NUMERICAL SIMULATIONS 159 Numerical Simulations

El diseño de la malla de puesta a tierra es uno de los requerimientos por parte del operador de Red, por lo que es necesario realizar un diseño de la misma, teniendo en cuenta la zona en la que se va a encontrar los equipos subterráneos (toda instalación que le aplique el RETIE tiene que disponer de un Sistema de Puesta a Tierra (SPT), para evitar que personas en contacto con la misma, tanto en el exterior como en el interior, quede sometidas a tensiones de paso, de contacto o transferidas, que superen los umbrales de soportabilidad del ser humano cuando se presente una falla. para evitar que personas en contacto, en donde se debe garantizar un valor de resistencia de puesta tierra según lo establecido por el RETIE. Las funciones de un sistema de puesta a tierra son:

 Garantizar condiciones de seguridad a los seres vivos.

 Permitir a los equipos de protección despejar rápidamente las fallas.  Servir de referencia común al sistema eléctrico.

 Conducir y disipar con suficiente capacidad las corrientes de falla, electrostática y de rayo

 Realizar una conexión de baja resistencia con la tierra y con puntos de referencia de los equipos.

Junto con el valor de resistencia, que es un punto importante, el factor más determinante es la cantidad de energía eléctrica que puede soportar un ser humano, por lo que es un factor importante de calcular y el cual debe cumplir lo establecido por el RETIE.

A la hora de realizar el diseño se debe tener en cuenta lo siguiente:

 Las conexiones que van bajo el nivel del suelo, se deben realizar con soldadura exotérmica o conector certificado para enterramiento directo, como lo establece la IEEE 837 o la NTC2206.

 Se debe dejar unas cajas de inspección de los puntos de unión entre el electrodo y la red equipotencial, con el fin de que cumpla lo reglamentado por el RETIE.

Para el operador de red, los cálculos para las mallas de puesta a tierra, pide que el tiempo de despeje de la falla sea 150 ms, por lo que, al hacer el cálculo de la tensión máxima de contacto que se puede presentar en durante falla se muestra en la Tabla 3.

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Tabla 3. Máxima Tensión de contacto admisible para un ser humano.

Fuente: Reglamento Técnico de instalaciones eléctricas. 21_.

Teniendo esta información como un punto de partida, el RETIE establece unos pasos para el diseño del sistema de puesta a tierra, el cual establece, de forma resumida lo siguiente:

1. Investigar las características del suelo, especialmente la resistividad (hay que definir desde un principio bajo que método se va a obtener este valor) 2. Determinar la corriente máxima de falla a tierra, el cual es entregada por el

operador de Red.

3. Determinar el tiempo máximo de despeje de falla (establecido por Codensa en 150ms)

4. Calcular de forma preliminar la resistencia del SPT 5. Calcular las tensiones de paso y de contacto

6. Evaluar las tensiones de paso y contacto con lo máximo que puede soportar el cuerpo humano, y establecer si cumple o no cumple.

7. Ajustar el diseño hasta que cumpla 8. Presentar el diseño final.

Unos valores de referencia para el diseño del SPT, se toman de la Tabla 4. Valores de Referencia del RETIE

Tabla 4. Valores de Referencia para el SPT según RETIE.

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Para el proyecto red peatonal zona Rosa se optó por el método de los cuatro puntos de Wenner, que es el método más preciso y popular. El método obtiene la resistividad del suelo para capas profundas sin enterrar los electrodos a dicha profundidad, y no es necesario llevar un equipo pesado para poder realizar las medidas.

El método consiste en enterrar electrodos tipo varilla en cuatro huecos en el suelo, a una profundidad “b” y espaciados (en línea recta) una distancia “a” cómo se ilustra en la Ilustración 50.

Ilustración 53. Descripción para la medición. 21_.

El equipo utilizado para la medición fue el Earth-Insulation Tester MI 2088 METREL. Este equipo posee certificado de calibración expedido por un laboratorio certificado por la Organismo Nacional de Acreditación de Colombia (ONAC).

Ilustración 54. Earth-Insulation Tester MI 2088 METREL.22_.

La metodología para la medición es la siguiente: 1. Inventario de los elementos de los equipos. 2. Preparación de los elementos que se requiere. 3. Limpieza de los equipos (si los requiere)

4. Establecer la dirección y distancias de medición 5. Colocar los elementos de acuerdo a lo establecido. 6. Supervisar y realizar la conexión

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8. Consignar los datos en el formato de resistividad.

Para realizar la consignación de la información, INECTEL SAS tiene un formato establecido para ello, el cual es el siguiente:

Tabla 5. Formato medición de resistividad. 22

Los resultados obtenidos para la zona de medición que se tenía disponible para la medición, se muestra a continuación a forma de ejemplo. Esto se debe realizar en las diferentes zonas en donde se piense subterranizar los equipos, con el fin de realizar sus respectivas mallas de puesta a tierra.

Tabla 6. Resultados de medición. Fuente: INECTEL SAS.

Ilustración 55. Registro Fotográfico de las mediciones para zona rosa. Fuente: INECTEL SAS.

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El valor utilizado para el cálculo de la malla de puesta a tierra, es valor promedio más bajo obtenido.

Así mismo, cuando se realiza la solicitud de las curvas de protección, el operador de red ahí mismo adjunta los datos de las corrientes máximas a utilizar para el diseño del SPT. Unos se ejemplos se muestran a continuación:

Ilustración 56. Datos dados por CODENSA para cálculo de SPT. Fuente: INECTEL SAS

La metodología implementada para el diseño es la IEEE80 – 2000, en donde a la final se deja una tabla resumen con los diseños para cada uno de los equipos, en donde, en la parte de detalles, se debe especificar las dimensiones, la cantidad de varillas o electrodos, los puntos en donde van a estar las cajas de inspección, y todo lo mencionado anteriormente.

2.1.4 CONSIDERACIONES GENERALES DISEÑO SERIE 1 – DISEÑO CASOS