CAPITULO VI DE RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
4.2. Evaluación de resultados
4.2.3. Comparación de resultados
74
75
Tabla 4.30. Cuadro comparativo de porcentaje de reducción
RESISTENCIA INICIAL [Ω]
% DE REDUCCIÓN
DE LA BENTONITA
% DE REDUCCIÓN DEL CEMENTO
CONDUCTIVO
24.81 29% 54%
53.38 49% 71%
105.22 61% 74%
135.04 75% 85%
240.139 71% 84%
277.18 68% 82%
Fuente propia
Tabla 4.31. Cuadro comparativo medición de resistividad eléctrica y resistencia en función a la humedad
AGUA (ml)
RESISTENCIA(Ω) RESISTIVIDAD (Ω.m)
BENTONITA CEMENTO
CONDUCTIVO BENTONITA CEMENTO
CONDUCTIVO
25 1639 1130 61.4625 42.375
50 1509 944 56.5875 35.4
75 1477 432 55.3875 16.2
100 1283 247 48.1125 9.2625
125 1180 127.5 44.25 4.78125
150 1100 90.8 41.25 3.405
175 1040 73 39 2.7375
200 941 33.1 35.2875 1.24125
225 831 56 31.1625 2.1
250 700 51.3 26.25 1.92375
275 407 46.3 15.2625 1.73625
300 381 37 14.2875 1.3875
325 376 32 14.1 1.2
350 370 28 13.875 1.05
Fuente propia
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Tabla 4.32. Cuadro comparativo medición de resistividad eléctrica y resistencia en función a la concentración de sal.
AGUA y NaCl (ml)
RESISTENCIA(Ω) RESISTIVIDAD (Ω.m)
BENTONITA CEMENTO
CONDUCTIVO BENTONITA CEMENTO
CONDUCTIVO
25 1690 1052 63.375 39.45
50 1509 186.4 56.5875 6.99
75 1087 30.5 40.7625 1.14375
100 253 28.2 9.4875 1.0575
125 116 23.9 4.35 0.89625
150 31.9 18.35 1.19625 0.688125
175 23.9 15.74 0.89625 0.59025
200 20.5 14.11 0.76875 0.529125
225 18.45 12.7 0.691875 0.47625
250 16.01 12.28 0.600375 0.4605
275 12.28 10.53 0.4605 0.394875
300 10.93 9.6 0.409875 0.36
325 9.54 8.7 0.35775 0.32625
350 9.52 8.8 0.357 0.33
375 0 9.7 0 0.36375
400 0 9.6 0 0.36
Fuente propia
Tabla 4.33. Cuadro comparativo del costo de instalación de puesta a tierra cantidad costo
unitario
costo total
cantidad costo unitario
costo total
MATERIALES MATERIALES
bentonita 3 20 60 Cemento
conductivo
2 135 270
caja de registro
1 35 35 caja de registro 1 35 35
conector 3/4" 1 12.9 12.9 conector 3/4" 1 12.9 12.9 varilla
copperwelld 3/4"
1 90 90 varilla
copperwelld 3/4"
1 90 90
PERSONAL DE TRABAJO PERSONAL DE TRABAJO
Técnico 1 250 250 Técnico 1 250 250
TOTAL 447.9 TOTAL 657.9
Nota: se aprecia que el costo de instalación con cemento conductivo es superior
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Figura 4.25 comportamiento de la eficiencia del cemento conductivo, bentonita y aditivo químico
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0 50 100 150 200 250 300
Comportamiento de la eficiencia
% de reduccion de la bentonita % de reduccion del cemento conductivo
% de reduccion de aditivo quimico
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PROCESO DE PRUEBA DE HIPÓTESIS
El tipo de investigación de la presente tesis es la aplicada ya que se realizó los cálculos con los programas Excel y CYMGrd; en este último se hizo el modelamiento a dos capas del terreno y por las características típicas de la presente investigación, el proceso de prueba de hipótesis requiere del uso de comparación de valores obtenidos.
