SUMMARY AND CONCLUSION
MUSCULOSKELETAL ASSESSMENT Upper extremities
Para la corriente directa y para la corriente alterna a frecuencia nominal, el cuerpo humano puede representarse por una resistencia. Esta resistencia esta medida entre extremidades, esto es, entre una mano y ambos pies o entre un pie y el otro. En cualquiera de los dos casos, el valor de esta resistencia es difícil de establecer. Un valor de resistencia para el cuerpo humano es aproximadamente de 300 , aunque se ha determinado por estudios un rango entre 500 y 3000 .
Para altas tensiones y corrientes (arriba de 1 KV y 5A), la resistencia disminuye por daño o perforación de la piel en el punto de contacto.
Para fines de cálculo se han hecho las siguientes consideraciones:
• La resistencia de contacto para las manos y los zapatos es igual a cero. • Se ha seleccionado el valor de 1000 para representar el valor de la
resistencia del cuerpo humano, de una mano a ambos pies, entre mano y mano o entre un pie y el otro, es decir: RB = 1000
1.6.2 Circuito equivalente accidental
Usando el valor de la corriente tolerable por el cuerpo humano y las constantes apropiadas del circuito, es posible determinar la tensión tolerable entre dos puntos críticos de contacto, como se muestra en la figura 1.7.
Para el análisis del circuito equivalente se aplicara la siguiente notación:
Ib Corriente en el cuerpo (el cuerpo es parte del circuito accidental) (A)
RA Resistencia efectiva total del circuito accidental ( )
U I I H I R F Z(Sistema) Red de la subestación f g b B
Figura 1.7. Exposición a la Tensión de contacto [1]
La corriente tolerable por el cuerpo humano IB definida por la ecuación 1.3 o 1.4 es
usada para definir la tensión total efectiva del circuito accidental (tensión de paso o de contacto). La tensión total efectiva tolerable del circuito accidental es aquella que producirá el flujo de corriente en el cuerpo, Ib, igual a la corriente tolerable por
el cuerpo humano, IB.
La figura 1.7 muestra la corriente de falla If, la cual será inyectada a tierra a través
del sistema de puesta a tierra de la subestación y una persona tocando la estructura metálica H.
En el circuito de la figura 1.8 se muestran varias impedancias. La terminal H es un punto en el sistema que esta al mismo potencial de la red y por el cual fluye la corriente de falla y la Terminal F es un área pequeña sobre la superficie de la tierra, donde se encuentra la persona haciendo contacto con ambos pies.
La corriente Ib fluye desde H, a través del cuerpo de la persona hacia la tierra en
F. El teorema de Thevenin permite representar estas dos terminales (H, F), en una red como la mostrada en la figura 1.8 y el circuito eléctrico mostrado en la figura 1.9.
La tensión de Thevenin VTh, es la tensión entre las terminales H y F cuando una
persona no está presente en ese punto. La impedancia de Thevenin ZTh, es la
impedancia del sistema vista desde los puntos H y F, con una fuente de tensión del sistema cortocircuitada. La corriente Ib a través del cuerpo de una persona
haciendo contacto con H y F está dada por:
B Th Th b
Z
R
V
I
+
=
1.5PROPUESTA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE RESISTENCIA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN LAS FRESAS BANCO I
H R Z(Sistema) Red Tierra Real F R 2 Rm g f
Figura 1.8. Impedancia para el circuito de la Tensión de contacto [1]
R = Resistencia del cuerpo V Tensión de contacto Terminal H Terminal F = Rf 2 th Zth B Vth Z th
Figura 1.9. Circuito de la Tensión de Contacto [1] Donde
RB es la resistencia del cuerpo humano en .
La figura 1.10 muestra la corriente de falla If, la cual será inyectada a través del
sistema de puesta a tierra de la subestación. La corriente Ib fluye desde un pie F1a
través del cuerpo de una persona hacia el otro pie F2. Las terminales F1 y F2 son
las áreas sobre la superficie de la tierra donde los pies están haciendo contacto con la tierra respectivamente. El teorema de Thevenin permite representar estas dos terminales (F1, F2), en una red como la mostrada en la figura 1.11 La tensión
de Thevenin VTh es la tensión entre las terminales F1 y F2 cuando la persona no
está presente en ese punto.
La impedancia de Thevenin ZTH es la impedancia del sistema, vista desde los
puntos F1 y F2, con la fuente de tensión del sistema cortocircuitada. La corriente Ib
U I I F Z(Sistema) Red de la subestación I f g b 1F2
Figura 1.10. Exposición a la Tensión de paso [1]
R = Resistencia del cuerpo V Tensión de paso Terminal F = 2Rf th Zth B Vth Z th 1 Terminal F2
Figura 1.11. Circuito de la Tensión de Paso [1]
La impedancia equivalente de Thevenin ZTh para la tensión de contacto del circuito
accidental será:
1.6 Y para la tensión de paso del circuito accidental:
f Th
2R
Z
=
1.7Donde:
Rf es la resistencia de un pie (con la presencia del SPT de la subestación
ignorado) en .
2
R
Z
fPROPUESTA DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE RESISTENCIA A TIERRA DE LA SUBESTACIÓN LAS FRESAS BANCO I
Nótese que la resistencia del pie no es la resistencia del pie de la persona, es la resistencia de la tierra debajo del pie.
La resistencia del pie (Rf) se define como la resistencia a través de la tierra entre
el pie de la persona y el SPT energizado. Hay una gran porción de la resistencia del pie concentrada en el suelo cercano al pie, por lo que para propósitos prácticos, el efecto de la configuración del SPT en la resistencia del pie se ignora. Como resultado de esto, la resistencia del pie a ser usada para determinar la tensión máxima aceptable de paso y contacto es una función solamente de la resistividad del terreno cerca de la superficie de la tierra.
Para propósito de análisis de circuitos, el pie del cuerpo humano se considera como un disco metálico conductivo, y la resistencia de contacto de los calcetines y zapatos, etc. son despreciables. La resistencia a tierra de un disco metálico de radio b (m) sobre la superficie de un terreno homogéneo, de resistividad en -m está dada por Laurent, siendo esta:
4b
Rf = 1.8
Tradicionalmente, el disco metálico representando al pie es tomado como una placa circular de radio 0.08m. Bajo este modelo, la resistencia de los pies en términos de la resistividad del terreno cerca de la superficie es aproximadamente 3 . Si la resistencia mutua entre los dos pies se desprecia, entonces:
Para la tensión de contacto del circuito accidental:
( )
3
1.5
0.5
Z
Th=
=
1.9ZTh es la resistencia en paralelo de los pies.
Para la tensión de paso del circuito accidental:
( )
3
6
2
Z
Th=
=
1.10ZTh es la resistencia en serie de los pies.
Basados en las investigaciones, las ecuaciones 1.6 y 1.7 son conservadoras. La tensión total equivalente permisible (tensión de contacto y tensión de paso), usando las ecuaciones 1.9 y 1.10 son: