1.
Método Wenner o de 4 puntos
2.
Método simétrico o de Schlumberger
3.
Método de caída de potencial
4.
Método del 61,8 %
5.
Método de los tres puntos o de triangulación
6.
Método de la pendiente
7.
Método de la intercepción de las curvas
8.
Método de !olos, directo o de tierra muerta
9.
Método "strella#$elta
10.
!rocedimiento para la medición de la resistencia a tierra
Introducción Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar y mantener las redes redes de de puesta a tierra tierra la resisti!idad del suelo suelo y y la resisten"ia resisten"ia de de la red de ele"trodos de tierra. El o#$eti!o o#$eti!o de de este tra#a$o tra#a$o es es presentar al%unos m&todos para lle!ar a "a#o las medi"iones de resisti!idad y resisten"ia' (ue permiten diseñar y !eri)i"ar los sistemas sistemas de de puesta a tierra as* "omo prede"ir los mantenimientos. +ara reali,ar este tra#a$o se "onsultaron y anali,aron di)erentes)uentes di)erentes )uentes #i#lio%rá)i"as #i#lio%rá)i"as "omo re"omenda"iones prá"ti"as de la -EEE' pu#li"a"iones y manuales manuales de de instrumentos de medi"in de al%unos de )a#ri"antes. eneralidades Esta#le"er eneralidades Esta#le"er un #uen sistema sistema de de puesta a tierra es de primordial importan"ia en "ual(uier instala"in el&"tri"a por ra,ones de se%uridad personal y' en m/ltiples o"asiones' resulta imperati!o tanto para el "orre"to )un"ionamiento de los e(uipos el&"tri"os y ele"trni"os "omo de las prote""iones. +or lo tanto' el sistema de tierra #rinda importantes #ene)i"ios al e!itar p&rdidas de !idas' dañosmateriales dañosmateriales e e inter)eren"ias "on otras instala"iones. a puesta a tierra permite y se instala para lo%rar los si%uientes propsitos Esta#ili,ar las tensiones de l*nea "on respe"to a tierra. a )orma de "onexin a tierra puede tener un %ran e)e"to en la ma%nitud de las di"has tensiones tanto en "ondi"iones normales "omo transitorias. se%urar la rápida a"tua"in de las prote""iones #asadas en la dete""in de "orrientes de ) allos (ue "ir"ulan por la misma. edu"ir los %radientes de poten"ial en la super)i"ie de las su#esta"iones y demás instala"iones durante las máximas "ondi"iones de )alla a una ma%nitud (ue no sea peli%rosa. imitar la di)eren"ia de tensin (ue' en un momento dado' puede presentarse entre estru"turas estru"turas metáli"as metáli"as y tierra a un !alor !alor lo lo más #a$o posi#le para res%uardar al personal en el área de "ual(uier "ho(ue el&"tri"o peli%roso. se%urar (ue las estru"turas (ue no lle!an "orriente' tales "omo arma,ones de e(uipos' estru"turas metáli"as' et".' est&n siempre al poten"ial de tierra' a/n en el "aso de )alla del aislamiento. E!itar in"endios E!itar in"endios mediante el esta#le"imiento de un "amino e)e"ti!o y se%uro se%uro para para la "ir"ula"in de "orrientes de )alla' rayos' des"ar%as ele"trostáti"as' et". eliminando as* la posi#ilidad de la )orma"in de
ar"os o el desarrollo desarrollo de de temperaturas ele!adas en proximidades de materiales "om#usti#les o in)lama#les. Esta#le"er el poten"ial de re)eren"ia (ue re(uieren para su e)i"iente opera"in los e(uipos y sistemas ele"trni"os (ue inte%ran un mismo sistema' si estos están "one"tadas entre s* a tierra simultáneamente. En las primeras )ases de un proye"to proye"to tiene tiene (ue ele%irse el empla,amiento más ade"uado para la u#i"a"in de la red de puesta a tierra' pues de lo "ontrario se "orre el ries%o ries%o de de (ue para lo%rarlo se re(uiera un "osto de in!ersin demasiado %rande y (ui,á no resulte e"onmi"amente prá"ti"o. +ara ello se ha"e ne"esario e)e"tuar la medi"in de la resisti!idad del terreno en las inmedia"iones de la )utura instala"in. +ara examinar las "ara"ter*sti"as del terreno es "on!eniente determinar' "on un instrumento apropiado' la resisti!idad a distintas pro)undidades o "apas del mismo. El resultado mostrará' por e$emplo' si es más !enta$oso "olo"ar los ele"trodos de tierra !erti"ales más pro)undos' utili,ar ele"trodos hori,ontales más lar%os o #ien usar ele"trodos adi"ionales. Existen distintos tipos de ele"trodos de tierra por e$emplo pletinas' !arillas' mallas y pla"as (ue tienen di)erentes resisten"ias resisten"ias de de propa%a"in. e%/n la naturale,a del terreno' se sele""ionará el tipo de ele"trodo más ade"uado. a determina"in de la resisti!idad del suelo tam#i&n es /til para otros propsitos "omo la estima"in de las tensiones de paso y de "onta"to' el "ál"ulo del a"oplamiento indu"ti!o entre los "ir"uitos "ir"uitos de de poten"ia poten"ia el&"tri"a el&"tri"a y de tele"omuni"a"iones y el diseño de l os sistemas de prote""in "atdi"a. El sistema de puesta a tierra de#e tener una resisten"ia total lo más pe(ueña posi#le respe"to ala ala tierra de re)eren"ia para (ue al "ir"ular la "orriente de )alla o del rayo no se ori%inen tensiones peli%rosas (ue a)e"ten la se%uridad tanto para los seres !i!os "omo para el )un"ionamiento de las instala"iones el&"tri"as. in em#ar%o' para prote%er una edi)i"a"in "ontra daños )*si"os la ma%nitud de resisten"ia de la red de puesta a tierra tiene menor importan"ia. o esen"ial es (ue la unin e(uipoten"ial a ni!el del terreno sea reali,ada sistemáti"amente y (ue la "orriente sea distri#uida de manera se%ura en &ste. a resisten"ia a tierra de una red de red de ele"trodos depende' ) undamentalmente' de tres )a"tores la resisten"ia de los propios ele"trodos' la resisten"ia de "onta"to de los ele"trodos "on el terreno y la resisti!idad del terreno. a resisten"ia de los ele"trodos es #a$a ya (ue son )a#ri"ados de materiales de alta "ondu"ti!idad el&"tri"a. a resisten"ia de "onta"to tam#i&n es #a$a si se %aranti,a (ue los ele"trodos est&n li#res de %rasa'pintura %rasa'pintura y y similares as* "omo (ue est&n )irmemente enterrados. a resisti!idad del terreno es la (ue presenta el mayor !alor de los tres. El ele"trodo está rodeado por semies)eras "on"&ntri"as de terreno del mismo espesor. as semies)eras más prximas al ele"trodo poseen menor área y por tanto mayor resisten"ia. as semies)eras su#si%uientes poseen mayor área y "ontri#uyen "on menor resisten"ia. a#rá una distan"ia' teri"amente situada en el in)inito' donde las semies)eras no impli"an un aumento de la resisten"ia total del ele"trodo. upn%ase un ele"trodo puntual situado super)i"ialmente en un terreno homo%&neo de resisti!idad p
&ig' 1
e o#ser!a (ue la "orriente !a atra!esando su"esi!amente "apas o semies)eras "uyas resisten"ias de"re"en "on el "uadrado de la distan"ia. +or ello' la resisten"ia depende esen"ialmente de las "apas de terreno más prximas al ele"trodo.
