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8/18/2019 Entendiendo Pruebas de Resistencia de Tierra
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E N T E N D I E N D OPRUEBAS DE RESISTENCIA DE TIERRA
E
I
Rx R1 R2 Rn-1 Rn
ZYX
Voltímetro (E)
Electrodo depotencialauxiliar
Electrodo decorrienteauxiliar
Ammeter (I)
Fuente deCorriente
Barra de tomade tierra yabrazadera
Resistencia decontactoentre la barray el suelo
Ondasconcentricasde la tierra
0
25
50
75
100
1/2 5/8 3/4 1 1 1/4 1 1/2 1 3/4
Diámetro de Bara (pulgadas)
R e s i s t a n c i a
e n %
• Resisitiv idad de la tierra
• Resistiv idad del suelo
• Medidas de tres puntos
• Medidas de cuatro puntos
• Medidas de Pinza
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RESISTIVIDAD DE LA TIERRAPara qué Medir la Resistividad de la Tierra?
Las medidas de resistividad de la tierra tienen un triple propósito. Primero,este tipo de datos es usado para realizar reconocimentos geofísicos debajo
de la superficie como ayuda para identificar zonas de mineral, profunididashasta el fondo de roca y otros fenómenos geológicos. Segundo, la resistividadposee un impacto directo sobre el grado de corrosión en tuberías bajo tierra.Una bajada en la resistividad tiene relación con un augmento en actividadcorrosiva y así dicta el tratamiento protectivo a ser usado. Tercer, laresistividad de la tierra afecta directamente el diseño de un sistema detoma de tierra y esta tasca a la cual va dirigida esta discusión. Al diseñarun sitema de toma de tierra extenso, es recomendable localizar el área demenor resistividad de la tierra para conseguir la instalación de toma detierra más económica.
Efectos de la Resistividad de la Tierra en la Resitenciade Electrodos de Tierra
La resistividad de la tierra el el factor clave que determina cuál será laresistencia de un electrodo de toma de tierra, y a que profundidad debe serenterrada para obtener una resistencia de tierra baja. La resistividad de latierra varía ámpliamente a través del mundo y cambia con las estaciones.La resistividad de la tierra es determinada en gran parte por su contenidode electrolitos, que consisten de humedad, minerales y sales disueltasUna tierra seca posee una alta resistividad si contiene sales no solubles(Figura 1).
Resistividad (aprox.), Ω-cmTierra Min. Promedio Máx.
Cenizas, carbonilla, salmuera, detritus 590 2,370 7,000
Arcilla, esquisto, “gunbo, marga 340 4,060 16,300
Mismo, con porciones cambiantes
de arena y de grabilla 1,020 15,800 135,000
Grabilla, arena, piedras con arcilla
o marga 59,000 94,000 458,000
Factores que Afectan la Resistividad de la Tierra
Dos muestras de tierra, cuando secadas completamente, pueden de hecho
combertirse en muy buenos aislantes teniendo una resistividad en excesode 109 ohmio-centímetro. La resistividad de la muestra de tierra cambiamuy rápidamente hasta que se llega a un aproximadamente a un 20% omás de contenido de humedad (Figura 2).
LAS NOTAS
2 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
FIGURA 1
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Contenido de Humedad Resistividad Ω - cm% por peso Tierra buena Marga arenosa
0 >10° >10°
2.5 250,000 150,000
5 165,000 43,000
10 53,000 18,50015 19,000 10,500
20 12,000 6,300
30 6,400 4,200
La resistividad de la tierra es también influenciada por la temperatura.La Figura 3 muestra la variación de la resistividad de marga arenosa,conteniendo 15.2% de humedad, con cambios de temperatura desde 20°a -15°C. En esta escala de temperatura la resistividad varía desde 7,200 a330,000 ohios-centímetros.
Temperatura ResistividadC F Ohmio-cm
20 68 7,200
10 50 9,900
0 32 (agua) 13,800
0 32 (hielo) 30,000
-5 23 79,000
-15 14 330,000
Dado que la resistividad de la tierra está direcamente relacionada con elcontenido de humedad y la temperatura, es razonable asumir que laresistencia de cualquier sistema de toma de tierra variará a través de las
diferentes estaciones del año. Tales variaciones son mostradas en laFigura 4. Ya que tanto la temperatura como el contenido de humedadesdevienen más estables a mayores distancias por debajo de la corteza dela tierra, es coherente que un sistema de toma de tierra, para ser másefectivo siempre, debería ser construido con la bara de tierra enterrada auna distancia considerable por debajo de la corteza de la tierra. Los mejoresresultados son obtenidos si la bara de tierra alcanza la tabla de agua.
Variación de temporada de la resistencia de tierra con un electrodo de tubo3 / 4" pulgada en tierra de arcilla con piedras. La profundidad del electrodo
en la tierra es 3 pies para Curba 1, y 10 pies para Curba 2
LAS NOTAS
3Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
FIGURA 2
FIGURA 3
0
20
40
60
80
E n e r o
M a r z o
M a y o
J u l i o
S e t i e m b r e
N o v i e m b r e
E n e r o
M a r z o
M a y o
J u l i o
Curba 1
Curba 2
FIGURA 4
-
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En algunas localidades, la resistividad de la tierra es tan alta que una toma detierra de baja resitencia puede ser obtenida sólo a alto coste y con un sistemade toma de tierraelaborado. En talessituaciones, puede sereconómico usar unsistema de bara detierra de tamañolimitado y para reducirla resistividad de tierraincrementandoperdiódicamente elcontenido quémicosoluble de la tierra. LaFigura 5 muestra lareducción substancial en resistividad de marga arenosa conseguidapor un incremento del contenido de sal química.
