MEDICIONES ELECTRICAS TELUROMETRO Y PUESTA TIERRA HORIZONTAL

para

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA

ELECTRICA

TEMA:

TELUROMETRO Y SPT HORIZONTAL

CURSOCURSO : MEDICIONES ELECTRICAS : MEDICIONES ELECTRICAS

PROFESORPROFESOR : ING. SOLIS FARFAN : ING. SOLIS FARFAN

ROBERTOROBERTO

ALUMNOSALUMNOS : :

Ascencio Dionicio AngeloAscencio Dionicio Angelo

López Días Hubert López Días Hubert

Santos Valencia PedroSantos Valencia Pedro

Vidal Taboada MiguelVidal Taboada Miguel

De la Cruz Rolando De la Cruz Rolando

CICLOCICLO : : 2009 - II2009 - II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

“AÑO DE LA UNIÓN FRENTE ALA CRISIS EXTERNA”

MEDICIONES ELECTRICAS TELUROMETRO Y PUESTA TIERRA HORIZONTAL

Callao, 21 de Noviembre del 2009

TELURÓMETROS

DEFINICIÓN

Es un instrumento que sirve para medir la resistencia de la Puesta a Tierra en ohmios y así poder determinar el estado en que se encuentra el pozo. Hay algunos modelos que tienen la opción de medir la resistividad del terreno, que es un dato fundamental y básico para seleccionar el tipo de pozo a implementar

¿Por qué medir la resistividad? Es necesario para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con las instalaciones, así como mantener en condiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.

MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA A TIERRA

Para medir la resistencia de una red externa se utiliza un instrumento llamado

Telurímetro cuyo principio de funcionamiento se basa en el hincado de 4 jabalinas a

saber: las 2 extremas para la circulación de una corriente y las 2 centrales para la

medición de tensión, de manera que el instrumento directamente indique el valor de

resistencia, es decir el cociente entre tensión y corriente.

Regularmente se utiliza el método de las 3 jabalinas y para ello el borne E del

instrumento se conecta a la jabalina ó punto a medir, mientras que los bornes S y H se

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conectan a los cables provenientes de 2 jabalinas auxiliares dispuestas alineadas

entre sí y a cierta cantidad de metros del instrumento. Después se pone el selector en

Re 3 polos y pulsando " START " se lee el valor de resistencia.

El instrumento viene en una valija junto a todos sus accesorios

El valor de la resistencia a tierra no debe exceder los 10 ohmios. Este límite superior

es una directiva, pero para muchas instalaciones los valores de resistencia requeridos

pueden ser mucho menores.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TELURÓMETRO

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DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS

1. Conector hembra para la conexión de tierra.2. Indicador de funcionamiento y de circuito abierto.3. Conmutador de memoria de lectura.4. Tecla de desactivación del temporizador.5. Display LCD.6. Conectores hembra para conductor “line”.7. Conmutar de funciones.8. Conmutador de escala de ohmios.9. Pulsador de operación.10. Tecla de activación del temporizador

EXPLICACIÓN DE LAS MEDIDASPASOS PREVIOS

El primer paso para realizar la medida es conectar las puntas de prueba a los terminales E, P y C respetando el código de colores.Una vez hecho esto se debe clavar en el suelo las dos piquetas separadas entre sí por una distancia de 5-10 metros y en línea recta con lo que será el electrodo.Ahora se deben conectar las puntas amarilla y roja a la primera y segunda piqueta respectivamente.Ahora ya está todo dispuesto para realizar las diferentes medidas.

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PROCEDIMIENTO PARA MEDICIÓN DE RESISTENCIA DE PUESTA ATIERRA

1. Objeto

El objeto de este procedimiento es establecer los criterios técnicos que han de seguirse en la realización sistemática de las medidas de la resistencia de las instalaciones de puesta a tierra.

2. Definición

El valor de resistencia de tierra se define como la resistencia entre un conductor puesto a tierra y un punto a potencial cero.

3. Personal que efectúa las mediciones

La persona que efectúa las mediciones debe ser un instalador eléctrico autorizado o personal técnicamente competente. Como tal instalador o técnico competente, conocerá las normas básicas de seguridad en el ámbito de este procedimiento y estará familiarizado con el manejo del telurómetro o telurómetro-resistivímetro con el que se efectuarán las mediciones. Previo a cualquier medición, habrá leído y entendido este procedimiento o habrá solicitado la oportuna formación adicional al respecto.

4. Equipo necesario

Un telurómetro o medidor de tierra (dada la gran variedad de modelos en el mercado no se especifica características técnicas). Consultar instrucciones de uso propias.

Dos piquetas de acero o acero cobreado de 30 cm de longitud y 14 mm de diámetro.

Adicionalmente a los cables que lleva el telurómetro de origen, 2 cables flexibles y aislados de las mismas características que los correspondientes a los testigos de tensión e intensidad de una longitud de 100 metros y 150 metros respectivamente, en carretes independientes para enrollar y transportar.

Grapas de conexión, pinzas de cocodrilo u otro sistema que asegure la perfecta conexión de picas y testigos a sus respectivos cables del medidor.

Maza para clavar las piquetas, cinta métrica, herramientas y útiles de uso general.

Impresos de mediciones (Informe del instalador), bolígrafo y calculadora.

Medida de resistencia de puesta a tierra

Según lo indicado en la definición para una correcta medición debemos colocar el testigo de tensión en un punto a potencial cero. Se procederá siempre de la siguiente manera.

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Como aspectos previos:

Se deberá comprobar en todos los casos la ausencia de tensión en tierra a medir. Si se observa presencia de tensión en tierra, NO MEDIR y reparar la avería.

Tampoco bebe de medirse en caso de tormenta o precipitación atmosférica. A. Desconectar la toma de tierra del punto de puesta a tierra (regleta, borne

etc.). B. Conectar la toma de tierra al telurómetro. C. Situar las sondas de tensión y de corriente en línea recta. Partiendo del

punto de puesta a tierra, primero se coloca la de tensión y la más alejada la de corriente.

Se colocará la de tensión a 25 m del punto de puesta a tierra (seccionamiento) y la de corriente a 15 m adicionales (es decir a 40 m del punto de puesta a tierra).

Se efectuará la medición y se anotará el valor. Una vez obtenido este valor, se acerca la sonda de tensión 1 m respecto al punto anterior y se vuelve a medir.

Se repite la operación anterior pero esta vez alejándose 1 m respecto al punto anterior y se vuelve a medir. Si los dos nuevos valores son idénticos al inicial, o la diferencia es menos de( -3 %) o (+3 %) respectivamente, la medición se dará por correcta, puesto que estaríamos en zona lineal y se anotará en el informe del instalador como valor de resistencia de tierra (también se anotará la distancia de la sonda de tensión, en este caso 25 m).

Si las variaciones son mayores de las expresadas, alejaremos más ambas sondas. Así colocaremos la de tensión a 50 m y la de corriente a 30 m adicionales (es decir a 80 m del punto de puesta a tierra). Como puede verse las distancias son el doble que las anteriores. Como en el caso anterior se tomará la medición en este punto y las

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correspondientes al movimiento de alejamiento y acercamiento de la sonda de tensión de 1 m. Si por los valores obtenidos vemos que ya estamos en zona lineal daremos la medición por correcta. Si no es así colocaremos los testigos a 75 m y 45 m (120 m) respectivamente y repetiremos el procedimiento.