l "on"luir la instala"in de una red de tierra se de#e !eri)i"ar (ue su !alor se "orresponde "on el de diseño. on el tiempo' los suelos "orrosi!os "on altos "ontenidos de humedad y de sales y altas temperaturas de%radan los ele"trodos de tierra y sus "onexiones. +or tanto' aun(ue la red de ele"trodos "uando )ue instalada ini"ialmente presenta#a un #a$o !alor de resisten"ia a tierra' &sta se in"rementa si los ele"trodos se han des%astado. +or ello' para las redes ya instaladas' se re"omienda "ompro#ar peridi"amente si la resisten"ia a tierra so#repasa el !alor l*mite admisi#le y si ha in)luido de al%una manera ad!ersa la edad del sistema o la naturale,a del terreno. esumiendo' en los sistemas de puesta a tierra hay (ue mane$ar y medir "orre"tamente dos parámetros el&"tri"os (ue tienen si%ni)i"ados di)erentes la resistividad y la resistencia. a medi"in de resisti!idad es una prue#a al propio suelo. a medi"in de resisten"ia es una "ompro#a"in a una red parti"ular de ele"trodos de tierra. (esistividad $e)inición am#i&n llamada resisten"ia espe"*)i"a. Es la propiedad de un material de oponerse al paso de la "orriente el&"tri"a a tra!&s de este' o sea' la di)i"ultad (ue en"uentra di"ha "orriente al paso por el material. u unidad de medida es :hm por unidad de lon%itud ;:xm<. u parámetro in!erso es la "ondu"ti!idad (ue es la )a"ilidad (ue en"uentra la "orriente el&"tri"a para atra!esar el material. Este se expresa en iemens por unidad de lon%itud ;xm<. =n "ondu"tor es un material en el (ue los portadores de "ar%a son li#res de mo!erse #a$o "ampos el&"tri"os esta"ionarios. En el "aso de los slidos estos portadores son los ele"trones. El parámetro resisti!idad para el terreno e(ui!ale a la resisten"ia (ue presenta un "uerpo del mismo de )orma "/#i"a o "il*ndri"a "on un !olumen de 1 m3 medida entre dos "aras opuestas. Medición El "ono"imiento de la resisti!idad del terreno es )undamental para el diseño de una red de puesta a tierra' pues es el )a"tor más importante en la determina"in del !alor de resisten"ia (ue se desea o#tener' de la pro)undidad a la "ual de#en ser enterrados sus ele"trodos y del impa"to (ue tiene en la "orrosin de los elementos enterrados. a resisti!idad del terreno !ar*a ampliamente a tra!&s de las re%iones %eo%rá)i"as y "on las esta"iones' pues en #uena propor"in está determinada por la temperatura y sus "ontenidos de sales minerales y humedad (ue "on)orman el ele"trolito a tra!&s del "ual se produ"e la "ondu""in el&"tri"a. a )orma de determinarla lo más exa"tamente posi#le es mediante medi"iones dire"tas en el terreno donde se !a a instalar. +or ello' el primer y más importante paso del pro"eso de diseño es medir la resisti!idad del suelo' pues permitirá lle%ar a una red de puesta a tierra "la!e ade"uado y pre"iso (ue ahorrará dinero' es)uer,o y ase%urará un "omportamiento prede"i#le. i no se reali,a o es de)i"iente' el "omportamiento del sistema instalado y' por tanto' la prote""in de los e(uipos no serán e)e"ti!os. >e#erá "on)e""ionarse un per)il de resisti!idad del suelo. =n per)il de suelo es una "ole""in de medi"iones de resisti!idad a !arias pro)undidades y dire""iones del terreno. El diseñador podrá enton"es "on mayor )a"ilidad determinar la lon%itud' pro)undidad y "antidad de el e"trodos ne"esarios para lo%rar la resisten"ia del sistema de puesta a tierra espe"i)i"ada. Existen !arios m&todos de medi"in dire"ta para "ono"er la resisti!idad el&"tri"a del suelo +or medi"iones de sondeo el&"tri"o !erti"al reali,adas en la super)i"ie del terreno. e anali,a un !olumen de suelo %rande en su estado natural. +or medi"iones e)e"tuadas en el interior "on sondeos me"áni"os. e estudia el suelo "on mayor detalle un !olumen de suelo más pe(ueño en su estado natural. En la#oratorio mediante muestras extra*das de a)loramientos' sondeos me"áni"os' et". #ar"a un !olumen pe(ueño de suelo alterado y puede (ue no sea representati!o de este. os m&todos más utili,ados son los de sondeo el&"tri"o !erti"al de ?enner y "hlum#er%er.
Método Wenner o de 4 puntos Este m&todo )ue desarrollado por @ranA ?enner y pu#li"ado enla Scientific Paper of the Bureau of Standars Nº 258 de 11 de octubre de 1915, siendo el más e)e"ti!o y utili,ado en la a"tualidad para la medi"in de la resisti!idad del terreno. El m&todo "onsiste en esta#le"er la "ir"ula"in de una "orriente "ono"ida desde un %enerador de "orriente "onstante entre dos ele"trodos hin"ados en el suelo y medir la "a*da de tensin presente' de#ida a esta "orriente' entre otros dos ele"trodos. os "uatro ele"trodos son e(uidistantes "on separa"ina y en l*nea re"ta. a disposi"in ha#itual es "on los dos ele"trodos de "orriente en l os extremos' "omo se indi"a en la )i%ura.
&ig' a resisten"ia medida resultante R permite determinar la resisti!idad > #us"ada por la )rmula > = 2paR :tras disposi"iones de los ele"trodos permiten o#tener > de a"uerdo a la si%uiente ta#la
DISPOSICIÓN DE ELECTRODOS AUXILIARES C
P
P
C
C
C
P
P
C
P
P
C
*abla 1
Método simétrico o de Schlumberger Es una !ariante del m&todo de ?enner (ue se utili,a "uando los ele"trodos auxiliares no pueden "la!arse a inter!alos re%ulares. os "uatro ele"trodos de re)eren"ia se hin"an en el terreno )ormando una l*nea re"ta' "ada par poten"ial y "orriente se u#i"a de )orma sim&tri"a respe"to al "entro de medi"in es"o%ido. os ele"trodos se separan a distan"ias relati!amente %randes respe"to a la pro)undidad de enterramiento' de modo (ue &stos )un"ionen "omo )uentes puntuales de "orriente.
&ig' + s es la separa"in entre ele"trodos de poten"ial L es la distan"ia del "entro de medi"in a los ele"trodos de "orriente. El "omportamiento de "on la separa"in de los ele"trodos propor"iona una %u*a para la determina"in de las "ara"ter*sti"as de resisti!idad del terreno.
a rela"in entre la distan"ia y la pro)undidad del terreno h a la "ual se está midiendo es
di"ionalmente' los instrumentos de medi"in utili,ados para e)e"tuar los sondeos %eoel&"tri"os del suelo y para la plani)i"a"in de puestas a tierra' "asi siempre permiten medir las resisten"ias hmi"as de "ondu"tores slidos y l*(uidos o las resisten"ias interiores de elementos %al!áni"os' "uando est&n li#res de indu""in y "apa"idad. ("SS*"-./ $e)inición Es la "a*da de tensin experimentada al "ir"ular la unidad de intensidad de "orriente a tra!&s del elemento de un "ir"uito. a unidad de medida es ; :<.
a resisten"ia está determinada por la resisti!idad del material y su %eometr*a.
Medición anto los )a#ri"antes de e(uipos te"nol%i"os "omo las a%en"ias re%uladoras prestan %ran inter&s en l as medi"iones de la resisten"ia de puesta a tierra del sistema instalado antes de otor%ar su apro#a"in de opera"in. En los sistemas ya existentes tiene (ue medirse y e!aluarse este parámetro "on el o#$eto de determinar si se re(uiere de su a"tuali,a"in para prote%er a los e(uipos instalados o a los nue!os (ue se instalarán. ntes de "omen,ar las medi"iones' es ne"esario esta#le"er "uál será el m&todo más ade"uado a emplear' pudiendo ser el de caída de potencial, la regla del 61,8 B' el de la pendiente y de intersección de curvas as* "omo "ompro#ar las resisten"ias de los "a#les y de "onta"to de pi"as. En el instrumento de medi"in existen #ornes de inye""in de "orriente y de medida de poten"ial +. +ara "ompensar la resisten"ia de los "a#les a utili,ar se unirán 1 "on +1 y 2 "on +2' se "one"tará el "a#le de medida entre las uniones anteriores y se ha"e la le"tura de la resisten"ia del mismo. Este !alor será el (ue ha#rá (ue dedu"ir de las le"turas de resisten"ia a tierra (ue se o#tendrán en las medi"iones posteriores. El /ni"o (ue inter!iene y a)e"ta la medi"in es (ue !a desde la unin 1 C +1 hasta el punto de medi"in. +ara lo%rar (ue la resisten"ia de "onta"to de las pi"as sea la m*nima posi#le' será su)i"iente emplear unas pi"as auxiliares redondas de a"ero de 400 mm de lon%itud y 14 mm de diámetro. un(ue el !alor de esta resisten"ia no in)luye en la medi"in s* a)e"ta a la sensi#ilidad del instrumento. Es prudente (ue el ele"trodo #a$o prue#a no est& en "onexin "on el sistema (ue prote%e' puede ser peli%roso en "aso de )allo.
Método de caída de potencial Este es el m&todo "lási"o utili,ado para la mayor*a de los sistemas de tierra y no se utili,ará "uando los mismos "u#ran una %ran área. +ara e)e"tuar esta medi"in se re(uiere hin"ar 2 ele"trodos auxiliares en el terreno. a "orriente %enerada por el instrumento es inye"tada entre el sistema #a$o prue#a y el ele"trodo auxiliar . a "a*da de poten"ial a tra!&s del suelo es medida entre el sistema #a$o prue#a y el ele"trodo auxiliar +.