Tierra tratada químicamente está también sujeta a una variación deresistividad considerable con cambios de temperatura, como se ve en laFigura 6. Si se emplea tratamiento con sal, es necesario usar baras detierra que resistirán corrosión química.
*Tal como sulfato de cobre, carbonato de sodio, y otros. Las Sales debenaprobadas por EPA o por la ordinancia local antes de ser usadas
MEDIDAS DE RESISTIVIDAD DE LATIERRA (Medida de cuatro puntos)Las medidas de resistividad son de dos tipos; el método de 2-puntos y elde 4-puntos. El método de 2-puntos es simplemente la resistencia medida
entre dos puntos. Para la mayoría de aplicaciones el método más precisoel de 4-puntos que es usado en el Modelo 4610 o 4500 Probador de Tierra.El método de 4-puntos (Figuras 7 y 8), como el nombre implica, requiere lainserción de cuatro electrodos a la misma distancia y en línea en el áreade pruebas. Una corriente concocida desde un generador de corrienteconstante es pasada por los electrodos de fuera. La caída de potencial(una función de la resistencia) es entonces medida a través de los doselectrodos interiores. Los Modelos 4610 y 4500 son calibrados para leerdirectamente en ohmios.
LAS NOTAS
4 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
EL EFECTO DE CONTENIDO DE SAL* SOBRE LARESISTIVIDAD DE LA TIERRA
(Marga arenosa, contenido de humedad,
15% por peso, Temperatura, 17°C)
Sal Añadida Resistividad(% por peso de humedad) (Ohmio – centimetro)
0 10,700
0.1 1,800
1.0 460
5 190
10 130
20 100
EL EFECTO DE TEMPERATURA SOBRE LARESISTIVIDAD DE LA TIERRA QUE CONTIENE SAL*
(Marga arenosa, 20% humedad, Sal 5% del peso de la humedad)
Temperatura Resistividad
(Grados C) (Ohmio-centimetro)
20 110
10 142
0 190
-5 312-13 1,440
FIGURA 6
FIGURA 5
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Donde: A = distancia entre los electrodos en centímetrosB = profundidad del electrodo en centimetros
Si A > 20 B, la fórmula se transforma en:ρ = 2π AR (con A en cm)ρ = 191.5 AR (con A enpies)ρ = Resistividad de latierra (ohmio – cm)
Este valor es la resistividad promedio de tierra a una profundidaequivalente a la distancia “A” entre dos electrodos.
Medidas de Resistividad de la Tierra con el Modelo 4500
Dado un pedazo de terreno considerable en el que determinar la resistividadóptima de la tierra un poco de intuición es necesaria. Asumiendo que elobjetivo es baja resistividad, se debería dar preferencia a un área conteniendomarga húmeda en contra de un área seca y arenosa. Se debe tambiénconsiderar la profundidad a la que la resistividad es requerida.
Ejemplo
Después de inspecionarla, el área investigada ha sido reducida a un trozode tierra de aproximadamente 75 pies cuadrados (7m2). Asumiendo queusted necesita determinar la resistividad a una profundidad de 15 pies(450cm). Entonces la distancia “A” entre los electrodos debe ser equivalentea la profundidad a la que la resistividad promedio debe ser deteminada(15 pies, o 450cm). Usando la fórmula Wenner más simplificada(ρ = 2π AR), la profundidad del electrodo de entonces ser una vigésima(1/20) parte del espacio entre eleltrodos o 8-7/8" (22.5cm).
LAS NOTAS
5Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
FIGURA 8
4πARρ =1 + 2A – 2A
√(A2 + 4B2) √(4A2 + 4B2)
R
B
X Xv Y Z
AA A
Z
Y
X
X
v
TEST RANGETEST CURRENT
2 10 50
220
2002
20
AAA
A
A
A
FIGURA 7
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Distribuya los electrodos en un diseño de cuadrícula y conectelos con elModelo 4500 como es mostrado en la Figura 8. Proceda de la forma siguiente:
• Quite el enlace puntal entre X y Xv (C1, P1)• Conecte las cuatro baras auxiliares (Figura 7)
Por ejemplo, si la lectura es R = 15ρ (resistividad) = 2π x A x RA (distancia entre electrod0s) = 450cmρ = 6.28 x 15 x 450 = 42,390 Ω-cm
ELECTRODOS DE T IERRAEl término “tierra” es definido como una conexión conductora por la queun circuito o equipo es conectado con la tierra. La conexión es usada paraestablecer y mantener lo más preciso posible el potencial de la tierra en elcircuito o equipo conectado a él. Una “tierra” consiste de un conductor de
toma de tierra, un conector de enlace, su(s) electrodo(s) de toma de tierra, yel suelo en contacto con el electrodo.
Toma de tierra tiene varias aplicaciones de protección. Para fenómenos natu-rales tales como relámpagos, toma de tierras son usadas para descargar elsistema de corriente antes que el personal pueda resultar herido o compo-nentes del sistema puedan ser dañados. Para potenciales ajenos debidos afallos en sistemas de potencia eléctrica con vueltas de tierra, tomas de tierraayudan a asegurar un rápido funcionamiento de los relevos protectivos alproporcionar caminos de baja resistencia para la corriente de fallida. Estopermite la eliminación del potencial ajeno tan rápidamente como sea posible.La toma de tierra debería drenar el potencial ajeno antes que haya heridosentre el personal y que la potencia o el sistema de comunicaciones sea dañado.
Lo idóneo, para mantener un potencial de refrencia para seguridad delinstrumento, para protección en contra de electricidad estática y para limitarel sistema a un voltage de marco para seguridad del operario, la resistenciade tierra debería ser zero ohmios. En realidad, como describiremos másadelante en el texto, este valor no puede ser obtenido.
Ultimo, pero no menos importante, una resistencia de tierra baja es esencialpara cumplir los estándards de seguridad NEC®, OSHA y otros.
La Figura 9 muestra una bara de toma de tierra. La resistencia del electrodoposee los componentes siguientes:
(A) La resistencia del metal y de la conexión a este(B) La resistencia de contacto de la tierra de alrededor al electrodo(C) La resistencia en la tierra de alrededor a flujo de corriente o
resistividad de tierra que es amenudo el factor más significante.
Más especificamente:
(A) Electrodos de toma de tierra están normalemente hechos de un metalmuy conductivo (cobre o chapado de cobre) con secciones transversalesadecuadas de manera que la resistencia total es insignificante.
LAS NOTAS
6 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
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(B) El Instituto nacional de Estándards y Tecnología ha demostrado que laresistencia entre el electrodo y la tierra del alrededor es insignificante si el elec-trodo no tiene pintura, grasa, o otras capas, y si la tierra esta firmemente com-pactada.
(C) El único componente quequeda es la resistencia de la tierradel alrededor. El electrodo puedeser visto como envuelto por capasconcéntricas de tierra, todas delmismo grosor. Como más cercanala capa al electrodo, más pequeñaes su superficie; así pues, másgrande es su resistencia. Comomás lejanas las capas estén delelectrodo, mayor es la superficiede la capa; así pues menor es suresistencia. Eventualmente,
añadir capas a una distancia delelectrodo de la toma de tierra yano afectará de forma notable laresistencia total de la tierra de alrededor del electrodo. La distancia a la queeste efecto ocurre es llamada el área de resistencia efectiva y es directamentedependiente de la profundidad del electrodo de toma de tierra.
En teoría, la resistencia de tierra puede ser derivada de la fórumla general:
ρ L LongitudR = ––– Resistividad = Resistividad x
A Area
Esta formula ilustra por qué las capas de tierra concéntrica decrementan enresistencia como más apartadas están de la bara de toma de tierra:
R = Resistividad de la Tierra x Grosor de la capaArea
En el caso de resistencia de tierra, resistividad de tierra uniforme es asumidaa lo larga del volumen, todo y que esto no es el caso habitual en la naturaleza.Las ecuaciones para los sistemas de electrodos son muy complejas y amenudosólo son expresadas como aproximaciones. La fórmula usada más comúnmenteusada para sistema de un electrodo de tierra, desarrollada por el ProfesorH. R. Dwight del Insituto de Tecnología de Massachusetts, es la siguiente:
ρ 4L
R = 1n – 12πL r
R = resistencia en ohmios de la bara de toma de tierra a la tierraL = longitud del electrodo de toma de tierrar = radio del electrodo de toma de tierraρ = resistividad promedio en ohmios - cm.
LAS NOTAS
7Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Barra de tomade tierra yabrazadera
Resistencia decontactoentre la barray el suelo
Ondasconcentricasde la tierra
FIGURA 9
( )
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Efecto del Tamaño del Electrodo de Toma de Tierray de la Profundidad Sobre la Distancia
Tamaño: Incrementando el diámetro de la bara no reduce materialmentesu resistencia. Doblar el diámetro reduce la resistencia por menos de 10%(Figura 10).
Profundidad: Cuando una bara de toma de tierra es enterrada másprofundamente bajo tierra, su resistencia es reducida subtancialmente.En general, doblando la longitud de la bara reduce la resistencia por un40% adicional (Figura 11). El NEC (1987, 250-83-3) requiere un mínimo
de 8 ft (2.4m) a estar en contacto con la tierra. La más común es una baracilíndrica de 10ft (3m) que cumple con el código de NEC. Un diámetromínimo de 5/8 pulgadas (1.59cm) es requerido para baras de acero y1/2 pulgada (1.27cm) para baras de cobre o de acero chapado de cobre(NEC 1987, 250-83-2). Los diámetros prácticos mínimos por limitacionesde enterrado para baras de 10 ft (3m) son:
• 1/2 pulgada (1.27cm) en tierra promedio
• 5/8 pulgadas (1.59cm) en tierra húmeda
• 3/4 pulgadas (1.91cm) en tierra dura o para profundidades de
enterrado de más de 10 ft
LAS NOTAS
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0
25
50
75
100
1/2 5/8 3/4 1 1 1/4 1 1/2 1 3/4
Diámetro de Bara (pulgadas)
R e s i s t a n c i a
e n %
FIGURA 10
5 15 25 35 40 50 60 70
1
2
3
4
56
8
10
20
30
40
60
80
100
200
Profundidad de entierro en pies
Resistencia de Tierra contra profundidad
de bara de toma de tierra
R
e s i s t a n c i a e n o h m i o s
1/2" dia.1" dia.
FIGURA 11
-
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Nomograma de Toma de Tierra
1. Seleccione la resistencia requerida en la escala R.
2. Seleccione la resistividad aparente en la escala P.
3. Coloque escuadrón en las escalas R y P, y permita que interseccione con la escala K.
4. Marque el punto en la escala K.
5. Coloque el escuadrón sobre el punto de la escala K y sobre la escala DIA, y permita
que interseccione con la escala D.
6. El punto en la escala D será la profundidad de la bara requerida para la resistencia
en la escala R.
Valores de ResIstencia de Tierra
NEC® 250-84 (1987): Resistencia de electrodos manufacturados:
Un sólo electrodo consiste de una bara, tubo, o placa que no tiene unaresistencia con tierra de 25Ω o menos deberá ser aumentado por una baraadicional, de cualquiera de los tipos especificados en la sección 250-81 o250-83. Donde múltiples electrodos de bara, tubo o placa son instaladospara cumplir con los requerimientos de esta sección, no pueden estarmenos de 6 ft (1.83m) aparte.”
El Código Eléctrico Nacional® (NEC) constata que la resistencia a tierrano puede exceder 25Ω. Este es un límite superior y una guía , ya que enmuchas instancias se requiere una resistencia mucho menor.
“Qué tan baja en resistencia debe ser la tierra?” Una respuesta arbitrariapara esta pregunta en ohmios es difícil. Como menor sea la resistenciade tierra, será más segura; y para protección positiva del personal y delequipamento, vale la pena intentar conseguir menos de un ohmio.Es generalmente poco práctico llegar a una resistencia tan baja a lo
LAS NOTAS
www.aemc.com 9
100
10090
80
70
60
50
40
30
20
15
10
5
4
3
2
1
90
80
70
60
50
40
30
20
15
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
R
P
D
K
DIA
100000
50000
40000
30000
20000
15000
10000
5000
4000
3000
2000
1000
500
8
7
6
5
4
3
1
1.5
1
3/4
5/8
1/2
1/4
Diámetro de BarraPulgadas
Profundidad de BarraPies
Barra de Toma de TierraResistencia – Ohmios
Resistividad de la Tierra(Ohmios-centimetros)
FIGURA 12
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Es generalmente poco práctico llegar a una resistencia tan baja a lo largo deun sistema de distribución o de una línea de transmisión o en subestacionespequeñas. En algunas regiones, resistencias de 5Ω o menos pueden serobtenidas sin muchos problemas. En otras regiones, puede ser difícilreducir resistencias de tomas de tierra por debajo de 100Ω.
Los estándards de industria aceptados estipulan que subestaciones detransmisión deberían ser diseñadas para no exceder 1Ω. En subestacionesde distribución, la resistencia máxima recomendada es de 5Ω o hasta 1Ω.En la mayoría de casos, el sistema de cuadrícula enterrado de cualquiersubestación proporcionará la resistencia deseada. En oficinas centrales deindustria ligera o de telecomunicaciones, 5Ω es a menudo el valor aceptado.Para protección contra rayos, los desactivadores de rayos deberían serunidos con una resistencia de tierra máxima de 1Ω.
Estos parámetros pueden normalmente ser cumplidos con la aplicaciónadecuada de la teoría básica de toma de tierra. Siempre existirán circun-stancias que dificultarán la otención de la resistencia de tierra requerida por
el NEC® o por otros estándards de seguridad. Cuando estas situaciones sedesarrollan, se pueden utilizar varios métodos para bajar la resistencia detierra. Estos incluyen sistemas de baras paralelas, sistemas de bara enterradaa gran profundidad usando baras seccionales, y tratamiento químico de latierra. Métodos adicionales discutidos en otros datos publicados son placasenterradas, conductores enterrados (contraposición), acero de construcciónconectado eléctricamente, y acero reforzado con cemento conectadoeléctricamente.
Conectar eléctricamente a sistemas de distribución de gas y de agua yaexistentes se consideraba a menudo que daba una resistencia de tierra baja;sin embargo, cambios de diseño recientes utilizando tuberías no metálicas
y aislando las junturas han convertido este método de obtener unaresistencia de tierra baja en cuestionable y en muchos casos no son fiables.
La medición de resistencias de tierra sólo puede ser conseguido con unequipo diseñado especialemente. La mayoría de instrumentos usan elprincial de caída de potencial de corriente alterna (AC) circulando entre unelectrodo auxiliar y el electrodo de tierra bajo prueba. La lectura será dadaen ohmios, y representa la resistencia del electrodo de tierra con la tierra dealrededor. AEMC ha también introducido recientemente probadores depinza de resistencia de tierra.
Nota: El “Código Eléctrico Nacional® y NEC® son marcas registradas de laAsociación Nacional de Protección contra Fuego.
LAS NOTAS
10 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
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P R I N C I P I O D E P R U E B A D ERESISTENCIA DE T IERRA(Caída de Potencial —Medida de 3-puntos)La diferencia de potencial entre las baras X y Y es medida por unmultímetro, y el flujo de corriente entre las baras X y Z es medido por unammetro. (Nota: X, Y y Z pueden ser llamados X, P y C en un probador de3-puntos o C1, P2 y C2 en un probador de 4-puntos.) (Vea la Figura 13.)
Por la Ley de Ohm E = RI o R = E/I, podemos obtener la resistencia R delelectrodo de tierra. Si E = 20V y I = 1A, entonces
R = E = 20 = 20––– –––
I 1
No es necesario realizar todas las medidas cuando se usa un probador
de tierra. El probador de tierra medirá directamente al generar su propiacorriente y mostrando la resistencia del electrodo de tierra.
Posición de los Electrodos Auxiliares en Medidas
El objetivo en medir de forma precisa la resistencia a tierra es colocar elelectrodo de corriente auxiliar Z suficientemente lejos del electrodo de tierra bajo prueba de manera que el electrodo de potencial auxiliar Y esté fuerade las áreas de resistencia efectiva del electrodo de tierra y del electrodo decorriente auxiliar. La mejor manera de descubrir si la bara de potencialauxiliar Y está fuera de las áreas de resistencia efectiva es moverla entreX y Z y tomar una lectura en cada sitio. (Vea la Figura 16.) Si la bara depotencial auxiliar Y está en un área de resistencia efectiva (o en las dos sse sobreponen, como en la Figura 14), al desplazarla las lecturas tomadasvariarán notablemente de valor. Bajo estas condiciones, no se puededeterminar un valor exacto para la resistencia de tierra.
LAS NOTAS
11Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
ZYX
Voltímetro (E)
Electrodo depotencialauxiliar
Electrodo deTierra bajoprueba
Electrodo decorrienteauxiliar
Ammeter (I)
Fuente deCorriente
R
TIERRA
FIGURA 13
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Por otra parte, si la bara de potencial auxiliar Y está situada fuera de lasáreas de resistencia efectiva (Figura 15), cuando Y es movida arriba y abajola variación de la lectura es mínima. Las lecturas tomadas deberían estarrelativamente cerca las unas de las otras, y son los mejores valores para laresistencia a tierra de la tierra X. Las lecturas deberían ser dibujadas paraasegurar que caen en una región “plateau” como se muestra en la Figura15. La región es a menudo llamada el “área 62%”. Vea página 13 para laexplicación
LAS NOTAS
12 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
R e s i s t e n c i a
Variación de Lectura
Areas de resistenciaEfectiva(sobreposición)
X Y' Y Y'' Z
52% 62% 72%
(o distancia total de X a Z)
100% de la distancia
entre X & Z
100% de la distancia
entre X & Z
R e s i s t a n c i a
Variación de Lectura
Areas deresistencia
Efectiva(sinsobreposición)
X Y' Y Y '' Z
52% 62% 72%(o distancia total de X a Z)
FIGURA 14
FIGURA 15
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Midiendo la Resistencia de losElectrodos de Tierra (Método 62%)
El Método 62% ha sido adoptado después de consideración gráfica ydespués de haberlo probado. Es el método más preciso pero está limitadopor el hecho que la tierra probada es una sola unidad.
Este método es aplicable sólo cuando los tres electrodos están en línea rectay la tierra es un sólo electrodo, tubo, o placa, etc., como en la Figura 16.
Considere la Figura 17, que muestra las áreas de resistencia efectiva (capasconcéntricas) del electrodo de tierra X y del electrodo de corriente auxiliarZ. Las áreas de resistencia se sobreponen. Si se tomaran lecturas moviendoel electrodo de potencia auxiliar Y hacia X o Z, las diferencias entre lecturasserían enormes y unono podría obtener unalectura dentro de una banda de toleranciarazonable. Las áreassensitivas sesobreponen y actúan
constantemente paraincrementar laresistencia a medidaque Y es alejada de X.
Pinzas
Bara de Tierra
Electrodo Y Electrodo Z
Tira de
Tierra
Ω
Press To
Measure
X-Z
Xv-Y
Xv-Y
ZYX XvC1 P1 P2 C2
Fault
Hi Resistance
Hi Noise
DIGITAL GROUND RESISTANCE TESTERMODEL 4610
AUTORANGINGREFERTO USERMANUAL
FORFAULTWARNING LIGHT
EXPLANATIONS
!
AEMCI N S T R U M E N T S
Y ZX
52% 62% 72%0% 100% de distancia
entre X y Z(de la distancia total desede X a Z)
Bara de Tierra Electrodo Y Electrodo Z
-10% 3rd
medida
+10% 2nd
medida
LAS NOTAS
13Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
FIGURA 16
Distancia desde Y al electrodo de tierra
R e s i s t a n c i a
Areas deresistencia efectivasobrepuestas
X Y Z
Electrodode
Tierra BajoPrueba
Electrodode
PotencialAuxiliar
Electrodode
Corriente
Auxiliar
FIGURA 17
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Ahora considere la Figura 18, donde los electrodos X y Z están suficiente-mente distanciados de manera que las áreas de resistencia efectiva no sesobreponen. Si dibujamos la resistencia medida descubrimos que las medidasse contrarestan cuando Y es colocado a un 62% de la distancia desde X a Y,y que las lecturas en cualquier lado del sitio inicial de Y son muy probablesde estar dentro de la banda de tolerancia establecida. Esta banda detolerancia es definida por el usuario y es expresada como un porcentajede la lectura inicial: ± 2%, ± 5%, ±10%, etc.
