INTRODUCCION:

Nada es tan comn o disponible abundantemente en todo el mundo como el suelo terrestre. Tenemos ms aptitud para pensar acerca de la tierra como algo que sirve para plantar, o para ser excavada para realizar la cimentacin de los edificios. Aun as, tambin tiene una propiedad elctrica conductividad, (o resistencia baja) que es usada diariamente en plantas industriales y sistemas elctricos.Hablando ampliamente, La Resistencia de Tierra es la resistencia del suelo al paso de la corriente elctrica. Realmente, la tierra es un conductor relativamente malo en comparacin con conductores normales como el alambre de cobre. Pero si el rea para un camino de corriente es lo suficientemente grande, la resistencia puede ser bastante baja y la tierra puede convertirse en un buen conductor.La medicin de la resistencia de la tierra se hace de dos formas para dos importantes aplicaciones en campo:1. Determinar la efectividad de postas a tierra y las conexiones que se emplean en los sistemas elctricos para proteger al personal y al equipo.2. Determinar buenas tierras (baja resistencia) u obtener valores de resistencia que pueden dar informacin especfica sobre lo que se encuentra debajo de la superficie de la tierra (como la profundidad a la presencia de un suelo rocoso.)No es el propsito de este manual profundizar demasiado en la teora y matemticas del tema. Como se indica en la biographia al final, existen muchos libros excelentes y artculos que lo cubren. Ms bien, lo que aqu se encuentra, es un lenguaje sencillo para que lo pueda entender fcilmente el usuario.Con aos de experiencia en el suministro de instrumentos para las pruebas involucradas, AVO International puede proporcionar muchos consejos prcticos para ayudarle a realizar pruebas especficas y estaremos gustosos de recibir cualquier llamada, para comentar su problema.

El probador de tierra digital MEGGER DET5/4R es un instrumento confiable capaz de medir la resistencia de tierra de sistemas de electrodos simples y complejos

El probador de tierra MEGGER DET62D de tres terminales es un instrumento econmico con autrango duplay digital y 40 V de tolerancia ruidosa.

SEGURIDAD

Existe un problema de seguridad inherente en la prueba de resistencia de tierra que requiere cuidado y planeacin por parte del usuario del equipo de prueba.Existe la posibilidad que una falla en el sistema de potencia, provo que fluy corriente alta en el sistema tierra mientras se realiza la prueba. Esto puede causar que aparezcan voltajes altos en los electrados de corriente y voltaje, y tambin en los terminales del equipo de prueba.Este riesgo debe ser evaluado por la persona responsable de las pruebas, tomando en cuenta la corriente de falla disponible y los potenciales de paso-y-toque esperados. Este tema se cubre completamente en la IEEE STANDARD 80 llamada Seguridad en el aterrizaje de subestacin de corriente alterna.Si existe un riesgo importante, recomendamos que el operador lleve puestos guantes protectores de hule (ANSI/ASTDM D120 o igual) mientras maneja las conexiones, y el empleo de materiales de hule (ANSI/ASTM D178 o igual) mientras opera el equipo de prueba.

Midiendo la resistencia de tierra a un sistema de tierras en una subestacin.

MTODOS DE CLCULO CLSICO Y POR COMPUTADORA DE REDES DE TIERRA.

Por ser muy importante la eficiencia del sistema de tierras, ya que de l depende la seguridad del equipo y del personal, es necesario tomar mediciones de resistencia de contacto entre varilla y tierra antes de poner en servicio la subestacin y a intervalos peridicos.El procedimiento ms sencillo es en el que se emplea un megger de construccin especial, para medir el valor de las resistencias de contacto de las varillas a tierra. En general consta de un generador de magneto de corriente alterna, de una tensin alta que se opera con una manivela (1), de un instrumento de cero al centro (2) ara efectuar las lecturas, de un potencimetro de compensacin graduable (3) y de un transformador de corriente.Para obtener los valores de las resistencias buscadas se necesitarn electrodos de tierra auxiliares, uno fijo entre 25 y 40 m. de la toma de tierra bajo prueba y otro mvil con el que se harn sondeos en diferentes puntos, como se indica en la figura E.04.a.La corriente del generador pasa por el primario del transformador y se dirige por el terreno desde A a C y crea una tensin V2 entre A y B. En la misma forma, la corriente que circula por el secundario del transformador, a travs de la resistencia de compensacin (3), da origen a una tensin V1. Cuando ambas tensiones se igualan por la conveniente graduacin de la resistencia de compensacin, el instrumento marcar cero y la resistencia ser la correspondiente a la toma de tierra A.El electrodo para sondeo se puede mover entre los 5 y 20 m. Si no se cuenta con el megger especial para medir la resistencia de tierra, puede hacerse uso de un amprmetro, de un vltmetro, de una varilla de tierra auxiliar y de una fuente de corriente alterna de 220 volts. Como se indica en la Fig. E.04.b.Aproximadamente a 3 m. de la varilla de tierra que se va a probar, se entierra un electrodo auxiliar. Con las dos varillas se forma un circuito, en el que se interpone un amprmetro para medir la intensidad que recorre aquel y conocida la tensin aplicada en los extremos, tendremos: R = V/I en donde R ser la resistencia de contacto total de las dos tomas, por lo que la correspondiente a la que se pretende determinar ser la mitad.El valor de las resistencias de contacto de las varillas de tierra en redes de baja tensin, no debern ser superiores a 10 o 15 ohms. En las de alta tensin no debe pasarse del valor de 25 ohms.

