Calculadora de resistencia de las varillas de tierra

Esta calculadora determina la resistencia a tierra de las varillas enterradas para una sola varilla desnuda, una sola varilla encerrada en hormigón o lechos de varillas (varias varillas) desnudas o encerradas en hormigón. En los lechos de varillas no se tiene en cuenta el efecto de los conductores horizontales enterrados, por lo que los resultados son conservadores.

Las sencillas ecuaciones utilizadas se han extraído directamente de la sección 14.6 de la Guía IEEE para la seguridad en la puesta a tierra de subestaciones de CA (IEEE Std 80-2013). Las limitaciones de las ecuaciones incluyen que sólo tratan con suelos uniformes y no son adecuadas para suelos de dos capas o multicapa, por ejemplo, tampoco tratan con varillas que están separadas de manera no uniforme.

El software de puesta a tierra SafeGrid puede calcular la resistencia de la varilla de tierra enterrada para redes de tierra de cualquier tamaño o forma con un alto grado de precisión.

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Resistencia de la varilla de puesta a tierra

Esta calculadora halla la resistencia de una varilla singular o de varias varillas de una red enterradas en un modelo de suelo uniforme. Además, calcula la resistencia de los electrodos cuando están revestidos de hormigón.

Ecuaciones:

1. Varilla simple

La fórmula común utilizada para calcular la resistencia de una sola varilla [1] es:

Donde:

ρ: la resistividad del suelo (Ω.m).
_Lr: longitud de la varilla.
d: diámetro de la varilla de tierra.

2. Varilla única revestida de hormigón

En un suelo de alta resistividad, es mejor añadir una capa extra de hormigón a las varillas, ya que el hormigón tiene una resistividad más baja de 30Ω.m a 200Ω.m dependiendo del nivel de humedad. Por lo tanto, funciona como un suelo de baja resistividad alrededor de las varillas que proporciona una protección adicional.
Podemos obtener la resistencia de la varilla que está encapsulada en hormigón utilizando la ecuación de Fagan y Lee [2]:

Dónde:

_ρc: la resistividad del hormigón (Ω.m)
_Dc: el diámetro del revestimiento de hormigón (m)

3. Lecho de varillas

Schwarz [1] utilizó la siguiente fórmula para determinar la resistencia de un lecho de varillas:

Dónde:

A: Área de la rejilla (m^2)
_nr: número de varillas colocadas en el área A.
_k1: coeficiente.

Posteriormente, Kercel [3] formuló una ecuación para calcular el coeficiente de una rejilla rectangular en función del área de la rejilla (longitud y anchura).
La fórmula del coeficiente es:

Dónde:

a: la longitud de la cuadrícula (m)
b: la anchura de la cuadrícula(m)

4. Lecho de varillas revestidas de hormigón

De (3) tenemos:

Sustituyendo (1) en (5) tenemos:

Para una varilla encerrada en hormigón, sustituimos en (2) por en (6). Entonces tenemos:

Dar la fórmula de un lecho de varillas para varillas encamisadas en hormigón (figura 1).

Referencias:

[1] 'Guía IEEE para la seguridad en la puesta a tierra de subestaciones de CA'. IEEE Power and Energy Society. USA. 2013, p. 204

[2] Fagan, E.J. y Lee, R. H., "The use of concrete-enclosed reinforcing rods as grounding electrodes", IEEE Transactions on Industry and General Applications, IGA-6: No. 4, Jul. 1970.

[3] Kercel, S. W., "Design of switchyard grounding systems using multiple grids" IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-100, no. 3, pp. 1341-1350, Mar. 1981.