Modulo 2- Resistividad de Suelos-medicion

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA: RESISTIVIDAD DEL SUELO & SU MEDICIÓN

XPT Puesta a Tierra Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Propósito de Sistemas de Puesta A Tierra: Hacer una Conexión Eléctrica con La Tierra

• El Núcleo de La Tierra es Conductiva. • Entre la Superficie y el Núcleo hay cierta resistencia dependiendo del material. • Hay materiales más conductivas y otros menos conductivas • Nuestro labor es elaborar un sistema de Puesta a Tierra para minimizar la resistencia desde la superficie hacía La Tierra. Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Elementos del Sistema de Puesta a Tierra

Equipo Jabalina de puesta a tierra para el neutro del transformador (esquema estrella)

Jabalina de puesta a tierra para el neutro del tablero

Jabalinas de puesta a tierra para otras funciones como pararrayos, aplicaciones que necesitan baja resistencia

Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Resistividad del Suelo


1000 v

500 v

166.67 v

8.3 V

0v

~ ~

Resistividad de la Tierra 83.3 v

24 Ω

12 Ω 20 Ω 1 Ft.

22 Ω 23.8 Ω 24 Ω

10 Ft. 40 Ft. 80 Ft.

< 200 Ft.


~ ~

200 Ft.

Resistividad del Suelo La variable clave en el diseño de sistemas – Determinación de la resistividad del sistema de puesta a tierra Los cambios de sitio a sitio dependen de: – – – – – –

Tipo de Suelo Humedad / Estación (seca / mojada) Electrolitos (sales, minerales) Temperatura Objetos metálicos bajo el superficie Capas de otra resistividad no visibles


Resistividad del Suelo Generador de Señal

~

1 Metro Cuadrado

Tierra La resistividad de la tierra para el flujo de corriente, medida en Óhmios-Metros, entre las caras opuestas de un cubo de tierra, un metro cúbico de volumen. Advertencia: se usan la unidad Ω-centimetros en muchas fórmulas. Un Ω-metro = 100 Ω-centimetros Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Comparación de Resistividad del Suelo Tipo de Suelo

Resistividad (ohm-cm)

Lynconite II (bentonita) Superficie de Suelos Arcilla Arena y Grava Superficie de Caliza Caliza Esquisto Arenisca Granitos, Basaltos, etc Gneises Descompuesto Pizarra, etc

100 200 5,000 10,000 500 500 2,000

-

5,000 1,000

-

60 5,000 10,000 100,000 1,000,000 400,000 10,000 200,000 100,000 50,000 10,000

Nota Importante: 1 Ohm-m = 100 Ohm-cm; 1 Ohm-cm = 0.01 Ohm-m


Efecto de la humedad en la resistividad 180 160

Resistividad (ohmios-cm) X Miles

140 Nota: la variación de 10-15x de resistividad sea por algunos suelos, no todos. Si no sabe la variación debe medir seco & mojado.

120

100 80 60 40 20

0 0

5

10 15 20 25 Contenido de Humedad (% por peso)


30

Resistividad del Suelo (ohmioscm) x Miles

Efecto de los Electrolitos (Sales) en la Resistividad 12 10

Nota: la variación de 10-50x de resistividad sea por algunos suelos, no todos. Depende de la composición del suelo, porosidad, humedad, etc.

8 6 4 2 0 0

0.1

1

5

10

Sal añadida% por peso de humedad


20

Resistividad (ohmios-cm) x Miles

Efecto de la Temperatura en la Resistividad 350 300 250 200 150 100 50 25 0

Nota: la variación de 10-15x de resistividad sea por algunos suelos, no todos. Depende de la salinidad (o no), composición del suelo, etc.

Líquido

Hielo 20

10

4 0 Temperatura C

0


-5

-10

Combinación de Factores: Electrodos Electrolíticos • Podemos aprovechar de tres fenómenos para elaborar mejores electrodos:  Algunas arcillas (bentonita) tienen muy baja resistividades  Humedad en general es buena para baja resistividad  Sales puede bajar resistividades más de 10 veces si podemos evitar su pérdida por filtración  Los electrodos electrolíticos XTP® de Lyncole

combinan estos factores a su favor. Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Resistividades de Suelos en Bolivia • En el valle de Cochabmaba se encuentran suelos de muy baja resistividad hasta moderada: 10 Ω-m hasta 300-400 Ω-m • Subiendo los cerros, se encuentra resistividades de 400-1500-2000 Ω-m • En los cerros no es fuera de común encontrar 2000-3000 Ω-m (o más) • En el trópico las resistividades son altas. Muy pocos suelos con menos que 1000 Ωm; muchos con 1200-1800 Ω-m. Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Prueba de Resistividad de Suelo


Prueba de Resistividad del Suelo – Variable clave en el diseño de sistemas – Cambia de sitio a sitio – Tipos de pruebas – Método de 4 puntos Wenner – Mayor precisión – Múltiples pruebas de profundidad

– Método Schlumberger – Semejante al Wenner – La precisión de Wenner es mejor

– Prueba de banco - Caja Miller – Sobre la base de una pequeña muestra; no es tan exacto


METODO WENNER DE 4 PUNTOS


Material Requerido – Medidor Digital de Resistividad de Tierra – AEMC 6470B / Megger DET4T2 /Fluke o sus equivalentes – Nuestras comparaciones indican una buena coincidencia en mediciones con instrumentos de buenas marcas

– Un mínimo de 4 puntas de prueba – Aproximadamente 40 cm en longitud

– Cuatro cables conductores aislados – Mínimo 50m de longitud; 100-150m preferible para sitios grandes