MEDICIN DE LA RESISTENCIA DE TIERRA PARA SISTEMAS ELCTRICOS

La simple y algo equivocada idea de una buena tierra para un sistema elctrico es un electrodo enterado en la tierra, con un cable conductor conectado este al circuito elctrico (Fig. 1). Esto puede ser o no un camino adecuado de baja resistencia para la corriente elctrica para proteger al personal y al equipo.Un electrodo de tierra prctico que proporcione una resistencia tierra no siempre puede se obtenerse fcilmente. Pero de la experiencia obtenida de otros, se puede aprender cmo establecer un sistema confiable y como verificar el valor de la resistencia con una precisin razonable. Como se ver, la resistividad de la tierra (Parte II) tiene un papel importante en la resistencia del electrodo, as como la profundidad, tamao y la forma del electrodo.Los mtodos y principios de la prueba de resistencia a tierra que se cubren en esta seccin se aplican a instalaciones de pararrayos as como a otros sistemas que requieran conexiones a tierra de baja resistencia. Tales pruebas se realizan en Estaciones de Generacin de Potencia, Sistemas deDistribucin Elctrica, Plantas Industriales y Sistemas de Telecomunicacin.Fig. 1 Un sistema de tierra simplificado en una Planta Industrial.

FACTORES QUE PUEDEN MODIFICAR SU MNIMA RESISTENCIA A TIERRA

Analizaremos posteriormente que valor de resistencia de tierra se considralo suficientemente bajo. Se vera que no existe una regla general til en todos los casos. Primero, sin embargo, considera tres factores que pueden modificar los requerimientos del electrodo de tierra de un ao a otro:1. Una planta elctrica u otra instalacin elctrica, pueden aumentar en tamao. Tambin, las plantas nuevas continan siendo construidas cada vez ms grandes. Tales cambios crean necesidades diferentes en el electrodo de tierra, lo que era una resistencia adecuadamente baja de tierra, puede convertirse en un estndar obsoleto.2. A medida que ms tubera y ductos no metlicos se instalan bajo tierra, tales instalaciones se vuelven cada vez menos confiables y efectivas con conexiones a tierra de baja resistencia.3. En muchos lugares, el nivel fretico desciende gradualmente.Aproximadamente en un ao, los sistemas de electrodos a tierra que eran efectivos, pueden terminar en tierra seca de alta resistencia.Estos factores enfatizan la importancia de un programa peridico y continuo de prueba de resistencia de tierra. No por lo tanto es suficiente verificar la resistencia de la tierra solo en el momento de la introduccin.

ALGUNAS DEFINICIONES BSICAS

Primero, definamos nuestros trminos. Desde 19181, los trminos tierra, tierra permanente, y conexiones a tierra fueron definidos para significarconexiones elctricas realizadas intencionalmente entre cuerpos elctricos (o cuerpos conductores en vecindad estrecha a los circuitos elctricos) y cuerpos metlicos en la tierra tales como varillas, tubos de agua, placas o tubos enterrados.El cuerpo metlico en la tierra se refiere comnmente como un electrodo, aun cuando sea un sistema de tubos de agua, cinta mallada o placas, o cables. Tales combinaciones de cuerpos metlicos se llaman un mallado. La resistencia a tierra que nos ocupa es la resistencia a la corriente del electrodo al interior de tierra circundante.Para apreciar porque la resistencia de tierra debe ser baja, solo necesita emplear la ley de ohm: E=RxI (donde E son volts; R, la resistencia en ohms; e I, la corriente en amperes). Suponga que tiene una fuente de 4000 volts (2300 volts a tierra) con una resistencia de 13 ohms (vea Figura 2) Ahora, suponga que un cable expuesto en este sistema toca el marco de un motor que esta conectado a un sistema de aterrizaje que tiene una resistencia a tierra de10 ohms.

Fig. 2 Ejemplo de un circuito elctrico con una resistencia a tierra muy alta.

Por la ley de ohm, existir una corriente de 100 amperes2 a travs de la falla (desde el frame del motor a tierra). Si usted llega a tocar el frame del motor y est aterriza de slidamente a tierra (parado en un charco) usted puede estar sujeto a 1000 volts (10 ohms 100 amperes.)Como puede observar del punto 2, pgina 10, esto puede ser ms que suficiente para matarlo instantneamente. Sin embargo, si la resistencia a tierra es menor a 1 ohm, el choque que recibir estar por debajo de 100 volts (1x100) y probablemente vivir para corregir la falla.El equipo puede tambin daarse de forma parecida por sobrevoltajes causados por sistemas de aterrizaje de alta resistencia.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LOS REQUERIMIENTOS PARA UN BUEN SISTEMA DE TIERRA

En una Planta Industrial u otra Central Elctrica que requiera un sistema de tierra, deben considerarse cuidadosamente uno o ms de los siguientes conceptos (Ver Fig. 3):1. Limitando a valores definidos el voltaje a tierra de la totalidad del sistema elctrico. El empleo de un sistema de tierra adecuado puede hacer esto manteniendo algn punto en el circuito al potencial de tierra.

Tal sistema de tierra proporciona las siguientes ventajas:

Limita el voltaje al cual esta sujeto el sistemaatierra, y por lo tanto fija ms definidamente el rango de aislamiento.Limita el voltaje del sistemaatierra o sistemaavoltage dela??? a valores de seguridad para el personal.Proporciona un sistema relativamente estable con un mnimo de sobre voltajes transitorios.Permite aislar rpidamente cualquier falla a tierra del sistema.

Fig. 3 Condiciones tpicas que deben ser consideradas en el sistema de tierra de una Planta.

2. Aterrizajes apropiados en gabinetes metlicos y en estructuras de soporte que forman parte del sistema elctrico y que puedan entrar encontacto con el personal. Tambin, deben ser includos los equipos porttiles operados elctricamente. Considere que tan solo una pequea cantidad de corriente elctrica tan pequea como 0.1 amperes por un segundo puede ser fatal! Una cantidad an ms pequea puede causar a usted la perdida de control muscular. Estas pequeas corrientes pueden ocurrir en su cuerpo a voltajes tan bajos como 100 volts, s su piel se encuentra mojada.

3. Proteccin contra electricidad esttica producida por friccin. Presentes los riesgos estn de shock, fuego y explosin. Objetos mviles que pueden ser aisladores intrnsecos tal como papel, textiles, transportadores de banda o bandas potencia y telas del hule pueden desarrollar sorprendentes cargas altas a menos que sean propiamente aterrizadas.4. Proteccin contra descargas elctricas directas. Estructuras elevadas, tales como chimeneas, el propio edificio, tanques de agua, etc. pueden requerir pararrayos conectados al sistema de tierra.

5. Proteccin contra voltajes inducidos por descargas elctricas. Esto es un factor, particularmente si la distribucin area de potencia y circuitos de comunicacin estn involucrados. Los pararrayos pueden ser requeridos en localizaciones estratgicas en el interior de la Planta.

6. Proporcionar buenas tierras para circuitos de control elctricos y de comunicacin. Con el uso creciente de instrumentos de control industrial, computadoras, y equipos de comunicacin, la necesidad de conexiones a tierra de baja resistencia en muchas localizaciones, en oficinas y Areas de Produccin debe de ser considerada.

VALORES MXIMOS EN EL CDIGOELCTRICO NACIONAL-NECEl Cdigo Elctrico Nacional, Seccin 250-84 establece que a un solo electrodo con resistencia a tierra mayor que 25 ohms, debe aumentarse un electrodo adicional.Recomendamos que las tierras con un solo electrodo se prueben cuandose instalen, y en forma peridica posteriormente.Las letras anteriores son resaltadas debido a su importancia. La resistencia a tierra puede variar con los cambios en el clima y la temperatura. Tales cambios pueden ser considerables. Un electrodo de tierra que fue bueno (de baja resistencia) cuando se instal, puede dejar de serlo; para asegurarse, debe revisarlo peridicamente.No podemos decirle cual debe sen el valor mximo de resistencia a tierra.Para sistemas especficos, en lugares definidos, las especificaciones se ajustan frecuentemente. Algunos requieren 5 ohms como mximo; otros no aceptan mas de 3 ohms. En algunos casos, se requieren resistencias tan bajas como una fraccin de ohm.

Esta fotografa muestra un probador de tierra Megger de balance nulo empleado en la comprobacin de un sistema de tierra en una estacin de carga de petrleo.

NATURALEZA DE UN ELECTRODO A TIERRA

La resistencia a corriente a travs de un electrodo de tierra realmente tiene tres componentes (Figura 4):1. Resistencia del electrodo por s mismo y las conexiones a el.2. Resistencia de contacto entre el electrodo y el suelo adyacente a el.3. Resistencia de la tierra circundante.

Resistencia del electrodo: Varillas, tubos, masas de metal, estructuras y otros dispositivos son empleados comnmente para conexiones a tierra.Estas normalmente son de tamao o seccin transversal suficiente que su resistencia es una parte despreciable de la resistencia total.

Resistencia de contacto del electrodo a tierra: Es mucho menor de lo que se puede pensar. Si el electrodo esta libre de pintura o grasa, y la tierra esta compacta firmemente, la Oficina de Estndares ha demostrado que la resistencia de contacto es despreciable. La oxidacin en un electrodo de hierro tiene poco o ningn efecto; l xido de hierro esta prontamente impregnado con agua y tiene menor resistencia que la mayora de los suelos.Pero si un tubo de hierro se ha oxidado lo suficiente, la parte debajo de la rajadura no es tan efectiva como una parte del electrodo de tierra.

