RESISTENCIA ESPECIFICA DEL

TERRENO

RESISTENCIA ESPECIFICA DEL TERRENO

La resistencia especifica o resistividad es la magnitud que caracteriza eléctricamente al suelo o terreno. Es el elemento que determina el valor de la resistencia de la toma de tierra y establece sus dimensiones superficiales, longitudinales y de empotramiento.

Sus unidades son ( Ω.m) y equivale a la resistencia que presenta al paso de una corriente eléctrica por un cubo de terreno de 1m de arista.

La resistividad del terreno es muy variable, pues el mismo no es homogéneo, las variaciones de un punto a otro pueden ser apreciables, esto motiva que el verdadero valor de la resistividad solo se conoce cuando se realiza la medición.

Además las variaciones de la resistividad con el tiempo obligan a efectuar mediciones periódicas una vez hecha la toma de tierra para verificar las condiciones de esta en función de los posibles cambios de la resistividad.

Resistividad en función de la naturaleza del terreno

RESISTENCIA ESPECIFICA DEL TERRENO

La medida de resistividad permitirá:Elegir la ubicación y la forma de las tomas de tierra y de las redes de tierra antes de construirlas.

Prever las características eléctricas de las tomas de tierra y de las redes de tierra. Reducir los costes de construcción de las tomas de tierra y de las redes de tierra.

Se utiliza por lo tanto en un terreno en construcción o para los edificios del sector terciario de grandes dimensiones(o subestaciones de distribución de energía) para los que resulta importante elegir con exactitud la mejor ubicación para las tomas de tierra.

RESISTENCIA ESPECIFICA DEL TERRENO

La variación de la resistividad se debe a los siguientes factores:

Composición del terreno: Según la naturaleza de las rocas, su formación, granulometría, composición química y mineral.

Humedad La resistividad es elevada en suelos secos y disminuye apreciablemente en suelos húmedos.

RESISTENCIA ESPECIFICA DEL TERRENO

Temperatura La resistividad es prácticamente constante a temperaturas superiores a 0 °C, por debajo de esta se produce el congelamiento del agua del terreno, disminuyendo bruscamente su componente de humedad y por consiguiente aumenta la resistividad.

Profundidad La resistividad del terreno en las capas superficiales varía mucho de acuerdo a las distintas estaciones del año. Así es que con hielo o extrema sequedad esta aumenta y con humedad disminuye notablemente. Este fenómeno es apreciable hasta 1 m de profundidad aproximadamente. Dado que la humedad y la temperatura son mas estables a medida que aumenta la profundidad en el terreno, se deduce que un sistema de puesta a tierra será tanto mas efectivo y estable en cualquier época del año cuanto mas profundo estén hincados sus electrodos. Cuando no se consigue este objetivo se hace necesario emplear métodos artificiales para mejorar la resistividad del suelo. Por ejemplo agregando bentonita, carbonilla o modernamente algún gel.

RESISTENCIA ESPECIFICA DEL TERRENO

METODOS PARA LA MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO

METODO DE WENNER O DE LOS 4 PUNTOS

• Para efectuar la medición de la resistividad del terreno es necesario hacer circular una corriente por el mismo , el método mas usual es el de Frank Wenner denominado también método de los 4 electrodos , el equipo de medición utilizado es el medidor de resistencia de tierras 4630 o fluke 1625

• Consiste básicamente en 4 varillas enterradas a lo largo de una línea recta , a igual distancia A de separación , enterradas a una profundidad B . El voltaje entre los dos electrodos de potencial es medido y dividido entre la corriente que fluye a través de los otros dos electrodos externos para dar un valor de resistencia mutua R.

Existen 2 variaciones de este método:

a) Electrodos igualmente espaciados o arreglo de Wenner.

b)Electrodos no igualmente espaciados o arreglo de Schlumberger-Palmer.

Electrodos igualmente espaciados

• Con esta formula se obtiene la resistividad promedio del terreno, también conocida como resistencia aparente

• Las lecturas obtenidas en campo pueden graficarse en función de su espaciamiento indicándonos en donde existen capas de diferentes tipo de suelo con sus resistividades y profundidades respectivas

Electrodos no igualmente espaciadosUna desventaja del método de Wenner es el decremento rápido en la magnitud de la tensión entre dos electrodos interiores cuando su espaciamiento se incrementa a valores muy grandes . Para medir la resistividad con espaciamientos muy grandes entre los electrodos de corriente , puede utilizarse este arreglo

• El procedimiento para obtener el modelo del terreno, consiste en separar progresivamente los electrodos , alrededor de un punto central permanente denominado punto de máxima exploración. • La formula con la cual se calcula la resistividad aparente del

terreno es :

Donde :C: es la separación entre los electrodos de corriente y su correspondiente de tensión.d :es la separación de los electrodos de tensión.

Método de medición de puesta a tierra de un electrodo vertical

• También conocido como el método de la variación de profundidad

• Consiste en medir la resistencia de un electrodo tipo varilla y basados en la ecuación de resistencia a tierra de un electrodo vertical en un suelo homogéneo y en los datos de geométricos del electrodo, derivar la resistencia del suelo.

