SISTEMAS PUEST PUESTAS
A
DE
TIERRA TIERR A
I
DOCENTE : JORGE ARAYA
DIAZ
ENERO : 2003
Información Fundamentada en el curso de Sistemas de Puestas a Tierra Inacap
por
Ricardo
Urrutia
y
aporte
Gonzalez.
el
Martino del
dictado en -
Docente
Rigoberto Claudio
Estudio Geoeléctrico de los Suelos
Generalidades
Un sistema de puesta a tierra, corresponde a la relación
entre una Masa de Suelo y un
Conjunto de Electrodos, a dicho sistema se le evalúa a través del valor de la resistencia de la Puesta a Tierra.
Debido a lo anterior, dentro del diseño de una puesta a tierra, es de suma importancia poder conocer la forma en como el suelo participa en el fenómeno de conducción de la corriente eléctrica.
El grado de oposición que presenta un terreno a la circulación de una corriente eléctrica, está dado por su resistividad, la cual podemos definir como: “la resistencia que presenta al paso de la corriente un cubo de terreno de un metro de ari sta . Se representa con el símbolo “ ρ ” (rho), y se mide en ( Ω -m)”. Ω -m)”.
Estudio Geoeléctrico de los Suelos
Generalidades
Un sistema de puesta a tierra, corresponde a la relación
entre una Masa de Suelo y un
Conjunto de Electrodos, a dicho sistema se le evalúa a través del valor de la resistencia de la Puesta a Tierra.
Debido a lo anterior, dentro del diseño de una puesta a tierra, es de suma importancia poder conocer la forma en como el suelo participa en el fenómeno de conducción de la corriente eléctrica.
El grado de oposición que presenta un terreno a la circulación de una corriente eléctrica, está dado por su resistividad, la cual podemos definir como: “la resistencia que presenta al paso de la corriente un cubo de terreno de un metro de ari sta . Se representa con el símbolo “ ρ ” (rho), y se mide en ( Ω -m)”. Ω -m)”.
1.0 Factores que Determinan la Resistividad de los Suelos Entre los múltiples factores que determinan la resistividad de los terrenos, se pueden destacar los siguientes:
-
Naturaleza del terreno
-
Contenido de humedad del terreno
-
Temperatura del terreno
-
Concentración de sales
-
Compactación del terreno
-
Anexo : Geología básica
1.1 Naturaleza del Terreno
Los terrenos son buenos, regulares o malos conductores en función de su naturaleza, el conocimiento de esta, es el primer paso para la implantación de una adecuada puesta a tierra
No existe una clasificación perfectamente definida de terrenos, por lo que hay que limitarse a señalarlos en forma general.
En todo caso, un sistema de puesta a tierra que es completamente adecuado para un tipo de suelo, puede no ser adecuado para otro tipo de terreno.
1.2 Contenido de Humedad del Terreno
El agua que contiene el terreno, su estado higrométrico, influye en forma apreciable sobre la resistividad. Siempre que se añada agua a un terreno, disminuye su resistividad respecto a la que tendría en seco.
Se dice que un terreno está “saturado de agua” cuando todos sus intersticios están llenos de agua. Una vez pasada la causa de la saturación, el agua contenida en los espacios entre los diferentes agregados, debido a la gravedad, se dirigirá hacia abajo quedando estos ínter espacios ocupados por aire en el interior de los agregados, al ser superior la fuerza de la capilaridad que la gravedad. El agua contenida en ellos no se mueve y, en estas circunstancias, se dice que el terreno está “saturado de humedad” .
Por efecto de la evaporación natural de la superficie del terreno, se produce un empobrecimiento del agua contenida en los agregados, fenómeno que se propaga lentamente
desde la superficie hacia los estratos más profundos. Este fenómeno tiene más importancia cuanto más seco sea el clima del lugar y cuanto más superficial es la ubicación de la puesta a tierra.