Distancia entre Electrodos AuxiliaresNo se puede dar una distancia específica entre X y Z, ya que esta distanciaes relativa al diámetro del electrodo probado, su longitud, la homogeneidadde la tierra probada, y especialmente, las áreas de resistencia efectiva. Sinembargo, una distancia aproximada puede ser determinada desde la tablasiguiente que es dada para una tierra homogénea y para un electrodo de1" de diámetro. (Para un diámetro de 1/2", reduzca la distancia un 10%;para un diámetro de 2" aumente la distancia un 10%.)
Distancia aproximada a los electrodos auxiliares
usando el método 62%
Profundidad enterrado Distancia a Y Distancia a Z
16 ft 45 ft 172 ft
18 ft 50 ft 180 ft
10 ft 55 ft 188 ft
12 ft 60 ft 196 ft
18 ft 71 ft 115 ft
20 ft 74 ft 120 ft
30 ft 86 ft 140 ft
LAS NOTAS
14 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
R e s i s t a n c i a
Distancia de Y al electrodo de tierra
Areas deresistancia
efectivano se
sobreponen
X Y Z
Electrodo deTierra bajoprueba
Electrodo depotencialauxiliar
Electrodo decorriente
auxiliar
D
62% de D 38% de D
Resistancia del
electrodo de
corriente auxiliar
Resistancia del electrodo de tierra
FIGURA 18
-
8/18/2019 Entendiendo Pruebas de Resistencia de Tierra
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LAS NOTAS
15Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Distancia entre Múltiples Baras
Varios electrodos en paralelo proporcionan una resistencia menor al sueloque un sólo electrodo. Instalaciones de alta capacidad requieren unaresistencia de toma de tierra baja. Varias baras son usadas paraproporcionar esta resistencia.
Una Segunda bara no propociona una resistencia total de la mitad de lade una sóla bara a menos que las dos estén varias baras de distanciaaparte. Para conseguir la resistencia de toma de tierra coloque varias baras separadas por una bara de distancia en línea, en un círculo,triángulo hueco, o cuadrado. La resistencia equivalente puede sercalculada dividiendo por el número de baras y multiplicando por elfactor X (mostrado abajo). Consideraciones adicionales sobre potencialesde paso y de toque deberían ser corregidos por la geometría.
Multiplicando Factores para Varias Baras
Número de Baras X
12 1.16
13 1.29
14 1.36
18 1.68
12 1.80
16 1.92
20 2.00
24 2.16
Colocar baras adicionales dentro del perífero de una forma no reducirála resistencia de tierra por debajo de la de las baras periféricas solas.
-
8/18/2019 Entendiendo Pruebas de Resistencia de Tierra
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LAS NOTAS
16 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
SISTEMA DE ELECTRODOSM U L T I P L E SUn electrodo de tierra enterrado es un medio económico y simple de hacer
un buen sistema de toma de tierra, pero algunas veces una sóla bara noproporciona una resistencia suficien-temente baja, y varios electrodos detierra serán enterrados y conectadosen paralelo con un cable. Muyamenudo, cuando dos, tres o cuatroelectrodos de tierra son usados, sonenterrados en línea recta; cuandocuatro o más son usados, unaconfiguración de cuadrado hueco esusada y los electrodos de tierra sonaún conectados en paralelo y estanigualemente distanciados (Figura 19).
En sistemas de electrodos múltiples,el método 62% de distancia entreelectrodos ya no puede ser aplicado
directamente. La distancia entre los electrodos auxiliares está ahora basadaen la distancia de cuadrícula mámima (es decir, en un cuadrado, la diagonal;en una línea, la longitud total. Por ejemplo, un cuadrado con un lado de20 pies tendrá una diagonal de aproximadamente 28 pies).
Sistema de Electrodos Múltiples
Distancia de Cuad. Máx Distancia a Y Distancia a Z
116 pies 178 pies 125 pies
118 pies 187 pies 140 pies
110 pies 100 pies 160 pies
112 pies 105 pies 170 pies
114 pies 118 pies 190 pies
116 pies 124 pies 200 pies
118 pies 130 pies 210 pies
120 pies 136 pies 220 pies
130 pies 161 pies 260 pies
140 pies 186 pies 300 pies
150 pies 211 pies 340 pies
160 pies 230 pies 370 pies180 pies 273 pies 440 pies
100 pies 310 pies 500 pies
120 pies 341 pies 550 pies
140 pies 372 pies 600 pies
160 pies 390 pies 630 pies
180 pies 434 pies 700 pies
200 pies 453 pies 730 pies
DIAGONAL
D I A G ON A L
a
a a
a
FIGURA 19
-
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LAS NOTAS
17Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
M E D I D A D E D O S - P U N T O S(METODO SIMPLIFICADO)Este es un método alternativo cuando una tierra excelente ya está
disponible.
En área congestionadas donde encontrar espacio para enterrar las dos barasauxiliares puede ser un problema, el método de medida de dos-puntospuede ser aplicado. La lectura obtenida será la de las dos tomas de tierraen serie. Así pues, la tubería de agua o otra toma de tierra debe tener unaresistencia muy baja de manera que sea negligible en la medición final. Laresistencia de los cables tambie\én será medida y debería ser restada dela medida final.
Este método no es tan preciso como el método de tres-puntos (método 62%),ya que es afectado especialmente por la distancia entre el electrodo siendoprobado y la tierra muerta o tubería de agua. Este método no debería ser
usado como un procedimento estándard, sino como una Segunda opciónen áreas estrechas. Vea la Figura 20.
