PROYNET PERÚ SAC MEMORIA TÉCNICA DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PROYNET - GND Usuario Contratista Producto : : : Electrodo Magneto Activo Proynet Modelo GND 105E ENERO - 2014 PROYNET PERU SAC MEMORIA TÉCNICA DE LA TECNOLOGÍA DEL ELECTRODO MAGNETOACTIVO 1. INTRODUCCIÓN Los electrodos magneto activos corresponden teóricamente a lo que en la norma americana se denomina CONCRETE ENCASED ELECTRODE (electrodos encapsulado en concreto o CEE) y que son especificados para su uso por IEEE80, NEC 250 y Std. 142 libro verde. En los siguientes párrafos de este documento se describe el principio de funcionamiento de este tipo de electrodo, sus fundamentos técnicos - teóricos y su uso en los diversos ámbitos de aplicaciones que necesitan un sistema de puesta a tierra de buena calidad para entregar protección efectiva. 2. CONCEPTOS Los electrodos Magneto activos GND utilizan las estructuras aledañas a su instalación para proporcionar un sistema de puesta a tierra eficiente que cumple con: Baja resistencia de puesta a tierra. Gran conductividad tanto eléctrica como térmica. Unidireccionalidad hacia el planeta tierra. Mayor durabilidad por su composición de 100 % cobre. Excelente cobertura de contacto con cualquier tipo de terreno. De esta manera la resistencia presentada por el sistema estará determinada por las masas y estructuras que se encuentren construidas en el terreno. El electrodo proporcionara un punto que permitirá drenar a terreno las cargas de todos los sistemas eléctricos que se conecten a él sin producir dispersión hacia las estructuras ya que es un sistema unidireccional. Adicionalmente la unidireccionalidad no permite realimentación de gradientes expuestos en el terreno por efecto de sistemas eléctricos ajenos al sistema que se proteja. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC 3. MODELACIÓN DE ELECTRODOS DE CONCRETO REFORZADO Para la formulación matemática del electrodo de concreto reforzado, se parte del hecho que se requiere que la puesta a tierra debe ser pequeña comparada con la impedancia del circuito que se quiera proteger, a la frecuencia de operación de éste. El desarrollo matemático para este capítulo toma en cuenta el efecto de las altas frecuencias que pueden ocurrir a la hora de una falla o en el momento del impacto de un rayo en la línea de transmisión. Como punto de partida se introducirán los conceptos básicos de electromagnetismo para comprender las bases de la formulación. 3.1 Ley de gauss y determinación del potencial La intensidad de campo eléctrico se define como la fuerza por unidad de carga que experimenta una carga de prueba estacionaria muy pequeña al colocarse en una región donde existe un campo eléctrico. 3.2-1 La ecuación 3.2-1 indica que la intensidad de campo eléctrico E es proporcional a la fuerza F y tiene su misma dirección. Si F se mide en Newtons (N) y la carga q en Coulombs (c), E tiene unidades de Newtons por Coulomb, lo cual equivale a Volts por metro (V/m). Uno de los postulados fundamentales de la electrostática en el espacio libre especifica la divergencia de E. 3.2-2 Donde v es la densidad volumétrica de carga libre (C/m3) y es la permitividad del espacio libre. 3.2-3 RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC La ecuación 3.2-2 implica que un campo eléctrico estático no es solenoidal a menos que v = 0. La ley de Gauss se obtiene directamente de este postulado, y establece que el flujo de salida total del campo E a través de cualquier superficie cerrada en el espacio libre es igual a la carga total encerrada en la superficie, dividida por . Esta superficie puede ser cualquier superficie cerrada hipotética, la cual por conveniencia puede ser matemática y no precisamente una superficie física. 3.2-4 Esta ley es útil para determinar el campo E de distribuciones de carga con ciertas condiciones de simetría, y con esto se determinan valores de voltajes y capacitancias de ciertas configuraciones. Una primera aproximación a la determinación de la resistencia de un electrodo de concreto reforzado es determinar el voltaje que ejerce una carga puntual positiva Q en el centro de mía capa conductora esférica con radio interior Ri y radio exterior R0, en una distancia exterior utilizando la ley de Gauss. Esto pues la resistencia de puesta a tierra del electrodo de concreto reforzado será modelado como tui cilindro, y dentro del cilindro se puede utilizar una superficie gaussiana cilíndrica. Para determinar el voltaje que ejerce esta carga. se parte de que la diferencia de potencial (voltaje electrostático) entre dos puntos P2 y P1 se calcula mediante la ecuación 3.2-5. 