Sistemas De Puesta A Tierra

MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO.

La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad y grueso de la roca en estudios geofísicos, así como para encontrar los puntos óptimos para localizar la red de tierras de una subestación, sistema electrónico, planta generadora o transmisora de radiofrecuencia. Asimismo puede ser empleada para indicar el grado de corrosión de tuberías subterráneas.

En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosión.

En este punto es necesario aclarar que la medición de la resistividad del terreno, no es requisito para hacer una malla de puesta a tierra. Aunque para diseñar un sistema de tierras de gran tamaño, es aconsejable encontrar el área de más baja resistividad para lograr la instalación más económica.

El perfil de la resistividad del suelo determinará el valor de la resistencia a tierra y la profundidad de nuestro sistema de puesta a tierra.

Para medir la resistividad del suelo se requiere de un terrómetro (llamado en otros países: telurómetro) o Megger de tierras de cuatro terminales.

Los aparatos 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 terrómetros deben inyectar una corriente de frecuencia que no sea de 60 Hz para evitar se midan voltajes y corrientes que no se deban al aparato sino a ruidos eléctricos.Por ejemplo, si estamos cerca de una subestación o de una línea en servicio, y vamos a realizar mediciones de resistividad y resistencia de tierra, con un aparato de 60 Hz, dichos sistemas van a inducir corrientes por el suelo debido a los campos electromagnéticos de 60 Hz y darán una lectura errónea.

De igual manera sucede cuando los electrodos de prueba están mal conectados o tienen falsos contactos, 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.

También estos aparatos de repente tienen oscilaciones en sus lecturas y no es posible leerlas.

Un aparato inteligente, lleva conductores blindados, coaxiales, tiene sistemas de filtraje, de análisis y mide lo que halla, 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, forma una estadística y obtiene un promedio.

Los terrómetros son analógicos o digitales y deben contener 4 carretes de cable calibre 14 AWG normalmente. Para enrrollamiento rápido se recomienda construir un sistema devanador que permita reducir el tiempo de la medición. También traen 4 electrodos de material con la dureza suficiente para ser hincados en la tierra con marro. Son de una longitud aproximada de 60 cm y un diámetro de 16 mm. Además de lo anterior se hace necesario contar con una cinta no metálica de 50 m aproximadamente.

Los terrómetros tienen cuatro terminales 2 de corriente (C1, C2) y 2 de potencial (P1, P2) y están numerados en el aparato C1 P1 P2 C2. Los terrómetros deben estar certificados y probados en el campo con una resistencia antes de realizar las mediciones.

Como la medición obtenida por un terrómetro es puntual, se deben hacer mediciones en un sentido, en otro a 90 grados del primero, y, en el sentido de las diagonales. En la medición de resistividad de un terreno, es común encontrar valores muy dispares, causados por la geología del terreno, por lo que es una práctica común de una tabla con lecturas, el eliminar los valores que estén 50% arriba o abajo del promedio aritmético de todos los valores capturados.

DATOS DE RESISTIVIDAD DE SUELOS TÍPICOS

MATERIAL

Permafrost

Asfalto Seco

Asfalto Mojado

Concreto Seco

Concreto Mojado

Compuesto GAP seco

Compuesto GAP con 30% de agua en masa RESISTIVIDAD (ohm-metro)

3500 - 4000

2*10 e6 - 30*10e6

10000 - 6 * 10 e6

1200-28000

21-100

0.032

0.015

DATOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO DE LA CIUDAD DE LEÓN, GTO. (@ 3 metros de profundidad)

CERRO DE LAS HILAMAS (Rocoso)

CERRO GORDO (Rocoso)

COLONIA PARQUE MANZANARES (Arenoso)

ESTACIÓN DEL FERROCARRIL (Arcillas)

TECNOLÓGICO DE LEÓN (Arcillas)

PARQUE HIDALGO (Antiguo ojo de agua) 220 ohm-m

80 ohm-m

14 ohm-m

8 ohm-m

7 ohm-m

3 ohm-m

DATOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO DE OTROS LUGARES

IRAPUATO, GTO. (LAPEM) a 1.6 m de profundidad. 11-27 ohm-m

EJEMPLOS DE PERFILES DE RESISTIVIDAD

INFLUENCIA DE LA HUMEDAD

La resistividad del suelo sufre alteraciones con la humedad. Esta variación ocurre en

virtud de la activación de cargas eléctricas predominantemente iónicas por acción

de la humedad, un porcentaje mayor de humedad hace que las sales presentes en

el suelo o adicionadas a propósito se disuelvan formando un medio electrolítico

favorable al paso de la corriente iónica. Así mismo un suelo específico con

concentración diferente de humedad presenta una gran variación de su resistividad,

siendo por lo tanto muy susceptible de los cambios estacionales.