La hipótesis principal es:” La evaluación de la eficiencia de los aditivos usados en puestas a tierra permitirá establecer el aditivo eficiente a ser usado en puestas a tierra en Huancayo”.
Habiendo planteado la hipótesis nula:
𝑯𝟎 : Hipótesis nula
La evaluación de eficiencia de aditivos utilizados en puestas a tierra no nos ha permitido establecer el aditivo eficiente para las puestas a tierra en la ciudad de Huancayo.
Se rechaza la hipótesis nula, por lo tanto, se acepta la hipótesis alterna 𝑯𝟏 : Hipótesis alterna
(Sampieri, 2018) establece que Las hipótesis nulas como su nombre lo indica refutan o niegan lo que afirman las hipótesis de investigación y que la hipótesis alterna son posibilidades opcionales ante las hipótesis de investigación y nula: proporcionan otra explicación o descripción diferente de las que ofrecen estos dos tipos de hipótesis
La evaluación de eficiencia de aditivos utilizados en puestas a tierra nos ha permitido establecer el aditivo eficiente para las puestas a tierra en la ciudad de Huancayo.
De acuerdo a los resultados obtenidos de las mediciones y cuadros comparativos gráficos se ha establecido que el cemento conductivo es más eficiente que la bentonita Siendo sustento principal para afirmar que la hipótesis planteada es válida.
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DISCUSIÓN DE RESULTADOS
De acuerdo a los resultados presentados en la investigación podemos evidenciar el cumplimiento del objetivo que fue evaluar la eficiencia del tratamiento de puestas a tierra con diferentes tipos de aditivos, la hipótesis general era: la evaluación de la eficiencia de los aditivos usados en puestas a tierra permitirá establecer el aditivo eficiente a ser usado en puestas a tierra en Huancayo.
De acuerdo a los resultados de las mediciones de resistividad eléctrica realizados en los 6 lugares se puede evidenciar que es predominante que las resistividades eléctricas de los suelos a mayores profundidades tienden a ser menores porque la mayor humedad se encuentran en terrenos más profundos, como se pueden evidenciar en los pozos de bombeo de agua.
Respecto del modelamiento del suelo a dos capas de los 6 lugares estudiados, se muestra una tendencia, de acuerdo a la característica explicada en la medición de resistividad eléctrica, que las capas superiores son de menor resistividad y con espesores mayores a la longitud de los electrodos utilizados, por tanto, las resistividades de estas primeras capas se han utilizado para el cálculo de las resistencias de puesta a tierra. Se aclara que en el primer terreno se utiliza la ecuación 2.8 para determinar la resistividad equivalente del suelo.
En los resultados de las mediciones de resistencia de puesta a tierra de las varillas tratadas con bentonita y cemento conductivo, se han utilizados dos métodos, el de caída de potencial y el de la pendiente. Los resultados de las mediciones de las resistividades eléctricas aparentes evidencian que los suelos no son homogéneos por lo tanto las mediciones realizadas con el método de la pendiente los asumimos como verdaderos, porque en este método si se considera el efecto de la variación de la resistividad del suelo para ubicar la varilla auxiliar de potencial en la medición correcta de la resistencia de puesta a tierra; el método de caída e potencial asume que los suelos son homogéneos lo cual no sucede en la realidad como en el caso que se investigó.
80
En las mediciones realizadas de muestras de los aditivos con la caja de Miller, los resultados evidencian una fuerte dependencia de la resistividad eléctrica con la cantidad de agua y concentración de sales. Los resultados en comportamiento de la resistividad son similares a la figura 17 del (STD80, 2012).
En la presente investigación de acuerdo al objetivo general formulado se tiene el hallazgo fundamental respecto la eficiencia de los aditivos utilizados.