3.2-5 La geometría del problema se muestra en la siguiente figura. Esta ley es útil para determinar el campo E de distribuciones de carga con ciertas condiciones de simetría, y con esto se determinan valores de voltajes y capacitancias de ciertas configuraciones. Fig. 3.2.1 Geometría para determinar la variación de potencial de una carga puntual en el centro de una capa conductora. Capa Conductora RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC Como se tiene una superficie esférica, lo más sencillo es utilizar la ley de Gauss para determinar E y luego hallar V por integración. 3.2-6 Igualando la ecuación 3.2-6 con la ecuación 3.2-4 se puede determinar la 3.2-7. 3.2-7 El potencial en la región externa a la capa conductora se determina mediante la ecuación 3.2-5, la cual define una integral indefinida. 3.2-8 Donde K es la constante debido a la integral indefinida y su valor se muestra en la ecuación 3.2-9 3.2-9 Por tanto: 3.2-10 La ecuación 3.2-10 nos indica que el voltaje generado por una carga puntual en el exterior de una capa conductora esférica requiere del aporte de cada una de las regiones de la capa. Esto será de suma importancia a la liora de definir la resistencia -del electrodo de concreto reforzado. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC 3.2 Formulas básicas para la determinación de la resistencia de un electrodo de puesta a tierra de concreto reforzado La más básica conceptualización de un electrodo de puesta a tierra es el de la varilla de longitud L y radio r. Esta unidad básica fácilmente se adecúa a varios requisitos, ya sea para resistencias menores o bien superar condiciones hostiles de ti erra. Esta ecuación parte del supuesto que una varilla que se extiende a lo largo del eje x entre x = L /2 y x = -L/2, y en la cual una corriente I0 entra en su punto medio. La corriente en el conductor en un punto u en la varilla es I(u). Para hallar el voltaje en un punto arbitrario alrededor de esta varilla se necesita de la ley de Ohm y hallar la distancia entre el punto u y éste, pues la resistencia es dependiente del área de la sección. Para hallar esta distancia se utiliza el teorema de Pitágoras como se muestra en la siguiente figura 3.2.2. Fig. 3.2.2 Determinación de la distancia entre un punto arbitrario alrededor de la varilla y el punto u Haciendo la distancia “y” cada vez más pequeña, el potencial en un punto x,y en los alrededores de la varilla es: 3.2-11 RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC El voltaje debido a las corrientes de fuga a lo largo del conductor entero se muestra en la ecuación 3.2-12 3.2-12 Si las corrientes de fuga se consideran constantes entonces: 3.2-13 Por lo que resolver la ecuación 3.2-12 da: 3.2-14 Donde: 3.2-15 Cuando la longitud de la varilla es mucho más grande que el diámetro, el voltaje en el punto medio y en los extremos son: 3.2-16 3.2-17 RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC Cuando el voltaje promedio obtenido al integrar la ecuación 3. 2-14 desde x = 0 hasta x = L/2 es dividido por 2I(0), se obtiene la expresión para una varilla en un medie infinito extendido en todas las direcciones. 3.2-18 Asumiendo al suelo perpendicular al eje del punto medio, el suelo, la varilla y la corriente I(0) de uno de los lados del suelo pueden quitarse sin perturbar la corriente o el voltaje en el otro lado. Por tanto se obtiene ahora un potencial en un conductor de distancia L/2, por lo que voltaje sigue siendo el mismo pero con una corriente del doble, por lo que el valor de la puesta a tierra de un electrodo de varilla es de la forma: 3.2-19 Finalmente, cunado L >> r se puede simplificar en la ecuación 3.2-10 Recordando la ecuación 3.2-10, para un arreglo de un electrodo de concreto reforzado se debe tomar en cuenta el efecto de las capas conductivas que lo rodean, por lo que la resistencia se calcula con la ecuación 3.2-20. 3.2-20 Donde: es la resistividad del concreto en - cm. es la resistividad de la tierra en - cm. r0 el radio de la varilla en cm. r1 el radio del concreto en cm. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC Fig. 3.2.3 Esquema del electrodo de concreto reforzado La ecuación 3.2-20, puede simplificarse como sigue: 3.2-21 Utilizando las propiedades de logaritmo se simplifica: 3.2-22 3.3 Modelación de un cimiento con varias varillas de acero como un electrodo de puesta a tierra basándose en los conocimientos de la teoría electromagnética. Dado que un cimiento de concreto, no es exactamente una varilla embebida y enterrada, sino un conjunto de ellas, hay que disponer de una serie de consideraciones para poder calcular de forma aproximada la resistencia de aterramiento de los electrodos de varillas empotradas en el mismo (cimiento equivalente). Estas son: Considerar sólo una barra vertical efectivamente unida al sistema de puesta a tierra y las barras restantes unidas por amarras de alambre a la primera. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC Considerar el plato del cimiento como una extensión lineal del pedestal, teniendo en cuenta, entonces, como el largo del electrodo, igual a la profundidad total enterrada del cimiento. Considerar la resistividad del terreno uniforme desde la parte superior hasta el plato debiendo usarse la resistividad a 2/3 partes de la profundidad. Las resistencias a tierra de este cimiento equivalente, según varias resistividades del terreno y la buena correspondencia de las resistencias de los cimientos medidos fueron obtenidas en las pruebas que se muestran en las gráficas de la de Figura 3.2. 4 cuyo resultado se obtiene de conjugar la resistividad del terreno con la profundidad del cimiento. Fig. 3.3.4 Curva para resistencia de un cimiento RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC Con estas curvas se obtiene la resistencia de un cimiento, es decir, de un electrodo a tierra, para poder calcular el efecto de múltiples electrodos, tenemos las gráficas de la siguiente figura a partir de éstas y la fórmula siguiente: 3.2-23 Donde: Rn: Resistencia de n electrodos. R: Resistencia de un electrodo M: Multiplicador para múltiples electrodos. Fig. 3.2.5 Multiplicador para múltiples electrodos en cuadrados, huecos o rectángulos amplios Tomando el coeficiente M de múltiples electrodos de las curvas de la figura 3.2.5 anterior a partir del número de cimientos en juego, y usando los valores de resistencia a tierra de un cimiento, obtenidos de las curvas de a figura 3.2.4 y aplicando la ecuación 3.2-23 anterior, se obtiene el valor de resistencia a tierra de un conjunto de ellos, lo que nos puede guiar en los resultados a obtener en la fase de proyecto de una instalación. Para fines prácticos se puede considerar que cuando el número total de electrodos (cimientos) que se denomina N, es mayor que 10, entonces M = 2/N, o sea, con el No de cimientos y la RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC resistencia de uno de ellos se puede calcular el valor de la resistencia a tierra del conjunto por esta vía como alternativa. Para determinar la resistencia de puesta a tierra de un electrodo de concreto reforzado, basándose en el modelo desarrollado en función de la teoría electromagnética, la ecuación final es la presentada en la ecuación 3.2-24 3.2-24 Donde: Rn = Resistencia equivalente del electrodo de concreto reforzado en N = número de varillas en el pilote (adimensional) L = largo de la varilla en metros es la resistividad del concreto en - cm. es la resistividad de la tierra en - cm. r0 el radio de la varilla en metros. r1 el radio del concreto en metros. La formulación para múltiples electrodos descrita en 3.3-23 es válida si, solo si, la distancia entre estructuras D >> r1 . En caso contrario las resistencias individuales deben ser sumadas en paralelo para obtener la resistencia total del arreglo. 3.4 Modelado de una cimentación con varias varillas de acero como un electrodo de puesta a tierra basándose en el volumen de acero que posea la estructura Otra forma de modelar el electrodo de concreto reforzado es basándose en el hecho que se conoce la cantidad de acero que se utiliza para elaborar los refuerzos de los pilotes. Con eso se puede modelar todo el armazón de acero como una varilla equivalente y así utilizar simplemente la ecuación 3.2-21. Para ello se ocupa saber el tipo de varilla y el largo total de las varillas utilizadas para así determinar el volumen total de acero. El tipo de varilla se especifica según la relación que haya entre éste y un octavo de pulgada, por ejemplo, una varilla número 3/8 significa que su diámetro es de tres octavos de pulgada, y una varilla numero 8 significa que su diámetro es de una pulgada, o bien ocho octavos de pulgada. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC El radio del concreto para este modelo será, de igual manera que en el modelo basado en la teoría electromagnética, el que se determine del plano constructivo y el radio de acero dependerá de la profundidad del pilote. Recordando la ecuación del volumen de un cilindro de base circular, mostrada en la ecuación 3.2-25 se despeja el radio de una varilla de acero equivalente al total de acero utilizando La ecuación 3.2-26. 3.2-25 3.2-26 La ecuación final de éste modelo se muestra en la ecuación 3.2-27 3.2-27 El volumen que se introduce en ésta ecuación es la suma de los volúmenes de los diferentes tipos de varillas que se utilicen en el pilote. 4. EJEMPLO CÁLCULO TEÓRICO PARA UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE UNA TORRE DE ALTA TENSIÓN Para este efecto utilizaremos la formula teórica de cálculo volumétrico indicada en 3.2-27. Así se considerarán los siguientes esquemas de conexión de electrodos para diferentes resistividades de terreno. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC 4.1 Configuración con 1 electrodo. (Resistividades hasta 12 Kohm ) RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC 4.2 Configuración con 3 electrodos (Resistividades mayores a 12 Kohm) RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC 4.3 Cálculo teórico Para el cálculo teórico es necesario realizar los siguientes supuestos en la utilización del algoritmo volumétrico y algunas reglas de construcción: a) La conectividad de los electrodos debe ser realizada sobre las fundaciones de apoyo de la torres, esto es, deben ser conectados a la ‘enfierradura’ de los poyos que entregarán una buena masa. b) El cálculo supone disponer de 2 m3 como volumen de cada una de las masas y presupone en su interior una estructura de fierro de construcción que sumado supone un radio de 10 cm. Esto entonces presupone que las fundaciones se encuentran enterradas 1 m en el terreno. c) Se consideran fundación de 2x2x1 m aprox. para el soporte de las torres. d) Se considera en el algoritmo un valor de Rho para el concreto de 800 Ohm-m. Así las tablas de cálculo obtenidas ocupando la fórmula 3.2-27 son las siguientes: RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC 5. SELECCIÓN DEL ELECTRODO PARA DISTINTAS APLICACIONES Obtenido el cálculo teórico de resistencia que presentará el electrodo se debe dimensionar el electrodo magneto activo para el nivel de corriente en régimen permanente y de falla que deba soportar. Para esto existen formatos de cálculo ampliamente detallados y entregamos acá algunos ejemplos: a) Transformadores: La corriente de cortocircuito una vez calculada se emplea para dimensionar las protecciones de sobre corriente. Existen varias técnicas para calcular estas corrientes, algunas más precisas y más complejas que otras (no descritas aquí) aunque por lo que general su elección dependerá de la cantidad de datos que se disponga del sistema eléctrico a proteger. Es una práctica común el empleo de corrientes de cortocircuito trifásico franco (metálico) como una de las peores condiciones para el cálculo de las corrientes que debe soportar un sistema de puesta a tierra. Para el caso de los transformadores normalmente se supone que el primario está conectado a una barra infinita de alimentación ya que si se considera de esta forma la potencia suministrada al primario entonces las corrientes de falla difieren poco al considerar la potencia real suministrada por la fuente. Como ejemplo citando el tutorial del ingeniero Dennis McKeown (GE Senior System Application Engineer) considerando un transformador de 1000 KVA, 13.8/0.48Y/0.277 KV, Z=5.75% los cálculos indican los siguientes valores para las situaciones indicadas: Fuente (KVA) Infinita 500 250 Isc (KA) 20.9 19.4 18.8 Por tanto para el cálculo de las corrientes de falla para un SPAT es seguro el emplear esta técnica de cálculo ya que los valores resultantes aparecen levemente sobredimensionados con relación a su valor real. Para tal efecto, entonces es correcto considerar lo siguiente en el cálculo de Icc: (1) Donde: : Corriente a Plena Carga : Potencia del Transformador : Tensión Fase monofásica RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC (2) Donde: : Corriente de Corto circuito : Impedancia del Transformador Además los electrodos magnetoactivos se fabrican en valores de acuerdo a un estándar predefinido por fábrica. Por ejemplo si se determinó una corriente de falla cuyo valor resultó ser 17 KA necesariamente ha de emplearse un electrodo capaz de soportar 20 KA pues el anterior de la serie soporta 10 KA dependiendo del