CAPÍTULO III: MÉTODO DE CÁLCULO DE REDES DE TIERRA PARA
3.5 COMPARATIVA ENTRE LOS RESULTADOS OBTENIDOS UTILIZANDO DEL
CON RESPECTO AL PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DEL STD. 80 DE IEEE Como se comentó en la introducción de este trabajo, es menester mencionar que existen algunas consideraciones particulares que las normas mexicanas realizan en las formulaciones de diseño, con relación al estándar 80 de IEEE [1].
En las figuras 3.10, 3.11 se muestran los diagramas de flujo de procedimiento de diseño de NRF-011 de CFE [2], y Manual de diseño de subestaciones de Compañía de Luz y Fuerza del Centro [11] respectivamente. El diagrama de flujo de diseño correspondiente al estándar 80 de IEEE se puede apreciar en la figura 3.1.
Con el objeto de identificar dichas diferencias, se realizarán cálculos para el diseño de la red de tierras de la subestación Las Fresas Banco 1 utilizando los lineamientos de los dos documentos mencionados.
En la tabla 3.6 se muestran los resultados obtenidos utilizando el procedimiento de diseño del estándar 80 de IEEE [1], el cual es indicado en el capítulo III.
En la tabla 3.7 se muestran los resultados obtenidos utilizando el procedimiento de diseño de NRF-011 de CFE [2], y en la tabla 3.8 se muestran los resultados obtenidos utilizando el procedimiento de diseño del Manual de diseño de subestaciones de Compañía de Luz y Fuerza del Centro [11] respectivamente. Los datos para realizar los cálculos serán los mismos que se utilizaron para la elaboración del diseño de la red de tierras con los criterios del estándar 80 de IEEE, mismos que se indican en la tabla 3.5.
Figura 3.10. Flujograma de procedimiento de diseño, de acuerdo con la NRF-011- CFE [2].
PROPUESTA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE RESISTENCIA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN LAS FRESAS BANCO I
Figura 3.11. Diagrama de bloques para el procedimiento de diseño, de acuerdo con Manual de diseño de subestaciones de Compañía de Luz y Fuerza del Centro
SÍMBOLO U.M. CANTIDAD
A ÁREA ENCERRADA POR LA RED DE TIERRAS m2 52,000.00
-m 100 3I0 A 31,500.00 tc s 0.5 d mm 10.45 Econtacto50 V 683.82 Epaso50 V 2,243.12 D m 15 n --- 15.78 LC m 7,485.00 LT m 7,551.22 h m 0.5 Rg 0.111 LC m 7,485.00 LR m 42.7 IG A 16,159.50 tf s 0.5 IG*Rg V 1,791.00 Econtacto50 V 683.82
IG*Rg MAYOR QUE Econtacto50
Vm V 577.96
Es V 101.21
Vm V 577.96
Econtacto50 V 683.82
Vm MENOR QUE Econtacto50
Es V 101.21
Epaso50 V 2,243.12
Es MENOR QUE Epaso50
PROFUNDIDAD DE ENTERRAMIENTO DE LOS CONDUCTORES DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
PASO 5
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
PASO 6 PASO 3 PASO 1
FACTOR GEOMÉTRICO
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
LONGITUD EFECTIVA TOTAL DEL CONDUCTOR DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA, INCLUYENDO EL DE LA RED Y LAS VARILLAS DE TIERRA.
DIÁMETRO DEL CONDUCTOR DE LA REJILLA PARA TIERRA. DESCRIPCIÓN
IEEE STD. 80-2000
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. TENSIÓN DE PASO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
PASO 4
ESPACIAMIENTO ENTRE CONDUCTORES PARALELOS. RESISTIVIDAD DE DISEÑO
PASO 2
CORRIENTE SIMÉTRICA DE FALLA A TIERRA PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL CONDUCTOR.
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DIMENSIONAR EL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA
RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
LONGITUD TOTAL DE LAS VARILLAS DE TIERRA
MÁXIMA CORRIENTE QUE FLUYE ENTRE EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y LA TIERRA CIRCUNDANTE (INCLUYENDO LA COMPONENTE DE CD).
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DETERMINAR EL FACTOR DE DECREMENTO.
PASO 7
VOLTAJE MÁXIMO QUE ALCANZA LA MALLA DE PUESTA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN RESPECTO A UNA TIERRA LEJANA
TENSIÓN DE PASO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
POR LO TANTO DEBEN EFECTUARSE CÁLCULOS ADICIONALES, IR A PASO 8.
PASO 8
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA. TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
PASO 9 IR A PASO 12. PASO 12 DISEÑO A DETALLE. PASO 11 NO APLICA POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA.
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. IR A PASO 10.
PASO 10
TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
Tabla 3.6. Resultados obtenidos de acuerdo con el procedimiento de diseño del estándar 80 de IEEE [1].