El agua disocia las sales en iones y cationes que se encargan de transportar los electrones por el terreno. Para comprender este fenómeno sólo tenemos que recordar el comportamiento eléctrico del agua. El agua destilada es aislante y aunque introduzcamos unos electrodos en el interior de un recipiente conectados a una batería, no circulará energía eléctrica a través de ella. Si al agua le añadimos compuestos salinos, por ejemplo, cloruro de sodio o sal común, comenzará a circular electricidad y a medida que añadamos más sal, circulara más electricidad; esto es debido a que los electrones se desplazan por el agua gracias a los iones disociados.
En los lugares de lluvias estacionales hay que tener muy presente estos fenómenos, debido a que en la época de lluvias el terreno presenta una resistividad muy baja, mientras que en la época seca, la resistividad es muy alta.
1.3 Temperatura del Terreno
Las características térmicas del terreno dependen de su composición, grado de compactación y grado de humedad. La tierra fundamentalmente puede encontrarse en tres condiciones características invariables: seca, húmeda y congelada.
Los casos más desfavorables son: -
totalmente seca
-
totalmente congelada.
La tierra seca es un aislador excelente; al aire y al sol, las capas de arena seca de la superficie se acercan mucho a la condición de buen aislador. En general, el grosor de tales capas secas no es muy grande, alcanzan solo entre 10 y 20 centímetros.
La escarcha tiene una penetración más profunda, entre 50 y 100 centímetros o más según el estrato, por lo cual, las tomas a tierra deben ser a mayor profundidad dado que el grado de humedad, tal como sabemos, es un factor esencial en la conductividad del suelo.
1.4 Concentración de Sales
Como es sabido, la cantidad de agua presente en el suelo es un factor determinante en la resistividad del mismo; y la del agua, está determinada por la cantidad de sales disueltas en ella.
Al existir una mayor concentración de sal en el suelo, este mejora su conductividad. En forma general entonces, se podría establecer que a mayor contenido de sal en el terreno, mejor conductor éste es.
1.5 Compactación del Terreno
Una mayor compactación del suelo disminuye la distancia entre las partículas que lo conforman, logrando así, una mejor conducción a través del líquido contenido en éste.
El suelo al estar compuesto de partículas más pequeñas (menor granulometría), son más compactos, densos y osmóticos, en la mayoría de los casos. Al retener la humedad por periodos largos de tiempo, los suelos por
lo general, presentan una resistividad casi uniforme,
independiente de las temporadas de lluvia y sequía.
ANEXO : . Geología básica.
Los estudios actuales sugieren que la edad absoluta de la tierra es de alrededor de 4.500 millones de años. Estas investigaciones geofísicas muestran una división de la tierra en tres zonas bien diferenciadas: corteza, manto y núcleo.
Es importante conocer las características de la corteza terrestre o Litosfera, puesto que todas las puestas a tierra se hacen en la parte más superficial de esta (también llamada Pedósfera). Por esto detallaremos a continuación algunas de las características más importantes de esta zona del planeta. La corteza tiene alrededor de 36 Km de espesor bajo los continentes y 12 bajo los océanos. De los 16 primeros kilómetros más externos de la corteza terrestre, se observa que el 95% de su espesor total son rocas ígneas mientras que el 5% restante corresponde a rocas sedimentarias. Las rocas que constituyen la corteza terrestre se clasifican en tres grupos: ígneas, metamórficas y sedimentarias.
Rocas ígneas: Llamadas también endógenas, magmáticas o eruptivas, se forman por
enfriamiento y solidificación de una masa silícea, fluida y caliente llamado magma. Rocas metamórficas: son ígneas o sedimentarias alteradas por condiciones de presión
y temperatura que causan la recristalización de ellas, formando minerales nuevos de estructura diferente. Rocas sedimentarias: se producen por alteración metereórica, química o biológica de
las rocas preexistentes. Tienen mucha importancia porque el 75% de la superficie de la tierra se encuentra cubierta por sedimentos, que corresponden al 5% del volumen de la corteza hasta los 16 Km de profundidad. Este tipo de roca se caracteriza en general por la disposición paralela de las partículas que la forman, en capas o lechos. Esto hace que se puedan aproximar los cálculos de resistividad del terreno a un valor fijo para cada zona a estudiar, en especial si nos decidimos por utilizar como puesta a tierra conductores colocados horizontalmente
.
Factores que inciden en la resistividad del terreno.
