Programa en Python para modelado de suelos no homogéneos mediante un algoritmo de optimización

Abstract

RESUMEN : En este documento se presenta el desarrollo paso a paso de una herramienta programada en Python, capaz de calcular los parámetros para modelado de suelo de dos capas, que consiste en una capa superior de profundidad (h), con diferente resistividad que una segunda capa inferior de espesor infinito. Inicialmente el documento presenta la información teórica relacionada con la resistividad, el modelado de suelos aplicado a sistemas de puesta a tierra (SPT) y el proceso matemático del algoritmo de optimización conocido como el gradiente descendente aplicado al modelado de suelo de dos capas. Posteriormente se comparan los resultados calculados de la herramienta con modelos provenientes de artículos de referencia, la IEEE Std 81 y un software libre llamado RE2CAP, con el objetivo de mostrar la efectividad del uso de la herramienta. También se presenta una variación en el método con el objetivo de acelerar la convergencia en las primeras iteraciones. Entre los resultados obtenidos, se concluye que los parámetros calculados por la herramienta generada en este proyecto representan de manera adecuada la resistividad real del suelo en los casos analizados, por lo tanto, puede ser usada para modelar terrenos en futuros diseños de sistemas de puesta a tierra.

ABSTRACT : This paper presents the step-by-step development of a tool programmed in Python that can calculate the parameters for two-layer soil modeling, consisting of an upper layer of depth (h), with different resistivity than a second lower layer of infinite thickness. Initially, the paper presents the theoretical information related to resistivity, soil modeling applied to grounding systems (GPS) and the mathematical process of the optimization algorithm known as the steepest gradient applied to two-layer soil modeling. Subsequently, the calculated results of the tool are compared with models coming from reference articles, IEEE Std 81 and a free software called RE2CAP, with the objective of showing the effectiveness of the use of the tool. A variation in the method is also presented with the objective of accelerating convergence in the first iterations. The parameters calculated by the tool generated in this project adequately represent the real soil resistivity in the cases analyzed, therefore, it can be used to model soils in future grounding system designs.