4.4 Métodos para pruebas en tierras físicas.
4.4.1 Método de medición de WENNER.
Consiste en colocar 4 electrodos de prueba en línea separados en línea
separados una distancia A y enterrados en el suelo a una profundidad de
H= 20 cm, como se muestra en la figura 4.1. Este método se aplica cuando
el aparato de prueba es de baja potencia o tiene capacidad limitada para
detectar bajo voltaje y es eficiente en términos de la relación del voltaje
recibido por unidad de corriente transmitida.
Sin embargo, el arreglo de WENNER es el menos eficiente desde una perspectiva
operacional, ya que requiere de un arreglo de cables largo, separación
grande entre electrodos y, de hecho, una persona por electrodo para
completar la prueba en un tiempo razonable. También, debido a que los 4
electrodos se deben mover después de cada lectura, es más susceptible a
los efectos de las variaciones laterales.
Los dos electrodos extremos están conectados a las terminales de corriente C1 y
C2 y los dos electrodos centrales están conectados a las terminales de
potencial P1 y P2 del megger de tierra.
Algunos instrumentos del tipo megger de tierra disponen de una terminal-guarda
que está conectada a un electrodo, con la finalidad de minimizar los efectos
de las corrientes parasitas de valor relativamente elevado que pueden
distorsionar los resultados leídos.
Figura 4.1 Conexión del megger de tierra para los electrodos de medida de
resistencia del suelo.
Para realizar una medición de resistividad del suelo y obtener resultados
satisfactorios, se debe seguir un procedimiento básico.
o Los electrodos deben enterrarse en el sueldo a una profundidad de 20 cm o
hasta que se presente resistencia mecánica al enterrarlo, definiendo una
resistencia de contacto aceptable.
o Los electrodos deben estar siempre alineados.
o La distancia entre los electrodos debe ser siempre igual.
o Para cada separación definida entre los electrodos, ajustar el potenciómetro
y el multiplicador del megger (en su caso) hasta que el galvanómetro del
aparato indique cero, con el equipo conectado.
o La separación entre los electrodos debe variar de acuerdo con la serie de la
tabla 4.1 equivaliendo a una medida por punto para cada distancia
considerada.
o La distancia entre los electrodos corresponde a la profundidad del suelo
cuya resistividad se está midiendo.
o Si el puntero del galvanómetro oscila insistentemente significa que existe
alguna interferencia que se debe eliminar o minimizar, alejando, por ejemplo
los puntos de medición.
o Se deben anotar las condiciones del suelo: Humedad, Temperatura, Etc.
o El valor de la resistividades calcular con la ecuación:
p=2∗π∗A∗R [Ω−m ]
Posición de los
electrodosResistividad medida
Resistividad media
Ω.m
Distancia (m)Puntos medios
A B c D E
2
4
8
16
32
64
A= Distancia entre electrodos, en m.
R= Valor de resistencia del suelo, indicada en el potenciómetro del megger, en Ω.
Con base a los valores resultantes de la medición, se calcula la resistividad media,
es decir:
Calcular la media aritmética de los valores de resistividad del suelo para
cada separación considerada.
Calcular el desvió de cada medida con relación a la media aritmética antes
calculada.
Despreciar todos los valores de resistividad que tengan un desvió superior
al 50 % con relación a la media.
Cuando se tiene un gran número de valores desviados de la media es
conveniente repetir las mediciones en campo.
La posición de los electrodos y el sentido en que se deben medir se muestran en
la figura 4.2.
Figura 4.2. Posición de los electrodos en el terreno para la medición de la
resistividad del suelo.
Figura 4.3. Paso de corriente por los electrodos de potencial.
4.4.2 El método de SCHLUMBERGER.
Con este método de gana economía en lo que a mano de obra se refiere, dado
que los electrodos de los extremos se mueven cuatro o cinco veces por
cada movimiento de los electrodos internos, la reducción en el número de
movimientos de los electrodos también reduce el efecto de las variaciones
laterales en los resultados de prueba.
Se puede lograr también un considerable ahorro de tiempo usando el teorema de
reciprocidad con el arreglo de SCHLUMBERGER, cuando se tiene
problema con la resistencia de contacto. En virtud de que la resistencia de
contacto normalmente afecta a los electrodos de corriente más que a los
electrodos de potencial, el par interior fijo se puede usar como los
electrodos de corriente. A esta configuración se le conoce como “el
método de Schlumberger inverso”, el uso de este método aumenta la
seguridad del personal cuando se inyectan corrientes elevadas.
