Resistencia Puesta A Tierra

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA I. 

Objetivo:   Medir la resistencia de puesta a tierra de un pozo a tierra.



II. 

Marco teórico. Introducción

Los Sistemas de Conexión a Tierra (SCT) son parte indispensable de las instalaciones eléctricas, sean éstas de potencia, comunicaciones, medición o instrumentación. Uno de los parámetros característicos de los SCT es la denominada Resistencia a Tierra. Tierra. Este valor es un indicador, aunque no concluyente, del adecuado funcionamiento del SCT. Los SCT pueden ser tan simples como una barra enterrada verticalmente, un conductor desnudo enterrado horizontalmente, o complejos y extensos formados por mallas hecha de conductores horizontales algunas veces combinada con la inserción de barras verticales. Uno de los factores que determinan la complejidad de un SCT es la resistividad del terreno, su estructura geológica superficial y el máximo valor de resistencia a tierra permitido. Medición de la resistencia a tierra

Una vez que se construye un sistema de conexión a tierra, debe medirse la resistencia del mismo con la finalidad de comprobar que cumple con los valores exigidos. Por otro lado al verificar la integridad de un sistema de conexión a tierra, la resistencia a tierra es un indicador de cuan efectivo está el sistema para el retorno de las corrientes de falla. La prueba de medición de la resistencia a tierra no da información alguna sobre la seguridad que pueda ofrecer un SCT bajo una condición de falla, especialmente con referencia a los voltajes peligrosos que puedan aparecer en la superficie del terreno. Aún cuando el valor de la resistencia a tierra esté por debajo de los valores requeridos, puede darse el caso de que no cumpla con los límites de voltajes permitidos para la seguridad del personal y los equipos [5]. En resumen: ¡ UN BAJO VALOR DE RESISTENCIA A TIERRA NO GARANTIZA LA SEGURIDAD DEL PERSONAL EN EL TERRENO SOBRE EL SISTEMA DE CONEXIÓN A TIERRA O EN SUS INMEDIACIONES ¡ Finalmente debido a los cambios que puedan ocurrir en el terreno y con fines de mantenimiento preventivo, se hace necesario medir periódicamente la resistencia a tierra para garantizar la adecuada conexión al terreno.

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

Método de la caída de potencial

El método mas utilizado para la medición de la resistencia a tierra es el denominado: “Método de la Caída de Potencial”. Este método requiere dos electrodos

auxiliares, una fuente de voltaje, voltímetro y amperímetro. La disposición y conexión

de

los

equipos

se

muestra

en

la

figura

5.

  Con referencia a la figura 5: ST: Sistema de conexión a tierra al cual se le va a medir la resistencia re sistencia Ev: Electrodo auxiliar de voltaje Ei: Electrodo auxiliar de corriente V: voltímetro A: Amperímetro Vf: Fuente de alimentación La resistencia a tierra del sistema ST está representada por la relación entre el voltaje medido en un punto remoto, teóricamente a una distancia infinita de ST, y la corriente inyectada I. En la realidad ubicar un punto a una distancia infinita de ST es imposible. Sin embargo para fines prácticos, y dentro del rango de exactitud de los instrumentos, es posible aproximarse al valor de voltaje V ∞ del sistema ST, que representa el voltaje de ST respecto a una referencia remota, ver figura 3. Para analizar el método de medición se recurre nuevamente a los electrodos hemisféricos enterrados en un terreno homogéneo, y asumiendo que la distancia entre ellos es mucho mayor que sus radios. La impedancia interna del voltímetro se considera de un valor elevado de tal forma que Ivb. Bajo estas condiciones el voltaje medido por el voltímetro V será la diferencia de potencial entre ST y Ev. El voltaje respecto a una referencia remota de cada uno de estos electrodos es:

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

Se conoce que el valor verdadero de la resistencia del sistema ST está determinada por:

El factor que se sustrae del valor verdadero en la resistencia medida Rm een n (17), es el error cometido en la l a medición. De esta forma el valor medido se puede expresar como la suma algebraica de dos factores: el valor verdadero Rv, y el error cometido en la medición Re debido a la influencia del electrodo auxiliar de corriente Ei.

Si por algún medio se consigue anular Re, el valor medido será igual al valor verdadero. Un primer análisis de la expresión (17) permite concluir que en la medida que las distancias D, x, y se incrementan, el valor medido se aproxima mas al valor verdadero. El perfil de voltaje en la medición con el método de la caída de potencial

El voltímetro ubicado como se indica en la figura 5, mide la diferencia de voltaje entre ST y el punto donde se conecta el electrodo auxiliar Ev. Para diferentes puntos intermedios alineados entre ST y el electrodo auxiliar de corriente Ei, el voltaje medido es originado por la superposición del perfil de voltaje del sistema ST y el correspondiente al electrodo Ei. Esto da como resultado una curva de variación

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA de

voltaje

similar

a

la

que

se

indica

en

la

figura

6(a).