El cemento conductivo es más eficiente que la bentonita porque los porcentajes de reducción de las resistencias eléctricas iniciales son mayores, además comparado con el aditivo químico donde el fabricante también realiza un estudio de eficiencia de su producto en (Para-Rayos, manual de puesta a tierra Thor Gel ) se comprueba un comportamiento similar entre el porcentaje de reducción vs resistencia inicial con los resultados de la presente investigación. También se evidencia que el cemento conductivo es más eficiente que estos aditivos químicos para resistencias eléctricas iniciales menores a 250Ω, que es lo más común como se halló en las mediciones de resistencia de puesta a tierra de los 6 casos estudiados.
Esta mejor eficiencia del cemento conductivo es por efecto de que el cemento se adhiere a la varilla y crea un efecto de tener un electrodo de mayor diámetro, como lo indica (Para-rayos).
Al respecto, (Quispe & Gutierrez, 2018) en su investigación expone que para una resistividad de terreno de 34.97 Ω_m y con una resistencia inicial calculada de 14.83 Ω,después de utilizar cemento conductivo rodeando una varilla de que la resistencia eléctrica para una varilla de 2.4 m 5/8”de diámetro mide con el método de caída de potencial una resistencia final de 4.23 Ω logrando un porcentaje de reducción del 62.03%, valor aproximado superior al calculo que se realiza en la presente investigación. La discrepancia es que ellos realizan su estudio en un solo terreno y utilizan un método de medición de resistencia a tierra que considera al suelo como homogéneo.
En el mismo sentido (Shinchi Shinchi, 2017) en su investigación presenta que para resistencias iniciales medidas con el método de la pendiente de 21.80 Ω, 57.4 Ω, logra un porcentaje de reducción de 40% y 58%
81
respectivamente con el tratamiento de Gem Cadweld y utilizando una varilla de 1.8 m de longitud. Comparado con nuestros resultados sus porcentajes de reducción son menores respecto del cemento conductivo porque utiliza varillas de 1.8 m menores a los 2.4 m que utilizamos en la presente investigación, pero presenta el mismo comportamiento en la relación de resistencia inicial vs porcentaje de reducción.
(Purba & Purba, 2019) en su investigación presentan que para una varilla de 50 cm de longitud logra una resistencia inicial de 191 Ω y en el caso tratado con cemento conductivo rodeando el electrodo, obtiene una resistencia final de 49 Ω que significa un porcentaje de reducción de 74%.
En este caso también el porcentaje de reducción es menor comparado con nuestra investigación porque utiliza una varilla de menor longitud.
Respecto de la comparación de costos entre el cemento conductivo y la bentonita, se evidencia que la instalación de un electrodo vertical tratado con cemento conductivo es 4 veces más cara. Sin embargo de acuerdo a la indicación de los objetivos de una puesta a tierra formulados en el acápite 4 del (STD80, 2012) donde se resalta que la seguridad para que una persona no sufra un golpe eléctrico peligroso y que los equipos de una instalación eléctrica no sufran daños ante corrientes normales y bajo falla, es necesario que las puestas a tierra sean de baja resistencia. por lo tanto, si bien el costo inicial del tratamiento con cemento conductivo es relativamente alto, en el tiempo es más seguro y eficiente.
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CONCLUSIONES
1. En la presente investigación se ha evaluado la eficiencia del tratamiento de puestas a tierra con diferentes tipos de aditivos. Basado en cálculos y mediciones de campo con métodos normados, se halla que el cemento conductivo es más eficiente en la reducción de la resistencia de puesta a tierra de varillas verticales comparado con la bentonita.
2. Se concluye que el tratamiento con cemento conductivo es más eficiente que los aditivos químicos para resistencias de puesta a tierra iniciales menores a 250 Ω, que son terrenos más comunes como los medidos en los 6 casos de la presente investigación.
3. Se ha comprobado, en las mediciones de resistencia de puesta a tierra que el método de la pendiente conduce a resultados más exactos porque considera a los suelos no homogéneos, como los estudiados en la presente investigación.
