Mediciones de resistividad y resistencia a tierra (página 3)

Método Estrella-Delta

Si la sonda de corriente está tan próxima que queda dentro del campo del sistema de tierra a probar, la matemática del Método de la Pendiente demostrará confusa e indicará al operador que tiene que encontrar una mejor ubicación. Si esta condición prevalece y el espacio es tan limitado que, con el Método de la Pendiente no puede lograrse la separación aceptable, entonces será necesario usar el método Estrella- Delta. Debe su nombre a la configuración de las sondas de prueba y las líneas de medición (su representación gráfica se parece a la de los símbolos de los enrollados "delta" y "estrella"), este método ahorra espacio mediante el empleo de una estrecha configuración de tres sondas alrededor del sistema de tierra a probar. Las sondas de corriente se ubican equidistantes del electrodo bajo prueba (E) formando un ángulo de 120º entre éstos. Se puede declinar de la separación de los circuitos de potencial y de corriente y hacer la medición serie de dos puntos entre todos los pares de sondas y entre sonda y el electrodo bajo prueba.

Este método implica la realización de seis mediciones que pasan a través de un sistema matemático de cuatro ecuaciones para calcular la resistencia de la tierra a probar. Aisladamente, el electrodo de tierra E tiene una resistencia R1 y las tres sondas P1, P2 y P3 tienen resistencias R2, R3 y R4 respectivamente. De conjunto, la resistencia entre éstas es la suma de sus resistencias individuales (como dos resistencias en serie). Si las resistencias de E y P1 se miden en un sistema de dos puntos, entonces su resistencia total será (R1 + R2).

Fig. 15

Si se garantiza que las distancias entre E y las sondas de corriente son adecuadas tal que las aéreas de resistencia no se solapan, la resistencia individual del electrodo de tierra E puede calcularse mediante las siguientes ecuaciones:

1) R1 = 1/3*[(R12 + R13 + R14) – (1/2*(R23 + R34 + R42))] 2) R1 = 1/2*(R12 + R13 – R23) 3) R1 = 1/2*(R12 + R14 – R42) 4) R1 = 1/2*(R13 + R14 – R34) Si la resistencia obtenida en la ecuación #1 coincide sustancialmente con las obtenidas con las otras tres ecuaciones, entonces las condiciones de medición se han sido satisfactorias. Si no hay concordancia con el valor de R1, puede asumirse que las distancias entre E y P1, P2 y P3 son demasiado pequeñas y tienen que aumentarse. Como con todos los métodos matemáticos, si un arreglo falla o no es confiable porque produce resultados inapropiados (por ejemplo, resistencias "negativas"), el operador sabe que el procedimiento necesitar ser depurado.

Imposibilidad de hincado de electrodos auxiliares En algunas ocasiones el sistema de puesta a tierra está instalado en terrenos muy desfavorables (pedregosos) o bajo terrenos cubiertos (asfalto, hormigón u otra superficie de material duro) en los cuales no es fácil la colocación de los electrodos auxiliares. En estos casos, si la sensibilidad del equipo de medición tiene una tolerancia a altas resistencias de contacto, puede ser suficiente la colocación de los electrodos tipo pica horizontalmente sobre la superficie y mojar con agua dicha área. Si no es así, en lugar de los electrodos auxiliares suministrados con el instrumento, se pueden utilizar mallas o placas metálicas, para disminuir la resistencia de contacto de estos con el suelo, regarlos con agua y cargarlos con bolsas rellenadas con tierra y humedecidas. Las dimensiones de las placas y mallas deberán ser de 30 x 30 cm y espesor de 3,8 cm y en el caso de las mallas, con aperturas inferiores a 2 cm2.

Fig. 16

Los detalles de procedimientos y requerimientos para la implementación de esta variante de medición podrán encontrarse en ASTM D 3633-98 "Standard Test Method For Electrical Resistivity Of Membrane- Pavement Systems". Nota: Para facilitar la memorización de las denominaciones los bornes de conexión del instrumento de medición se ha utilizado en este trabajo la de los fabricantes bajo norma norteamericana, donde los de corriente se identifican con la letra C y los de potencial con la letra P. Pero, en los instrumentos fabricados bajo norma europea, estos bornes se identifican: E tierra, ES sonda de tierra, S sonda y H auxiliar. Equivalencia de bornes:

> E– C1 (para la medición de resistividad),

> ES– P1 (para la medición de resistividad). Se conecta a C1 (para la medición de resistencia),

> S– P2 (para la medición de resistividad) o P (para la medición de resistencia),

> H– C2 (para la medición de resistividad) o C (para la medición de resistencia). Medición con pinza de tierra Con este equipo se puede medir la resistencia de electrodos individuales en sistemas de puesta a tierra de múltiple electrodos mediante el uso de una pinza, eliminando la peligrosa y larga tarea de desconexión de los electrodos paralelos así como la existencia de sitios aptos para la hincar los electrodos de referencia. También ofrece la ventaja de medir las resistencias de enlace con la tierra.