Resistencia de la tierra circundante: Un electrodo hincado en la tierra de resistividad uniforme radia corriente en todas direcciones. Piense en el electrodo como s estuviera rodeado por capas de tierra, todas de igual espesor (vea Figura 4.)

Fig. 4 Componentes de la resistencia de tierra en un electrodo de tierra.

La capa de tierra ms cercana al electrodo tiene naturalmente el rea de superficie ms pequea y por lo tanto ofrece la mayor resistencia. La siguiente capa de tierra es algo ms grande en rea y ofrece menor resistencia. Y as sucesivamente. Por ultimo, se alcanzara una distancia del electrodo donde la inclusin de capa de tierras adicionales no aumente significativamente a la resistencia de la tierra que rodea el electrodo.Generalmente la resistencia de la tierra circundante ser la ms grande de los tres componentes que forman la resistencia de una conexin a tierra. Los distintos factores que pueden afectar ese valor se analizan en la Seccin II en Resistividad de tierra. De la seccin II, vera que la resistividad de la tierra depende del material del suelo, el contenido de humedad, y la temperatura.Esta lejos de ser constante de un valor predecible variando generalmente desde 500 hasta 50,000 ohm-cm

METADOS INVOLUCRADOS EN LA PRUEBA DE RESISTENCIA DE TIERRA

La resistencia a tierra de cualquier sistema de electrodos tericamente puede calcularse de las formulas basadas en la formula general de la resistencia:R = En donde es la resistividad de la tierra en ohm-cm, L es la longitud de la trayectoria de conduccin, y A es el rea transversal. El Profesor H.B.Dwight del Instituto Tecnolgico de Massachusetts desarrollo formulas complejas para l calculo de la resistencia a tierra para cualquier distancia desde los distintos sistemas de electrodos. (Ref.11). Tales formulas pueden simplificarse un poco basndolas en la suposicin que la resistividad de la tierra es uniforme a travs del volumen entero del suelo bajo consideracin.Ya que las formulas son complicadas, y la resistividad de la tierra no es uniforme ni constante, un mtodo simple y directo de medir la resistencia de la tierra es necesario. Aqu es donde entramos con nuestro probador de tierraMegger un instrumento porttil autocontenido que es confiable y fcil de usar. Con l usted puede verificar la resistencia de su electrodo a tierra mientras se instala; y, con pruebas peridicas, observar algunos cambios con el tiempo.Para entender el metodo de prueba a tierra, considere el diagrama esquemtico de la figura 5a. Tenga en mente nuestras observaciones previas con referencias al diagrama de capas de tierra Figura 4: con la distancia cada vez mayor desde un electrodo, las capas de tierra son de rea de superficie mayor y por lo tanto de menor resistencia. Ahora, suponga que tiene tres varillas enterradas en la tierra alguna distancia aparte y con un voltajeaplicado, como se muestra en la Figura 5a. La corriente entre las varillas 1 y

Uso tpico de un probador de tierra Megger de balance nulo con lectura digital de la resistencia de tierra medida.

2 se mide con un ampermetro; la diferencia de potencial (voltaje) entre las varillas 1 y 3 se mide con un volmetro.Si la varilla 3 se ubica en varios puntos entre las varillas 1 y 2, preferiblemente en lnea recta,4 puede obtener una serie de lecturas de voltaje. Por la ley de ohm (R=E/I) puede determinar la resistencia de la tierra en cualquier punto medido. Por ejemplo, si el voltaje medido E entre las varillas 1 y 3 es 30 volts y la corriente medida I es 2 amperes, la resistencia de la tierra R en ese punto seria 15 ohms.La serie de valores de resistencia puede graficarse contra distancia para obtener una curva (Figura 5b). Observe que a medida que la varilla 3 se mueve lejos de la varilla 1, los valores de la resistencia se incrementan pero la cantidad de incremento disminuye cada vez menos hasta que se alcanza el punto donde el valor de incremento se vuelve tan pequeo que casi puede considerarse constante (20 ohms en la Figura 5b). Las capas de tierra entre las varillas (1 y 3) tienen un rea de superficie tan grande que aaden poco a la resistencia total. Mas all de este punto, a medida que la varilla 3 se acerca a las celdas de tierra de la varilla 2, la resistencia gradualmente se eleva.