Medida de puesta a tierra en emplazamientos urbanos

Cuando por las circunstancias del emplazamiento de la toma de tierra no puedan introducir en el terreno las sondas de tensión y de intensidad (emplazamientos urbanos, zonas con hormigón, rocas compactas sin tierra superficial), se procederá de forma análoga a la indicada en el punto 5, pero en vez de hincado de sondas, éstas se envolverán en bayetas húmedas, colocándolas sobre el terreno (procurando un contacto amplio y homogéneo) y regándolas abundantemente con agua.

Ventajas y desventajas del telurímetro Ventajas: es muy fácil de operar pues generalmente alcanzaron presionar un solo pulsador para la prueba. Desventajas: se hace necesario usar las picas auxiliares y encontrar lugares donde clavar las mismas, cosa que es un tanto difícil en sótanos de edificios. Además hay que desconectar las conexiones a tierra de la instalación existente. Esto se puede hacer durante las tareas de mantenimiento programado, momento en el cual se puedan detener las máquinas de instalación eléctrica. En caso que esto no pueda ser hecho de la realizarse una puesta tierra a auxiliar para poder liberar la puesta tierra a analizar.

MÉTODO CON PINZA TELURÍMETRO Una de las maneras más prácticas de medir el valor del aterramiento es a través de la pinza telurímetro. Ella se parece a una pinza amperimétrica (función que también puede desempeñar, así como medir corrientes de fugas desde 1 mA y corriente de neutro hasta 30 A) El principio de funcionamiento de este dispositivo es por inducción electromagnética. Internamente está constituida por dos bobinas; una genera un campo electromagnético y la otra lee la corriente resultante de ese campo originada por el “loop de tierra” de la instalación.

Sin duda, una óptima solución para medir el aterramiento en locales donde es imposible clavar picas de referencia. Un cuidado, sin embargo, debe ser tomado. Este sistema mide todo el sistema de aterramiento, y no apenas un punto en particular. Es lo que llamamos análisis de sistemas multi-aterrados. En caso de que la tierra esté abierta, o sea, sin ninguna conexión con la máquina, el instrumento no realizará ninguna lectura.

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pinza telurímeto

Ambientes ruidosos (alta EMI) influencian la medida. Atención entonces para esto también. En caso que la interferencia sea muy grande, aparecerá en el display “NOISE” y un bip sonará. En esta situación, la fuente de ruido debe ser eliminada, o no será posible efectuar la medición. Después de encenderlo, el instrumento demora algunos segundos para estabilizarse. Entonces, antes de utilizarlo, se recomiendo hacer la prueba de exploración.

Ventajas y desventajas de este método Ventajas: No necesita de picas de referencia, manejo simple, robusto, y es multifunción: puede, por ejemplo, ser utilizado para verificar corriente de fuga en las instalaciones eléctricas Desventajas: generalmente, un poco más caro que los demás telurímetros y no es capaz de evaluar una tierra aisladamente. Es decir, es ideal para tareas de mantenimiento.

¿PARA QUE NOS SIRVE AVERIGUAR TODO ESTO?

Para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con las instalaciones, se hace necesario un sistema de puesta a tierra así como mantener en condiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.

Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad del terreno tienen por objeto garantizar ésta seguridad, no sólo en condiciones normales de funcionamiento, sino también ante cuallquier circunstancia que anule el aislamiento de las líneas.

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Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar o efectuar el mantenimiento de un sistema de puesta a tierra: la resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios, O) y la resistividad del terreno (medida en ohmios metro, Om).

La resistividad es una característica intrínseca del suelo, es independiente de la morfología pero sí depende de la humedad o temperatura. Varía a lo largo del año. La presencia de agua en el suelo no implica necesariamente una resistividad baja.

Ya vimos la importancia de conocer la resistencia y resistividad de la tierra para la seguridad de las personas que trabajan en estas condiciones.

Ahora quiero hablarles de los telurometros MRU-100/MRU-101. Estos telurómetros son portátiles y miden la resistencia de puesta a tierra y la resistividad por el método de Wenner.

El metodo de Wenner consiste en medir la resistividad del suelo, para esto se insertartán 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno, y por el contrario, no dependen en forma apreciable del tamaño y del material de los electrodos, aunque sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra.

La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad, es conocida además como la resistencia específica del terreno, para nosotros nos es de mucha importancia el poder conocer estos datos ya que influirán mucho en las mediciones que realicemos.

Además de otras ventajas como:

Nos permite tomar medida de la resistividad del terreno con la posibilidad de introducir la distancia entre electrodos (la resistividad se calcula automáticamente y se muestra en Om.)

Tambien podemos llevar a cabo medidas de múltiples de electrodos usando una técnica de tres polos sin desconectar los electrodos de tierra medidos (con el empleo de pinzas).

También nos es de gran ventaja ya que trae un cargador de baterías incorporado y nos da la señal del grado de carga de las baterías, de esta manera no se nos acabará sin previo aviso, además podremos transportarlos a cualquier ambiente debido a que ha sido construido en una caja de cierre hermético y nos permitirá utilizarlo en cualquier medio ya que posee una pantalla grande y con luz de fondo; además de darnos una memoria de 300 resultados. (Telurómetro MRU 101).

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TELURÓMETRO DIGITAL DE ALTA FRECUENCIA

La verificación de la calidad de la puesta a tierra (PAT) de las torres de líneas de transmisión de energía presenta una seria dificultad por estar todas eléctricamente interconectadas a través de los cables de guarda que actúan como pararrayos protegiendo las líneas de las descargas atmosféricas.

Por la existencia de esta interconexión, cualquier intento de medir la resistencia de PAT de una torre individual utilizando un telurómetro convencional conduce a resultados erróneos ya que en verdad se está midiendo la resistencia de PAT de todas las torres en paralelo (o, más precisamente, su impedancia a baja frecuencia). Intentar desconectar el cable de guarda de una línea energizada es una operación de riesgo, tanto por la necesidad de trepar a lo más alto de la torre como por la proximidad de los conductores de alta tensión.

Para viabilizar este tipo de ensayo, de vital importancia para garantizar el transporte de la energía eléctrica sin interrupciones, se ha desarrollado el medidor de resistencia de puesta a tierra por alta frecuencia MEGABRAS TM-25m, instrumento adecuado para la medición rápida, segura y confiable de la resistencia de puesta a tierra de cada torre de una línea de transmisión en funcionamiento, sin necesidad de desconectar el cable de guarda.

Su principio de funcionamiento consiste en el empleo de una corriente de medida de alta frecuencia (25 kHz), para la cual la impedancia inductiva del cable de guarda - considerando un vano de longitud típica- es razonablemente alta, lo que permite reducir el efecto de las otras torres adyacentes a la que se está midiendo. El equipo mide solamente la resistencia de puesta a tierra de la torre en estudio, incluyendo la del pié de apoyo de la misma. Los sistemas de PAT extensos, como mallas, cables enterrados, caños metálicos, etc., son medidos considerando solo el trecho más próximo al punto de conexión, de modo tal que el valor leído represente el comportamiento frente a una señal de impulso, semejante a la descarga atmosférica.