&ig' 4 a one"tar el sistema #a$o prue#a E a los terminales 1 y +1 del instrumento. # le!ar el ele"trodo auxiliar de "orriente tan le$os "omo sea posi#le de E y "one"tarlo al terminal 2 del instrumento. " le!ar el ele"trodo auxiliar de poten"ial + a mitad de la distan"ia entre E y ' so#re la re"ta (ue les une y "one"tarlo al terminal +2 del instrumento. d eali,ar la medi"in' siendo &sta la resisten"ia 1. e +oner el ele"trodo auxiliar + a una distan"ia i%ual al 40B de EC desde E y tomar una se%unda le"tura' 2. ) +oner el ele"trodo auxiliar + a una distan"ia i%ual al 60B de EC desde E' y tomar una ter"era le"tura 3. % al"ular el !alor medio de resisten"ia media a partir de 1' 2 y 3. h estar a 2 y a 3 el !alor medio y expresarlo "omo un por"enta$e de la media. i i el por"enta$e es D 20 B (ue la pre"isin re(uerida del resultado' enton"es la media puede ser tomada "omo la resisten"ia de tierra' "on esta pre"isin. $ i no es as*' enton"es "olo"ar más le$os de E o usar el m&todo de la pendienteF. +ara una medi"in más exa"ta de la resisten"ia del sistema #a$o prue#a E' el ele"trodo de "orriente auxiliar se "olo"a su)i"ientemente ale$ado de &ste de manera (ue el ele"trodo auxiliar de poten"ial + est& )uera de las áreas de resisten"ia e)e"ti!a de am#os ele"trodos. a me$or manera de "ono"er si el ele"trodo + está )uera de las áreas de resisten"ia e)e"ti!a es despla,arlo entre E y en am#as dire""iones' tomar una le"tura en "ada sitio y tra,ar la "ur!a de resisten"ia pro!o"ada por la G"a*da de poten"ialG. a "ur!a tra,ada de#e tener una ,ona plana' la !aria"in de las le"turas es m*nima y la !erdadera resisten"ia se mide ah*. i el ele"trodo auxiliar de poten"ial + no está en esta área de resisten"ia e)e"ti!a' al despla,arlo las le"turas de resisten"ia de tierra tomadas !ariarán nota#lementeH por tanto' se podrá determinar un !alor exa"to de la misma. uando se trata de medir un /ni"o ele"trodo de tierra' el ele"trodo puede normalmente u#i"ado a 15 m y el ele"trodo + a 9.45 m del ele"trodo #a$o prue#a. on una pe(ueña red de dos ele"trodos' puede u#i"arse aproximadamente entre 30.5 y 38 m y el ele"trodo + aproximadamente entre 18.9 y 23.7 m de los ele"trodos #a$o prue#a. +ara sistemas de tierra más extensos "ompuestos de !arias !arillas o pla"as en paralelo se re(uiere (ue la distan"ia a se aumente hasta 61 m y a + hasta 38 m. in em#ar%o' para sistemas %randes y "omple$os )ormados por una %ran "antidad de ele"trodos y pla"as (ue "u#ren una %ran área re)i&rase a la ta#la. a dimensin máxima es la distan"ia dia%onal del área del sistema de ele"trodos.
Dimensión máxima (m) 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8 5.4 6.0 12 18 24 30 36 42 48 54 60
*abla
Método del 61,8 i se "ono"e el "entro el&"tri"o del sistema de puesta a tierra' enton"es se puede reali,ar la medi"in utili,ando este m&todo. omprende el sistema de puesta a tierra a ser medido y dos ele"trodos de auxiliares el&"tri"amente independientes. -ni"ialmente' se sit/a el ele"trodo + al 61'8B de la distan"ia EC a partir de E. El instrumento ha"e "ir"ular una "orriente entre el ele"trodo exterior y el sistema #a$o prue#a E' mide la tensin entre &ste y el ele"trodo + intermedio y o)re"e de una le"tura de resisten"ia o#tenida mediante el "ál"ulo de la rela"in tensinC"orriente ey de :hm I =J-. uando se reali,a la medi"in' tiene (ue posi"ionarse el ele"trodo su)i"ientemente ale$ado del sistema #a$o prue#a E tal (ue el ele"trodo + des"anse )uera de las áreas de in)luen"ia de am#os. i está demasiado "er"a' las áreas de resisten"ia se solaparán y ha#rá una !aria"in de la medida en )un"in del despla,amiento de +. +ara "ompro#ar si + ha sido "orre"tamente posi"ionado' de#en ha"erse dos medi"iones adi"ionales despla,ado + el 10B de la distan"ia en la dire""in ha"ia el ele"trodo 72 B y despla,ado + el 10 B de la distan"ia en la dire""in ha"ia el sistema de tierra #a$o prue#a E 52 B. e re%istrarán los !alores (ue resulten de "ada una de las tres medi"iones de resisten"ia. El !alor (ue determina la será el (ue se o#ten%a "uando para las medi"iones "orrespondientes a las di)erentes posi"iones de + resulten "asi i%uales' o sea' in)eriores a toleran"ia por"entual de)inida por el usuarioH normalmente K2B' K5B y K10B. Esto (uiere de"ir (ue las le"turas "aen en la re%in de GmesetaG. >es%ra"iadamente no hay una re%la exa"ta para determinar la distan"ia re(uerida entre ele"trodo de tierra #a$o prue#a y el ele"trodo auxiliar de "orriente. Esto se de#e a (ue las "ondi"iones del suelo son muy !aria#les. En %eneral' #asado en numerosos estudios' se utili,a una distan"ia m*nima de "in"o !e"es la dimensin máxima del ele"trodo de tierra el lar%o para el "aso de los !erti"ales o la dia%onal para los "asos de pla"a o malla.
&ig' 0 i la di)eren"ia es pe(ueña' los ele"trodos se han posi"ionado "orre"tamente y se o#tiene promediando los tres resultados. i la di) eren"ia es %rande' los ele"trodos se han posi"ionado in"orre"tamente muy prximos al sistema de tierra' muy prximos entre s* o muy prximos a otras estru"turas (ue inter)ieren y' por tanto' hay (ue reu#i"arlos nue!amente a una separa"in mayor o en una dire""in di)erente y repetir las tres medi"iones.