El suelo en su estado normal es un mal conductor de electricidad y totalmente seco se comporta como un semiconductor o un aislante. El valor de la resistividad fluctúa para distintas rocas en limites muy amplios, dependiendo de la composición de las mismas, de la conductividad de sus partículas, de su estructura, de la presencia de agua, de las sales y de otros parámetros. Por
esto a continuación citare los factores que más inciden en la resistividad del suelo con una breve explicación: Compactación y presión del suelo: Un suelo más compacto presenta una mayor
continuidad física, lo que en principio facilita una mejor conductividad. Por lo anterior, es recomendable esperar un cierto tiempo después de hecha la instalación para realizar la medición oficial de su resistencia. Composición del terreno: Los rangos de resistividad, según la composición del terreno
son muy amplios. Sucede, incluso, que para una misma clase de terreno, situada en distintas regiones, la resistividad puede ser sensiblemente diferente. Concentración de sales: Siendo la resistividad de un suelo dependiente de la
cantidad de agua retenida en este, y conociéndose el hecho de que la resistividad del agua esta gobernada por las sales disueltas en ésta (por conductividad eléctrica) es fácil concluir que la resistividad del suelo estará muy influenciada por la cantidad y por el tipo de sales disueltas en esta agua. Estratificación del suelo: La composición del suelo esta generalmente estratificada
en varias capas. Este hecho a de tenerse en cuenta dependiendo del tipo de electrodo que
se vaya a colocar. Permeabilidad magnética ( ): Es la relación entre la inducción magnética y la
intensidad de campo magnético. En materiales paramagnéticos es un poco superior a la unidad y para diamagnéticos es ligeramente inferior. Pero puede alcanzar valores elevados (como el caso del ferrosilicio) según la intensidad del campo. Permitividad (µ: La permitividad relativa es una medida de la polarización de un
material sobre las fuerzas con que se atraen dos placas cargadas en forma opuesta. Según datos experimentales, la permitividad en las rocas, difícilmente pasa de 30. Humedad: La resistividad aumenta conforme disminuya el contenido de agua del
terreno, a veces es necesario tratar el terreno donde se va a colocar el electrodo de
puesta a tierra para mejorar su capacidad de retener el agua, se suele utilizar recubrimiento de gravas para conseguir que esto suceda. Temperatura: La resistividad aumenta al disminuir la temperatura, lentamente por
encima de 0º C y más rápidamente cuando el terreno alcanza temperaturas por debajo de esos 0º C. Afectando principalmente a las capas más cercanas a la superficie. - Tabla de resistividad dependiendo del terreno.
Una forma de comenzar a intuir que valores de resistividad va a tener un determinado suelo sin necesidad de medirlo directamente es usar tablas que dan valores aproximados de esta resistividad en función de la clase de naturaleza que lo constituye. Como se ha dicho, son valores medios que tienen un valor orientativo. La instrucción MIE RAT 13, en su apartado 4, indica la necesidad de realizar la investigación de las características del terreno, exceptuando a las instalaciones eléctricas de tercera categoría (tensión nominal mayor de 1 kV y menor o igual a 30 kV) y con intensidades de cortocircuito a tierra inferior ó igual a 16 KA, para las que bastara un examen visual del terreno, estimándose la resistividad por medio de los valores de estas tablas.
2.0 Sondeo Eléctrico de Terrenos
Tal como hemos visto, la resistividad de los suelos depende de múltiples factores, razón por la cual, ésta debe medirse para determinar en una zona dada, el lugar más apropiado para la puesta a tierra, y determinar la configuración del sistema de tierra, más favorable para el emplazamiento elegido.
El método actualmente utilizado para medir la resistividad del terreno es el de los “cuatro electrodos” en sus dos configuraciones: WENNER y SCHLUMBERGER.
En general, este método consiste en inyectar una corriente al terreno mediante un par de electrodos, y medir la diferencia de potencial que se produce en los otros dos.
Figura 1 / Disposición de medición del método de los cuatro electrodos
Entre los electrodos A y B se inyecta una corriente (I), y entre los electrodos C y D se mide la diferencia de potencial (V) que se produce.
A partir de los electrodos de corriente se definen las distancias r 1 , r2 , r3 y r4 a los electrodos de potencial.
Si la profundidad de enterramiento de los electrodos es pequeña, comparada con la distancia entre electrodos, puede suponerse una distribución radial de la corriente. Para este caso, el potencial producido a una “distancia X" en un medio homogéneo vale:
VX =
ρ×I 2×π×X
(Ec.1)
Aplicando la expresión anterior al esquema de medición, se tiene que la corriente que entra en A al terreno, produce en C el potencial:
VC (A) =
ρ×I 2 × π × r1
(Ec.2)
La corriente que sale del terreno por B, produce en C el potencial:
VC (B) = −
ρ×I 2 × π × r2
(Ec.3)
El potencial total de C vale:
VC = VC (A) + VC (B) ⇒ VC =
ρ×I 1 1 − 2 × π r1 r2
(Ec.4)
En forma similar, el potencial en D vale:
VD = VD (A) + VD (B) ⇒ VD =
ρ×I 1 1 − 2 × π r3 r4
(Ec.5)
La diferencia de potencial (V), medido por el voltímetro es:
V = VC − VD ⇒ V =
1 1 1 1 ρ × I − − − (Ec.6) 2 × π r1 r2 r3 r4
Finalmente despejando, se obtiene la ecuación fundamental para la medición de la resistividad mediante el método de los cuatro electrodos:
2× π ×V 1 ρ= I 1 1 1 1 − − − r1 r2 r3 r4
(Ec.7)
2.1 Configuración de Wenner
En esta configuración, los cuatro electrodos ubicados sobre una línea recta, están separados a una misma distancia “A” entre ellos.
Figura 2 / Disposición de electrodos de la configuración de Wenner
Según la figura anterior, y considerando la imagen que representa el método de los cuatro electrodos, se tiene que:
r1 = r4 = A r2 = r3 = 2A
Reemplazando las igualdades anteriores en la ecuación fundamental para la medición de la resistividad, mediante el método de los cuatro electrodos, se resuelve que:
ρ AW = 2 × π ×
V ×A I
(Ec.8)
Si el valor V sobre I calculado o medido directamente con un instrumento se designa como “R” (tiene la dimensión de una resistencia pero carece de sentido físico real), se tiene finalmente que:
ρ AW = 2 × π × R × A Donde: ρAW R A
(Ec.9)
: Resistividad aparente del terreno en un punto específico (Ω-m). : Valor de la resistencia indicada por el instrumento de medición (Ω). : Separación utilizada entre electrodos de medición (m).
2.2 Configuración de Schlumberger
En esta configuración, los dos electrodos de potencial se disponen simétricamente con respecto al centro de medición elegido, a una distancia de separación como mínimo 1 , 2 ó 3 metros. Los electrodos de corriente se ubican también simétricamente con respecto al centro de medición y a una distancia de él, variable. Durante la serie de medidas, los electrodos de potencial permanecen fijos, trasladándose sólo los de corriente.
Figura 3 / Disposición de electrodos de la configuración de Schlumberger
Según la figura anterior, y considerando la imagen que representa el método de los cuatro electrodos, se tiene que:
r1 = r4 = n × a r2 = r3 = a × (n + 1)
Reemplazando las igualdades anteriores en la ecuación fundamental para la medición de la resistividad, mediante el método de los cuatro electrodos, se resuelve que:
ρ SH = π × R × n × a × (n + 1)
L n
=
a − 2
Donde: ρSH R n
a
(Ec.10)
(Ec.11)
: Resistividad aparente del terreno en un punto específico (Ω-m). : Valor de la resistencia indicada por el instrumento de medición (Ω). : Variable auxiliar de calculo.
L a
: Separación utilizada entre electrodos de corriente y el centro de la medición (m). : Separación utilizada entre electrodos de potencial (m).
2.3 Separación de los Electrodos de Medida
Para la separación “A” de los electrodos en la configuración de Wenner o la distancia “L” entre el centro de medición y los electrodos de corriente en la configuración de Schlumberger, se utiliza normalmente la siguiente secuencia en metros:
0,6 – 0,8 – 1,0 – 1,6 – 2,0 – 2,5 – 3,0 – 4,0 – 5,0 – 6,0 – 8,0 – 10,0 – 16,0 – 20,0 – 25,0 – 30,0 40,0 – 50,0.