M E D I D A D E C O N T I N U I D A DLas medidas de continuidad de un conductor de tierra son posibles al usar
dos terminales (Figura 21).
Conductor de toma de tierra
Nivel de tierra
Bara de tierra
Placa inferior
Poste
eléctrico
Terminales cortocircuitadas
con un puente de cable
Bara auxiliar
(Y-Z cortocircuitados)
!
ZYXC1 P2 C2
®
INSTRUMENTS
Ω
Press To
Measure
X-Z Fault
X-Y Hi Resistance
X-Y Hi Noise
GROUND RESISTANCE TESTER
MODEL 3620
REFER TO USER MANUAL
FOR FAULTWARNING LIGHT
EXPLANATIONS
0 . 5
25
1 k
Z
Y
X
X
v
TEST RANGETEST CURRENT
2 10 502
20200
220
FIGURA 20
FIGURA 21
-
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LAS NOTAS
18 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
CONSEJOS TÉCNICOSRuido Excesivo
Ruido excesivo puede interferir con las pruebas debido a los largos cables
usados para realizar una prueba de caída de potencial. Un voltímetropuede ser utilizado para identificar este problema. Conecte los cables “X”,“Y” y “Z” a los electrodos auxiliares como para una prueba de resistenciade tierra estándard. Use el voltímetro para probar el voltage a través de lasterminales “X” y “Z” (Figura 22).
La lectura del voltage debería estar dentro de las tolerancias de voltagesuperfluos aceptables para su probador de tierra. Si el voltage excede este
valor, pruebe las técnicas siguientes:
A) Trence los cables auxiliares juntos. Esto a menudo tiene el efecto decancelar los voltages de modo común entre estos dos conductores(Figura 23).
Z
Y
X
X
v
TEST RANGETEST CURRENT
2 10 502
20 200 220
Bara de tierra
Electrodo Y Electrodo Z
Tira de
tierra
AEMCCORPORATION
VOLTMETER
FIGURA 22
Z
Y
X
X
v
TEST RANGETEST CURRENT
2 10 502
20 200 220
Bara de tierra
Electrodo Y Electrodo Z
Tira de
tierra
FIGURA 23
-
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LAS NOTAS
19Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
B) Si el método previo fracasa, intente cambiar la alineación de los cablesauxiliares de manera que no estén en paralelo con las líneas de potenciapor encima o por debajo tierra (Figura 24).
C) Si todavía no se ha obtenido un valor de voltage bajo satisfactorio,puede ser que se necesite usar cables protegidos. El blindaje actúa paraproteger el conductor interno capturando el voltage y drenándolo ala tierra (Figura 25).
1. Separe los blindajes a los electrodos auxiliares.
2. Conecte los tres blindaje juntos en (pero no al) el intrumento.
3. Conecte con tierra de forma sólida el blindaje restante a la tomade tierra bajo prueba.
Z
Y
X
X
v
TEST RANGETEST CURRENT
2 10 502
20 200 2 20
Bara de tierra
Electrodo Y Electrodo Z
Tira de tierra
Escudo de tierra
Flote escudo Flote escudo
Conecte los tres escudos juntos
Z
Y
X
X
v
TEST RANGETEST CURRENT
2 10 502
20 200 2
20
Desconecte la tierrabajo prueba
FIGURA 24
FIGURA 25
-
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LAS NOTAS
20 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Resistencia de Bara Auxiliar Excessiva
La función inherente de un probador de tierra de caída de potencial esentrar una corriente constante dentro de la tierra y medir la caída de voltagea través de electrodos auxiliares. Una resistencia excesiva de uno o de los
dos electrodos auxiliares puede inhibir esta función. Esto es causado poruna alta resistividad de la tierra o por un mal contacto entre el electrodoauxiliar y la tierra de alrededor (Figura 26).
Para asegurar un buen contacto con la tierra, comprima la tierra que estádirectamente alrededor del electrodo auxiliar para eliminar bolsas de aireformadas al insertar la bara. Si la resistividad de la tierra es el problema,vierta agua alrededor de los electrodos auxiliares. Esto reduce la resistenciade contacto del electrodo auxiliar sin afectar las medidas.
Capa de Alquitrán o de Cemento
A veces una prueba debe ser realizada sobre una bara de toma de tierra queestá rodeada por una capa de alquitrán o de cemento, donde electrodos
auxiliares no pueden ser enterrados fácilmente. En estos casos, rejillasmetálicas y agua pueden ser usadas paa reemplazar los electrodos auxiliares,como es mostrado en la Figura 27.
Coloque las rejillas sobre el suelo a la misma distancia de la bara de tierra bajo prueba como pondría los electrodos auxiliares en una prueba de caídade potencial estándard. Vierta agua sobre las rejillas y permita que seempapen. Estas rejillas ahora realizarán la misma función que realizaríanlos electrodos auxiliares enterrados.
TIERRE
BOLSAS DE AIRE
A G U A
Agua
Rejillas
Bara de tierra
LO BAT
Ω
Press To
Measure
X-Z
Xv-Y
Xv-Y
ZYXC1 P2 C2
Fault
Hi Resistance
Hi Noise
GROUND RESISTANCE TESTERMODEL 3640
AUTORANGINGREFER TO USERMANUALFOR FAULT WARNING LIGHT
EXPLANATIONS
!
