Download valores de resistencia de puesta a tierra. - sistemaspuesta

UNIVERSIDAD FERMIN TORO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE TELECOMUNICACIONES
Procedimientos para la medición de
resistividad de tierra
Alumna
Ruth Hernández
CI: 19551430
Resistividad y resistencia del suelo
Antes de nombrar los procedimientos para mediciones de la
resistencia de la tierra es importante definir conceptos básicos,
como lo son la resistividad eléctrica del suelo, esta es aquella
que se opone al paso de la corriente por ella. La conductividad
por su parte es la facilidad que encuentra la corriente durante su
paso
Uno de los factores más importante de la resistencia a tierra no
es el electrodo en sí, sino la resistividad del suelo mismo, por
esto es indispensable conocerla para poder calcular y diseñar
sistemas puesta tierra .
El suelo es una mezcla de
.
Y otros materiales orgánicos e inorgánicos, esta mezcla de
elementos hace que la resistividad del suelo aparte de depender
de su propias composición interna dependa de factores
externos tales como :
El cual llega a causar que el suelo presente resistividades
diferentes con el paso del tiempo.
La resistividad del suelo
varia a lo largo y ancho del globo
terrestre, estando determinada por:







Sales solubles
Composición propia del terreno
Estratigrafía
Granulometría
Estado higrométrico
Temperatura
Compactación
SALES SOLUBLES
Uno de los factores determinantes de la resistividad del suelo es su
cantidad de electrolitos; ésto por la cantidad de humedad, minerales y
sales disueltas. Todos los suelos fértiles contienen por lo menos
pequeñas cantidades de sales solubles
COMPOSICIÓN DEL TERRENO
La composición del terreno va a estar determinada por la naturaleza del
mismo, y estos van a tener valores dependiendo del tipo ejemplo ( suelo
de arcilla, terreno rocoso y otros ) y estos diferentes tipos de suelos
influyen en conseguir una resistencia de tierra aceptables mediante la
aplicación de ciertas cantidades de varillas de electrodos .
ESTRATIGRAFÍA
El terreno esta dividido por capas y estas capas van a variar,
normalmente una varilla de electrodo tiene una longitud de
aproximadamente 3 m y en el recorrida de esta al menos se van a
encontrar dos capas diferentes de suelos.
GRANULOMETRÍA
Esta es la medición de los granos de una formación sedimentaria y va a
Influir bastante de gran manera sobre la porosidad y el poder retenedor
de humedad y sobre la calidad del contacto con los electrodos
aumentando así la resistividad con el mayor tamaño de los granos de la
tierra.
ESTADO HIGROMÉTRICO
En los suelos la cantidad de agua y humedad presentes van a
influenciarlo de forma apreciable. Estos valores vana a ser distintos
según el clima, época del año, profundidad y el nivel freático. Un ejemplo
de esto es que la resistividad del suelo se eleva considerablemente
cuando el contenido de humedad se reduce a menos del 15% del peso de
éste. Pero, un mayor contenido de humedad del 15% mencionado, causa
que la resistividad sea prácticamente constante. También se puede
tener el caso de que en tiempo de secas, un terreno puede tener tal
resistividad de que no pueda ser empleado para el sistema de puesta
tierras. Por ello, el sistema debe ser diseñado tomando en cuenta la
resistividad en el peor de los casos.
TEMPERATURA
En el caso de los suelos cuando ocurre un aumento de la temperatura va
a notarse un aumento de la resistividad del terreno y ese aumento se
nota aún más al llegar a 0° C, hasta el punto que, a medida que es mayor
la cantidad de agua en estado de congelación, se va reduciendo el
movimiento de los electrolitos los cuales van a influir en la resistividad
de la tierra .
COMPACTACIÓN
La resistividad del terreno va a
disminuir al aumentarse
la
compactación del mismo. Por esto se procurará cuando se procesa a
realizar la instalación de los electrodos hacerlos en los terrenos más
compactos posibles.
MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO
Cabe destacar que la medición de la resistividad del terreno no es
requisito para hacer un sistema puesta a tierra. Aunque para diseñar un
sistema de puesta tierra de gran tamaño es aconsejable encontrar el
área de más baja resistividad para lograr la instalación más económica.
Para la medición de la resistividad del suelo se requiere de un
terrómetro (llamado en otros países: telurómetro) o Megger de tierras de
cuatro terminales.
Los dispositivos de mayor uso de acuerdo a su principio de
operación pueden ser de 2 tipos: del tipo de compensación de
equilibrio en cero y el de lectura directa.
Los termómetros deben inyectar una corriente de frecuencia que no sea
de 60 Hz para evitar que se midan voltajes y corrientes que no se deban
al aparato sino a ruidos eléctricos.
También puede suceder que cuando los electrodos de prueba están mal
conectados o tienen falsos contactos al momento de conectarlos a tierra
estos darán señales falsas de corriente y voltaje. Si hay corrientes
distintas a las que envió el aparato, éste leerá otras señales de voltaje y
corriente que no son las adecuadas. En estos dispositivos se pueden
presentar oscilaciones en sus lecturas y así no poder leerlas.
Estos aparatos inteligentes llevan conductores blindados coaxiales
también tienen sistemas de filtraje de análisis y mide lo que encuentra,
pero esa información la analiza, la filtra y luego la deduce. Por ejemplo,
para hacer una medición manda una señal de 100 Hz y mide; luego
manda otra señal de 150 Hz y vuelve a medir y puede seguir enviando
otras altas frecuencias hasta que los valores van siendo similares
formando así una estadística y obtiene un promedio final.
Los terrómetros son analógicos o digitales
El valor de la resistencia de puesta a tierra es prácticamente la
resistencia del volumen del material del terreno que rodea el elemento
de la puesta a tierra hasta una distancia aproximada de 5 m. Las
mediciones de la resistencia de tierra deben realizarse no solo durante
la energización, sino periódicamente para determinar las posibles
variaciones que se producen con el tiempo.
VALORES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA.
Para un buen diseño de sistema puesta a tierra se debe garantizar el control de las
tensiones de paso, de contacto y transferidas. Ya que el valor de la resistencia de
puesta a tierra va a ser un indicador que limita directamente la máxima elevación
de potencial y controla las tensiones transferidas, pueden tomarse como
referencia los valores máximos de resistencia de puesta a tierra de la Tabla 25, los
cuales son adoptados de las normas técnicas IEC 60364-4-442, ANSI/IEEE 80, NTC
2050 y NTC 4552.
APLICACIÓN
Estructuras de líneas de transmisión.
Subestaciones de alta y extra alta
tensión.
Subestaciones de media tensión.
Protección contra rayos.
Neutro de acometida en baja tensión.
VALORES MÁXIMOS DE
RESISTENCIA DE PUESTA A
TIERRA
20 Ω
1Ω
10Ω
10 Ω
25 Ω
Las mediciones de la resistencia a tierra de los electrodos es una técnica
que requiere conocer aparte del método de medición, algunos factores que
afectan los resultados de las mediciones que son:
 El tipo de prueba.
 El tipo de aparato empleado.
 El lugar físico de las puntas de prueba
TIPO DE APARATO.
No todos los aparatos de medición de resistencia a tierra trabajan de la
misma manera, existen diferencias muy marcadas en el tipo de corriente
empleada. A manera de ilustrar estas diferencias, los aparatos más
utilizados en nuestro medio son el Vibroground y el Megger de tierras.
Ambos emplean corriente alterna para la medición pero el primero a una
frecuencia de 25 Hz, el último a 133 Hz. Y los voltajes en circuito abierto
son respectivamente de 120 y 22 Volts.