Por tanto, este instrumento es conveniente para las mediciones de resistencia a tierra en transformadores de MT/BT, en edificios con jaula Faraday y en líneas de telecomunicaciones así como la continuidad de lazos.

Fig. 17

Este equipo se basa en el principio de que en un sistema de puesta a tierra múltiple la resistencia total del mismo es muy pequeña respecto a la de uno cualquiera de los electrodos que la conforman (el electrodo bajo prueba). Al ser la resistencia total del paralelo (R1…RN) muy pequeña, cualquier valor de resistencia medido por el equipo se asume asociada con el camino al electrodo a tierra en el cual la pinza está colocada (RX).

La corriente es alimentada al transformador (generador) a través de un amplificador de potencia desde un oscilador de tensión constante de 2,4 KHz. Este transformador induce la tensión en el conductor encerrado y otro transformador (receptor) mide la corriente I que circula a lo largo del bucle resistivo, permitiendo al equipo calcular la resistencia de ese camino a tierra como la relación E/I. Sólo la señal de frecuencia 2,4 KHz pasa por un filtro y es amplificada. El filtro permite rechazar la corriente de tierra a frecuencia industrial y el ruido de alta frecuencia. Luego la tensión es detectada, pasada a un conversor A/D, a un rectificador síncrono y a un comparador de nivel. Entonces se muestra el valor en la pantalla LCD. Si la pinza no está cerrada adecuadamente, en la pantalla aparece un anunciador de "pinza abierta".

Este método sólo mide la resistencia de un electrodo simple en paralelo con un sistema de puesta a tierra. Si no está en paralelo, entonces se puede obtener un circuito abierto o estar midiendo en un lazo.

donde:

Tabla de comparación de los principales métodos de medición de resistencia a tierra.

Procedimiento para la medición de la resistencia a tierra

Por la importancia que ofrece, desde el punto de vista de la seguridad cualquier instalación de puesta a tierra, deberá ser obligatoriamente comprobada.

Objetivo El objetivo de este procedimiento es establecer los criterios técnicos que han de seguirse en la realización sistemática de las mediciones de resistencia a tierra de las instalaciones de puesta a tierra.

Definición La resistencia a tierra es la resistencia entre una instalación de puesta a tierra y la tierra de referencia.

Personal encargado Las mediciones tienen que ser realizadas por un instalador eléctrico autorizado o personal técnicamente competente. Tendrá conocimiento de las normas básicas de seguridad relativas a este procedimiento, de los métodos de medición y estará familiarizado con el manejo del instrumento con el cual hará las mediciones.

Frecuencia

> En el momento de otorgar la aprobación al sistema eléctrico para su puesta en marcha

> Al menos un vez al año, en la época en la que el terreno esté más seco.

Instrumento y accesorios

> Un medidor de resistencia a tierra.

> Dos electrodos auxiliares (piquetas).

> Tres carretes (o rollos) de cable de cobre flexible aislados. Cada cable dispondrá en sus extremos de los terminales apropiados para su conexión segura al instrumento y a las piquetas.

> Maza para clavar las piquetas, cinta métrica, paño de limpieza y útiles de uso general.

> Formas impresas para el registro de las mediciones, bolígrafo y calculadora de bolsillo.

Medidas de seguridad

> No efectuar la medición en caso de tormenta eléctrica o precipitación atmosférica.

> No manipular los electrodos y conductores mientras se efectúa la medición, pues esta se realiza mediante la inyección de una determinada tensión contra tierra.

Preparación de la medición

> Adoptar las precauciones pertinentes para evitar que la medición provoque el disparo accidental de las protecciones diferenciales, en caso de que existan.

> Desconectar la instalación de puesta a tierra del resto del sistema, abriendo el dispositivo dedicado a este fin (barra de tierra, borne, unión de comprobación, etc.).

> Situar los electrodos auxiliares de corriente y de potencial en línea recta respecto al punto de medición de la puesta a tierra, respetando las distancias establecidas por el método de medición elegido, y en dirección contraria a este.

> Tender los cables y hacer las conexiones de estos al instrumento, a los electrodos auxiliares y al punto de medición de la instalación de puesta a tierra, evitando que se crucen.

> Comprobar, previamente a la medición de resistencia y mediante el propio instrumento, que no exista una tensión inducida (ruido) en las piquetas que pudieran distorsionar las mediciones.

Acciones de mantenimiento

> Se repararán con carácter urgente los defectos que se encuentren.

> En los lugares donde el terreno no es favorable a la buena conservación de los elementos metálicos, los electrodos, los conductores de interconexión entre los mismos y hasta el punto de comprobación, se pondrán al descubierto para su inspección, al menos una vez cada cinco años.

Autor:

Ing. Frank Amores Sánchez

Especialista PCI, APCI.