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.