MEDICIONES DE RESISTENCIA DE TOMA A TIERRA Y RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS Autor: Ing. Mercedes Rosado.

INTRODUCCIÓN Dada la importancia que para el diseño y la explotación exitosa de una malla electrotécnica representa conocer el valor de resistividad de los suelos y el de resistencia de toma a tierra; la presente conferencia tiene como objetivo brindar algunos conocimientos básicos imprescindibles para abordar el tema.

MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DE LOS SUELOS

La resistividad de los suelos o rocas puede medirse directamente por diversos métodos. Tales determinaciones experimentales pueden efectuarse de tres modos diferentes: •Por medio de mediciones Geoeléctricas realizadas en la superficie del terreno. Sondeos Eléctricos Verticales (SEV), sondeos magneto telúricos, etc. La medición estudia un volumen grande de suelo en su estado natural. •Por mediciones efectuadas en el interior de sondeos mecánicos. El suelo se estudia en su estado natural, con mejor detalle pero mas local (menos volumen de suelo). •Por laboratorio en muestras extraídas de afloramientos, sondeos mecánicos, etc. Abarca un volumen pequeño de suelo el cual es alterado y puede no ser representativo.

Mediciones Geoeléctricas. Sondeos Eléctricos Verticales. Particularidades de método. Los Sondeos Eléctricos Verticales (SEV), son dispositivos de cuatro electrodos AMNB en línea recta y simétricos respecto a un centro O. Los electrodos A y B son electrodos de corriente y M y N de potencial Los métodos más utilizados son el Schlumberger y el Weneer. La diferencia entre ambos radica en la configuración geométrica de los electrodos AMNB.

Métodos de medición Wenner

Para cada abertura a se obtiene un valor de ρa (ρ aparente).

Métodos de medición Schlumberger

Para cada abertura de los electrodos de corriente A y B se obtiene un valor de ρa

Resistividad de los suelos Los datos obtenidos de estas mediciones son procesados obteniendo gráficos que posteriormente son interpretados mediante nomogramas (Álbum de curvas teóricas) de diferentes autores (Orellanas-Money, Pilaef, etc.) o programas de computación. Los resultados obtenidos difieren según la distribución geoeléctrica del suelo.

MEDICIONES DE RESISTENCIA DE TOMA A TIERRA POR EL METODO DE CAIDA DE POTENCIAL

Existen varios métodos de medición de resistencia de toma a tierra. Uno de los mas utilizados es el de caída de potencial o de los tres puntos, pues es aplicable a todo tipo de sistema de tierra .

Principios del método • Este método consiste en hacer circular una corriente eléctrica a través del sistema de tierra objeto de estudio, midiendo al mismo tiempo los valores de caída de potencial que el paso de esta corriente provoca entre el sistema y un electrodo de potencial utilizado como referencia para la medición. Además del electrodo de potencial el circuito está constituido por un electrodo de corriente cuya finalidad es cerrar el circuito que permite circular la corriente por el sistema a medir.

Principios del método Esquema de medición por el método de caída de potencial I

V

E

P

C

x d Resistencia aparente

Resistencia real

E

x

C

Curva de resistencia aparente para las diferentes posiciones del electrodo de potencial. Curva de potencial

Electrodo de corriente La ubicación del electrodo de corriente (C), estará en función de las dimensiones del sistema de tierra a medir, de forma tal que se considere en el infinito. Un criterio empírico presupone una distancia mínima de partida igual a 5 veces la diagonal mayor del sistema a medir.

Electrodo de potencial La distancia del electrodo de potencial estará en función de la ubicación del electrodo de corriente. Si se tiene en cuenta la interacción mutua malla – electrodo de potencial – electrodo de corriente, su ubicación mas factible desde el punto de vista teórico es 0.62 la distancia del electrodo de corriente.

Curva de potencial Si realizamos mediciones, ubicando el electrodo de potencial en diferentes posiciones entre la malla y el electrodo de corriente, obtendremos una curva de potencial o resistencia aparente. La meseta o zona estable de la curva nos indica la resistencia real del sistema a medir. Esta meseta debe cumplir con la condición de que tres puntos contiguos de la misma no presenten una diferencia mayor de un 10 %. Principios del método

Meseta o curva de potencial Distancia del electrodo de Potencial al punto de medición

Distancia del electrodo de Corriente al punto de medición

Resistencia

Metros

Ohms

Metros

360,00

0,60

1800,00

540,00

0,60

2,00 1,80 1,60 1,40

720,00

0,61

900,00

0,62

Ohms

1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20

1080,00

0,62

1260,00

0,62

1440,00

0,63

0,00 0,00

500,00

1000,00 1500,00

Distancia en metros

2000,00

Correcciones • Por la interacción mutua entre las áreas diferentes de los elementos del sistema. • Por impedancia mutua entre los conductores del dispositivo de medición.

Correcciones • Por interacción mutua. Re = ρ 2π

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢⎣

1 2

2

C 1 P 1 − 2 C 1 P 1 cos Φ 1

− 1 − C1

⎤ ⎥ ⎥ 1 ⎥ P 1 ⎥⎥ ⎥ ⎥⎦

Donde:

ρ=

C1 = P1 = Φ=

Resistividad del suelo (Ω/m) Distancia del electrodo de Corriente C en (metros). Distancia del electrodo de Potencial P en (metros). Angulo entre el electrodo de Corriente y el electrodo de potencial.

ANSI/IEEE Std 81-83. IEEE Guide for Measurement of Impedance and Safety Characteristics of Large, extended or Interconnected Grounding Systems,

Correcciones • Por impedancia mutua entre los conductores del dispositivo de medición. Para ser valida ésta corrección debe cumplirse la condición: C< d

y P< d

d = 503 . 292

ρ f

en metros

Donde:

ρ = Resistividad del suelo (Ω/m) d = Profundidad skin f = Frecuencia de medición

De proceder estas correcciones, las ecuaciones a utilizar estarán en función de las dimensiones y geometría del dispositivo de medición

RECOMENDACIONES • Realizar siempre que sea posible las mediciones de resistividad de los suelos in situ. • En medios estratificados tomar como valor de ρ para el calculo, el del horizonte donde se prevé dar soluciones. • En las mediciones de tierra, ubicar, siempre que sea posible, el electrodo de corriente a una distancia no menor que 6 veces la diagonal mayor de una malla. • Establecer como metodología de trabajo en las mediciones de tierra la curva de potencial