LUGAR FISICO
Las varillas de los electrodos de los instrumentos de medición pueden
ser colocadas en muchas direcciones con una infinidad de distancias
entre ellas. Aunque sea el caso de el mismo punto de medida las
lecturas no serán idénticas; a veces ni en terrenos vírgenes debido a la
presencia de corrientes de agua o de capas de distinta resistividad. En
los terrenos industriales es aún mayor la diferencia debido a la
presencia de objetos metálicos enterrados como tuberías, varillas de
construcción, rieles, canalizaciones eléctricas, etc.
TIPO DE PRUEBA
Todos los resultados son aproximados y se requiere cuidado tanto con el
equipo de prueba como con la selección de los puntos de referencia de
la puesta a tierra. Dentro de los métodos para la medición de las
impedancias de puesta a tierra se conocen los siguientes:




Método de la tierra conocida.
Método de los tres puntos.
Método de la caída de potencial.
Método de la relación.
MÉTODO DE LA TIERRA CONOCIDA.
Este método consiste en encontrar la resistencia combinada entre el
electrodo a probar y uno de resistencia despreciable.
Figura 1. Método de la tierra conocida.
Rx+Ro
Para este método se hace circular una corriente entre las dos tomas de
tierra, esta corriente se distribuye en forma similar a las líneas de fuerza
entre polos magnéticos. El problema en este método es encontrar los
electrodos de resistencia conocida y los de resistencia despreciable.
MÉTODO DE LOS TRES PUNTOS O TRIANGULACIÓN.
Este método consiste en enterrar tres electrodos (A, B, X) estos se
dispondrán en forma de triángulo tal como se muestra en la figura 2 y se
medirá la resistencia combinada de cada par: X+A, X+B, A+B, siendo X la
resistencia de puesta a tierra buscada y A y B las resistencias de los
otros dos electrodos conocidas.
Figura 2 . Método de las tres puntas.
El valor de las resistencias en serie de cada par de puntos de la puesta a
tierra en el triángulo será determinada por la medida de voltaje y
corriente a través de la resistencia. Así quedan determinadas las
siguientes ecuaciones:
R1= X+A
R2= X+B
R3= A+B
De donde
X= (R1+R2-R3)/2
Este método es conveniente para medidas de resistencias de las bases
de las torres, tierras aisladas con varilla o puesta a tierra de pequeñas
instalaciones. No es conveniente para medidas de resistencia bajas
como las de mallas de puesta a tierra de subestaciones grandes. El
principal problema de este método es que A y B pueden ser demasiado
grandes comparadas con X (A y B no pueden superar a 5X), resultando
poco confiable el calculo.
MÉTODO DE LA CAIDA DE POTENCIAL.
Figura 3. Método de la caída de potencial.
Este es el método mas empleado, los electrodos están dispuestos como
lo muestra la figura 3; E es el electrodo de tierra con resistencia
desconocida; P y C son los electrodos auxiliares colocados a una
distancia adecuada (). Una corriente (I) conocida se hace circular a
través de la tierra, entrando por el electrodo E y saliendo por el
electrodo C. La medida de potencial entre los electrodos E y P se toma
como el voltaje V para hallar la resistencia desconocida por medio de la
relación V/I .
La resistencia de los electrodos auxiliares se desprecia, porque la
resistencia del electrodo C no tiene determinación de la caída de
potencial V. La corriente I una vez determinada se comporta como
contante. La resistencia del electrodo P, hace parte de un circuito de
alta impedancia y su efecto se puede despreciar.
MÉTODO DE LA RELACIÓN.
En este método la resistencia a medir es comparada con una resistencia
conocida, comúnmente usando la misma configuración del electrodo
como en el método de la caída de potencial. Puesto que este es un
método de comparación, las resistencias son independientes de la
magnitud de corriente de prueba.
La resistencia en serie R de la tierra bajo prueba y una punta de prueba,
se mide por medio de un puente el cual opera bajo el principio de
balance a cero.