Cabe
mencionar
que
la Superintendencia
de Electricidad y Combustibles (SEC), en su
resolución N° 727 de 1979, recomienda una serie de separaciones que son similares a las anteriormente señaladas, no obstante el uso de éstas o las recomendadas por SEC, quedara a juicio del profesional que efectúe las mediciones de terreno.
Para SEC: 1,0 – 1,5 – 2,0 – 3,0 – 4,0 – 5,0 – 7,0 – 10,0 – 15,0 – 20,0 – 30,0 – 40,0 – 50,0
2.4 Recomendaciones Generales
En lo posible, realizar las mediciones directamente en el sitio donde se construirá la puesta a tierra; preferentemente una vez que el terreno haya sido despejado y llevado a su condición definitiva después de las faenas de movimiento de tierra.
Cuando no es posible realizar las mediciones en la zona donde se construirá la puesta a tierra, debe dejarse un sector aproximadamente plano, representativo del terreno de interés, asegurándose que el sector en que se mide es similar.
Si por razones de coordinación entre proyecto y faenas, no es posible realizar las mediciones después de dejar el terreno en su condición definitiva, es conveniente obtener datos de la composición del terreno a eliminar o rellenar, para tenerlos presente en la configuración definitiva de la estratigrafía del terreno.
2.5 Procedimiento para la Realización del Sondeo de Terrenos
Para la realización del sondeo de terrenos o también llamado sondeo eléctrico vertical (SEV), se deberá elegir un eje de medición sobre una línea recta, en una dirección tal, que no existan obstáculos importantes (rocas, árboles, edificios, matorrales, etc.), y sobre este eje, establecer un centro de medición mediante un electrodo auxiliar o una estaca.
Las mediciones de resistividad aparente en lo posible deben efectuarse hasta valores de A o L, de 100 metros, contados desde el centro o eje de la medición a un extremo (ala); sin embargo, los instrumentos disponibles en nuestro medio no permiten alas superiores a 50 metros con una precisión aceptable, y en muchos casos por razones de la dimensión del terreno a medir, no es posible alcanzar esta medida. No obstante, la tendencia de la resistividad aparente al aumentar A o L, puede indicar la necesidad o no de continuar la medición para alas mayores a 20 metros.
Los electrodos deben enterrarse a una profundidad de 0.1 m , al inicio de la medición , pudiéndose llevar hasta una profundidad de 0.3 m en los últimos tramos del sondeo.
En terrenos muy secos es recomendable “verter un poco de agua” en el contorno mismo de los electrodos, especialmente en los de corriente, es conveniente apisonar un poco la tierra alrededor de los electrodos.
Nota: Para la medición de las distancias entre electrodos, se recomienda utilizar huinchas no conductoras.
Es conveniente efectuar algunas comprobaciones durante las mediciones para asegurarse que los valores obtenidos no son erróneos.
Si se tienen dudas sobre el estado del instrumento puede probarse éste, midiendo resistencias de prueba.
Durante las mediciones es conveniente comprobar los valores de resistividad a lo menos en dos escalas diferentes de medición. Si los valores resultan muy diferentes, es posible un mal contacto de uno o varios de los electrodos de terreno, o bien, las baterías están agotadas.
2.6 Información Obtenida de las Mediciones de Terreno
Los datos que entrega el instrumento que se utiliza para el sondeo de terrenos, son valores de resistencia en ohm del suelo, en función de la separación de electrodos. Dependiendo de la configuración utilizada (Wenner o Schlumberger), los datos de separación de electrodos y resistencia indicada por el instrumento, deben insertarse en las ecuaciones que permiten determinar una resistividad que no representa la definitiva del terreno, sino que un valor aparente (ecuaciones descritas en las secciones 2.1 y 2.2). Si la medida de terreno, se efectúa en un medio homogéneo, entonces el valor de resistividad obtenido mediante los cálculos pertinentes, corresponderá al valor único de resistividad presente en el suelo. Si el
medio no es homogéneo, el valor de la resistividad tendrá un valor ficticio, que no corresponderá en general, a ninguna de las resistividades presentes, sino a una cierta combinación de ellas. A este valor ficticio de resistividad se le llama Resistividad Aparente .