Método de los tres puntos o de triangulación En este m&todo existen in)luen"ias mar"adas por o#$etos metáli"os enterrados y no existe )orma de eliminarlas. ampo"o es e)e"ti!o a la hora de e!aluar !alores #a$os de resisten"ia o !alores muy altos de resisti!idad del terreno donde la resisten"ia de "onta"to de los ele"trodos sea apre"ia#le. +or estas ra,ones' este m&todo es po"o utili,adoH sin em#ar%o' puede ser /til "uando existen limita"iones de espa"io por la existen"ia de o#stá"ulos intermedios (ue no permitan ale$ar su)i"ientemente el ele"trodo y no se puede "olo"ar los ele"trodos en l*nea re"ta para reali,ar la medi"in "on el m&todo de "a*da de poten"ial. En este m&todo se utili,an 2 ele"trodos auxiliares "on resisten"ias y y ,' respe"ti!amente. Estos ele"trodos se "olo"an de )orma tal (ue "on)ormen un trián%ulo "on el ele"trodo de la +. e miden las resisten"ias entre "ada par de ele"trodos y se determina la resisten"ia x de la +' mediante la e"ua"in
! 2 donde 1' 2 y 3 (uedan determinadas por las si%uientes e"ua"iones R! L R " # $ = R1 R! # $ # R% = R2 0 L R " # R% = R&
&ig' 6 >e manera prá"ti"a' este m&todo de medi"in puede emplear "on el medidor de resisten"ia a tierra pro"ediendo del si%uiente modo. e "olo"a el ele"trodo auxiliar + desla,ándolo de manera orto%onal respe"to al "entro de la l*nea !irtual entre el punto de tierra a medir E y el ele"trodo de re)eren"ia ' de manera (ue )ormen un trián%ulo e(uilátero si es posi#le. l ha"er esto' el punto + se traslada )uera del área de in)luen"ia del ele"trodo auxiliar y del sistema de + a medir. os ele"trodos auxiliares se "la!an en el terreno de modo tal (ue (ueden lo su)i"ientemente ale$ados entre s* y no se solapen las áreas de in)luen"ia de "ada uno.
&ig' E)e"tuar una primera medi"in "on +1 en una posi"in y una se%unda medi"in "on +2 en la posi"in opuesta. i los !alores son muy di)erentes' el ele"trodo + se en"uentra en una ,ona de in)luen"ia y ha#rá (ue aumentar las distan"ias y reha"er las medi"iones. i los !alores están prximos' la medi"in se "onsidera "orre"ta.
Método de la pendiente uando el m&todo de la "a*da de poten"ial no o)re"e su)i"iente pre"isin' se trate de medir en sistemas de puesta a tierra (ue "u#ren una %ran área "omo los de las su#esta"iones el&"tri"as donde puede ser imprá"ti"o la o#ten"in de las distan"ias re(ueridas para los ele"trodos auxiliares + y y la "ur!a de resisten"ia tra,ada no tendr*a un área plana o se des"ono"e la posi"in del "entro de la puesta a tierra' enton"es podrá utili,ase el m&todo de la pendiente.
a )orma de "onexin del e(uipo de medi"in es "omo en el m&todo de "a*da de poten"ial' "on la di)eren"ia de (ue se ha"e un #arrido más "ompleto "on el ele"trodo auxiliar de poten"ial + entre el ele"trodo de tierra #a$o prue#a E y el ele"trodo auxiliar de "orriente . e reali,an tres medi"iones y se "al"ula un !alor mediante la inser"in de estos resultados en una )rmula. a one"tar 1 y +1 al ele"trodo #a$o prue#a E. # omar le"turas situando la ele"trodo auxiliar + a las distan"ias 20B' 40B y 60B desde el ele"trodo E. Estas le"turas son los !alores de 1' 2 y 3 respe"ti!amente. +ara mayor exa"titud se pueden ha"er medi"iones al 90B' 80B' 70B de EC' o#teniendo tam#i&n los !alores 1' 2 y 3. os !alores 2 y 3 son similares a los hallados en el m&todo de G"a*da de poten"ialG. in em#ar%o' ahora "on estos !alores en lu%ar de "al"ular el promedio' se halla el !alor MN.
" ál"ulo de 2 C 1 d Oultipli"ar +J por EC y o#tener la distan"ia E+. +ara el !alor de MN apare"e un !alor de +J en la ta#la. e +oner el ele"trodo auxiliar de poten"ial a la distan"ia E+ hallada y tomar la le"tura. Esta es la resisten"ia de tierra del sistema #a$o prue#a y será el resultado )inal. ) epetir el pro"edimiento !ariando EC. omparar los resultados de las dos prue#as.