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RECOMENDACIONES
1. Se recomienda utilizar el cemento conductivo para el tratamiento de los sistemas de puesta a tierra. Si bien representa un mayor costo inicial, en una evaluación del tiempo de operación del sistema de tierra es más conveniente porque cumple los objetivos que exige el (STD80, 2012):
seguridad a las personas y equipos del sistema eléctrico.
2. Se recomienda utilizar los dos métodos de medición de resistencia de puesta a tierra, el de caída de potencial y de la pendiente, porque los suelos no son homogéneos, y ambos métodos ayudan a ratificar la veracidad de los resultados.
3. Se recomienda evitar la utilización de aditivos que contengan sales, porque si bien tienen una alta reducción de la resistencia inicial de puesta a tierra, son corrosivos, se pierden en el tiempo a causa de la lixiviación o lavado del suelo que no garantizan la continuidad del beneficio de la reducción de resistencia.
4. Se recomienda que durante las mediciones re resistividad eléctrica y de resistencia de puesta a tierra, verificar las conexiones correctas de los diferentes electrodos a fin de lograr resultados correctos.
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ANEXOS
88 ANEXO A
Certificado de calibración del telumetro
89
90 ANEXO B
DETALLE DE LA PUESTA A TIERRA
91 ANEXO C
Tabla 1 de fórmulas de resistencia de puesta a tierra
92
Tabla 2 Coeficientes del método de la pendiente
93 Tabla 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9
MARCA MODELO PRECISION
FRECUENCIA Hz (de la corriente aplicada)
CUENTA CON CERTIFICACION si no Fecha Vencimiento certificación :
METODO DE MEDICION: DE LA PENDIENTE
a 20% de D = ohms =
a 40% de D = ohms K =
a 60% de D = ohms
METODO DE MEDICION: REGLA DEL 62% (VERIFICACION)
a 62% de D = ohms
1.- Conector AB
2.- Electrodo Cu
3.- Electrodo Copperwled
4.- Caja de registro
5.-Sistemas de Comunicación Tapa caja de registro 6.-Sistemas informáticos Señalización PAT
7.-Contrapeso Conductor (indicar sección)
8.-De potencia (malla a tierra) Del terreno
9.- Otros:
10.-
Otro
Observaciones
CODIGO SEC SET - CH
Pararrayos franklin
UUNN/SEM
Responsables de medición VºBº Jefe de Unidad de Transmisión
EVALUACION ESTADO DE ACCESORIOS Pararrayo ZnO, SiC - SED/SEC
Pararrayo ZnO, SiC - red/línea MT
CONCLUSIONES DE MEDICION
(m) Colocar el electrodo de potencial a la distancia Dt y medir nuevamente RDt = ohms
R
(ver tabla N° 02)
CERTIFICACION DE PUESTA A TIERRA
TELUROMETRO
FECHA HORA
APLICACION PAT (ver tabla N° 01)
N° circuito BT CODIGO SED ALIMENTADOR Otro
Pararrayo ZnO, SiC - red BT
Dt = R1
R2 R3
TABLA N° 01
Tableros mando/control
µ k µ k µ k µ k µ k