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De esta forma se obtienen valores que representan mejor la capacidad del sistema para conducir a tierra las corrientes del rayo que los que se obtienen con equipos convencionales de baja frecuencia, aun desconectando el cable de guarda.

El ensayo se realiza haciendo circular una corriente a través de la resistencia de difusión de tierra y de un electrodo auxiliar, denominado electrodo de corriente, y midiendo la tensión producida entre la PAT y otro electrodo auxiliar, hincado en el terreno en la zona plana del potencial creado por la corriente que circula (Meseta de potencial). El equipo mide la resistencia calculando el cociente entre la tensión y la corriente.

El instrumento dispone de un banco de capacitores que permite evaluar la componente inductiva de la puesta a tierra medida. El proceso de sintonía es automático y el equipo muestra en su display el valor de la inductancia equivalente y de la capacitancia que produjo la sintonía.

La corriente inyectada por el telurómetro se regula automáticamente y el equipo indica directamente el valor de resistencia en su display alfanumérico, en ohms. La interfase RS-232 permite la comunicación del equipo con una computadora para transmitir los datos registrados. La impresora incorporada permite documentar en forma inmediata las mediciones realizadas.

El TM-25m se alimenta a partir de una batería recargable incorporada, con su cargador universal. Es un equipo robusto, fácil de transportar, resistente a las exigentes características climáticas y geográficas de las regiones tropicales y de la alta montaña, por lo que se califica como un producto de excelencia para los trabajos de campo, en las condiciones ambientales más rigurosas.

USO DEL TELURÓMETRO DIGITAL

diseñado para la medición de puesta a tierra de torres de transmisión de energía y mallas de subestaciones.

minimiza el efecto del cable de guarda. facilita la medición. controlado por microprocesador. frecuencia de operación: 25 khz. portátil y robusto, para trabajos de campo alcance: 0 - 300 compensación de la componente inductiva impresora incorporada batería recargable

DESCRIPCIÓN DEL APARATOAPLICACIONES

Las dos aplicaciones básicas de este aparato son:* Medición de la tensión de tierra.* Medición de la resistencia del suelo.

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VOCABULARIO TÉCNICO A UTILIZAR EN LO QUE SIGUE

SueloEs el conjunto de materiales que conforman la superficie terrestre (terreno) en contacto directo con la puesta a tierra (P.A.T.). Está compuesto, en su mayor proporción, por diferentes porcentajes de: la roca madre que lo genera, los productos de su composición (regolita), humus, agua y aire, que ocupan sus intersticios libres.

El SueloLlamamos suelo al conjunto de materiales que conforma la superficie de nuestro planeta.En todo lo que sigue lo consideramos homogéneo e isótropo, vale decir que sus propiedades son las mismas en todas direcciones, simplificación hecha al solo efecto de dar validez a las fórmulas que manejaremos en nuestra teoría.

La ResistividadEs la resistencia específica o unitaria del suelo. Se simboliza con la letra griega “ρ” (Rho) y se expresa en omhios por metro (W . m). En nuestra hipótesis es, por 1.1, la misma en todas direcciones.

Tierra De Referencia (Sen) Es un área de terreno, en particular de su superficie, la cual está tan alejada del electrododispersor (ver 2.4) que no existen diferencias de potencial entre dos puntos de ella cuando circula corriente por este.

La Figura 1 muestra en (a) el concepto siguiendo la teoría del electrodo hemisférico que usaremos en lo que sigue y en (b) la ilustración empleada por la Norma VDE 0100/11.53.

Electrodo DispersorLlamamos electrodo dispersor o electrodo de toma de tierra a cualquier conductor enterrado que hace contacto directo con el suelo.Es importante destacar, dada la situación especial del electrodo y suelo directamente

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influenciado por el mismo, que para el dispersor en su conjunto no vale el efecto pelicular del conductor mismo por lo que tanto la resistencia como la impedancia del mismo tienen comportamiento diferente al del conductor en el aire.

La definición dada es de carácter general por lo que podemos distinguir en una construcción:

Electrodos o tomas de tierra naturales:Cuando los conductores son instalados con una finalidad diferente a la de toma de tierra como cañerías metálicas de todo tipo, hierro estructural del hormigón armado, etc.

Electrodos o tomas de tierra dedicados:Cuando estos son instalados con la finalidad especifica de servir a la toma de tierra.En toda red de toma de tierra se considera que forma parte de la misma todo elemento en que se produce la asociación suelo-metal y se elimina de su consideración la parte aislada de los mismos.

TELURÓMETRO O TELURÍMETRO:

1. Los telurómetros son equipos que miden la resistencia de puesta a tierra y la resistividad por el método de Wenner . 2. Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar o efectuar el mantenimiento de un sistema de puesta a tierra: 3. La resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios, Ω). 4. La resistividad del terreno (medida en ohmios metro, Ωm). 5. ¿Por qué medir la resistividad? 6. Es necesario para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con las instalaciones, así como mantener en condiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica. 7. Telurómetro o Telurímetro: 8. Método Wenner: Con objeto de medir la resistividad del suelo se hace necesario insertar 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno, y por el contrario no dependen en forma apreciable del tamaño y del material de los electrodos, aunque sí dependen de la clase de contacto que se haga con la tierra. El principio básico de este método es la inyección de una corriente directa o de baja frecuencia a través de la tierra entre dos electrodos C1 y C2 mientras que el potencial que aparece se mide entre dos electrodos P1 y P2. Estos electrodos están enterrados en línea recta y a igual separación entre ellos. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente. La resistividad aparente del terreno es una función de esta resistencia y de la geometría del electrodo. 9. Procedimiento para medición de resistencia de P.A.T. 10. Equipo necesario: 11. Un telurómetro o medidor de tierra. 12. Dos piquetas de acero o acero cobreado de 30 cm de longitud y 14 mm de diámetro. 13. Adicionalmente a los cables que lleva el telurómetro de origen, 2 cables flexibles y aislados de las mismas características que los correspondientes a los testigos de

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tensión e intensidad de una longitud de 100 metros y 150 metros respectivamente, en carretes independientes para enrollar y transportar. 14. Grapas de conexión, pinzas de cocodrilo u otro sistema que asegure la perfecta conexión de picas y testigos a sus respectivos cables del medidor. 15. Maza para clavar las piquetas, cinta métrica, herramientas y útiles de uso general. 16. Impresos de mediciones (Informe del instalador), bolígrafo y calculadora. 17. Procedimiento para medición de resistencia de P.A.T. 18. Medida de resistencia de puesta a tierra 19. Para una correcta medición debemos colocar el testigo de tensión en un punto a potencial cero. Se procederá siempre de la siguiente manera. 20. Como aspectos previos: 21. Se deberá comprobar en todos los casos la ausencia de tensión en tierra a medir. Si se observa presencia de tensión en tierra, NO MEDIR y reparar la avería. Tampoco debe medirse en caso de tormenta o precipitación atmosférica. 22. Desconectar la toma de tierra del punto de puesta a tierra (regleta, borne etc.). 23. Conectar la toma de tierra al telurómetro. 24. Situar las sondas de tensión y de corriente en línea recta. Partiendo del punto de puesta a tierra, primero se coloca la de tensión y la más alejada la de corriente. 25. Procedimiento para medición de resistencia de P.A.T. 26. Se colocará la de tensión a 25 m del punto de puesta a tierra (seccionamiento) y la de corriente a 15 m adicionales (es decir a 40 m del punto de puesta a tierra). 27. Se efectuará la medición y se anotará el valor. Una vez obtenido este valor, se acerca la sonda de tensión 1 m respecto al punto anterior y se vuelve a medir. 28. Se repite la operación anterior pero esta vez alejándose 1 m respecto al punto anterior y se vuelve a medir. Si los dos nuevos valores son idénticos al inicial, o la diferencia es menos de( -3 %) o (+3 %) respectivamente, la medición se dará por correcta, puesto que estaríamos en zona lineal y se anotará en el informe del instalador como valor de resistencia de tierra (también se anotará la distancia de la sonda de tensión, en este caso 25 m). 29. Procedimiento para medición de resistencia de P.A.T. 30. Medida de puesta a tierra en emplazamientos urbanos: 31. Cuando por las circunstancias del emplazamiento de la toma de tierra no puedan introducir en el terreno las sondas de tensión y de intensidad (emplazamientos urbanos, zonas con hormigón, rocas compactas sin tierra superficial), en vez del hincado de las sondas, éstas se envolverán en bayetas húmedas, colocándolas sobre el terreno (procurando un contacto amplio y homogéneo) y regándolas abundantemente con agua. 32. Requisitos de mantenimiento: 33. Verificar cada 6 meses el estado de los cables de conexión ya que están formados por bobinas de gran longitud. 34. Comprobar que no existen cortes o deterioro del aislamiento en los cables. 35. Requisitos de Calibración: 36. Calibración como medidor de resistencia en todo su rango de medida especificado. 37. Plazo recomendado: 38. Entre 12 y 24 meses, según la frecuencia de uso. 39. Criterios de aceptación y rechazo: 40. El plazo inicial de calibración será de 12 meses hasta que se disponga de un historial suficiente que justifique su ampliación a 24 meses.

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41. Comprobar que las desviaciones certificadas en la calibración serán menores que la exactitud básica especificada en las características técnicas. 42. Observaciones: 43. La norma de referencia para el fabricante del equipo: 44. UNE-EN 61557-5.

APLICACIONES DE LOS TELURÓMETROS

Generalidades sobre la medida de resistencia de puesta a tierra y las aplicaciones de los telurómetros.

De forma sumaria se presentan algunos conceptos de medida de puesta a tierra.

Un buen sistema de puesta a tierra es necesario para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con las instalaciones, así como mantener en condiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.

Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad del terreno tienen por objeto garantizar lo anterior, no sólo en condiciones normales de funcionamiento, sino también ante cualesquiera circunstancias que anulen el aislamiento de las líneas.

Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar o efectuar el mantenimiento de un sistema de puesta a tierra: La resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios, Ω) y la resistividad del terreno (medida en ohmios metro, Ωm).

La resistividad es un parámetro fundamental en el diseño de las puestas a tierra. La resistividad es una característica intrínseca del suelo, es independiente de la morfología pero sí depende de la humedad o temperatura. Varía a lo largo del año. La presencia de agua en el suelo no implica necesariamente una resistividad baja.

Debido a que la resistividad del suelo varía notablemente por el tipo de suelo y en función de parámetros estacionales el sistema debe diseñarse para las peores condiciones posibles.

Los suelos de resistividad baja suelen ser corrosivos pues son ricos en humedad y sales, esto implica que es necesario el empleo del telurómetro para una supervisión periódica del sistema de conexión a tierra.

En los manuales de telurómetros, se describen varios sistemas de medida de la resistencia a tierra puesta a tierra y de la resistividad. Las conexiones se muestran gráficamente, lo cual permite su asimilación de forma intuitiva.

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MODELOS DE TELUROMETROS APLICADO A SISTEMAS DE PUESTA HA TIERRA

El medidor de tierra AFM2407TL es un producto autónomo y polivalente. En efecto, se puede medir la resistencia de puesta a tierra y también la resistividad del terreno. Midiendo la resistividad puede evaluarse la estratificación del terreno para optimizar el diseño de los sistemas de puesta a tierra más complejos.

El campo de aplicación de este equipo incluye la verificación de la puesta a tierra de edificios, instalaciones industriales, hospitalarias y domiciliarias, pararrayos, antenas, subestaciones, etc. …por su amplio rango de medición desde 0 ? a 20 k? con una resolución de 0,01?.

Es un instrumento de utilización muy simple, con lectura directa en su visor de 3 ½ dígitos.

La autonomía del AFM2407TL depende de un sistema de batería interno. El circuito inteligente ajusta la carga de la batería a los parámetros optimizados para garantizar la máxima vida útil.

Por su elaborado sistema de filtros activos y pasivos, posee una elevada inmunidad a las interferencias eléctricas y permite obtener mediciones confiables. Posee una señal acústica que alerta cuando la corriente inyectada en el terreno es insuficiente para realizar la medición.

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SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Objetivo

1. El de brindar seguridad a las personas.

2. Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección.

3. Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la tensión eléctrica a tierra, bajo condiciones normales de operación.

EFECTOS CORRIENTE ELÉCTRICA EN CUERPO HUMANO

Los Riesgos De La Electricidad

Como fuente de energía, la electricidad es mucho más ventajosa que el vapor u otros gases de fuerza motriz, no despide gases ni humos que contaminen el medio ambiente, es una de las “energías más limpias”, etc. Pero, si al utilizarla no se adoptan las debidas precauciones, todas las bondades que puedan atribuírsele, pasan a ser letra muerta frente a la magnitud de los siniestros y a la destrucción que también puede ocasionar.

No debe olvidarse que a un riesgo de accidente eléctrico no solamente están expuestos los profesionales, supervisores, operarios o empleados, sino también lo están las dueñas de casa al accionar cualquiera de los artefactos de uso domestico, los niños también, en su afán de jugar cometen errores y en la gran mayoría de los casos, cualquier persona que por desconocimiento de los peligros que desate la electricidad pone en riesgo la vida sin tener por qué.

ACTOS Y CONDICIONES INSEGURAS EN EL EMPLEO DE LA ELECTRICIDAD

No emplear el equipo de protección (Ej. Guantes, lentes, botas dieléctricas, etc.)

Poner en marcha o detener en forma impropia Sobrecargas, defectuosa disposición. Fusibles (automáticos) reforzados. Empleo inseguro o impropio del

equipo. Trabajar en/o mover equipo

peligroso. Exposición innecesaria al peligro.

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Causas de los daños de la electricidad en bajo voltaje

Tocar partes energizadas (la falta de puesta tierra) Corto circuito en los conductores del sistema eléctrico. Hacer tierra en forma accidental. Sobrecarga a los equipos e implementos. Rotura de conexiones eléctricas.

Choques eléctricos

La electricidad viaja en circuitos cerrados, usualmente por medio de un conductor. Un choque eléctrico ocurre cuando el cuerpo se convierte en parte del circuito eléctrico; la corriente entra al cuerpo por un punto y sale por otro. Por lo general. El choque eléctrico ocurre cuando una persona entra en contacto con:

La gravedad de los daños que puede causar un choque eléctrico será determinada por:

La cantidad de corriente que pase por el cuerpo. El camino que siga la corriente a través del cuerpo. El tiempo que permanezca la victima formando parte del circuito. El tipo de energía eléctrica en cuestión. El estado físico de la victima

VALORES DE CORRIENTE QUE AFECTAN AL CUERPO HUMANO

8 a 15 mA Produce choque doloroso, pero sin perdida del control muscular.15 a 20 mA Choque doloroso, con pérdida de control de los músculos afectados. El

individuo no puede soltar los conductores.20 a 50 mA Choque doloroso acompañado de fuertes contracciones musculares y

dificultad para respirar.