2alores de !*3. para distintos valores de 5 5
0.40
0.6432
0.41
0.6418
0.42
0.6403
0.43
0.6389
0.44
0.6374
0.45
0.6360
0.46
0.6346
0.47
0.6331
0.48
0.6317
0.49
0.6302
0.50
0.6288
0.51
0.6273
0.52
0.6258
0.53
0.6242
0.54
0.6227
0.55
0.6212
0.56
0.6197
0.57
0.6182
0.58
0.6166
0.59
0.6151
0.60
0.6136
0.61
0.6120
0.62
0.6104
0.63
0.6087
0.64
0.6071
0.65
0.6055
0.66
0.6039
0.67
0.6023
0.68
0.6006
0.69
0.5990
0.70
0.5974
0.71
0.5957
0.72
0.5940
0.73
0.5923
0.74
0.5906
0.75
0.5889
0.76
0.5871
0.77
0.5854
0.78
0.5837
0.79
0.5820
0.80
0.5803
0.81
0.5785
0.82
0.5766
0.83
0.5748
0.84
0.5729
0.85
0.5711
0.86
0.5692
0.87
0.5674
0.88
0.5655
0.89
0.5637
0.90
0.5618
0.91
0.5598
0.92
0.5578
0.93
0.5557
0.94
0.5537
0.95
0.5517
0.96
0.5497
0.97
0.5477
0.98
0.5456
0.99
0.5436
1.00
0.5416
1.01
0.5394
1.02
0.5371
1.03
0.5349
1.04
0.5327
1.05
0.5305
1.06
0.5282
1.07
0.5260
1.08
0.5238
1.09
0.5215
1.10
0.5193
1.11
0.5168
1.12
0.5143
1.13
0.5118
1.14
0.5093
1.15
0.5068
1.16
0.5042
1.17
0.5017
1.18
0.4992
1.19
0.4967
1.20
0.4942
1.21
0.4913
1.22
0.4884
1.23
0.4855
1.24
0.4826
1.25
0.4797
1.26
0.4768
1.27
0.4739
1.28
0.4710
1.29
0.4681
1.30
0.4652
1.31
0.4618
1.32
0.4583
1.33
0.4549
1.34
0.4515
1.35
0.4481
1.36
0.4446
1.37
0.4412
1.38
0.4378
1.39
0.4343
1.40
0.4309
1.41
0.4267
1.42
0.4225
1.43
0.4183
1.44
0.4141
1.45
0.4099
1.46
0.4056
1.47
0.4014
1.48
0.3972
1.49
0.3930
1.50
0.3888
1.51
0.3840
1.52
0.3791
1.53
0.3740
1.54
0.3688
1.55
0.3635
1.56
0.3580
1.57
0.3523
1.58
0.3465
1.59
0.3405
*abla +
&ig' 8 E$emplo de medi"iones de x y "ál"ulo de MN.
Método de la intercepción de las cur!as e%/n el >r. P. @. a%%' en Proceedin' ()), *ol+ ((, Nº 12 de icie-bre de 19./' la !erdadera resisten"ia a tierra de un sistema de ele"trodos se o#tiene "uando el ele"trodo auxiliar de poten"ial + está situado a una distan"ia del "entro el&"tri"o del sistema i%ual al 61'8B de la distan"ia desde di"ho "entro hasta el ele"trodo auxiliar de "orriente . Es un m&todo di)*"il y (ue "onsume mu"ho tiempo' pero ideal para a(u&llos (ue les %usta el desa)*o. En las mallas de tierra muy %randes es pro#a#le' no slo (ue haya "ampos el&"tri"os %randes y se re(uieran para la medi"in "a#les extremadamente lar%os' sino tam#i&n el pro#lema de tener "entros el&"tri"os indeterminados los "uales no "oin"iden ne"esariamente "on el "entro %eom&tri"o. +ara )ines de medi"in' una simple !arilla puede ser "onsiderada "omo un punto' y un arre%lo pe(ueño no o)re"e un error si%ni)i"ati!o' pero para %randes mallas' la in"ertidum#re so#re la distan"ia real de separa"in del ele"trodo de "orriente puede !ol!erse una "ompli"a"in. Este "on"epto tam#i&n se apli"a en la medi"in de resisten"ia a tierra de redes de %ran extensin. +uede ha#er pro#lemas de limita"in de espa"io para la u#i"a"in de los ele"trodos auxiliares. os pasos a se%uir para este m&todo son los si%uientes
a Ele%ir E de )orma ar#itraria dentro de la red de puesta a tierra.
&ig' 7
&ig' 1 # olo"ar lo más le$os posi#le. " a"er las medi"iones situando + al 10B' 20B' 30B' et".' hasta el 90B de la distan"ia E. d =#i"ar en una %rá)i"a los !alores de o#tenidos para las di)erentes distan"ias' o#teniendo la "ur!a E1. e epetir el pro"eso "on la misma E o punto de "onexin a la red de puesta a tierra y otra distan"ia . :#tener la "ur!a E2' de )orma similar a la anterior. ) epetir "on nue!os !alores de E' o#teniendo E3. % i el arre%lo de prue#a )uese ideal' pudiera su"eder (ue las "ur!as se inter"epten en un /ni"o punto y este ser*a el !alor de resisten"ia resultante. in em#ar%o' en la mayor*a de las situa"iones prá"ti"as' no o"urre as*' y es más pro#a#le (ue )ormen un pe(ueño trian%ulo' al "entro de "ual "orresponde a la resisten"ia real de la red de tierra. +or tanto' ha#rá (ue hallar el !alor "orrespondiente de (ue es la distan"ia entre los puntos E y del ele"trodo el&"tri"o e(ui!alente de la red de tierra.
&ig' 11 á%ase la trans)orma"in de las tres "ur!as halladas anteriormente utili,ando la re%la del 61'8B' de la si%uiente )orma
+ara "ada una de las tres "ur!as anteriores' sa#iendo E y los di)erentes !alores de E+ se o#tiene la "ur!a en )un"in de ' "omo se o#ser!a en la )i%ura.
&ig' 1
&ig' 1+ El !erdadero !alor de resisten"ia será el punto de interse""in o "entro del área "omprendida entre "ur!as.
h os !alores de pueden dar !alores ne%ati!os' pero el !alor de resisten"ia será i%ualmente !álido. i +ara sa#er la di stan"ia exa"ta E+' se sustituye el !alor de hallado en la )rmula )P I 0618EQ C 0'382 +udiendo utili,arse este !alor E+' para las medi"iones de mantenimiento posteriores. $ todas las medi"iones anteriormente reali,adas' ha#rá (ue introdu"ir el )a"tor de "orre""in anteriormente des"rito la resisten"ia del "a#le de medida.
0todo de 2 Polos, directo o de tierra -uerta Este es uno de los m&todos más sen"illos. e mide la resisten"ia de dos ele"trodos en serie el ele"trodo #a$o prue#a y "om/nmente un sistema de tu#er*as de a%ua. in em#ar%o' para (ue sea e)e"ti!a la medi"in la resisten"ia del sistema de tu#er*as de a%ua tiene (ue ser muy y estar su)i"ientemente ale$ada del ele"trodo #a$o prue#a para (ue se en"uentre )uera de su es)era de in)luen"ia. >e#ido a (ue este m&todo en"ierra mu"ha in"ertidum#re se "onsidera "omo un G/ltimo re"ursoG.