PROPUESTA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE RESISTENCIA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN LAS FRESAS BANCO I
SÍMBOLO U.M. CANTIDAD
A ÁREA ENCERRADA POR LA RED DE TIERRAS m2 51,744.00 -m 100 3I0 A 31,500.00 tc s 0.5 d mm 10.45 Econtacto50 V 683.82 Epaso50 V 2,243.12 D m 15 n --- 15.78 LC m 7,485.00 LT m 7,527.70 h m 0.5 Rg 0.111 LC m 7,485.00 LR m 42.7 IG A 32,319.00 tf s 0.5 IG*Rg V 3,581.99 Econtacto50 V 683.82
IG*Rg MAYOR QUE Econtacto50
Vm V 1,155.92
Es V 202.42
Vm V 1,155.92
Econtacto50 V 683.82
Vm MAYOR QUE Econtacto50
TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
PASO 9
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA.
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. IR A PASO 11.
PASO 7
VOLTAJE MÁXIMO QUE ALCANZA LA MALLA DE PUESTA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN RESPECTO A UNA TIERRA LEJANA
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
POR LO TANTO DEBEN EFECTUARSE CÁLCULOS ADICIONALES, IR A PASO 8.
PASO 8
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA. RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. LONGITUD TOTAL DE LAS VARILLAS DE TIERRA
PASO 6
MÁXIMA CORRIENTE QUE FLUYE ENTRE EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y LA TIERRA CIRCUNDANTE (INCLUYENDO LA COMPONENTE DE CD).
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DETERMINAR EL FACTOR DE DECREMENTO.
ESPACIAMIENTO ENTRE CONDUCTORES PARALELOS. FACTOR GEOMÉTRICO
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. LONGITUD EFECTIVA TOTAL DEL CONDUCTOR DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA, INCLUYENDO EL DE LA RED Y LAS VARILLAS DE TIERRA.
PROFUNDIDAD DE ENTERRAMIENTO DE LOS CONDUCTORES DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
PASO 5
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DIMENSIONAR EL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA
DIÁMETRO DEL CONDUCTOR DE LA REJILLA PARA TIERRA.
PASO 3
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. TENSIÓN DE PASO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
PASO 4 NRF-011-CFE DESCRIPCIÓN PASO 1 RESISTIVIDAD DE DISEÑO PASO 2
CORRIENTE SIMÉTRICA DE FALLA A TIERRA PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL CONDUCTOR.
Tabla 3.7. Resultados obtenidos de acuerdo con el procedimiento de diseño de la NRF-011-CFE [2].
s -m 3,500.00 D m 8.00 Rg 0.106 LC m 12,473.01 LR m 42.7 IG A 32,319.00 tf s 0.5 IG*Rg V 3,423.62 Econtacto50 V 769.19
IG*Rg MAYOR QUE Econtacto50
Vm V 747.86
Es V 237.52
Vm V 747.86
Econtacto50 V 769.19
Vm MENOR QUE Econtacto50
Es V 237.52
Epaso50 V 2,584.61
Es MENOR QUE Epaso50
VOLTAJE MÁXIMO QUE ALCANZA LA MALLA DE PUESTA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN RESPECTO A UNA TIERRA LEJANA
RESISTIVIDAD DE LA CAPA SUPERFICIAL DE ROCA TRITURADA ESPACIAMIENTO ENTRE CONDUCTORES PARALELOS.
PASO 11
PASO 5
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DETERMINAR EL FACTOR DE DECREMENTO.
PASO 7
RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. LONGITUD TOTAL DE LAS VARILLAS DE TIERRA
PASO 6
MÁXIMA CORRIENTE QUE FLUYE ENTRE EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y LA TIERRA CIRCUNDANTE (INCLUYENDO LA COMPONENTE DE CD).
IR A PASO 12.
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
POR LO TANTO DEBEN EFECTUARSE CÁLCULOS ADICIONALES, IR A PASO 8.
PASO 8
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA. TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
PASO 9
PASO 11
NO APLICA
PASO 12
DISEÑO A DETALLE. POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA.
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. IR A PASO 12.
PASO 10
TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
TENSIÓN DE PASO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
Tabla 3.7. (Continuación) Resultados obtenidos de acuerdo con el procedimiento de diseño de la NRF-011-CFE [2].
Comentarios a la tabla 3.7:
Para obtener el valor de IG, la NRF-011-CFE [2].no toma en cuenta el factor divisor
de corriente Sf (es decir Sf=1), que si considera el estándar 80 de IEEE [1].
En consecuencia, el potencial de malla (Vm) es mayor a la tensión de contacto
tolerable para una persona de 50 Kg. (Econtacto50), lo cual obliga a modificar el
diseño. Los parámetros que se modificaron fueron la resistividad de la capa superficial de roca triturada ( s) y el espaciamiento entre conductores paralelos
(D), con lo cual se garantiza nuevamente la seguridad de la red de tierras propuesta.