– Cinta métrica – Recomendado 30-50m

– Martillo – Opcional: Ubicación en Google Earth / GPS Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

AEMC® TERROMETRO MODELO 6470B

C2 P2 P1 C1


Método Wenner de 4 Puntas – Visualmente encueste la área de medición. Determine la ubicación y las direcciones para las pruebas – No paralela a los objetos metálicos enterrados conocidos – No paralelas las líneas de tendido eléctrico – Distancia suficiente para permitir que la línea recta para la prueba – Una serie de mediciones; recomendable que incluye hasta de 100 o 150 metros


Ejemplos de la Prueba de 4 Puntas


Método Wenner de 4 Puntas – Puntas de prueba de unidad en el suelo en una línea recta o o o o

0m; 1m; 2m; 3m: “d” de 1m 0m; 3m; 6m; 9m: “d” de 3m 0m; 5m; 10m; 15m: “d” de 5m Etcétera: la distancia entre estaca siempre es igual. En general la distancia “d” es la profundidad que se puede “ver” abajo.

– Conecte el cable conductor del metro a las sondas – C1 to 0m

– P1 to 5m – P2 to 10m – C2 to 15m


Método Wenner de 4 Puntas

C2

6m

P2

C1

P1

2m

4m

A Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

0m

Prueba de Resistividad de Suelo Interpretación de Información de 4 Puntas



4 AR 1

2A (A  4 B ) 2

2

 = Resistividad B

= Profundidad de las puntas



A (A B ) 2

2

A = Espacio entre puntas R = Resistencia (leyendo desde el medidor)

If A>20B, entonces  = 2 AR (ohm-m) = 1.915

AR (ohm-m)


Prueba de Resistividad del Suelo Método Wenner de 4 puntas

Area de Prueba


Prueba de Resistividad: ¿Por Qué Mediciones Múltiples?  Probabilidad de resistividad no uniforme  Capas subterráneas  Objetos metálicos subterráneos

 El valor del proyecto requiere muy buena puesta a tierra  El factor variable #1 en elaborar sistemas de puesta a tierra es la resistividad del suelo. El #2 de los variables es la calidad de material.  Podemos controlar la calidad de material. La única esperanza de “controlar” la resistividad es conocerla con una mediciones múltiples. Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Método Wenner de 4 Puntas Espaciado de Puntas Lectura del medido Resistividad Calculada (Pies) (Ohmios) (Ohmios-Metros)

 = 1.915 AR 5

52.00

497.90

10

19.68

370.87

15

10.16

292.00

20

6.53

250.10

30

4.30

247.04

40

10.80

827.28

60

7.40

850.26

80

5.58

855.60

100

4.44

850.26


Modelo de Suelo Basado en la Prueba 100m versus 40m Resistencia Aparante (Ohmios-metros)

Modelo de Suelo basado en una investigación de 100pies de profundidad

200

150

Esto quiere decir que posiblemente hay “algo” no uniforme bajo la superficie. La variación es casi 3:1 No podemos enfatizar demasiado la necesidad de hacer varias mediciones para proyectos de alto valor o valor estratégica.

100

Modelo de Suelo basado en una investigación de 40-pies de profundidad

50

0 0

50

100

150

Espaciamiento medio entre los electrodos (feet)


Capas-Variación con Profundidad






¿Cuál de estos va a resultar en menor resistencia con jabalinas de 3m?

Así se puede ver que tenemos que saber de las resistividades y sus variaciones a la profundidad Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

¿Por qué tenemos que saber la variación de resistividad a profundidad? Superficie mojada

Superficie mojada Mayor Resistividad: Casi impermeable

Capa relativamente mojada (arcilla)

Mayor Resistividad

Zona Freática

Zona Freática Zona Freática

Impermeable

Habrá problemas en elaborar una PAT de baja resistencia

Va a lograr una baja resistencia sí o sí

Si puede penetra la capa de mayor resistencia hay esperanza….


¿Por qué tenemos que saber la variación de resistividad a profundidad?  En el próximo módulo vamos a encontrar las varias ecuaciones para la resistencia de un electrodo suelto.  Las ecuaciones son derivadas de “lo ideal”  suelos de resistividad uniforme  Cuando podemos determinar que los suelos son más o menos uniformes (variaciones de 2:1 o menos) las ecuaciones nos sirven  Cuando los suelos varían en una o más dimensiones tenemos que usar programas que comprenden tales variaciones para calcular la resistencia de un electrodo y/o un conjunto de muchos electrodos Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Variación Resistividad vs Profundidad


MÉTODO DE WENNER VS SCHLUMBERGER

El método Wenner se usa más para asesoramiento general de resistividades.

El método Schlumberger se usa más para la búsqueda de mineral, agua.


¿Puede adivinar la resistividad de suelos en estas fotos?

Nos pagan para hacer milagros en Puesta a Tierra. Pero hasta nosotros tenemos nuestras limitaciones técnicas…..


Resumen Métodos de Prueba de Resistividad del Suelo: – 4 Puntos: Wenner / Schlumberger – Profundidad de la prueba = Espaciamiento de puntas – El procedimiento de prueba más recomendado – Terrómetros recomendados: AEMC 6470 o equivalente

–

Fotos, descripción verbal, “terrenos visualmente semejantes” – De nada sirve – NO se puede diseñar un sistema de Puesta a Tierra sin mediciones de resistividad – NO puede “ver” a capas subterráneas Lyncole XPT® Puesta a Tierra “La Unión de Ciencia y Aterramiento ™

Una vez que sabemos que las resistividades son uniformes….


Modulo 2- Resistividad de Suelos-medicion

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