0.01 0.6932 0.39 0.6446 0.77 0.5856 1.15 0.5071 1.53 0.3740
0.02 0.6921 0.40 0.6432 0.78 0.5838 1.16 0.5046 1.54 0.3688
0.03 0.6909 0.41 0.6418 0.79 0.5821 1.17 0.5020 1.55 0.3635
0.04 0.6898 0.42 0.6404 0.80 0.5803 1.18 0.4994 1.56 0.3580
0.05 0.6886 0.43 0.6390 0.81 0.5785 1.19 0.4968 1.57 0.3523
0.06 0.6874 0.44 0.6375 0.82 0.5767 1.20 0.4941 1.58 0.3465
0.07 0.6862 0.45 0.6361 0.83 0.5749 1.21 0.4914 1.59 0.3404
0.08 0.6850 0.46 0.6346 0.84 0.5731 1.22 0.4887 1.60 0.3342
0.09 0.6838 0.47 0.6331 0.85 0.5712 1.23 0.4859 1.61 0.3278
0.10 0.6826 0.48 0.6317 0.86 0.5693 1.24 0.4831 1.62 0.3211
0.11 0.6814 0.49 0.6302 0.87 0.5675 1.25 0.4802 1.63 0.3143
0.12 0.6801 0.50 0.6287 0.88 0.5656 1.26 0.4773 1.64 0.3071
0.13 0.6789 0.51 0.6272 0.89 0.5637 1.27 0.4743 1.65 0.2997
0.14 0.6777 0.52 0.6258 0.90 0.5618 1.28 0.4713 1.66 0.2920
0.15 0.6764 0.53 0.6243 0.91 0.5598 1.29 0.4683 1.67 0.2840
0.16 0.6752 0.54 0.6228 0.92 0.5579 1.30 0.4652 1.68 0.2758
0.17 0.6739 0.55 0.6212 0.93 0.5559 1.31 0.4620 1.69 0.2669
0.18 0.6727 0.56 0.6197 0.94 0.5539 1.32 0.4588 1.70 0.2578
0.19 0.6714 0.57 0.6182 0.95 0.5519 1.33 0.4556 1.71 0.2483
0.20 0.6701 0.58 0.6167 0.96 0.5499 1.34 0.4522 1.72 0.2383
0.21 0.6688 0.59 0.6151 0.97 0.5479 1.35 0.4489 1.73 0.2278
0.22 0.6675 0.60 0.6136 0.98 0.5458 1.36 0.4454 1.74 0.2167
0.23 0.6662 0.61 0.6120 0.99 0.5437 1.37 0.4419 1.75 0.2051
0.24 0.6649 0.62 0.6104 1.00 0.5416 1.38 0.4383 1.76 0.1928
0.25 0.6636 0.63 0.6088 1.01 0.5395 1.39 0.4346 1.77 0.1797
0.26 0.6623 0.64 0.6072 1.02 0.5373 1.40 0.4309 1.78 0.1658
0.27 0.6610 0.65 0.6056 1.03 0.5352 1.41 0.4271 1.79 0.1511
0.28 0.6597 0.66 0.6040 1.04 0.533 1.42 0.4232 1.80 0.1352
0.29 0.6583 0.67 0.6024 1.05 0.5307 1.43 0.4192 1.81 0.1183
0.30 0.6570 0.68 0.6008 1.06 0.5285 1.44 0.4152 1.82 0.1000
0.31 0.6556 0.69 0.5991 1.07 0.5262 1.45 0.4111 1.83 0.0803
0.32 0.6543 0.70 0.5975 1.08 0.5239 1.46 0.4068 1.84 0.0588
0.33 0.6529 0.71 0.5958 1.09 0.5216 1.47 0.4025 1.85 0.0353
0.34 0.6516 0.72 0.5941 1.10 0.5193 1.48 0.3980
0.35 0.6502 0.73 0.5924 1.11 0.5169 1.49 0.3935
0.36 0.6488 0.74 0.5907 1.12 0.5144 1.50 0.3888
0.37 0.6474 0.75 0.5890 1.13 0.5121 1.51 0.3840
0.38 0.6468 0.76 0.5878 1.14 0.5098 1.52 0.3792
TABLA N° 02
CODIGO PDT02-R11 REVISION 01 FECHA 08/01/2007
94 ANEXO D
REFERENCIAS TEÓRICAS
Tesis (Quispe & Gutierrez, 2018)
Resultados obtenidos Fuente: tesis DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE DIFERENTES SISTEMAS DE PUESTAS A TIERRA PARA LOS LABORATORIOS DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA DE LA UNA-PUNO
95
Tesis (Shinchi Shinchi, 2017)
96
Investigación (Purba & Purba, 2019)
97
Folleto (Para-Rayos, Manual de puesta a tierra Thor Gel)