PROPUESTA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE RESISTENCIA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN LAS FRESAS BANCO I
SÍMBOLO U.M. CANTIDAD
A ÁREA ENCERRADA POR LA RED DE TIERRAS m2 51,525.00
-m 100 3I0 A 31,500.00 tc s 0.5 d mm 10.32 Econtacto50 V 683.82 Epaso50 V 2,243.12 D m 15 n --- 15.78 LC m 7,485.00 LT m 7,527.70 h m 0.5 Rg 0.111 LC m 7,485.00 LR m 42.7 IG A 32,319.00 tf s 0.5 IG*Rg V 3,581.99 Econtacto50 V 683.82
IG*Rg MAYOR QUE Econtacto50
Vm V 1,155.92
Es V 202.42
Vm V 1,155.92
Econtacto50 V 683.82
Vm MAYOR QUE Econtacto50
TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
PASO 9
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA.
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. IR A PASO 11.
PASO 7
VOLTAJE MÁXIMO QUE ALCANZA LA MALLA DE PUESTA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN RESPECTO A UNA TIERRA LEJANA
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
POR LO TANTO DEBEN EFECTUARSE CÁLCULOS ADICIONALES, IR A PASO 8.
PASO 8
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA. RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. LONGITUD TOTAL DE LAS VARILLAS DE TIERRA
PASO 6
MÁXIMA CORRIENTE QUE FLUYE ENTRE EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y LA TIERRA CIRCUNDANTE (INCLUYENDO LA COMPONENTE DE CD).
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DETERMINAR EL FACTOR DE DECREMENTO.
ESPACIAMIENTO ENTRE CONDUCTORES PARALELOS. FACTOR GEOMÉTRICO
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. LONGITUD EFECTIVA TOTAL DEL CONDUCTOR DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA, INCLUYENDO EL DE LA RED Y LAS VARILLAS DE TIERRA.
PROFUNDIDAD DE ENTERRAMIENTO DE LOS CONDUCTORES DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
PASO 5
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DIMENSIONAR EL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA
DIÁMETRO DEL CONDUCTOR DE LA REJILLA PARA TIERRA.
PASO 3
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. TENSIÓN DE PASO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG.
PASO 4 LFC DESCRIPCIÓN PASO 1 RESISTIVIDAD DE DISEÑO PASO 2
CORRIENTE SIMÉTRICA DE FALLA A TIERRA PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL CONDUCTOR.
Tabla 3.8. Resultados obtenidos de acuerdo con el manual de diseño de subestaciones de Compañía de Luz y Fuerza del Centro [11].
s -m 3,500.00 D m 8.00 Rg 0.106 LC m 12,473.01 LR m 42.7 IG A 32,319.00 tf s 0.5 IG*Rg V 3,423.62 Econtacto50 V 769.19
IG*Rg MAYOR QUE Econtacto50
Vm V 747.86
Es V 237.52
Vm V 747.86
Econtacto50 V 769.19
Vm MENOR QUE Econtacto50
Es V 237.52
Epaso50 V 2,584.61
Es MENOR QUE Epaso50
PASO 11
NO APLICA
PASO 12
DISEÑO A DETALLE.
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. IR A PASO 12.
PASO 10
TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
TENSIÓN DE PASO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. IR A PASO 12.
POR LO TANTO DEBEN EFECTUARSE CÁLCULOS ADICIONALES, IR A PASO 8.
PASO 8
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA. TENSIÓN DE PASO SUPERFICIAL
PASO 9
POTENCIAL DE MALLA AL CENTRO DE LA MISMA.
PASO 6
MÁXIMA CORRIENTE QUE FLUYE ENTRE EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y LA TIERRA CIRCUNDANTE (INCLUYENDO LA COMPONENTE DE CD).
DURACIÓN DE LA CORRIENTE DE FALLA PARA DETERMINAR EL FACTOR DE DECREMENTO.
PASO 7
VOLTAJE MÁXIMO QUE ALCANZA LA MALLA DE PUESTA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN RESPECTO A UNA TIERRA LEJANA.
TENSIÓN DE CONTACTO TOLERABLE PARA UNA PERSONA DE 50 KG. RESISTIVIDAD DE LA CAPA SUPERFICIAL DE ROCA TRITURADA ESPACIAMIENTO ENTRE CONDUCTORES PARALELOS.
PASO 5
RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR DE LA RED DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. LONGITUD TOTAL DE LAS VARILLAS DE TIERRA
PASO 11
Tabla 3.8. (Continuación) Resultados obtenidos de acuerdo con el manual de diseño de subestaciones de Compañía de Luz y Fuerza del Centro [11]. Comentarios a la tabla 3.8:
Para obtener el valor de IG, el manual de diseño de subestaciones de Compañía
de Luz y Fuerza del Centro [11] no toma en cuenta el factor divisor de corriente Sf
(es decir Sf=1), que si considera el estándar 80de IEEE [1]. En consecuencia, el
potencial de malla (Vm) es mayor a la tensión de contacto tolerable para una
persona de 50 Kg. (Econtacto50), lo cual obliga a modificar el diseño. Los parámetros
que se modificaron fueron la resistividad de la capa superficial de roca triturada ( s) y el espaciamiento entre conductores paralelos (D), con lo cual se garantiza
PROPUESTA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE RESISTENCIA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN LAS FRESAS BANCO I