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50 a 100 mA Puede causar fibrilación ventricular, o sea pérdida de la coordinación de las contracciones del corazón. NO TIENE REMEDIO Y MATA INSTANTANEAMENTE.

100 a 200 mA MATA SIEMPRE A LA VICTIMA por fibrilación muscular.

200 a mas mAProduce quemaduras graves y fuertes contracciones musculares que oprimen el corazón y lo paraliza durante el choque (esta circunstancia evita la fibrilación ventricular)

PRIMEROS AUXILIOS EN CASO DE UN CHOQUE ELECTRICO

Si la victima del choque eléctrico ha dejado de respirar, es fundamental que se proporcione de inmediato respiración artificial para salvarle la vida. Cuando la persona queda atrapada (pegada) se debe:

Cortar la energía eléctrica. Si no se puede cortar, producir un corto circuito. Si no es posible lo anterior, tratar de alejar a la

victima utilizando algún objeto aislante como madera seca, plástico, goma, etc.

Llevar de inmediato a un centro asistencial.

Definición:

Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de equipos eléctricos y electrónicos a tierra, para evitar que se dañen los equipos en caso de una corriente transitoria peligrosa, o también que por falta de aislamiento en uno de los conductores y al quedar en contacto con las placas de los contactos y ser tocados por alguna persona pudiera ocasionarle lesiones o incluso la muerte.

Por estas razones, se recomienda que se realicen las instalaciones de puesta a tierra por que la corriente siempre busca el camino más fácil por donde poder pasar, y al llegar a tierra se disipa si se tiene una resistividad muy baja en el terreno donde se realizo la instalación.

Símbolo.

Este símbolo es reconocido internacionalmente.

Toda instalación eléctrica convencional opera referida a tierra en forma natural y utiliza suelo para el retorno de las corrientes de falla o de desválganse, hacia la fuente respectiva.

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FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA (PAT) O ATERRAMIENTOS

Permiten que las instalaciones electricas cumplan con las exigencias tecnicas de seguridad de las personas y del equipo, asimismo permitan asegurar la confiablidad de la operación dicho desempeño se realiza mediante las siguientes prestaciones:

A.- Control de las corrientes de carga o de falla que deben circular a tierra

Proporcionando el potencial de referencia (V=0) en el punto neutro y en las masas que se le conoctan, de modo que durante funcionamiento normal o durante fallas insdistintamente del fenómeno y del nivel de tencion en el que pueda ocurrir se asegure:

- La proteccion de las personas contra la energizacion accidental de las masas por acumulación de carga estatica o por falla directa o indirecta en el subsistema de BT, evitando que la mayor corriente a tierra circule por el cuerpo.

- El correcto funcionamiento del propio sistema y sus perifericos de proteccion, control, comunicaciones, automatismos, flujo y procesamiento de datos, asi como de todas las cargas conectadas a el.

B.- Control de potenciales anormales de dispersión (Gradientes peligrosos)

Limitacion según diseño de los potenciales entre puntos del suelo y partes metalicas de las instalaciones electricas y entre puntos del suelo o proximidad de estas, para brindar proteccion durante fallas a tierra o dispersión de elevadas corrientes.

- Proteccon a las personas: Asegurando desde el diseño de la instalacion, tensiones de toque y paso, menores o como maximo iguales que las similares que se consideran admisibles por el ser humano

- Proteccion a equipos de B.T.: Especialmente los equipos e instrumentros electronicos, evitando elevadas diferencias de potencial y descargas inversas desde la masa a las partes energizadas

C.- Derivar a tierra o captar desde tierra corrientes y cerrar circuitos.

Evacuando o concentrando a traves del suelo las cargas y todas las corrientes de retorno, tanto ocaçsionales como permanentes del sistema electrico, asegurando sus dispersión y circulación con minima resistencia y sin potenciales peligrosos.

D.- Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección.

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E.- Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la tensión eléctrica a tierra, bajo condiciones normales de operación.

La importancia de realizar una conexión a tierra es mucha, ya que en las viviendas o lugares comerciales hay una gran cantidad de equipos electrónicos y una corriente indeseable o sobré tensión podría causar una pérdida muy costosa en estos equipos.

Los fenómenos fisiológicos que produce la corriente eléctrica en el organismo humano dependen del valor de la intensidad de la corriente, tiempo de duración del contacto, callosidad, sexo, estado de epidermis, peso, altura, estado de animo, estado del punto de contacto a tierra.

La resistividad del terreno se define como la resistencia que presenta 1 m3 de tierra, y resulta de un interés importante para determinar en donde se puede construir un sistema de puesta a tierra.

En la resistividad del terreno influyen varios factores que pueden variarla, entre los más importantes se encuentran: Naturaleza del Terreno, Humedad, Temperatura, Salinidad, Estratigrafía, Compactación y las Variaciones estaciónales.

Es la resistencia que nos ofrece el terreno hacia la corriente en un sistema de puesta a tierra, esta resistencia depende de la resistividad del terreno y área de los conductores

MEDICION DE LA RESISTIVIDAD GENERALIDADES

Para conseguir un valor bajo de resistencia de puesta de tierra es necesario saber la resistividad del terreno y su espesor respectivo, para ello debe evaluarse el comportamiento del suelo como conductor eléctrico a partir de medidas realizadas con un instrumento llamad Telurómetro .En gran parte de las ciudades del país, a la profundidad que se entierran los electrodos de puesta a tierra (máximo 3,5) el suelo está compuesto mayormente de dos estratos:

- Un estrato superficial

- Un estrato subyacente

En la figura se observa el modelo de suelo de dos estratos donde se tiene que cada estrato posee una resistividad y su respectiva profundidad, asimismo, cada estrato tiene diferente composición de terreno.

- Un estrato superficialGeneralmente de tierra limosa y/o tierra arenosa, con un espesor variable entre 0,3 y 1,2m, normalmente seco en la costa y húmedo en la sierra y selva

- Un estrato subyacente Constituido por conglomerados finos y pedregosos en la costa, así como rocosos y pedregosos en la sierra y selva alta

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Superficie de suelo

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Estrato Superficial r1 Tierra Limosa o Arenosa h16

Estrato subyacente r2

Modelo de suelo de dos estratos (capas)

FINALIDAD DE LA MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD

El objetivo de la medición de la resistividad tiene las siguientes finalidades:- Obtener la resistividad de cada estrato o capa

- Encontrar la profundidad de los estratos o capa

- Ubicación óptima de las instalaciones de puesta a tierra.

En las capas cuya resistividad es muy baja la corriente fluye con gran facilidad y en terrenos cuya resistividad es alta la corriente de falla a tierra tendrá oposición y no se dispersa en toda la capa

CONSIDERACIONES PARA LA MEDICIÓN

Es necesario saber las precauciones que deben tenerse presente antes de efectuar una medición y también, en qué casos no es recomendable efectuar una medición

PRECAUCIONES PARA LA MEDICIÓN

Las mediciones deben efectuarse en épocas apropiadas en la sierra en estiaje y en la costa en verano.