La forma en que cambia la resistividad aparente, al variar la separación entre electrodos, da la pauta para interpretar y determinar la constitución del terreno investigado.
Los terrenos, en general, se componen de varios estratos horizontales o con cierta inclinación, compuestos de materiales de distinta constitución por lo que su resistividad varía notoriamente con la profundidad. Es importante entonces que el lugar de medición esté alejado de zonas con pendientes pronunciadas debido, a que esto podría inducir un alto grado de error en la interpretación de los datos obtenidos, lo que podría derivar en un mal diseño del sistema de puesta a tierra. De no existir otra alternativa de medición, es recomendable realizar la medición en una línea perpendicular a la dirección de la pendiente, alejándose lo más posible de ésta.
2.7 Interpretación de los Datos de Terreno
Los métodos de interpretación de las mediciones de un terreno se han basado y se basan actualmente, en técnicas desarrolladas por los geofísicos, para el conocimiento de los suelos a través de la variación de su resistividad.
El proyectista de puestas a tierra utiliza dichas técnicas de interpretación para concluir los parámetros del terreno que requiere en el proyecto de la puesta a tierra a calcular.
En los inicios de la prospección geoeléctrica existía una gama variada de métodos empíricos de interpretación de las mediciones de resistividad aparente, escuela que perduró un largo tiempo en países como USA, Canadá e Inglaterra.
Gracias a los aportes de Stefanesco, Maillet y Schlumberger (1932), se desarrollan los métodos científicos, los cuales desplazan rápidamente a los métodos empíricos en Europa. Recién a partir de la década del 60, se comienzan a utilizar en USA.
El método actualmente en uso tanto en nuestro medio como en el extranjero, es el “Método de las Curvas Patrones” . Esta forma de interpretación de las medidas de resistividad de un
terreno, es la más exacta y recomendada. Consiste en realizar una comparación entre una gráfica confeccionada con los datos obtenidos de las mediciones de terreno, versus, un set de curvas patrones o standard construidas para diversas combinaciones de diferentes estratos. Existen curvas patrones adecuadas solo para la configuración de Wenner, y otras, solo para ser utilizadas cuando el SEV se realizo mediante la configuración de Schlumberger.
Si se obtiene un calce perfecto entre la curva de terreno y una curva patrón, se supone que la estructura del terreno es idéntica a la teórica en cuanto a resistividad de los estratos y sus espesores.
2.7.1
Metodología de Interpretación
Para poder interpretar los datos obtenidos de las mediciones de terreno mediante el método de las curvas patrones, primero se debe confeccionar una gráfica de terreno.
Como se comento en la sección 2.6, la información global obtenida de las mediciones de campo son: separación de electrodos y resistividad aparente (esta última calculada, dependiendo de la configuración utilizada). Estos datos se deben graficar sobre un papel logarítmico, el que debe tener una modulación de 62,5 milímetros por década. Se deberá representar la separación de los electrodos versus la resistividad aparente.
El paso siguiente que sugiere el método, es identificar la cantidad de estratos que tiene el terreno sondeado, y establecer como varían las
Resistividad Aparente (Ω-m)
resistividades de estos entre sí. Para lograr lo anterior, se deben buscar los
ρ2 ρ4
puntos de inicio y termino de la curva de terreno, además de los puntos en donde ésta
ρ1 .
cambia de sentido. Conocido lo anterior, se debe establecer como se relacionan las resistividades
ρ3 Distancia A ó L (mts)
de los diferentes estratos presentes en el suelo.
Según la figura, los estratos se relacionan de la siguiente manera: ρ 1 < ρ 2 > ρ 3 < ρ 4
Con la relación anterior (que en el método se define como la razón de resistividad), se procede a clasificar el terreno sondeado en una familia perfectamente definida. La familia se determina en función de la información siguiente.