modelo. En ocasiones resulta conveniente el empleo de un arreglo de electrodos con objeto de evitar esquemas radiales. Aquellos casos de bancos de transformadores requieren experiencia del diseñador de la solución, probabilidad de fallas simultáneas, esquema de protección elegido, etc. La tabla mostrada a continuación da cuenta de los productos actualmente comercializados GND, la cual puede variar en el futuro de acuerdo al estado del arte en la producción de los dispositivos. Así para el caso de una SE de 500KVA 400 VAC secundario se dimensiona lo siguiente: Este cálculo teórico es un valor sobredimensionado por que presupone una fuente de alimentación de la SE de potencias infinita por lo que el electrodo que cumple holgadamente para estas prestaciones resulta ser un GND200. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC b) Tableros Generales de alimentación y tierra de computación Para estos dispositivos bastará realizar el cálculo directamente desde la potencia que soporta el mismo como condición extrema. Para el caso de 500 KVA y distribución de 380 VAC se obtiene que Imax=1.316 Amp. y para 220 VAC se tiene una Icc=2.273 Amp. si es que la potencia es completamente efectiva (parte real). Una buena aproximación de la Icc para un tablero estará dada por las características de las protecciones instaladas en el mismo. Sin embargo, en general suelen ser valores de 1/3 de los Icc que se generan en la fuente que alimentan los tableros, similar a los criterios de dimensionamiento para generadores. Para el caso de las tierras de computación aplicamos los mismos criterios. Por lo tanto aplica el electrodo GND100. c) Sistemas de puesta a tierra mixtas Para este caso se observó en la planimetría que estos sistemas de puesta a tierra deben proporcionar una tierra de media tensión y otra de baja tensión sobre una barra común. Considerando las dimensiones anteriormente señaladas se deben considerar Icc que serán la sumatoria a soportar por cada una de las mallas por lo que suponemos una Icc = 28.491 Amp. por lo que en este caso aplica el GND400. d) Generadores El caso del generador difiere de los transformadores dado que no se debe presuponer que éste es movido por una fuente infinita de energía y principalmente debido a que la reactancia subtransiente X”d es bastante mayor que la impedancia en %1 de un transformador de igual potencia aparente nominal. También resulta útil conocer la relación X/R. Para estos casos entonces: (1) (2) Para un generador de 1000 KVA, con X´´d con valor del 16% se obtiene como valor para la corriente de falla 7.5 KA la cual es bastante menor que la obtenida para el transformador. No obstante lo anterior en los sistemas de alimentación múltiple y con presencia de motores se requerirá un análisis más detallado atendiendo a la topología de la red y al punto en el cual se produce la falla. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC A continuación se incluye una tabla útil para cálculos. X" d ( A ) GENERATORS 1.- Turbo generators ( distributed pole ) 2 pole 625 - 9375 KVA 2 pole 12,500 KVA - up 4 pole 12,500 KVA - up 2.- Salient pole generators ( without amorttissuer ) 12 poles or less 14 poles or more 3.- Salient pole generators ( with amorttissuer ) 12 poles or less 14 poles or more ( B ) SYNCHRONOUS CONDENSERS ( C ) SYNCHRONOUS CONVERTERS 600 V dc 250 V dc ( D ) SYNCHRONOUS motors 2 - 6 pole 8 - 14 pole Range Mean 6 - 13 8 - 12 10 - 17 9 10 14 15 - 36 25 - 45 25 35 10 - 25 18 - 40 9 - 36 18 24 24 17 - 22 28 - 38 20 33 7 - 23 11 - 29 15 20 En particular como ejemplo si se tiene un grupo de 900 KVA sin indicar mayores detalles, hemos de suponer la peor condición y que corresponde a un X´´d en torno al 6%. Nota: Si estos valores son conocidos es posible ajustar correctamente la selección del electrodo. Así entonces: Como consecuencia no es suficiente seleccionar un electrodo del tipo GND200 por que el valor de Icc se encuentra por sobre el valor máximo que soporta esta denominación. Así resulta completamente adecuado el uso del electrodo magneto activo GND400. e) Protección catódica Para estructuras de superficie que contienen concentrado de Fe, en el entorno del manto y en la estructura de apoyo, se concentran corrientes parasitas producto del traspaso de iones por RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC diferencia de potencial, sumados a las corrientes que circulan en el entorno de las estructuras y de las maquinarias, se calculan de acuerdo a la siguiente