- Los electrodos de exploración deben tener un buen contacto con el terreno.

- Si el terreno es deslizable remover el material suelto hasta encontrar tierra firme

- Si el suelo tiene capa gruesa de arena verter agua en el punto de clavado de los electrodos

- Verificar el punto de contacto de la bornera de los instrumentos y la toma de los electrodos

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- Verificar los conductores gastados para evitar puntos de degradación de aislamiento

- Verificar la presencia de corrientes inducidas.

- La resistencia de los electrodos auxiliares y conductores deben ser tal que no influyan en las mediciones.

CASOS NO RECOMENDABLES PARA LAS MEDICIONES

Estas recomendaciones son producto de la experiencia práctica y sirven si se desea un resultado bueno.Las recomendaciones a tomar en cuenta son:

- Después de una lluvia

- Durante alta humedad ambiental

- Cuando hay conductores pelados y no se logran buen contacto en el conexionado

- Durante horas de tormenta

- Durante horas de humedad, en la que se escucha chisporroteo en los aisladores .

- Durante la ejecución de trabajos de mantenimiento sobre la infraestructura en las proximidades

SIGNIFICADO E IMPORTANCIA DEL PUESTA A TIERRA

Funciones de la instalación

Es tan grande la masa del globo terráqueo que su potencial se mantiene prácticamente invariable cualquiera que sea la entidad de las cargas que se le apliquen. En esta es la característica se basa el principio de al puesta atierra.Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de equipos eléctricos y electrónicos a tierra, para evitar que se dañen nuestros equipos en caso de una corriente transitoria peligrosa.Según seas los fines que se pretenda alcanzar se dispone de los tipos de puesta atierra indicadas a continuación.Puesta atierra para protección:Significa drenar hacia la tierra las corrientes de defecto (Corriente que circula debido a un defecto de aislamiento) peligrosas para la integridad física de las personas.

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-

Puesta atierra para la ejecución de trabajos:

Es una puesta atierra de carácter provisional. Sirve para garantizar la integridad física de aquellos que operan sobre elementos que normalmente se hallas bajo tensión (por ejemplo líneas eléctricas aéreas), pero que temporalmente están fuera de servicio.

-

Puesta a tierra de funcionamiento:

Se refiere al mantenimiento de una parte del circuito a potencial atierra. Caen dentro de este apartado la puesta atierra del conductor de neutro de la redes de distribución de energía eléctrica, la conexión a tierra de las vías del ferrocarril y tranvías en aquellos casos en que estás constituyen un conducto activo de la red de distribución.

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NORMATIVIDAD

• Según recomendaciones C.N.E.:

La resistencia de Puesta a Tierra debe ser máximo, 25 ohmios para instalaciones eléctricas.• Según recomendaciones constructivas:

Como máximo, 10 ohmios para instalaciones eléctricas.• Como máximo 5 ohmios para Centros de Cómputo.

ALIMENTADORES

Medios de Puesta a Tierra del Alimentador

Un alimentador deberá incluir un medio de puesta a tierra, si los circuitos derivados servidos por el alimentador están provistos de un conductor de protección.

Conductores Activo. Derivados desde Sistemas Puestos a Tierra

Los circuitos de corriente continua de dos conductores y los circuitos de corriente alterna de dos o más conductores se pueden derivar de los conductores activos de circuitos que tengan un conductor neutro. Los dispositivos de interrupción en cada circuito que se derive deberán tener un polo en cada conductor activo.

Protección de las Personas contra Fugas a Tierra

Los alimentadores que sirvan circuitos derivados para tomacorrientes de 10, 15 y 20 A podrán ser protegido por un interruptor contra fugas a tierra aprobado para el uso, en vez de lo especificado en 3.1.1.7.

Fuente:

M i n i s t e r i o d e E n e r g í a y M i n a sD i r e c c i ó n G e n e r a l d e E l e c t r i c i d a d - Código Nacional de Electricidad Tomo V Sistema de Utilización

METODOS DE MEDICION

1. Método de Wenner

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Aplica el principio de caída de Potencial y simplifica el término entre paréntesis (factor de forma), para facilitar los sondeos geolectricos de la siguiente manera:

Utiliza disposición de 4 electrodos de sondeo clavados en línea recta Los electrodos de sondeos se clavan equidistantes con una separación

(a) La profundidad de clavado en el suelo será b ≤ a/20, para mínimo error Inyecta la corriente de medida (I) en el circuito de electrodos (C1) y (C2) Mide una d.d.p. intermedia (Vs) entre los electrodos intermedios (P1) y

(P2) Se miden (I) y (Vs) o bien la resistencia (R) con un telurómetro R = Vs/I

,

Condición del conexionado: ;

Operando en el factor de Forma se obtiene: ; luego:

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; Pero

De cuya relación se obtiene la expresión que da la resistividad Para medidas en suelo Homogéneo (Propia)

Para medidas en suelo Estratificado

(Aparente)

Se cumple en suelos homogéneos

Se cumple en suelos Estratificados

Corrección para medidas Wenner

Cuando la distancia entre los electrodos de medida es pequeña (a < 3 m.) y la penetración de los electrodos de sondeo en suelo supera (b ≤ a/20)

Se toma la separación (a) entre electrodos de sondeo Wenner Se toma la medida de penetración real (b) del clavado efectuado Se corrige la resistividad aparente medida con la expresión:

Donde: y

Medidas con instrumentos portátiles pequeños

La rápida disminución del potencial (Vs), con el incremento de (a), por encima de (15m.), introducen errores que se controlan con el esquema de medidas sustitutorio de Palmer.

Los electrodos potenciales se colocan próximos a los electrodos de corriente.

Las distancias (C1P1 y P2C2) son iguales y menores que (P1P2) Los valores obtenidos de (R) son directos, no requieren de ajustes. La penetración de los electrodos no debe superar (b≥c/20)

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La resistividad medida se calculara con la expresión:

; Para medidas en suelo homogéneo

; Para medidas en suelo Estratificado

Se cumple en suelos homogéneos

Se cumple en suelos Estratificados

2. Método de Schlumberger

Tiene Idéntica concepción teórico practica que el método de Wenner, excepto por la identificación de los electrodos de medida y su progresión para las medidas de campo.

Hace circular una corriente de Medida (I) y mide una d.d.p. intermedia (Vs)

Los electrodos de potencial M y N son fijos, los de corriente A y B, móviles

La separación de los Electrodos móviles A y B es proporcional e idéntica

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Condición del conexionado: 1< m < 1.5

,

Operando en el factor de Forma, se obtiene:

, donde

Luego con las relaciones geométricas del esquema, se obtiene: y

,

Resultando la expresión que da la Resistividad medida, ya sea en Suelo Homogéneo (ρ), o suelo Estratificado (ρa), respectivamente:

,

, constante de medida

Se cumple en suelos homogéneos

Se cumple en suelos Estratificados

3. Método de Electrodo Piloto

Esta basado en medidas de la Resistencia (R0) de un electrodo de Radio Eléctrico Equivalente (r0), respecto de la Tierra Remota, permite obtener Resistividades equivalentes (ρd), próximas a las Resistividades Aparentes (ρa) de Wenner o Schlumberger.