Familias para terrenos de dos capas
En un sistema de dos capas existen dos posibles combinaciones de valores relativos de resistividad:
1
<
2
y
1
>
2
Familias para terrenos de tres capas
En un sistema de tres capas existen seis posibles combinaciones relativas de resistividades, que se acostumbra agrupar en cuatro tipos, como los indicados a continuación:
Tipo H
:
1
>
2
<
3
Tipo K
:
1
<
2
>
3
Tipo Q
:
1
>
2
>
3
Tipo A
:
1
<
2
<
3
Familias para terrenos de cuatro capas
Para un sistema de cuatro capas existen 24 posibles combinaciones relativas de resistividad, las que se acostumbra agrupar en los 8 tipos siguientes:
Tipo AA
:
Tipo AK :
1
Tipo HA
:
Tipo HK:
1
>
2
<
3
>
4
Tipo KH:
1
<
2
>
3
<
4
Tipo KQ
:
1
<
2
>
3
>
4
Tipo QH :
1
>
2
>
3
<
4
Tipo QQ :
1
>
2
>
3
>
4
1
< 1
< 2
>
2
< 2
< 3
<
3
> 3
<
4
4
<
4
El procedimiento siguiente es contrastar la gráfica de terreno con la curva patrón que más se asemeje a ésta.
La selección de la curva más “similar” a la gráfica de terreno, se realiza por inspección visual de las curvas patrones, teniendo como base de búsqueda la cantidad de estratos y la familia a la cual pertenece el suelo en estudio.
El siguiente paso consiste en determinar el valor de la resistividad y el espesor de los estratos componentes del terreno en estudio.
2.7.1.1
Procedimiento de Interpretación
a)
Interpretación de un Sistema de Dos Capas
1.-
Trazar la curva de terreno con los datos obtenidos en el SEV, e identificar la razón de
resistividad correspondiente.
2.-
Superponer la curva de terreno sobre el gráfico patrón que visualmente más se asemeje a
ésta.
3.-
Deslizar el gráfico de terreno sobre el gráfico patrón, para obtener un calce lo más
perfecto posible entre ambas curvas.
Durante este proceso deben mantenerse paralelos los ejes de ambos gráficos.
Resistividad Aparente (Ω-m)
n°
curva patrón
Distancia A ó L (mts)
4.-
Marcar sobre la gráfica de terreno, una cruz correspondiente al origen (1:1) del gráfico
patrón. Esta cruz se denomina en el método como la “cruz de campo” .
Resistividad Aparente (Ω-m)
n° cruz de campo
Distancia A ó L (mts)
5.-
Leer en el eje vertical del gráfico de terreno, la abscisa de la cruz de campo. Este valor
corresponde a la resistividad (Ω-m), de la capa superior (ρ1). Resistividad (Ω-m)
n° cruz de campo
Espesor (mts)
6.-
Leer en el eje horizontal del gráfico de terreno la ordenada de la cruz de campo. Este
valor corresponde al espesor (mts), de la capa superior (E1). Resistividad (Ω-m)
n° cruz de campo
Espesor (mts)
7.-
Leer el número que indica la curva patrón seleccionada.
8.-
La resistividad de la segunda capa se determina por medio de la siguiente expresión:
ρ2 = n° × ρ1
Si el número que indica la curva es un parámetro señalado como “k”, el valor de la resistividad del segundo estrato se calcula como:
ρ2 =
1+k ×ρ 1−k 1
9.-
El espesor del segundo estrato, se considera de un valor infinito.
b)
Interpretación de un Sistema de Tres Capas
1.-
Trazar la curva de terreno con los datos obtenidos en el SEV, e identificar la razón de
resistividad correspondiente, para conocer la familia a la cual pertenece el terreno en estudio. Resistividad Aparente (Ω-m)
ρ2 ρ1 .
ρ3 Distancia A ó L (mts)
2.-
Superponer el gráfico de terreno sobre el gráfico patrón, que visualmente más se
asemeje a ésta.
3.-
Deslizar el gráfico de terreno sobre el gráfico patrón, para obtener un calce lo más
perfecto posible entre la curva de terreno y una de las curvas patrón.
Durante este proceso deben mantenerse paralelos los ejes de ambos gráficos.