&ig' 14
0todo )strellaelta i la sonda de "orriente está tan prxima (ue (ueda dentro del "ampo delsistema de tierra a pro#ar' la matemáti"a del O&todo de la +endiente demostrará "on)usa e indi"ará al operador (ue tiene (ue en"ontrar una me$or u#i"a"in. i esta "ondi"in pre!ale"e y el espa"io es tan limitado (ue' "on el O&todo de la +endiente no puede lo%rarse la separa"in a"epta#le' enton"es será ne"esario usar el m&todo EstrellaC >elta. >e#e su nom#re a la "on)i%ura"in de las sondas de prue#a y las l*neas de medi"in su representa"in %rá)i"a se pare"e a la de los s*m#olos de los enrollados GdeltaG y GestrellaG' este m&todo ahorra espa"io mediante el empleo de una estre"ha "on)i%ura"in de tres sondas alrededor del sistema de tierra a pro#ar. as sondas de "orriente se u#i"an e(uidistantes del ele"trodo #a$o prue#a E )ormando un án%ulo de 120R entre &stos. e puede de"linar de la separa"in de los"ir"uitos de poten"ial y de "orriente y ha"er la medi"in serie de dos puntos entre todos los pares de sondas y entre sonda y el ele"trodo #a$o prue#a.
Este m&todo impli"a la reali,a"in de seis medi"iones (ue pasan a tra!&s de un sistema matemáti"o de "uatro e"ua"iones para "al"ular la resisten"ia de la tierra a pro#ar. isladamente' el ele"trodo de tierra E tiene una resisten"ia 1 y las tres sondas +1' +2 y +3 ti enenresisten"ias 2' 3 y 4 respe"ti!amente. >e "on$unto' la resisten"ia entre &stas es la suma de sus resisten"ias indi!iduales "omo dos resisten"ias en serie. i las resisten"ias de E y +1 se miden en un sistema de dos puntos' enton"es su resisten"ia total será 1 L 2.
&ig' 10 i se %aranti,a (ue las distan"ias entre E y las sondas de "orriente son ade"uadas tal (ue las a&reas de resisten"ia no se solapan' la resisten"ia indi!idual del ele"trodo de tierra E puede "al"ularse mediante las si%uientes e"ua"iones 1 (1 9 13+:;<(1 = (1+ = (14 # <13:<(+ = (+4 = (4> (1 9 13:<(1 = (1+ ? (+ + (1 9 13:<(1 = (14 ? (4 4 (1 9 13:<(1+ = (14 ? (+4 i la resisten"ia o#tenida en la e"ua"in S1 "oin"ide sustan"ialmente "on las o#tenidas "on las otras tres e"ua"iones' enton"es las "ondi"iones de medi"in se han sido satis)a"torias. i no ha y "on"ordan"ia "on el !alor de 1' puede asumirse (ue las distan"ias entre E y +1' +2 y +3 son demasiado pe(ueñas y tienen (ue aumentarse. omo "on todos los m&todos matemáti"os' si un arre%lo )alla o no es "on)ia#le por(ue produ"e resultados inapropiados por e$emplo' resisten"ias Gne%ati!asG' el operador sa#e (ue el pro"edimiento ne"esitar ser depurado. -mposi#ilidad de hin"ado de ele"trodos auxiliares En al%unas o"asiones el sistema de puesta a tierra está instalado en terrenos muy des)a!ora#les pedre%osos o #a$o terrenos "u#iertos as)alto' hormi%n u otra super)i"ie de material duro en los "uales no es )á"il l a "olo"a"in de los ele"trodos auxiliares. En estos "asos' si la sensi#ilidad del e(uipo de medi"in tiene una toleran"ia a altas resisten"ias de "onta"to' puede ser su)i"iente la "olo"a"in de los ele"trodos tipo pi"a hori,ontalmente so#re la super)i"ie y mo$ar "on a%ua di"ha área. i no es as*' en lu%ar de los ele"trodos auxiliares suministrados "on el instrumento' se pueden utili,ar mallas o pla"as metáli"as' para disminuir la resisten"ia de "onta"to de estos "on el suelo' re%arlos "on a%ua y "ar%arlos "on #olsas rellenadas "on tierra y humede"idas. as dimensiones
de las pla"as y mallas de#erán ser de 30 x 30 "m y espesor de 3'8 "m y en el "aso de las mallas' "on aperturas in)eriores a 2 "m2.