Cuando se manejan corrientes elevadas se requiere de cables más robustos, por
el método de Schlumberger inverso se reduce el uso de cables gruesos y
tiempo de movimiento de los electrodos, la separación mínima accesibles
es del orden de 10.0 m (para una distancia de 0.5 m de los electrodos
interiores).
Las lecturas de voltaje son menores para el método de schlumberger y esto puede
ser un problema crítico cuando la profundidad requerida para la prueba está
más allá de la capacidad del instrumento de prueba o resulta que las
lecturas de voltaje son muy pequeñas para ser consideradas.
Figura 4.4 Arreglo de SCHLUMBERGER.
Recomendaciones prácticas para prueba
Se ha encontrado que se debe tener cuidado especial cuando se prueba para:
Eliminar acoplamientos mutuos o interferencias debido a conductores en
paralelo con las líneas de fuerza. Los rollos o carretes de cable con ejes
paralelos a la inyección de corriente y medición de voltaje y la pequeña
separación de cable para grandes espacios (mayores de 100 m) pueden
dar como resultados erróneos.
Asegurar que la instrumentación y energización sea adecuada (es decir, el
criterio de selección del equipo, niveles de potencia, interferencia y filtrado).
Tomar verificaciones operacionales de presión (por ejemplo, Verificaciones
de campo).
Reducir la resistencia de contacto (usar agua con sal y otros elementos
apropiados).
Instruir al personal a usar mejores separaciones para las pruebas en áreas
que muestren cambios agudos (es decir, para identificar el efecto de las in
homogeneidades y dar datos aumentados para mejor interpretación).
Figura 4.5 Diagrama de conexión.
Este equipo está destinado a la medición de la resistividad del suelo o de la
resistencia de la malla de tierra, está constituido por un generador de
corriente alterna que alimenta dos circuitos básicos, un circuito rectifica la
tensión generada, obteniéndose un campo magnético de sentido fijo en la
bobina BC. Las terminales internas del generador se conectan a los
circuitos de corriente C1-C2 a los que se conectan los electrodos de medida.
Para medir la resistencia de una malla de tierra, es necesario montar los
electrodos como en la figura 4.5 y accionar el generador del equipo por P2
la corriente inyectada en C2 circula la trayectoria C2-C1, pasando. En estas
condiciones el Megger de tierra registra la caída de tensión entre los
electrodos P2 y C1 conectado a P1.
4.5 MANTENIMIENTO DE LA RED DE TIERRAS.
Las principales actividades recomendadas para el mantenimiento de las redes de
tierra se pueden resumir en las siguientes:
1. Verificar la resistividad del terreno durante la época de secas, cada medio
año y mantener y comparar el registro con lecturas previas.
2. En las subestaciones pequeñas se debe echar agua en los periodos de
seca, durante intervalos de tiempos regulares.
3. Cuando se expande el sistema eléctrico, la red de tierras se debe expandir
también usando electrodos de tierra adicionales y también cable para malla
de tierra por separado.
4. Los electrodos se deben colocar en la tierra hacia arriba en la posición
verticalmente correctamente.
5. El conductor entre los electrodos y la malla de tierra debe ser el mismo
material, es decir: cobre o acero galvanizado.
6. Verificar que las conexiones a tierra y que las uniones estén bien apretadas.
7. Pasar el conductor de continuidad de tierra a través de los tubos
galvanizados (en su caso) donde están siendo dañados.
8. Inspeccionar los conductores de la malla de tierra que estén rotos y
cambiarlos cuando sea necesario usando el mismo tamaño de conductor.
9. La resistencia de tierra de los siguientes equipos se debe medir durante la
época del año que sea más seca.
a) Tanque del transformador y otras partes metálicas.
b) Apartarrayos.
c) Neutro de los transformadores.
El valor de la resistencia medido no debe ser mayor de 2Ω para un mejor
comportamiento.
10. En el caso que el conductor de tierra no de la continuidad apropiada, se
riega una mezcla de agua y sal a través del tubo o electrodo de tierra.
11. Si se encuentra que la tierra es corrosiva, se deben reemplazar los
electrodos de tierra de acero por cobre o por acero recubierto por cobre.
12. El conductor de continuidad de tierra se debe soldar en forma apropiada
con el electrodo de tierra.
13. Prevenir las uniones provenientes del conductor de tierra.
Figura 5.1 Demostración de un sistema de conexión a tierra industrial.
Figura 5.2 Posición del Megger de tierra para la medición de la resistencia de
malla.
Figura 5.3 Curva que define el valor de la resistencia de malla.
Figura 5.4 Instalación de un electrodo de tierra con aditivo para mejorar la
resistencia.
Figura 5.5 Relación de la corrosividad con la resistividad del suelo.