fórmula: I = 3 mA x 0.09 x m3 (volumen de estructura) La fórmula descrita se desarrolla a partir de: a) Se presupone que se producirán corrientes parásitas debido a la circulación de corrientes en el entorno cercano a la estructura, por ejemplo una línea de BT, MT, AT o EAT por inducción (fenómeno magnético). A la corriente así generada hay que agregar las corrientes generadas por ddp (fenómeno eléctrico). Ambas constituyen lo que podemos llamar corrientes parásitas. b) Con la fórmula anterior podemos determinar ya sea la corriente para un volumen dado o el volumen de la estructura si se conoce la corriente. c) La fórmula debe ser válida para estructuras en las cuales el espesor de ésta es mucho menor que el volumen debido a la tendencia de las cargas de alojarse en la superficie de los cuerpos (Gauss). En una estructura como una torre, construida como un mecano, la máxima corriente parásita debe ser bastante menor que la calculada para el caso que dicha estructura forme “un solo cuerpo sólido”. Por lo tanto la fórmula da una aproximación por exceso de los valores reales de corrientes parásitas que se pudiesen medir, aunque igualmente puede usarse como un “estimador”. Por otra parte y según la norma NSEG 20.78 se debe tomar la siguiente precaución: Asumiendo la teoría anterior es posible dimensionar a partir del volumen de la estructura a proteger la capacidad del electrodo a ser utilizado. Se muestra un cuadro con los niveles calculados: I max. drenada ( A ) RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel V ( m3 ) 45 166.666,67 55 85 55 100 314.814,81 370.370,37 Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC Ahora para la selección de que electrodo se debe considerar, se debe efectuar un cálculo simple de volumen estructural que se desea proteger. Es muy importante en este punto hacer notar que la protección catódica tiene que ver con las características propias de los materiales que se utilizan para proteger las estructuras. Como generalmente las estructuras son de acero, Fe u otros materiales especiales es importante considerar que el ánodo de sacrificio debe tener características conductivas muy superiores al material que se quiere proteger. Se muestra una tabla con dichas características: La tabla anterior nos indica que el Cobre es un muy buen material para realizar protección a estructuras. Considerando lo anterior es muy importante entonces que los electrodos a ser seleccionados estén construidos en 100 %cobre tanto su estructura como conexiones y soldaduras. 6. FORMATOS DE APLICACIONES En las siguientes líneas se entregan los formatos de conectividad del electrodo magneto activo GND para los distintos tipos de aplicaciones en los cuales pueden ser utilizados. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC La siguiente figura explicita el concepto de conectividad que se debe aplicar para las diversas soluciones de sistemas de puesta a tierra: Aplicaciones TS – TP - TC Masas Estructuras Funciones : • Concentrar cargas • Drenar a terreno • Disipar por calor • Unidireccional a) Protección a tableros convencionales Tablero general Desde la alimentación Hacia las cargas Masas y estructuras RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC b) Protección a centros de cómputo Tablero computación R S Alimentación eléctrica T N TS TP El formato indicado genera: 1.- Independencias de las tierras Ts y Tp 2.- Neutralización sobre el electrodo evitando la realimentación a Ts por desbalances de la red 3.- Bajos niveles de voltaje Ts- Neutro dando una plataforma estable para las señales digitales 4.- Tp entrega un bajo nivel resistivo evitando la acumulación de cargas en la estructura física del nodo 5.- Es aplicable a todas los sistemas SEEG ( sensitive electrical equipment grounding ) como instrumentación, control automático, telecomunicaciones, etc. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC c) Protección a transformadores d) Tierra a pararrayos RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC e) Soluciones Mixtas Se denominan aquellas soluciones en que se utilizan sistemas tradicionales de puesta a tierra con electrodos magneto activos para potenciar la protección de alguna aplicación en particular. RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC f) Usos de CEE en norma americana RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe PROYNET PERU SAC RUC: 20557091069 Ca. Pedro Villar 125 Of. 301 – San Miguel Telf. +51-1-6375951 http://www.proynet.pe