  Para distancia Di mayores, figura 6(b) D1a y D>>b, la corriente inyectada es aproximadamente constante, la división del voltaje medido entre la corriente da como resultado una curva similar, pero multiplicada por el factor 1/I y en unidades de resistencia. Debido a esto, es común c omún encontrar en los manuales de los fabricantes de aparatos para medir resistencia a tierra un perfil de resistencia en lugar del perfil de voltaje.

III. 

Procedimiento Procedimien to y ejecución.

Distancia del electrodo de corriente al electrodo bajo prueba(m)

N°

Distancia del electrodo de Potencial al electrodo bajo prueba(m)

Resistencia Medida(Ohm)

1 2 3 4 5 6 7 8

2 4 6 9 11 13 14 14.5

39 49 51.4 52.6 53.2 55.2 60.0 60.3

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

IV. 

Cuestionario.

1.  ¿Por qué es importante un sistema de puesta a tierra? “Las puestas a tierra se establecen principalmente con objeto de limitar la tensión

que, con respecto a tierra, puedan presentar en un momento dado las masas metálicas, asegurar la actuación de las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los materiales eléctricos utilizados” (Instrucción Técnica Complementaria 18). Por lo tanto, las tomas de tierra protegen tanto a los equipos como a las personas de diferencias de potencial peligrosas. Los objetivos de un sistema de puesta a tierra en baja tensión son los siguientes: · Proveer seguridad a las personas limitando la tensión de contacto. · Proteger las instalaciones dando un camino de baja impedancia. · Mejorar la calidad de la señal minimizando el ruido electromagnético. · Establecer un potencial de referencia equipotencializando el sistema

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA 2.  ¿Es necesario al medir la resistencia de los electrodos a tierra que los tres puntos se encuentren en línea recta?

Es necesario que los puntos se encuentren separ separados ados varias veces la longitud del electrodo para que la gráfica muestre el aplastamiento en la "S", pero si el local tiene problemas para colocar losenelectrodos en linea l ineayrecta, se pueden efectuar mediciones con los electrodos "L" ( a 90 grados) las lecturas obtenidas obtenidas son muy cercanas a las reales, aunque un poco menores

3.  ¿Cómo influye en la resistencia de puesta a tierra el material del suelo? Explique.

La resistividad del terreno varía ampliamente a lo largo y ancho del globo terrestre, estandodeterminada por: SALES SOLUBLES La resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos; ésto es, por la cantidad de humedad, minerales y sales disueltas. Como ejemplo, para valores de 1% (por peso) de sal (NaCl) o mayores, la resistividad es prácticamente la misma, pero, para valores menores de esa cantidad, la resistividad es muy alta. COMPOSICIÓN DEL TERRENO La composición del terreno depende de la n naturaleza aturaleza del mismo. Por ejemplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40-500 ohm-m por lo que una varilla electrodo enterrada 3 m tendrá una resistencia a tierra de 15 a 200 ohms respectivamente. En cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 ohmm o más alta, y tratar de conseguir una resistencia a tierra de unos 100 ohm o menos con una sola varilla electrodo ele ctrodo es virtualmente imposible. ESTRATIGRAFÍA El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. En los 3 m de longitud de una varilla electrodo típica, al menos se encuentran dos capas diferentes de suelos. En XX se encuentran ejemplos de diferentes perfiles de resistividad.

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA COMPACTACIÓN La resistividad del terreno disminuye al aumentar la compactación del mismo. Por ello, se procurará siempre colocar los electrodos en los terrenos más compactos posibles.

4.  ¿Qué importancia tiene el material del d el electrodo? Explique.

5.  En libros de texto se menciona el uso de la sal como medio químico para mejorar la resistividad, ¿es correcto?

Así fue la práctica hasta hace unos años en que se estudió el caso. La sal se diluye por presión osmótica en el terreno, y ésto, al principio, mejora mejora la resistividad del terreno. Pero, al paso del tiempo,de la corrosión que sufrió el metal en nuevamente contacto con la sal y la disminución paulatina la concentración salina, elevan la resistividad. La bentonita, con su propiedad de retención de agua, es lo más recomendado actualmente para mejorar un terreno, siempre y cuando se mantenga húmedo.

6.  Explique en que consiste el método del 62% para la medición de puesta a tierra. Regla del 61,8 %

El valor verdadero de la resistencia a tierra también puede obtenerse a partir de la resistencia medida si se encuentran las relaciones entre los valores x, y, D que anulen el error cometido, es decir:

  ecuación: Despejando y de (22) y sustituyendo en (21) se obtiene la siguiente

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA x 2 + D.x −D2 = 0 Ecuación que tiene como solución x = 0,618.D y x = -1,618.D. Esto significa que ubicando el electrodo auxiliar Ev a una distancia del 61,8 % de la distancia D, la resistencia medida es igual al valor verdadero de la resistencia del sistema ST. La solución negativa de x no tiene interpretación dentro del contexto de ubicación de los electrodos: D = x+y.

7.  Graficar los valores de resistencia de puesta a tierra obtenidos contra la distancia de 0 a P2. Indicar la resistencia de puesta pu esta a tierra del sistema medido.