Cerca de la varilla 2, los valores suben de manera violenta.Ahora, digamos que la varilla 1 es nuestro electrodo de tierra bajo prueba. De una curva de resistencia tierra tpica, como en la Figura 5b, Cual es la resistencia a tierra de esta varilla? Llamamos a la varilla 2 puntas C de Corriente de Referencia y la varilla 3, punta P de Referencia de Potencial, (simplemente por conveniencia para identificacin). La resistencia correcta se obtiene usualmente si P (la varilla 3) se coloca a una distancia del centro del electrodo a tierra (varilla 1) cerca del 62% de la distancia entre el electrodo de tierra y C (la varilla 2).Por ejemplo, en la Figura 5b la Distancia D desde el electrodo de tierra a C es 100 pies. Tomando el 62% de esta distancia, obtenemos 62 pies. De laFigura 5b, la resistencia para esta distancia es 20 ohms. Esta es la resistencia medida del electrodo a tierra.De hecho la corriente puede existir en otras trayectorias entre los dos electrodos fijados, de tal manera que la varilla 3 pueda (y quiz deba) ser localizada en otro punto fuera de la lnea recta.Esta regla funciona bien para electrodos sencillos, tales como varillas enterradas. Tambin funciona para un pequeo grupo de varillas. Pero se debe conocer el centro elctrico verdadero del sistema de electrodos con bastante precisin. Tambin, la precisin de las lecturas es mejor si la resistividad de la tierra entre los tres electrodos es razonablemente constante.Por ultimo, C debe estar lo suficientemente lejos del sistema de electrodos a tierra de modo que el 62% de la distancia este fuera de la Esfera de Influencia del electrodo de tierra (Vea el anlisis con referencia a las Figuras 8 y 9.)Bsicamente, ahora usted ya conoce el mtodo de prueba de resistencia a tierra. El resto es refinamiento en mtodos de prueba, el uso de electrodos o sistemas de electrodos, y la informacin acerca de la resistividad de la tierra.

Fig. 5 Principio de una prueba de resistencia de tierra

METODOS DE PRUEBA BASICOS PARA RESISTENCIA DE TIERRA

Los instrumentos de Megger para pruebas de resistencia de tierra incluyen: una fuente de voltaje, un ohmetro para medir directamente la resistencia, y interruptores para cambiar el rango de resistencia del instrumento. Los cables de extensin conectan las terminales en el instrumento a tierra y electrodos de referencia, como se describir posteriormente. Un generador de manivela o un oscilados alimentado por bateras proporciona la corriente requerida; usted lee la resistencia en ohms mediante un apuntador en una escala o lectura digital desplegada.Existen dos mtodos de prueba bsicos, que se muestran esquemticamente en las figuras 6 y 7, llamados:1. Mtodo de cada de potencial, o prueba de tres terminales.2. Mtodo directo, o prueba de dos terminales.

Mtodo de cada de potencial: Esta prueba de tres terminales es el mtodo que se describe previamente con referencia a la Figura 5. Con un probador de cuatro terminales, las terminales P1 y C1 en el instrumento son puenteadas y al electrodo de tierra del electrodo bajo prueba. Con un instrumento de tres terminales, conecte X al electrodo a tierra.

Fig. 6 Prueba de resistencia de la tierra por el mtodo de Cada de Potencial o de Tres TerminalesAs como el uso de cuatro terminales es necesario para realizar las mediciones de resistividad, el uso de tres o cuatro terminales es indistinto para las pruebas de la resistencia de un electrodo o varilla ya instalada. El uso de tres terminales es ms conveniente debido a que requiere que un solo conductor sea conectado. Su aceptacin considera que la resistencia del conductor comn est includa en la medicin. Normalmente, este efecto puede ser minimizado si los requerimientos de las pruebas no son mayores, ya que la pequea resistencia adicional introducida es casi nula. Sin embargo, cuando se realizan pruebas ms complejas o se impongan requerimientos ms rgidos, puede ser mas aconsejable utilizar todos los cuatro terminales, conectando el terminal P1 con el electrodo a ser probado (conectarlo en la varilla despus de C1). Esta es una verdadera configuracin de prueba de cuatro-hilos, la cual elimina todas las resistencias de los cables de conexin desde el equipo.La precision que se ha aumentado en las mediciones, pueden resultar significantes cuando se tienen especificadas resistencias muy bajas o se usan mtodos que requieren de un dgito adicional para cumplir con requerimientos matemticos. La decision sin embargo es opcional, y se basa en los objetivos que se persigan al realizar las pruebas y en los mtodos que se utilicen. La varilla hincada C de referencia debe colocarse tan lejos del electrodo a tierra como sea practico; esta distancia puede estar limitada por la longitud de cable de extensin disponible, o la geografa de los alrededores (vea Figura 6.)La varilla P de referencia de potencial es enterrada en un nmero de puntos aproximadamente en lnea recta entre el electrodo a tierra y C. Las lecturas de resistencia son registradas para cada uno de los puntos. Una curva de resistencia contra distancia, como en la Figura 5b, se dibuja. La resistencia de tierra correcta se lee de la curva para la distancia que es alrededor de 62% de la distancia total del electrodo de la tierra a C. En otras palabras, si la distancia total es D, la distancia es 0.62D; por ejemplo, si D es 120 pies, el valor de la distancia para la resistencia de tierra es 0.62x120 74 pies.