COMPACTACIÓN

La compactación de un suelo a condiciones naturales, es la atracción que ejerce la

gravedad con toda materia existente, habiéndose logrado una agregación de

materiales a través del tiempo en forma intima entre ellos, quedando por lo tanto

pocos espacios sin ocupar.

Cuando se hacen trabajos de excavación todo este entramado natural se rompe y al

volver a llenarse las excavaciones en forma manual nos queda material

aparentemente sobrante; lo ideal seria que con el cuidado necesario se logre

regresar todo el material a su estado anterior para lograr así una compactación

deseable que permita el firme contacto de los electrodos con el suelo y sales

agregadas que permita una circulación de corrientes de falla en forma fluida.

EFECTOS DE LA HUMEDAD, TEMPERATURA Y LA SAL EN LA RESISTIVIDAD

La mayoría de los suelos naturalmente contienen cantidades variables de electrolitos que conducen la electricidad. Como un resultado, la adición de humedad mejorará sus propiedades conductivas; cuanto mayor humedad contenga en el suelo, la resistividad será más baja. Sin embargo, la adición de humedad en suelos

que incluyen granito, arenisca, y piedra caliza en la superficie tendrá poco o ningún efecto en la reducción de la resistividad.

La temperatura, como humedad, puede tener un impacto significativo en la resistividad. La resistividad del suelo no varía mucho con la temperatura hasta que las temperaturas alcanzas las condiciones de congelamiento, por ejemplo, 0o

C. A esta temperatura la humedad en el suelo se congela y la resistividad aumentara.

La cantidad de sal en la tierra también influencia la resistividad del suelo. En general cuanto más sal o electrolitos contenga ese suelo, la resistividad será más baja. Sin embargo agregar sal al pozo de aterramiento puede contaminar pozos de agua potable. Además la sal va a filtrar con tiempo, porosidad del suelo, la estación y la caída de lluvia.

La instalación de un sistema de puesta a tierra permite la protección de las personas y los bienes contra los efectos de las caidas de rayos, descargas estáticas, señales de interferencia electromagnética y corrientes de fugas a tierra. Por lo tanto, la ejecución correcta de la misma brinda importantes beneficios al evitar pérdidas de vidas, daños materiales e interferencias con otras instalaciones.

Las distintas normas de aplicación establecen que deben ponerse a tierra las partes metálicas de los aparatos e instalaciones que no pertenezcan al circuito de servicio, y puedan entrar en contacto con partes sometidas a tensión en caso de avería o establecimiento de arcos. Por este motivo, en los aparatos y en las partes de la instalación hay que prever un cable de puesta a tierra que se conecte directa o indirectamente a la toma de puesta a tierra, constituida por jabalinas y mallas de conductores enterrados convenientemente.

Para una acción eficaz, resulta primordial que la resistencia de puesta a tierra tome un valor tal que no origine tensiones peligrosas al circular la corriente de falla; por lo que su valor está perfectamente acotado por las normas de aplicación para los distintos tipos de instalaciones.

La base de un buen sistema de puesta a tierra comienza con la selección del mejor lugar de emplazamiento y el ensayo del suelo que rodeará a la toma, procurando localizar el área con la mas baja resistividad. Luego de su instalación, se debe ensayar la toma de tierra propiamente dicha, para verificar que su valor se corresponde con el de diseño. Finalmente se recomienda realizar controles periódicos para detectar cambios en los valores correspondientes.

Por todo lo anterior, la medición correcta de la resistividad del terreno y de la resistencia de puesta a tierra de una instalación determinada adquiere una importancia relevante.

En principio digamos que los valores que se pueden medir en la práctica se ven influenciados

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