Cimentaciones de Concreto como Electrodos de Puesta a Tierra
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José A. Salazar www.xpertec.net CIMENTACIONES DE CONCRETO COMO ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA
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José A. Salazar
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CIMENTACIONES DE CONCRETO COMO
ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA
EXPERIENCIAS EN EL USO DE PILAS COMO ELECTRODOS DE P.A.T. EXPERIENCIAS POSITIVAS Y NEGATIVAS EN SU UTILIZACIÓN
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A PUESTA A TIERRA DE LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
1. Resistividad del terreno.
2. Suelos no homogéneos.
3. Variabilidad en la ruta.
4. Mediciones muestrales.
5. Tipificación.
6. Nivel ceráunico.
7. Diseño de puestas a tierra.
8. Ejecución del sistema.
9. Verificación del sistema.
10.Suelos críticos y medidas correctivas.
11. Mantenimiento y comportamiento.
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Resistividad del terreno: 1. Las mediciones se utilizan como dato de diseño.
2. En la etapa inicial y con el trazo preliminar no se tiene la ubicación cierta de las estructuras. 3. Las mediciones son muestrales para estimar el comportamiento genérico del suelo y realizar las tipificaciones. 4. La interpretación de las mediciones conduce a una estratificación del suelo.
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Variabilidad y Tipificación: 1. La uniformidad es la excepción en los resultados
de la resistividad del suelo. 2. Las variaciones se muestran tanto puntuales
como a lo largo de la ruta. 3. A pesar de este comportamiento es necesario
realizar una tipificación. 4. La tipificación consiste en identificar tramos con
comportamiento similar o bien el agrupamiento de características similares.
5. Concluir en soluciones tipicas.
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10
100
1000
10000
0.1 1 10 100
Resi
stiv
idad
apa
rent
e Ω
-m
Separación electrodos (m) PUNTO 2
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Diseño del sistema de puesta a tierra: 1. Existe un compromiso entre el aislamiento de la
línea y el valor de resistencia que se obtendrá de la solución.
2. El diseño parte de una resistencia de puesta a tierra resultado de una solución a ese compromiso.
3. El resultado es una configuración de electrodos y conductores que satisfagan la resistencia objetivo.
4. Pueden resultar soluciones especiales según el tipo de suelo.
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Ejecución del sistema de puesta a tierra: 1. Los diseños se implementan conforme la
tipificación.
2. Es opcional realizar nuevas mediciones de resistividad.
3. Podrán aparecer variaciones a lo supuesto.
4. El diseño puede prever estos casos si se incluye la gradualidad en las soluciones.
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Verificación del sistema de puesta a tierra: 1. La solución implementada debe verificarse
mediante una medición de resistencia.
2. De resultar insuficiente el sistema debe migrarse a la solución siguiente.
3. Eventualmente será necesario el uso de contrapesos o el mejoramiento artificial mediante soluciones químicas especiales o arcillas de baja resistividad o bentonita.
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Mantenimiento del sistema: 1. Identificar la variación estacional.
2. Realizar mediciones periódicas.
3. Verificación de la integridad.
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ELECTRODOS DE CONCRETO
Utilización de las estructuras con acero de refuerzo como puestas a tierra data desde 1942 (Herb Ufer). Se utilizan las propiedades conductivas del concreto el acero de refuerzo y el gran volumen enterrado. Principal objeción: Daños y destrucción ante altas corrientes (único medio de conducción). Solución: Diseño adecuado.
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USO DE CIMENTACIONES DE CONCRETO COMO ELECTRODOS DE P.A.T
1. Método Ufer.
2. Propiedades higroscópicas del concreto.
3. Integración del acero de refuerzo.
4. Vandalismo.
5. Densidad de corriente.
6. Fallas en la utilizacion.
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CONDICIONES DE CONDUCCIÓN
El fenómeno de estabilización del contenido de humedad en la pila (higroscopia), requiere de un período de tiempo que está en función del medio circundante a la pila. El acero embebido en la pila debe estar interconectado entre sí y al “stub” por medios a compresión o exotérmicos a fin de aprovechar integralmente el volumen de concreto enterrado. Las puestas a tierra principales obviarían las eventuales violaciones a las densidades de corriente permisibles en los electrodos auxiliares, producto de fenómenos anormales.
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BASES DE CONCRETO EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
PILA DE CONCRETO Y SU ARMADURA
CARACTERÍSTICAS DE LA PILA
1. Gran volumen de concreto enterrado.
2. Importante acero de refuerzo.
3. Relativa buena profundidad.
4. Posibilidad de “esconder” el conductor de tierra para evitar el robo.
5. Accesibilidad del “stub” para mediciones.
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MEDICIONES DE CAMPO
RESISTENCIA DE PILAS FÓRMULAS
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MEDICIONES DE CAMPO
RESISTENCIA DE PILAS
Pata Resistencia (Ω)
A 3.11
B 31.8
C 25.7
D 33.6
CARACTERÍSTICAS .
1. Resistividad del suelo de 15 Ω-m.
2. Medición de cada pata independiente.
3. L = 4.3 m
4. D = 1.2 m
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DETALLE DE CONEXIONES
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DETALLE DE CONEXIONES
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electrodos de P.A.T
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EFECTO DE LA CORRIENTE DE DRENAJE
Densidad
de corriente A/cm2
Efecto en las
estructuras de concreto
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10-15 DAÑOS MEDIOS
> 15 DAÑOS SEVEROS
Descargas atmosféricas 1. El 90% de las descargas 10 a 15 kA.
2. Pilas típicas en 230-138 kV, Ø = 0.6 a 1.2 m.
3. Densidad máx: 5.3 A/cm2
4. 4 pilas → 1.32 A/cm2.
5. 200 kA, caso extremo.
6. Ø = 1.1 m.
7. Electrodos auxiliares.
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MICROPILOTES
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EFECTO DEL CONCRETO Mediciones de resistencia en micropilotes de 14 m y 72 mm Ø.
Suelo de dos capas: 170 Ω-m, 5 m y 75 Ω-m.
R (Ω)
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