Mtodo directo: Cuando se emplea un instrumento de cuatro terminales, las terminales P1 y C1 se conectan al electrodo a tierra bajo prueba; las terminalesP2 y C2 se conectan a un sistema de tubos de agua completamente metlico.Con un instrumento de tres terminales, conecte X al electrodo a tierra, P y C al sistema de tubos. (Figura 7). Si el sistema de agua es extenso (que cubre un rea grande), su resistencia sola debe ser una fraccin de un ohm. Despus puede tomar la lectura del instrumento como la resistencia del electrodo bajo prueba.

Fig. 7 Prueba de Resistencia de Tierra Mtodo Directo o Dos TerminalesEl mtodo directo es la forma ms simple de hacer una prueba de resistencia a tierra. Con este mtodo, la resistencia de dos electrodos en serie se mide la varilla enterrada y el sistema de agua. Pero existen tres limitaciones importantes:1. El sistema de tubos de agua debe ser lo suficientemente grande para tener una resistencia despreciable.2. El sistema de tubo de agua debe ser metlico en su totalidad, sin ningunos acoplamientos o flanges de aislamiento.3. El electrodo de tierra bajo prueba debe estar lo suficientemente lejos del sistema de tubo de agua para quedar fuera de su esfera de influencia.En algunos lugares, su electrodo a tierra puede estar tan cerca del sistema de tubos de agua que no se puedan separar a los dos y dar la distancia requerida para medicin por medio del mtodo de dos terminales. Bajo estas circunstancias, si se cumplen las condiciones 1 y 2, se puede conectar al sistema de tubos de agua y obtener un electrodo a tierra adecuado. Sin embargo como precaucin contra cualquier posible cambio futuro en la resistencia del sistema de tubos de agua tambin se debe instalar un electrodo de tierra.

EFECTOS DE LAS DISTINTAS UBICACIONES DE LA ZONDA DE REFERENCIA

Ahora bien, puede preguntar: Si la ubicacin correcta de la punta P siempre es 62% de la distancia entre el electrodo a tierra y C, porque preocuparse con todas las pruebas en otras ubicaciones de P? Porque no enterrar simplemente a P a la distancia del 62% y asumir que la resistencia medida es la resistencia de tierra correcta? Los siguientes prrafos pueden ayudar a responder estas preguntas.

Distancia mnima para C: Considere la Figura 8 que muestra las capas de tierra alrededor del electrodo a tierra y la punta de referencia C. En la Figura 8a, C esta tan cerca del electrodo de tierra, que las capas de tierra se traslapan seriamente. Entonces no se obtiene el nivel debido de la resistencia medida a medida que P se mueve lejos del electrodo a tierra; las capas de C se aaden a las capas del electrodo a tierra, por lo que la resistencia continua incrementndose.En la Figura 8b, C se coloca ms lejos. Entonces la resistencia medida se nivela lo suficiente y a la distancia 62% esta muy cerca de la resistencia de tierra real. La razn para tener a C mas lejos es asegurarse que el valor 62% este en lnea con otros valores de la curva. El valor puede ser incorrecto nicamente (suponiendo que no existan errores de medicin) si las condiciones del suelo en el punto 62% varan de las condiciones en otros puntos, causando cambios en la resistividad de la tierra. Usted desea obtener algn grado de planeacin o nivelacin de su curva para hacer fcilmente notable esa variacin.

Fig. 8 Efecto de la localizacin de C en la curva de resistencia de tierra.

Midiendo la resistencia de un sistema de tierra en un transformador cimentado en una Planta manufacturera.Como un ejemplo practico de este efecto, considere el caso que se ilustra en la Figura 9. Este muestra dos curvas de resistencia a tierra para ubicaciones de C. La curva A se obtuvo cuando C estaba 100 pies del electrodo a tierra; la curva B cuando C estaba a 700 pies. La curva Amuestra que C estaba muy cerca del electrodo a tierra. La curva B muestra la tendencia deseada hacia la nivelacin de la resistencia medida. El 62% de la distancia, da valores de la resistencia casi iguales en este caso ya que la resistividad a tierra es razonablemente uniforme.

Prueba de cada de potencial simplificada: El mtodo de prueba preferido es siempre reunir suficiente informacin para graficar la curva real de resistencia contra la distancia. En caso de que esto sea imposible, puede emplearse una prueba simplificada con compromiso en la precisin. Este procedimiento es similar al resaltado bajo el mtodo de cada de potencial, pero empieza con P a la mitad del camino entre el electrodo tierra y C.La lectura con P al 50% de la distancia desde el electrodo a tierra a C se nota como R1. La punta de referencia P entonces se mueve a una ubicacin del 40% de la distancia a C. La lectura en este punto se escribe como R2. Una tercera lectura, R3, se hace entre P al 60% de la distancia. El promedio de R1, R2 y R3 se calcula como RA. R este RA de R3 y exprese el resultado como un porcentaje de RA. Se debe determinar la desviacin mxima del por medio que es la gran diferencia entre la lectura individual y la lectura del por medio.Si este porcentaje es menor 1.2 veces a su precisin de prueba deseada, RA puede emplearse como el resultado de prueba. Como un ejemplo de esta tcnica, emplee los datos de la curva B en la Figura 9 como sigue:

Si su precisin deseada fue 5%, 57 (RA) puede empleare como el resultado.Si el resultado no se encuentra dentro de la precisin deseada, la punta C tiene que colocarse ms lejos y repetirse la prueba. Este mtodo puede dar suficiente precisin pero siempre dar valores del lado bajo (Vea el anlisis que sigue con referencia a la Tabla I.)

