una varilla Rv 13,04 13,04 13,04 Ohm /iCálculo de la resistencia de N varillas EC 2,173 2,173 2,173 ohm2··

'!culo de la resistencia de la malla Rm 6,789 8,009 10,529 Ohm\

••..~.OOO16~INSTITUTO DE DESARROllO URBANO - IDUContrato No. IDU - 133 de 2005Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

..

~(¡;;t~(iit~J¡tti,~~M~

Instihdo deDes~rrn~!~U¡~S~I~\.~enlro de DQcum~ntatiQn Pág. 16 de 16

1m

1,646

242,4

1,709

213,4

1,801

171,1

OhmCalculo de la resistencia a tierra Rg

Cálculo de la corriente disipada por los conductores en la malla A

6. BIBLlOGRAFIA

[1] Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) del Ministerio de Minas yEnergía.

[2] NTC 4552 - Protección contra rayos. Principios generales

[3] IEEE 80 -IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding

[4] IEEE 142 -IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial andCommercial Power Systems

[5] IEEE 1100 - Recommended Practice for Powering and Grounding ElectronicEquipment

[6] Herrera John Asdrubal. Calculo de la puesta a tierra de una subestación

....•000,2.41

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO -IDU . 6Contrato No. IDU -133 de 2005 ••• ~ .O D016Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El Dorado - Av. José Celestino Mutis), en BogotáD.C.

Descripción Unidad Valor

Ancho de la malla m 6

Largo de la malla m 6

Número de conductores en paralelo de longitud B m 7

Número de conductores en paralelo de longitud A m 7

Espaciamiento entre conductores m

Profundidad de enterramiento del ¡;able m 0,7

Longitud del cable en la malla m 84

Diámetro del conductor seleccionado mm 10.52

Número de varillas 4

Longitud de la varilla m 2,4 '2Radio de la varilla mm

~

~Resistividad del terreno Ohm-m 45

Resistividad superficial Ohm-m 2000

Tiempo de falla durante la cual fluye la corriente seg 0,5 dTemperatura ambiente oC 40

L Temperatura máxima oC 450 ) ~

Corriente de falla kA ~

,}

~Coerficiente de resistemncia térmica a la temperatura de referencia 0,00381Tr

Resistividad del conductor de la malla de tierra a la temperatura de ~O/cm 1,7774refrencia Tr, para el mcondcutos de cobre: 1/56 ~O/cm

Factor de capacidad térmica, de la tabla 1, IEEE80 J/cm3/'C 3,422

coeficiente inverso de la resistencia térmica: 1/00 Ó (1/or)-Tr oC 234

Constante dada por RETIE (tabla 23) para diferentes materiales a un 7,06valor de temperatura de fusión o limite de temperatura del conductor

Se considero cobre duro cuando se utiliza soldadura exotermica (Tm 7,06es 1084 OC)

Espaciamiento equivalente 2,191

.•..' 0004~Q

" ..,.,'

...'.000167

c-TRANSMILENIO CL26 subestación de AP

Area ocupada por la malla Am 36 m2

Radio del área circular equivalente 3,385 m

Cálculo del tamaño del conductor a utilizar (sección transversal) Ac 6444,36 MCM 2 AWG

Tamaño del conductor en mm2 Ac 3,22 mm2

Calculo del diámetro del conductor dc 10,52 mm

Cálculo de la constante de los conductores de la malla Km 0,148

Cálculo de la constante de irregularidad de corriente en la malla Ki 1,86

Cálculo de la constante de tensión de paso Ks 0,9614

Cálculo del limite tolerable de la tensión de paso Estep(h) 2143,9 VEstep(g) < Estep(h

Cálculo de la tensión de paso real Estep(g) 958,0 V

Cálculo del límite tolerante de la tensión de contacto Etouch 644,9 VEmesh < Etouch

Cálculo de la tensión máxima de contacto Emesh 147,72 V

Calculo de la resistencia de un conductor Rs 9,6696 O

resistencias debidas a las interferencias mutuas entre los Ra 3,92 Oconductores

Resistencia total del conductor Rc 33,20 O

Resistencia de n condcutores Rcn 4,74 O

/' resistencias de conductores de union Rsu 9,67 O

\-- resistencias mutuas entre los conductores de union Rak 3,92 O

resistencias mutuas entre todos los conductores Ram 47,05 O ~/.

Resistencia de un solo condcutor de union Rcu 14,412 O 7'e1fr!Resistencia de m conductores Rcm 2,059 O

Resistencia de la malla total R 1,44 / R<30

Cálculo de la longitud minima del conductor a enterrar Lg 18,91 m/

Calculo de la longitud de la malla L 84 /m L> Lg/

Cálculo de la resistencia de una varilla Rv 9,39 I Ohm

Cálculo de la resistencia de N varillas Rnv CED- Ohm

Cálculo de la resistencia de la malla Rm 3,859 Ohm

Calculo de la resistencia a tierra Rg 1,460 Ohm Rg< 30

Cálculo de la corriente disipada por los conductores en la malla 1m 378,2 A

(,•••f n0023~

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