Applying Electromagnetic Field Analysis to Minimize the Earth Resistance on High Resistivity Soils

Abstract

El artículo aborda estrategias de optimización para reducir la resistencia de tierra en suelos de alta resistividad mediante análisis de campos electromagnéticos y simulaciones por elementos finitos. Se presenta un caso práctico centrado en el diseño del sistema de puesta a tierra para los Large Size Telescopes (LST) del Proyecto Cherenkov Telescope Array Norte (CTA-N) en el Observatorio del Roque de los Muchachos, situado en un terreno volcánico de baja conductividad. Se analizan dos configuraciones principales: una con un terreno homogéneo y otra con múltiples capas de resistividad variable. Las simulaciones, realizadas con COMSOL Multiphysics, demuestran que: 1. En suelos homogéneos de alta resistividad, extender placas horizontales lejos de la estructura principal es la estrategia óptima, mientras que los electrodos verticales tienen menor impacto. 2. En terrenos con varias capas, los electrodos verticales que alcanzan capas de mayor conductividad son efectivos para reducir significativamente la resistencia de tierra. 3. Interconectar sistemas de puesta a tierra separados en paralelo puede reducir sustancialmente la resistencia global, especialmente en instalaciones construidas sobre suelos de resistividades muy diferentes. El trabajo destaca la importancia de adaptar el diseño de los sistemas de puesta a tierra según las propiedades del suelo y las condiciones específicas del terreno. Además, se concluye que las simulaciones por elementos finitos son una herramienta clave para evaluar y optimizar estas configuraciones.