8.  ¿Qué valor debería de tener como máximo el sistema de puesta a tierra en los sistemas eléctricos según la normativa peruana? ¿El pozo a tierra medido cumple cu mple con el valor estalbecido?

Según el código nacional de electricidad electric idad En las Reglas 60-712 Se especifica una valor de resistencia máximo de 25 Ohm. Ahora bien hay que tener en cuenta la l a aplicación. Asi por ejemplo para lugares intrinsicamente seguros Regla F3.2.2. e) Se habla para Salas de Control una resistencia de 1 Ohm. Para Sub Estaciones se debe hacer un cálculos en función de las máximas corriente de falla a tierra. Ver Regla 190-304. 1).  1). 

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA 9.  ¿Qué materiales se usan como suelos artificiales o tratamientos químicos para disminuir la resistividad de los sistemas de puesta pu esta a tierra?

Para que se garantice un sistema de puesta atierra (SPT) adecuado, este debe presentar una baja resistencia Esto Es to es fundamen fundamental tal para asegu asegurar rar la correcta conducc conducción ión de la energía. Antigua Antiguamente mente se sugería que la resistencia a tierra de los electrodos se reduzca por tratamiento químico. Los elementos químicos recomendados son cloruro de sodio (sal común), sulfato de magnesio, sulfato de cobre, bicarbonato de sodio, cloruro de calcio, ceniza. Sin embargo estos materiales contienen elementos como óxidos de carbón, titanio, potasio, sodio, magnesio, calcio, sílice y carbón los cuales en condiciones húmedas pueden reaccionar inevitablemente con el cobre y el acero y provocar una corrosión acelerada. La prueba de impedancia del sistema de tierra no necesariamente detectará esta corrosión y esto no es suficiente para indicar que el sistema depuesta a tierra está en buenas condiciones.   El cobre es el material más ampliamente utilizado como electrodo para estos sistemas de puesta a tierra. Sus propiedades muy bien probadas y ensayadas, de relativamente baja resistencia eléctrica, maleabilidad y buena resistencia a la corrosión, aseguran que es y será el material preferido por muchos años, pero para asegurar una correcta descarga de la energía, se necesita que su radio sea grande, lo que implica precios insostenibles.  10. ¿Cómo se clasifican los sistemas de puesta a tierra según la normativa n ormativa internacional?

Sistema de Puesta a Tierra a Baja Frecuencia: es el conjunto de elementos que, en

caso de una falla a tierra en alguna parte de u un n Sistema de Potencia con ssus us neutros puestos a tierra, constituyen ju junto nto con el suelo, el divisor de corrientes de retorno a los neutros de de las fuentes de energía eléctrica contribuyentes a la falla. Entre los elementos mas comunes de un sistema de puesta a tierra se encuentran los siguientes: suelo na natural, tural, cables de guarda, guarda, neutros corridos, pa pantallas ntallas de cables de potencia, envolturas metálicas de cables de potencia y tuberías de cables enterradas. La puesta a tierra de protección, es aquella que se instala con el objetivo primario

de prevenir accidentes a las personas personas que interactúan con el sistema de potencia. En el sistema de potencia, con el fin de de prevenir el riesgo de choque eléctrico, se deben conectar todas las partes de una instalación que no ssee encuentren energizadas al sistema de puesta a tierra, en especial cuando estas piezas piezas puedan entrar en contacto con partes energizadas por condiciones de averías o falla

 

RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

La puesta a tierra de servicio, por su parte, es aquella conexión a tierra que

pertenece al circuito de corriente de trabajo, es decir, el centro de de la estrella de generadores y transformado transformadores. res. Algunos autores incluyen en esta categoría los circuitos de tierra de los pararrayos pararrayos y otros dispo dispositivos sitivos de protección contra sobretensiones (bobinas, cables de tierra, etc.).

V. 

Observaciones Observacio nes y conclusione conclusiones. s.

  Observamos que al tomar medias cercanas al 62% estas tenían una



variación mínima entre ellas. 

  Tuvimos un inconveniente al realizar las medidas ya que nos encontramos



con cemento en una de las distrancias.    Concluimos que al ser las medidas cercanas al 62% muy próximas entre ellas el método del 61.8% es correcto.  

  Concluimos que el sistema de puesta a tierra estaba mal diseñado ya que



tenia una resistencia de 55 muy grande para ser de un laboratorio 

VI. 

Bibliografía. http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe70.html     http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe70.html   http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/15850/1/resistencia_a_ti





erra.pdf  

  http://www.lu3hba.com.ar/ARTICULOS%2010/Medicion%20de%20Siste



ma%20de%20Puesta%20a%20Tierra.pdf  

  http://es.scribd.com/doc/53165994/10/Medida-de-la-resistencia-de-una-



puesta-a-tierra   puesta-a-tierra

  http://www.fluke.com/fluke/eses/Earth-Ground/Fluke-



1621.htm?PID=56019   1621.htm?PID=56019