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Se aplica el Principio de Caída de Potencial, con un electrodo explorador (E) cuya longitud clavada es (l), y dos Circuitos Auxiliares, uno de corriente (C) y de Potencial (P) en línea recta o divergentes (<90°)

Para obtener un valor aproximado en forma simplificada la varilla (E) deberá ser clavada en suelo natural a la profundidad de enterramiento de la PAT.

Los electrodos de Medida (C) y (P) se clavan superficialmente (0.15m. aprox.) para lograr un buen contacto con el suelo; sus distancias desde (E), son:

Circuito de corriente: EC = d = 20 l (mínimo; 25.0 m.)Circuito de corriente: EP = p = 12 l (mínimo; 15.5 m.)

Si después de una medida se desea una mejor aproximación, se hace una segunda medida intercambiando directrices cambiando Radialmente los puntos.Los valores de Resistividad que se obtienen con una medida o con el promedio de dos medidas, serán siempre valores de Resistividad Aparente.

;

La dificultad del clavado muchas veces no posibilita medidas a diferente profundidad para obtener una característica de puntos para procesamiento, además el método es muy laborioso y costoso.Las Resistividades equivalente (ρd) obtenidas para diferentes profundidades, se pueden procesar con el método de TAGG de Resistividades Aparentes (ρa)

METODOS PARA LA REDUCCION DE LA RESISTENCIA ELECTRICA

Existen distintos métodos para lograr la reducción de la resistencia eléctrica, aunque todos ellos presentan un punto de saturación que es conveniente conocer para evitar diseños antieconómicos. Los métodos para la reducción son los siguientes:

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El aumento del número de electrodos en paraleloLa acción de aumentar el número de electrodos conectados en paralelo disminuye el valor de la "Resistencia Equivalente", pero esta reducción no es lineal puesto que la curva de reducción tiene tendencia asintótica a partir del 6to. ó 7mo. electrodo y además existe el fenómeno de la resistencia reciproca.Suponiendo un medio ideal en el que la resistividad del terreno homogéneo es de 600 Ω-m y se clava un electrodo estándar de 2.4 m.

Donde :(ln2l/d)/2πl se considera = K y operamos la fracción vale 0.49454 por lo tanto R = 600 x

0.49454 ≈ 300 Ω

Según la ecuación de sumatoria de resistencias en paralelo, al aumentar un electrodo (el segundo) obtendríamos aproximadamente 150 Ω al aumentar un tercero 100 y para llegar a 5 Ω tendríamos que clavar 60 electrodos tal como se muestra en el siguiente gráfico.

a) El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos

Normalmente la distancia entre ejes de los electrodos debe ser ≥ 4L siendo L la longitud del electrodo; pero en los casos donde se requiera obtener resistencias eléctricas muy bajas y exista disponibilidad de área de terreno, las distancias entre ejes de los electrodos, deberán ser lo máximo posible; pues a mayor distancia entre ejes de electrodos, mayor será la reducción de la resistencia a obtener; y ello por el fenómeno de la resistencia mutua entre electrodos.

b) El aumento de la longitud y diámetro de los electrodos.

La longitud del electrodo esta en función a la resistividad y profundidad de las capas del terreno, obviamente se prefiere colocar el electrodo dentro de la capa de menor resistividad.Por otro lado debemos indicar antes de proseguir con las demás variables que los resultados están ligados íntimamente a la resistividad del terreno donde sé esta trabajando, teniendo valores variables entre 200 a 600 Ω-m en condiciones normales, si aplicamos la fórmula de la Resistencia: R = (ρ/2pi l) *Ln (2l/d) en el mejor de los

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casos conseguiremos una Resistencia de ≈ 0.5ρ con un electrodo de dimensiones comunes y usuales; luego al aplicar la reducción recomendada se podrá llegar en el mejor de los casos a ≈ 0.1ρ lo cual en la práctica nos resulta un valor de aproximadamente 20 Ω para el caso más favorable; siendo este valor muy alto para Sistemas de Tierra usados en Pararrayos, Centros de Cómputo y Telefonía.El aumento en el diámetro del electrodo tiene que ser mayúsculo para que su aporte reduzca significativamente la resistencia, debido a que en la fórmula de la resistencia el producto de la longitud x el diámetro del electrodo se multiplica por un logaritmo natural.

c) El cambio del terreno existente por otro de menor resistividad.

Los terrenos pueden ser cambiados en su totalidad, por terreno rico en sales naturales; cuando ellos son rocosos, pedregosos, calizas, granito, etc., que son terrenos de muy alta resistividad y pueden cambiarse parcialmente cuando el terreno está conformado por componentes de alta y baja resistividad; de modo que se supriman las partes de alta resistividad y se reemplacen por otros de baja resistividad; uno de estos procedimientos es el zarandeo del terreno donde se desechan las piedras contenidas en el terreno.El cambio total parcial del terreno deberá ser lo suficiente para que el electrodo tenga un radio de buen terreno que sea de 0 a 0.50 m en todo su contorno así como en su fondo.La resistencia crítica de un electrodo se encuentra en un radio contorno que va de 0 a 0.5 m de este, por lo que se tendrá sumo cuidado con las dimensiones de los pozos para los electrodos proyectados. El % de reducción en estos casos es difícil de deducir, debido a los factores que intervienen, como son resistividad del terreno natural, resistividad del terreno de reemplazo total ó parcial, adherencia por la compactación y limpieza del electrodo, pero daremos una idea porcentual más menos en función al tipo de terreno y al cambio total ó parcial.Para lugares de alta resistividad donde se cambie el terreno de los pozos en forma total, el porcentaje puede estar entre 50 a 70 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.

Para terrenos de media resistividad donde se cambie el terreno de los pozos en forma parcial ó total, el porcentaje de reducción puede estar como sigue:

Cambio parcial de 20 a 40 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.

Cambio total de 40 a 60 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.

Para terrenos de baja resistividad donde se cambiará el terreno de los pozos en forma parcial, el porcentaje de reducción puede estar entre 20 a 40 % de la resistividad natural del terreno.

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La saturación en este caso se dará si cambiamos mayor volumen de tierra que la indicada, los resultados serán casi los mismos y el costo será mucho mayor, lo cual no se justifica.

d) El tratamiento químico electrolítico del terreno.

El tratamiento químico del suelo surge como un medio de mejorar y disminuir la resistencia eléctrica del SPAT sin necesidad de utilizar gran cantidad de electrodos.Para elegir el tratamiento químico de un SPAT se deben considerar los siguientes factores:

Alto % de reducción inicial Facilidad para su aplicación Tiempo de vida útil (del tratamiento y de los elementos del SPAT) Facilidad en su reactivación Estabilidad (mantener la misma resistencia durante varios años)

Las sustancias que se usan para un eficiente tratamiento químico deben tener las siguientes características:

Higroscopicidad Alta capacidad de Gelificación No ser corrosivas Alta conductividad eléctrica Químicamente estable en el suelo No ser tóxico Inocuo para la naturaleza

TIPOS DE TRATAMIENTO TIPICOExisten diversos tipos de tratamiento químico para reducir la resistencia de un SPAT los más usuales son:

- Cloruro de Sodio + Carbón vegetal

- Bentonita

- Thor-Gel

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS TRATAMIENTOS QUÍMICOS

Ninguna Sal es estado seco en conductiva, para que los electrolitos de las sales conduzcan corriente, se deben convertir en soluciones verdaderas o en seudo soluciones, por ejemplo: el cloruro de sodio en agua forma una solución verdadera lo mismo que el azúcar, el mismo cloruro de sodio disuelto en benceno formara una seudo solución o dispersión coloidal como también se le conoce.