Algunas reglas de Pulgada en el espaciamiento de P y C: Para probar un solo electrodo a tierra, C puede colocarse normalmente a 50 pies del electrodo bajo prueba, con P colocado alrededor de 31 pies de distancia. Con un pequeo emparrillado de dos electrodos a tierra, C normalmente puede colocarse alrededor de 100 a 125 pies de distancia del electrodo bajo prueba; correspondientemente P puede colocarse alrededor de 62 a 78 pies de distancia. Si el sistema de electrodos a tierra es grande consistiendo, por ejemplo, de varias varillas o placas en paralelo la distancia para C debe incrementarse a posiblemente 200 pies, y para P a 125 pies. Necesitara una

Fig. 9 Ejemplo de cmo la localizacin de C afecta a la curva de resistencia tierra.

distancia aun mayor para sistemas de electrodos complejos, que consisten, por decir, de un gran numero de varillas o placas y otras estructuras metlicas (todas entrelazadas juntas). Para un sistema de electrodo a tierra que cubra un rea grande, consulte en Apndice II y III para tcnicas adicionales.La Tabla I es una gua til para ubicacin de la punta de referencia. Usted encuentra la figura Dimensin Mxima tomando la distancia diagonal a travs del rea del sistema de electrodos. Por ejemplo, si el rea mide 100 por100 pies, la diagonal es de alrededor de 140 pies. De la tabla, usted recorre hacia abajo la primera columna hasta 140 y lee a travs que P debe ser 365 pies desde el electrodo y C, 590 pies.

PUNTAS PEREZOSAS

Los ltimos modelos de probadores digitales de tierra pueden funcionar con resistencias de punto muy altas temporales y dar resultados confiables y exactos. La corriente y el voltaje son medidos separadamente, esto permite medidas de electrodo realizadas con resistencias de punto de prueba hasta 400 K.La ventaja de estos instrumentos que toleran resistencia de punto tan alta es generalmente que las pruebas pueden ser realizadas rpidamente sobre un sitio verde porque los electrodos no tienen que ser enterados demasiado dentro de la tierra. Sin embargo, en situaciones urbanas, las pruebas pueden ser realizadas usando postes de signo, cercas metlicas y balizas. Cuando esto no es posible, los resultados tienen que ser obtenidos acostando los electrodos temporales sobre un pedazo mojado de concreto. Este mtodo ha resultado a las mediciones del valor de pico de menos de 10k, bien dentro el valor mximo que produce el error de la lectura.Con instrumentos modernos, cualquier problema con las puntas temporales ser indicado sobre la demostracin para mostrar que la lectura no puede ser valida. Una posicin ms conveniente para las puntas debera ser usada a lo largo del hueco entre baldosas, una grieta en el concreto, o en un charco cercano.

Con los Probadores de Resistencia de Tierra MEGGER circuitos de prueba de resistencia altas, pueden ser realizados sobre una superficie pavimentada.

PRUEBAS SUPLEMENTARIAS

Hay relacionadas pruebas que pueden ser realizadas para complementar la informacin obtenida de la prueba de tierra y aumentar la proteccin proporcionada del electrodo de tierra. Una de estas pruebas de continuidad es para asegurar lo completo y adecuado en todas partes de los conductores de base y abajo del punto de contacto con el electrodo. Un probador de tres terminales o de cuatro terminales puede ser usado en una configuracin de dos terminales desviando juntos los pares apropiados. Las dos puntas de pruebas pueden ser conectadas a travs de una unin o longitud de un conductor y as medir su resistencia. Un probador de resistencia, sin embargo, solo proporciona una comprobacin de reserva conveniente, no es una prueba de continuidad totalmente rigurosa. La razn de esta seguridad es que la corriente de prueba es limitada con valores debajo de un nivel daoso al cuerpo humano. Una rigurosa prueba del lazo debe acentuar la conexin en niveles de corrientes capaces de revelar la corrosin, grietas, contactos malos y otros por el estilo. Por esta razn un medidor de baja resistencia ohmetrica capaz de 10 A o mas de corriente es preferido.Para proteger el personal que realiza una prueba de tierra, as como identificar la presencia de problemas elctricos en el sistema, el electrodo puede ser comprobado para la presencia de corriente de falla. No es raro que en un sistema desequilibrado o de fallas elctricas, que el electrodo lleve una corriente de falla constantemente a tierra. Esto puede que sea solo de multiamperios o algunos amperios, y puede ocurrir sin ser detectado. Una sensitiva abrazadera millimetro puede revelar este problema, y proteger el personal de choques elctricos en solamente algunos segundos.