• El procedimiento comúnmente aplicado es el de disponer de un electrodo tipo varilla con marcaciones cada 20cm o 30cm, y cuya longitud debe ser la suficiente como para obtener la mayor información posible de como varia la resistencia de ida a medida que penetra el electrodo en la tierra . Es decir, por cada marca se lee un valor de resistencia de puesta a tierra y con la formula anterior se calcula la resistividad del terreno en las vecindades del electrodo.

• Este método solo se debe aplicar cuando no se disponga del espacio suficiente para utilizar los métodos de Wenner o de Schlumberger, o en el caso de disponer solo de un telurometro de 3 terminales, puesto que la medición es muy limitada y únicamente se obtiene información de las capas mas superficiales del terreno.

Diseño de Electrodos

Electrodo de VarillaSer un producto aprobado, de cobre o de acero revestido con cobre (acero-cobre), con diámetro no inferior a 16 mm (o 5/8 pulgada) para electrodos de acero-cobre y 13 mm (o ½ pulgada) para electrodos de cobre.

Tener una longitud no menor de 2 metros.

También debe tener una superficie limpia que no este cubierta de pintura, esmalte u otro material de baja conductividad

Diseño de Electrodos

Electrodo de PlacaPresentar no menos de 0,2 m² de superficie útil de contacto con el terreno exterior. Tener no menos de 6 mm de grosor si es de hierro o acero, o de 1,5 mm si es de metal no ferroso. Ser enterrado al menos a 600 mm bajo el piso terminado.

Electrodo de tipo MallaEs un reticulado formado por la unión de conductores horizontales, normalmente según direcciones perpendiculares y uniformemente espaciados, incluyendo eventualmente conductores verticales ( barras ). Se

utiliza especialmente cuando el objetivo principal de la puesta a tierra es mantener un control de potenciales en la superficie del terreno, con un bajo valor de resistencia.

Diseño de puesta a Tierra

Diseño de Electrodos

Según nuestro Código Nacional de Electricidad (utilización) nos dice, respecto a la resistencia de los electrodos:

El valor de la resistencia de la puesta a tierra debe ser tal que, cualquier masa no pueda dar lugar a tensiones de contacto superiores a las permitidas y no debe ser mayor a 25 Ω .

Cuando un electrodo simple, consistente en una varilla, tubería o placa, tenga una resistencia a tierra mayor de 25 Ω, es necesario instalar un electrodo adicional a una distancia de por lo menos 2 m, o a una distancia equivalente a la longitud del electrodo; o se debe emplear cualquier otro método alternativo.

METODOLOGÍA PARA LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE

PUESTA A TIERRA

• Método de caída de potencial :

La resistencia de puesta a tierra debe ser medida antes de la puesta en funcionamiento de un sistema eléctrico, como parte de la rutina de mantenimiento o excepcionalmente como parte de la verificación de un sistema de puesta a tierra.

• El método consiste en pasar una corriente entre el electrodo o sistema de puesta a tierra a medir y un electrodo de corriente auxiliar (C) y medir la tensión entre la puesta a tierra bajo prueba y un electrodo de potencial auxiliar (P) como muestra la figura 2. Para minimizar la influencia entre electrodos, el electrodo de corriente, se coloca generalmente a una sustancial distancia del sistema de puesta a tierra. Típicamente ésta distancia debe ser mínimo 6.0 veces superior a la dimensión más grande de la puesta a tierra bajo estudio.

• El electrodo de potencial debe ser colocado en la misma dirección del electrodo de corriente, pero también puede ser colocado en la dirección opuesta como lo ilustra la figura 2. En la práctica, la distancia “d” para el electrodo de potencial se elige aproximadamente al 62% de la distancia del electrodo de corriente. Esta distancia esta basada en la posición teóricamente correcta (61.8%) para medir la resistencia exacta del electrodo para un suelo de resistividad homogéneo.

• La localización del electrodo de potencial es muy crítica para medir la resistencia de una puesta a tierra. La localización debe ser libre de cualquier influencia del sistema de puesta tierra bajo medida y del electrodo auxiliar de corriente. La manera más práctica de determinar si el electrodo de potencial está fuera de la zona de influencia de los electrodos, es obtener varias lecturas de resistencias moviendo el electrodo de potencial en varios puntos entre la puesta a tierra bajo prueba y el electrodo de corriente. Dos o tres lecturas consecutivas aproximadamente constantes pueden asumirse como representativas del valor de resistencia verdadera.

Medida de la RPT mediante medidor tipo pinza

• Este es un método práctico que viene siendo ampliamente usado para medir la puesta a tierra en sitios donde es imposible usar el método convencional de caída de potencial, como es el caso de lugares densamente poblados, celdas subterráneas, centros de grandes ciudades, etc.

El principio de operación es el siguiente:

• El neutro de un sistema puesto a tierra en más de un punto, puede ser representado como un circuito simple de resistencias de puesta a tierra en paralelo Si una tensión “E” es aplicada al electrodo o sistema de puesta a tierra Rx, la corriente “I” resultante fluirá a través del circuito • Típicamente los instrumentos poseen un oscilador de tensión a

una frecuencia de 1.6 kHz.

Medida de resistencia de puesta a tierra sobre pavimentos o suelos de concreto

• Algunas veces la puesta a tierra se encuentra rodeada de suelos cubiertos por pavimentos, concreto o cemento y en los cuales no es fácil la colocación de los electrodos de prueba tipo varilla.