&ig' 16 os detalles de pro"edimientos y re(uerimientos para la implementa"in de esta !ariante de medi"in podrán en"ontrarse en 3S40 &.&&98 Standard 4est 0ethod 6or )lectrical Resisti7it" f 0e-brane Pa7e-ent S"ste-s+ "ota# Para facilitar la -e-ori%acin de las deno-inaciones los bornes de cone!in del instru-ento de -edicin se ha utili%ado en este traba:o la de los fabricantes ba:o nor-a nortea-ericana, donde los de corriente se identifican con la letra ; " los de potencial con la letra P+ Pero, en los instru-entos fabricados ba:o nor-a europea, estos bornes se identifican< ) tierra, )S sonda de tierra, S sonda " au!iliar+ )ui7alencia de bornes< $ ;1 ?para la -edicin de resisti7idad@, > $S% &1 'para la medición de resisti!idad() Se conecta a *1 'para la medición de resistencia(, > S% &+ 'para la medición de resisti!idad( o & 'para la medición de resistencia(, > % *+ 'para la medición de resisti!idad( o * 'para la medición de resistencia() Medición con pin-a de tierra *on este e.uipo se puede medir la resistencia de electrodos indi!iduales en sistemas de puesta a tierra de m/ltiple electrodos mediante el uso de una pin-a, eliminando la peligrosa 0 larga tarea de desconeión de los electrodos paralelos así como la eistencia de sitios aptos para la hincar los electrodos de re2erencia) 3ambién o2rece la !entaa de medir las resistencias de enlace con la tierra) Por tanto, este instru-ento es con7eniente para las -ediciones de resistencia a tierra en transfor-adores de 04AB4, en edificios con :aula 6arada" " en lneas de teleco-unicaciones as co-o la continuidad de la%os+
5ig) 1 )ste euipo se basa en el principio de ue en un siste-a de puesta a tierra -Cltiple la resistencia total del -is-o es -u" peueDa respecto a la de uno cualuiera de los electrodos ue la confor-an ?el electrodo ba:o prueba@+ 3l ser la resistencia total del paralelo ?R1+++RN@ -u" peueDa, cualuier 7alor de resistencia -edido por el euipo se asu-e asociada con el ca-ino al electrodo a tierra en el cual la pin%a estE colocada ?RF@+ a corriente es ali-entada al transfor-ador ?'enerador@ a tra7s de un a-plificador de potencia desde un oscilador de tensin constante de 2,/ G%+ )ste transfor-ador induce la tensin en el conductor encerrado " otro transfor-ador ?receptor@ -ide la corriente ( ue circula a lo lar'o del bucle resisti7o, per-itiendo al euipo calcular la resistencia de ese ca-ino a tierra co-o la relacin )A(+ Slo la seDal de frecuencia 2,/ G% pasa por un filtro " es a-plificada+ )l filtro per-ite recha%ar la corriente de tierra a frecuencia industrial " el ruido de alta frecuencia+ ue'o la tensin es detectada, pasada a un con7ersor 3A, a un rectificador sncrono " a un co-parador de ni7el+ )ntonces se-uestra el 7alor en la pantalla ;+ Si la pin%a no estE cerrada adecuada-ente, en la pantalla aparece un anunciador de pin%a abierta+ Este m&todo slo mide la resisten"ia de un ele"trodo simple en paralelo "on un sistema de puesta a tierra. i no está en paralelo' enton"es se puede o#tener un "ir"uito a#ierto o estar midiendo en un la,o.
donde *abla de comparación de los principales métodos de medición de resistencia a tierra'
Método
a*da de +oten"ial
a*da de +oten"ial impli)i"ado
e%la del 61.8B
4' +endiente
ierra muerta 2 polos
-nterse""in de "ur!as
EstrellaC>elta
uarto +oten"ial
ena,asJin esta"as
Procedi-iento para la -edicin de la resistencia a tierra +or la importan"ia (ue o)re"e' desde el punto de !ista de la se%uridad "ual(uier instala"in de puesta a tierra' de#erá ser o#li%atoriamente "ompro#ada. :#$eti!o El o#$eti!o de este pro"edimiento es esta#le"er los "riterios t&"ni"os (ue han de se%uirse en la reali,a"in sistemáti"a de las medi"iones de resisten"ia a tierra de las instala"iones de puesta a tierra. >e)ini"in a resisten"ia a tierra es la resisten"ia entre una instala"in de puesta a tierra y la tierra de re)eren"ia. +ersonal en"ar%ado as medi"iones tienen (ue ser reali,adas por un instalador el&"tri"o autori,ado o personal t&"ni"amente "ompetente. endrá "ono"imiento de las normas #ási"as de se%uridad relati!as a este pro"edimiento' de los m&todos de medi"in y estará )amiliari,ado "on el mane$o del instrumento "on el "ual hará las medi"iones. @re"uen"ia En el momento de otor%ar la apro#a"in al sistema el&"tri"o para su puesta en mar"ha l menos un !e, al año' en la &po"a en la (ue el terreno est& más se"o. -nstrumento y a""esorios =n medidor de resisten"ia a tierra. >os ele"trodos auxiliares pi(uetas. res "arretes o rollos de "a#le de "o#re )lexi#le aislados. ada "a#le dispondrá en sus extremos de los terminales apropiados para su "onexin se%ura al instrumento y a las pi(uetas.
Oa,a para "la!ar las pi(uetas' "inta m&tri"a' paño de limpie,a y /tiles de uso %eneral. @ormas impresas para el re%istro de las medi"iones' #ol*%ra)o y "al"uladora de #olsillo. Oedidas de se%uridad Qo e)e"tuar la medi"in en "aso de tormenta el&"tri"a o pre"ipita"in atmos)&ri"a. Qo manipular los ele"trodos y "ondu"tores mientras se e)e"t/a la medi"in' pues esta se reali,a mediante la inye""in de una determinada tensin "ontra tierra. +repara"in de la medi"in doptar las pre"au"iones pertinentes para e!itar (ue la medi"in pro!o(ue el disparo a""idental de las prote""iones di)eren"iales' en "aso de (ue existan. >es"one"tar la instala"in de puesta a tierra del resto del sistema' a#riendo el dispositi!o dedi"ado a este )in #arra de tierra' #orne' unin de "ompro#a"in' et".. ituar los ele"trodos auxiliares de "orriente y de poten"ial en l*nea re"ta respe"to al punto de medi"in de la puesta a tierra' respetando las distan"ias esta#le"idas por el m&todo de medi"in ele%ido' y en dire""in "ontraria a este. ender los "a#les y ha"er las "onexiones de estos al instrumento' a los ele"trodos auxiliares y al punto de medi"in de la instala"in de puesta a tierra' e!itando (ue se "ru"en. ompro#ar' pre!iamente a la medi"in de resisten"ia y mediante el propio instrumento' (ue no exista una tensin indu"ida ruido en las pi(uetas (ue pudieran distorsionar las medi"iones. ""iones de mantenimiento e repararán "on "ará"ter ur%ente los de)e"tos (ue se en"uentren. En los lu%ares donde el terreno no es )a!ora#le a la #uena "onser!a"in de los elementos metáli"os' los ele"trodos' los "ondu"tores de inter"onexin entre los mismos y hasta el punto de "ompro#a"in' se pondrán al des"u#ierto para su inspe""in' al menos una !e, "ada "in"o años.
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