COMO MEJORAR LA RESISTENCIA A TIERRA

Cuando encuentra que la resistencia de su electrodo a tierra no es suficientemente baja, existen varias forma para mejorarla:1. Alarguen el electrodo a tierra en la tierra2. Usar varillas mltiples.3. Tratar el suelo

Efecto del tamao de la varilla: Como puede sospechar, enterrando una varilla larga ms dentro de la tierra, decrece materialmente su resistencia. En general, doblar la longitud de la varilla reduce la resistencia aproximadamente 40%. La curva de la Fig. 10 muestra este efecto por ejemplo, observe que una varilla enterrada dos pies tiene una resistencia de 88 ohms: la misma varilla enterrada 4 pies tiene una resistencia de alrededor de 50 ohms. Empleando la regla de reduccin a 40%, 88 x 0.4 =35 ohms de reduccin. Una varilla de 4 pies de profundidad, por este calculo tendra una resistencia de 8835 53 ohms comparndose muy cercanamente a los valores de la curva.Tambin podra pensarse que incrementando el dimetro del electrodo disminuye la resistencia. Lo hace, pero solo un poco. Para la misma profundidad, doblar el dimetro de la varilla reduce la resistencia solo 10%. La figura 11 muestra esta relacin. Por ejemplo, una varilla de 10 pies de profundidad, 5/8 de pulgada de dimetro, tienen una resistencia de 6.33 ohms; incrementando su dimetro a 1 1/4 pulgada disminuye la resistencia solo a 5.6 ohms. Por esta razn, normalmente solo considere incrementar el dimetro de la varilla si tiene que hincarla en terreno duro.

Fig. 10 La resistencia a tierra decrece con la profundidad del electrodo hincadoen la tierra. (Fuente: Referencia 19)

Fig. 11 El dimetro de una varilla tiene poco efecto en la resistencia de tierra

Curva A, de la referencia 19Curva B, promedio de los laboratorios de prueba (UL) Underwriters Laboratories en ChicagoCurva C, promedio de los Laboratorios de prueba (UL) Underwriters Laboratories Pittsburgh.

Uso de mltiples varillas: Dos varillas bien espaciadas enterradas en la tierra proporcionan caminos paralelos. Son, en efecto, dos resistencias en paralelo. La regla para dos resistencias en la paralelo no se aplica exactamente; esto es, la resistencia resultante no es la mitad de la resistencia de la varilla individual (suponiendo que sean del mismo tamao y profundidad.) Realmente, la reduccin de dos varillas de resistencia igual es alrededor de 40%. Si se emplean tres varillas, la reduccin es 60%, y si se emplean cuatro, es 66% (vea la Figura 12).

Fig. 12 Resultados promedio obtenidos mediante varillas mltiples (Electrodos hincados a tierra).

Cuando se emplean mltiples varillas, estas deben espaciarse ms que la longitud de su inmersin. Existen razones tericas para esto, pero solo necesita referirse a las curvas tales como las de la Figura 13. Por ejemplo, si tiene dos varillas en paralelo y un espaciamiento de 10 pies, la resistencia se disminuye aproximadamente 40%. Si el espaciamiento se incrementa a 20 pies, la reduccin es aproximadamente 50%.

Fig. 13 Resistencia comparativa de varillas mltiples (Electrodos hincados a tierra). Una sola varilla equivale a 100%6

Tratamiento del suelo: El tratamiento qumico del suelo es un buen modo para mejorar la resistencia a tierra cuando no se pueden enterrar ms profundamente los electrodos de tierra (a causa de roca dura subyacente, por ejemplo.) Esta ms all del objetivo de este manual recomendar los mejores qumicos de tratamiento para todas las situaciones. Tiene que considerar el posible efecto corrosivo en el electrodo. El sulfato de magnesio, sulfato de cobre, y sal de roca ordinaria son materiales no corrosivos adecuados. El sulfato de magnesio es menos corrosivo, pero la sal de roca es ms barata y hace el trabajo si se aplica en una zanja excavada alrededor del electrodo (Figura 14.)El tratamiento qumico no es un modo permanente de mejorar su resistencia a tierra. Los qumicos son deslavados gradualmente por la lluvia y drenaje natural a travs del suelo. Dependiendo de la porosidad y la cantidad de lluvia, el periodo de reemplazo vara. Pueden pasar varios aos antes que sea necesario otro tratamiento.El tratamiento qumico tambin tiene la ventaja de reducir la variacin estacional en la resistencia que resulta del mojado peridico y secado del suelo. (Vea las curvas de la Figura 15.) Sin embargo, solo debe considerar este mtodo cuando los electrodos mltiples o profundos no sean prcticos.

Fig. 14 Mtodo de trincheras para la preparacin del terreno7

Fig. 15 El tratamiento qumico del suelo aminora las variaciones estacionales de la resistencia tierra de los electrodos8