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¿Conoces los métodos de comprobación de la conexión a tierra?
Medición de la resistividad del terreno
¿Por qué es importante determinar la resistividad del terreno?
Es necesaria para poder determinar el diseño de la conexión a tierra de instalaciones nuevas (aplicaciones en campo abierto) y de esa manera satisfacer las necesidades de resistencia de tierra.
Tenemos que considerar que la composición, la humedad y la temperatura influyen en la resistividad del terreno. El terreno es rara vez homogéneo y la resistividad varía geográficamente y a diversas profundidades, sin embargo, las malas condiciones del terreno pueden superarse con sistemas de conexión a tierra más sofisticados.
El contenido en humedad cambia según la estación del año, varía en función de la naturaleza de las subcapas de la tierra y la profundidad del nivel de agua subterránea permanente. Dado que el terreno y el agua generalmente son más estables en estratos más profundos, se recomienda que las varillas de toma de tierra se coloquen lo más profundo posible en la tierra, si fuera posible, en el nivel de agua subterránea. Asimismo, las varillas de toma de tierra se deben instalar en un lugar donde exista una temperatura estable.
Para que un sistema de conexión a tierra sea eficaz, debe estar diseñado para soportar las peores condiciones posibles.
¿Cómo se calcula la resistividad del terreno?
El procedimiento de medición que utilizaremos en esta nota es el método Wenner aceptado universalmente y desarrollado por el Dr. Frank Wenner, miembro de la agencia de estándares de EE. UU. en 1915. (F. Wenner, A Method of Measuring Earth Resistivity; Bull, National Bureau of Standards, Bull 12(4) 258, p. 478-496; 1915/16.)
Fórmula:
ρ = 2 p A R
(ρ = La resistividad media del suelo a la profundidad A en ohm—cm)
p = 3.1416
A = La distancia entre los electrodos en cm
R = El valor de la medición de la resistencia desde el instrumento de medición en ohm
Nota: Divide Ohm-cm entre 100 para convertirlos en Ohm-m
Ejemplo
Vas a instalar varillas de toma de corriente de tres metros de longitud en tu sistema de conexión a tierra. Para medir la resistividad del terreno a tres metros de profundidad es necesario dejar una separación entre los electrodos, que en este caso sería de tres metros.
Para medir la resistividad del terreno, puedes usar un medidor de resistencia de tierra y leer el valor de la resistencia en Ohm. Supongamos que en este caso el valor de resistencia es de 100 Ω.
De acuerdo con esto, en este ejemplo sabemos que:
A = 3 metros
R = 100 Ω
Por lo tanto, la resistividad del terreno sería:
r= 2 x p x A x R
r = 2 x 3.1416 x 3 m x 100 Ω
r= 1885 Ωm
¿Cómo se mide la resistividad del terreno?
Deberá conectar el medidor de resistencia de tierra tal como se muestra en la imagen.
Se deben colocar 4 picas en línea recta equidistantes entre sí, la distancia entre las picas debe ser de al menos el triple del valor de profundidad de la pica.
De esta manera si la profundidad de la pica es de 30 cm la distancia mínima entre las picas deberá de ser de 91 cm. Algunas piezas de metal enterradas o acuíferos subterráneos pueden distorsionar o invalidar los resultados de la medición, por lo que es recomendable realizar mediciones adicionales girado los picos de prueba 90 grados, de esta manera se puede producir un perfil que te ayuda a determinar un sistema de resistividad del terreno adecuado.
Las mediciones también se pueden ver afectadas por la existencia de corrientes de tierra y sus armónicos.
Método de la caída de potencial
¿Cuándo se emplea este método? Se usa para medir la capacidad que tiene un sistema de conexión a tierra o un electrodo individual de disipar energía de una instalación.