Resistividad Aparente (Ω-m)
razón de resistividad
a–b–c curva patrón
n°
Distancia A ó L (mts)
4.-
Marcar en el gráfico de terreno una cruz correspondiente al origen (1:1) del gráfico
patrón (cruz de campo).
Resistividad Aparente (Ω-m) a–b–c
cruz de campo
n°
Distancia A ó L (mts)
5.-
Leer en el eje vertical del gráfico de terreno, la abscisa de la cruz de campo. Este valor
corresponde a la resistividad (Ω-m), de la capa superior (ρ1).
Resistividad (Ω-m) a–b–c
n°
Espesor (mts)
6.-
Leer en el eje horizontal del gráfico de terreno la ordenada de la cruz de campo. Este
valor corresponde al espesor (mts), de la capa superior (E1).
Resistividad (Ω-m) a–b–c
n°
Espesor (mts)
7.-
Para determinar la resistividad del segundo estrato, se utiliza la siguiente expresión:
ρ2 = b × ρ1
8.-
Para determinar la resistividad del tercer estrato, se utiliza la siguiente expresión:
ρ3 = c × ρ1
9.-
El espesor de la capa intermedia (segundo estrato), se determina multiplicando el número
que indica la curva con el espesor del primer estrato, es decir:
E2 = n° × E1
10.- El espesor del tercer estrato, se considera de un valor infinito.
c)
Interpretación de un Sistema de Cuatro Capas
1.-
Trazar las curvas de resistividad aparente con los datos obtenidos en terreno, mediante
la configuración de Wenner o Schlumberger, e identificar la razón de resistividad correspondiente para la gráfica de terreno, lo que indicara el tipo de familia presente.
Resistividad Aparente (Ω-m)
ρ2 ρ4 ρ1 .
ρ3 Distancia A ó L (mts)
2.-
Superponer el gráfico con la curva de terreno sobre el gráfico patrón.
3.-
Deslizar el gráfico de terreno sobre el gráfico patrón, para obtener un calce lo más
perfecto posible entre la curva de terreno y una de las curvas patrón.
Durante este proceso deben mantenerse paralelos los ejes de ambos gráficos.
Resistividad Aparente (Ω-m)
razón de resistividad
a–b–c–d curva patrón
x
Distancia A ó L (mts)
x : n°1 - n°2
4.-
Marcar en el gráfico de terreno una cruz correspondiente al origen (1:1) del gráfico
patrón (cruz de campo).
Resistividad Aparente (Ω-m) a–b–c–d
x
cruz de campo
x : n°1 - n°2
Distancia A ó L (mts)
5.-
Leer en el eje vertical del gráfico de terreno, la abscisa de la cruz de campo. Este valor
corresponde a la resistividad (Ω-m), de la capa superior (ρ1).
Resistividad (Ω-m) a–b–c–d
x
x : n°1 - n°2
6.-
Espesor (mts)
Leer en el eje horizontal del gráfico de terreno la ordenada de la cruz de campo. Este
valor corresponde al espesor (mts), de la capa superior (E1).
Resistividad (Ω-m) a–b–c–d
x
x : n°1 - n°2
Espesor (mts)
7.-
Para determinar la resistividad del segundo, tercer y cuarto estrato, se utilizan las
siguientes expresiones:
ρ2 = b × ρ1 ρ3 = c × ρ1 ρ4 = d × ρ1
8.-
El espesor de la capa intermedia (segundo estrato), se determina multiplicando el primer
número (n°1) que acompaña a la letra (x) que indica la curva, con el espesor del primer estrato, es decir:
E2 = n°1 × E1
9.-
El espesor de la tercera capa (tercer estrato), se determina multiplicando el segundo
número (n°2) que acompaña a la letra (x) que indica la curva, con el espesor del primer estrato, es decir:
E3 = n°2 × E1
10.- El espesor del cuarto estrato, se considera de un valor infinito.
Referencias
NCH 4/84 Instalaciones Interiores de Baja Tensión Ministerio de Economía Fomento y Reconstrucción Diseño de Sistemas de Puesta a Tierra Seminario de Electricidad – INACAP Colón