Cloruro de Sodio + Carbón Vegetal

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El Cloruro de Sodio forma una solución verdadera muy conductiva que se precipita fácilmente junto con el agua por efecto de la percolación, capilaridad y evapotranspiración; la solución salina tiene una elevada actividad corrosiva con el electrodo, reduciendo ostensiblemente su tiempo de vida útil, la actividad corrosiva se acentúa si el electrodo es de hierro cobreado (copperweld). Si bien es cierto que el cloruro de sodio disuelto en agua no corroe al cobre (por ser un metal noble) no es menos cierto que la presencia de una corriente eléctrica convertirá al sistema, Cobre - solución cloruro de sodio, en una celda electrolítica con desprendimiento de cloro y formación de hidróxido de sodio en cuyo caso ya empieza la corrosión del cobre.El objetivo de la aplicación del carbón vegetal molido (cisco de carbonería) es aprovechar la capacidad de este para absorber la humedad del medio, (puesto que el carbón vegetal seco es aislante) y retener junto a esta algunos de los electrolitos del cloruro de sodio que se percolan constantemente.

Bentonita

Las bentonitas constituyen un grupo de sustancias minerales arcillosas que no tienen composición mineralógica definida y deben su nombre al hecho de haberse descubierto el primer yacimiento cerca de Fort Benton, en los estratos cretáceos de Wyoming en 1848; Aun cuando las distintas variedades de bentonitas difieren mucho entre sí en lo que respecta a sus propiedades respectivas, es posible clasificarlas en dos grandes grupos:Bentonita Sódica.- En las que el ion sodio es permutable y cuya característica más importante es una marcada tumefacción o hinchamiento que puede alcanzar en algunas variedades hasta 15 veces su volumen y 5 veces su pesoBentonita Cálcica.- En las que el ion calcio es permutable, tiene menor capacidad para absorber agua y por consiguiente solo se hinchan en la misma proporción que las demás arcillas.

Las bentonitas molidas retienen las moléculas del agua, pero la pierden con mayor velocidad con la que la absorben debido a la sinéresis provocada por un exiguo aumento en la temperatura ambiente, al perder el agua pierden conductividad y restan toda compactación lo que deriva en la pérdida de contacto entre el electrodo y el medio, elevándose la resistencia del pozo ostensiblemente, una vez que la Bentonita se ha armado, su capacidad de absorber nuevamente agua es casi nula.

THOR-GEL

Es un compuesto químico complejo que se forma cuando se mezclan en el terreno las soluciones acuosas de sus 2 componentes. El compuesto químico resultante tiene naturaleza coloidal, formando una malla tridimensional, que facilita el movimiento de ciertos iones dentro de la malla, de modo que pueden cruzarlo en uno u en otro sentido; convirtiéndose en un excelente conductor eléctrico. Tiene una gran atracción por el agua, de modo que puede aprisionarla manteniendo un equilibrio con el agua superficial que la rodea; esto lo convierte en una especie de reservorio acuífero.

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Rellena los espacios intersticiales dentro del pozo, constituyendo una excelente conexión eléctrica entre el terreno (reemplazado) y el electrodo, asegurando una conductividad permanente.

THOR-GEL® tiene el Ph ligeramente básico y no es corrosivo con el cobre, por lo que la vida media de la puesta a tierra con el producto THOR-GEL®, será de 20 a 25 años, manteniéndola de vez en cuando si la perdida de humedad es mayúscula y hay elevación de la resistencia eléctrica.

PARTES QUE COMPRENDEN UN SISTEMA DE PUESTA ATIERRA

Un sistema de puesta a tierra esta comprendido por las 3 partes siguientes:

1.º Circuitos de conductores de unión 2.º Electrodo o toma a tierra3.º Tierra propiamente dicha

Circuitos de conductores de unión:

Los conductores de los circuitos de puesta a tierra han de ser de sección apropiada a la intensidad que a de recorrerlos, de forma que no se produzcan inadmisibles calentamientos. Como mínimo esta reglamentado:Hilo o cable de cobre estaño……………………… 35mm2

Hierro galvanizado ……………………………………100mm2

Esta sección se refiere al circuito de tierra propiamente dicho, los de mas circuitos que, agrupados en paralelo se conectar a aquel, tendrán que ser como mínimo de 25mm2 si se trata de conductores de cobre o su sección equivalente si es otro material metálico empleado.

Electrodo o toma a tierra:

Los electrodos son elementos metálicos que permanecen en contacto directo con el terreno.

Los electrodos estarán construidos con materiales inalterables a la humedad y a la acción química del terreno. Por ello, se suelen usan materiales tales como el cobre, el acero galvanizado y el hierro zincado.

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POZO DE PUESTA A TIERRA HORIZONTAL

SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA HORIZONTALES

Para las puestas a tierra horizontales es indispensable que los electrodos de platina, plancha o conductores enterrados, están colocados dentro de zanjas o fosas rellenas con tierra de cultivo en una perimetral al electrodo o conductor de no menos de 0.30 m de radio y la dosificación es de 1 a 3 por m3.

1. Otras formas de aplicación la que ofrece mejores resultados en la reducción la resistencia, sin embargo existen condiciones en las que no es posible utilizar este método, en esos casos existen 3 alternativas de tratamiento:

a.- Se puede hacer una mezcla en seco de los componentes con la tierra de chacra antes de introducirla al pozo.

b.- Es polvorear proporcionalmente los dos componentes sobre una porció® ¤e tierra de chacra ya compactada dentro del pozo, en ambos casos se emplearan de 1 a 3 dosis por m3 de tierra de chacra.

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c.- Se puede hacer una mezcla e las soluciones de los 2 componentes y aplicarlos directamente sobre los electrodos como platinas, planchas y/o conductores desnudos.

2. El proceso de percolación puede demorar varias horas por cada solución aplicada, por lo que dependiendo de las dimensiones de cada pozo, este tratamiento puede demandar mas de un dia.

Cálculos:

Electrodos horizontales o contrapeso a profundidad (H)La rapa tendrá una longitud dependiente de la altura del soporte (25m< L <50M)

Enterrado

R=

.ρ = resistividad del estrato (Ω - m)

- Dos contrapesos

Disposición en oposición

R =

Disposición perpendicular

R =

Disposición paralela

R =

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BIBLIOGRAFÍA:

Ministerio de Energía y MinasDirección General de Electricidad - Código Nacional de Electricidad Tomo V Sistema de Utilización

www. minem.gob.pe

NORMAS:

Norma Iram 2281: Código de Práctica para Puesta a Tierra de Sistemas Eléctricos.

Norma Iram 2309 y 23150: Materiales para Puesta a Tierra.

Norma ANSI / IEEE Std. 142-1991: Recommended Practice for Grounding of Industrial

and Commercial Power Systems.

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