¿Cómo se hace? Se debe desconectar el electrodo de tierra de su conexión a la instalación. Después, conecta el comprobador al electrodo de tierra. A continuación, para realizar la comprobación por el método de caída de potencial de 3 hilos, se colocan dos picas en el terreno en línea recta alejadas del electrodo de tierra. Habitualmente, una separación de 20 metros es suficiente.
¿Cómo se colocan las picas? Es muy importante que la sonda se coloque fuera del área de influencia del electrodo de conexión a tierra que se está comprobando y de la toma de tierra auxiliar para evitar que nuestras mediciones se invaliden. En la tabla de abajo se muestra la ubicación adecuada de la sonda (pica interna) y la toma de tierra auxiliar (pica externa).
Para comprobar la exactitud de los resultados y garantizar que las picas están situadas fuera del área de influencia, vuelva a colocar la pica interna (sonda) moviéndola 1 metro en cada dirección y vuelva a realizar la medición.
Si se produce un cambio importante en la lectura (30 %), se debe aumentar la distancia entre la varilla de toma de tierra que se está midiendo, la pica interior (sonda) y la pica exterior (toma de tierra auxiliar) hasta que los valores medidos sean lo suficientemente constantes al volver a colocar la pica interior (sonda).
Medición selectiva
Este método es similar al método de comprobación de caída de potencial, pero a diferencia de este último es más rápido y seguro, ya que el electrodo de tierra no necesita desconectarse de la instalación. No es necesario que el técnico se ponga en peligro al desconectar la conexión a tierra, ni que ponga en peligro a otras personas o equipos eléctricos en una instalación sin toma de tierra.
¿Cómo hacerlo? Al igual que con el método de caída de potencial, se colocan dos picas en el terreno, en línea recta y alejadas del electrodo de tierra, habitualmente, una separación de 20 metros es suficiente, después se conecta el comprobador al electrodo de tierra bajo prueba, con la ventaja de que no hay que efectuar la desconexión con la instalación. En lugar de esto, se coloca una pinza especial alrededor del electrodo de tierra, lo que elimina los efectos de las resistencias paralelas en un sistema de conexión a tierra, por lo tanto, sólo se efectúa la medición en el electrodo de tierra en cuestión.
Si se debe medir la resistencia total del sistema de conexión a tierra, entonces es necesario medir cada resistencia de electrodo de tierra; para ello, es necesario colocar la pinza alrededor de cada electrodo individual. De esta forma, se puede determinar la resistencia total del sistema de conexión a tierra mediante cálculos.
La comprobación de resistencias de electrodos de conexión a tierra individuales en torres de transmisión de alta tensión con cables estáticos o de conducción de tierra elevados, requiere la desconexión de estos cables. Si una torre tiene más de una conexión a tierra en su base, se deberán desconectar y comprobar una por una.
Medición sin picas
Esta técnica de medición elimina la peligrosa y larga tarea de desconectar las tomas de tierra paralelas, así como el proceso de encontrar los lugares adecuados de las picas auxiliares. Puede efectuar comprobaciones de puesta a tierra en lugares que no hubiera considerado con anterioridad: dentro de edificios, en torres de alta tensión o en cualquier lugar donde no haya acceso al terreno.
Se colocan dos pinzas alrededor de la varilla de toma de tierra o del cable de conexión y ambas se conectan al comprobador. No se emplean picas. Una de las pinzas induce una tensión conocida y la segunda mide la corriente. El comprobador determinará automáticamente la resistencia del lazo de tierra en esta varilla de toma de tierra. Si sólo hay una ruta a tierra, como ocurre en muchas aplicaciones domésticas, el método sin picas no proporciona resultados adecuados por lo que se debe emplear el método de caída de potencial.
Las mediciones sin picas sólo comprueban las resistencias de varillas de toma de tierra individuales conectadas en paralelo a los sistemas de conexión a tierra. Si el sistema de conexión a tierra no está en paralelo a la tierra, entonces tendrá un circuito abierto o estará midiendo una resistencia de lazo de tierra.
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