Mediciones de puesta tierra
- 1. Mediciones de Puesta Tierra Yoan Agrafojo Daniela Colmenarez
- 4. • La instalación de un sistema de puesta a tierra permite la protección de las personas y los bienes contra los efectos de las caídas 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.
- 5. 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. 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. La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad de la roca, así como para encontrar los puntos óptimos para localizar la red de tierras de una subestación, planta generadora o transmisora en radiofrecuencia. Asimismo puede ser empleada para indicar el grado de corrosión de tuberías subterráneas. Las conexiones de puesta a tierra en general poseen impedancia compleja, teniendo componentes inductivas, capacitivas y resistivas, todas las cuales afectan las cualidades de conducción de la corriente.
- 7. Dentro de los propósitos principales para los cuales se determinan los valores de impedancia de puesta a tierra están: •Determinar la impedancia actual de las conexiones de puesta a tierra. •Como control y verificación los cálculos en el diseño de sistemas de distribución de puesta a tierra. •La adecuación de una puesta a tierra para transmisión de radiofrecuencia. •La adecuación de la puesta a tierra para protección contra descargas atmosféricas. Asegurar, mediante el diseño apropiado de la puesta a tierra, el buen funcionamiento de los equipos de protección. Existen diferentes métodos, a continuación los mencionaremos .
- 9. • El método de medición con el puente de Nippold requiere el emplazamiento de dos tomas de tierra auxiliares, cuyas resistencias de dispersión a tierra designaremos como R2 y R3, mientras que la resistencia de la toma bajo ensayo se denominará R1. • En estas condiciones, se miden las resistencias R1-2, R2-3 y R1- 3 comprendidas entre cada par de tomas, utilizando preferentemente un puente de corriente alterna. Como R1-2 = R1 + R2, R2-3 = R2 + R3 y R1-3 = R1 + R3; resulta: • R1 = (R1-2 + R1-3 - R2-3) / 2 • • Las resistencias de cada uno de los electrodos auxiliares deben ser del mismo orden que la resistencia que se espera medir. • Si las dos tomas auxiliares son de mayor resistencia que la toma de tierra bajo ensayo, los errores en las mediciones individuales serán significativamente magnificados en el resultado final obtenido con la ecuación anterior. Para tal caso se recomienda colocar los electrodos a una gran distancia entre sí. • Para las tomas de tierra de áreas extensas, las que presumiblemente tienen bajos valores de resistencia, se recomienda que las distancias entre electrodos sean del orden de la mayor diagonal del área a medir.
- 12. El método consiste en inyectar una corriente de medición "I" que pasa por el terreno a través de la toma o dispersor de puesta a tierra a medir y por un electrodo auxiliar de corriente ubicado en un punto suficientemente alejado para ser considerado como integrante de la masa general del planeta (tierra verdadera). En estas condiciones se inca un segundo electrodo auxiliar de tensión ubicado a mitad de camino entre la toma bajo ensayo y el electrodo auxiliar de corriente, midiéndose la caída de tensión "U" que aparece entre la toma de tierra a medir y el electrodo auxiliar de tensión. Para medir la tensión se puede utilizar un potenciómetro o un voltímetro de alta impedancia interna, mientras que para medir la corriente se utiliza un amperímetro conectado directamente o a través de un TI tipo pinza, que facilita el trabajo al controlar instalaciones existentes. Por aplicación de la ley de Ohm, la resistencia R1 del dispersor resulta: R1 = U / I En una toma de tierra de área extensa, el electrodo de potencial se debe ir alejando de la toma bajo ensayo en forma escalonada, registrando el valor medido en cada escalón. Al graficar los valores obtenidos en función de la distancia entre la toma y el electrodo de tensión se obtiene una curva que tiende a nivelarse en un determinado valor, que representa el valor mas probable de la resistencia (impedancia) de la toma de tierra. En estos casos, también debe prestarse atención a la posibilidad de existencia de resistencias parásitas de conexión.
- 14. Medición por el método de los dos puntos En este caso, se mide la resistencia total de la toma de tierra bajo ensayo y de otra toma auxiliar, cuya resistencia de tierra se presupone despreciable frente a la primera. Como es de esperar, el valor de resistencia que se obtiene de esta manera está sujeto a grandes errores cuando se usa para medir resistencias pequeñas, pero en algunas ocasiones es muy práctico para los ensayos "por sí o por no".
- 16. En este método se clavan en el suelo 4 electrodos pequeños (jabalinas) dispuestos en línea recta con la misma distancia "a" entre ellos y a una profundidad "b" que no supere 1/10 de "a" (preferentemente 1/20 de "a"). Entonces se inyecta una corriente de medición "I" que pasa por el terreno a través de los dos electrodos extremos y simultáneamente se mide la caída de tensión "U" entre los dos electrodos interiores, utilizando un potenciómetro o un voltímetro de alta impedancia interna. La teoría indica que la resistividad promedio del suelo "r" a una profundidad igual a la distancia "a" vale aproximadamente: r=2paU/I Si se efectúan una serie de mediciones realizadas a diferentes distancias "a" se puede construir un diagrama de resistividades del suelo en función de la profundidad, que permite detectar la existencia de distintas capas geológicas en el terreno. Cabe acotar que en los emplazamientos donde el terreno presenta diferentes valores de resistividad en función de la profundidad, la experiencia indica que el valor mas adecuado para el diseño del dispersor a tierra es el que se obtiene a una profundidad mayor.
- 17. 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. MÉTODO DE LA TIERRA CONOCIDA. Este método consiste en encontrar la resistencia combinada entre el electrodo a probar y uno de resistencia despreciable. En 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 inconveniente de este método es encontrar los electrodos de resistencia conocida y los de resistencia despreciable.