®
INSTRUMENTS
FIGURA 26
FIGURA 27
-
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LAS NOTAS
21Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
M E D I D A S D E P O T E N C I A LD E T O Q U ELa razón principal para realizar medidas de caída de potencial es observar
la seguridad eléctrica del personal y del equipamento. Sin embargo, enciertas circunstancias el grado de seguridad eléctrica puede ser evaluadodesde una perspectiva diferente.
Medidas periódicas de resistencia del electrodo de tierra o de red sonrecomendadas cuando:
1. El electrodo/red es relativamente pequeño y se puede desconectar deforma conveniente.
2. Se sospecha corrosión por baja resistividad de la tierra o por accióngalvánica.
3. Es muy poco probable que ocurran fallos de tierra cerca de la tierra bajo prueba.
Medidas de potencial de “toque” son un método alternativo para determinarseguridad eléctrica. Medidas de potenial de “toque” son recomendadas cuando:
1. Es físicamente o económicamente imposible de desconectar la toma detierra a ser probada.
2. Se puede esperar de forma razonable que ocurran fallos de tierra cercade la tierra a ser probada, o cerca de equipos con toma de tierra a latierra a ser probada.
3. La “marca” del equipo con toma de tierra es comparable conel tamaño de la tierra a ser probada. (La “marca” es el contorno de laparte del equipo en contacto con la tierra.)
Ni las medidas de resistencia de caída de potencial ni las medidas depotencial de “toque” prueban la habilidad de los conductores de tomade tierra de transportar altas corrientes de fallo de fase-a-tierra. Pruebasde alta corriente adicionales deberían ser realizadas para verificar que elsistema de toma de tierra puede transportar estas corrientes.
Cuando se realizan medidas de potencial de “toque”, se usa un probadorde resistencia de cuatro polos. Durante la prueba, el instrumento induce unnivel bajo de fallo dentro de la tierra a una distancia próxima de la tierraen cuestión. El instrumento muestra potencial de “toque” en voltios poramperio de corriente de fallo. Este valor mostrado es entonces multiplicadopor la corriente de fallo más grande que se anticipa para obtener el peorcaso de potencial de “toque” para una cierta instalación.
Por ejemplo, si el instrumento mustra un valor de 0.100Ω cuando conectadoa un sistema donde se esperaba que la corriente máxima de fallo fuera5000A, el potencial de toque máximo sería: 5000 x .1 = 500 voltios.
Medidas de potencial de “toque” son similares a las medidas de caída de poten-cial en que las dos medidas requieren la colocación de electrodos auxiliaresdentro o sobre la tierra. La distancia entre los electrodos auxiliares durantemedidas de potencial de toque es diferente a la ditancia entre electrodos decaída de potencial, como se muestra en la Figura 28, en la página siguiente.
-
8/18/2019 Entendiendo Pruebas de Resistencia de Tierra
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LAS NOTAS
22 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Considere el escenario siguiente: Si el cable enterrado mostrada en la
Figura 28 tubiera una rotura en su aislamiento cerca de la subestaciónmostrada, corrientes de fallo viajarían a través de la tierra hacia la tierrade la subestación, creando un gradiente de voltage. Este gradiente devoltage puede ser peligroso o potencialmente mortal para personal quetome contacto con la tierra afectada.
Para probar los valores de potencial de toque aproximados en estasituación, proceda de la forma siguiente: conecte cables entre la reja de lasubestación y C1 y P1 del probador de resistencia de tierra de cuatro polos.Posicione un electrodo en la tierra en el punto en que se anticipa que ocurrael fallo de tierra, y conectelo a C2. En una línea recta entre la reja de lasubestación y el punto de fallo anticipado, ponga un electrodo auxiliardentro de la tierra alejado un metro (o la longitud de un brazo) de la rejade la subestación y conéctelo a P2. Enceinda el instrumento, seleccione laescala de corriente 10mA y observe la medida. Multiplique la lecturamostrada por la corriente de fallo máxima del fallo anticipado.
Al poner el electrodo P2 en varias posiciones alrededor de la rejaadyacente a la línea de fallo anticipada, se puede obtener un mapa degradiente de voltage.
Coneccionesa la reja
Punto defallo
anticipado
Baras de tierra enterradas
1 metro
Cableenterrado
C2
P2
P1
C1
TEST RANGETEST CURRENT
2 10 50
220 200 2
20
FIGURA 28
-
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LAS NOTAS
23Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
M E D I D A D E R E S I S T E N C I AD E T I E R R A D E P I N Z A(Modelos 3711 y 3731)Este método de medida es innovador y único. Ofrece la habilidad de medir laresistencia sin desconectar la toma de tierra. Este tipo de medida tambiénofrece la ventaja de incluir las resistencias de enlace con la tierra y deconexión de toma de tierra total.
Principio de Funcionamiento
Normalmente, un sistema de toma de tierra de línea de distribución comúnpuede ser simulado como un circuito básico simple como se muestra en laFigura 29 o un circuito equivalente, mostrado en la Figura 30. Si un voltageE es aplicado a cualquier punto de toma de tierra medido Rx a través de untransformador especial, la corriente I circula a través del circuito, estable-
ciendo así la siguiente ecuación.1
E/I = Rx + –––––––––– donde, normalmenten 1
––––∑ Rk
k=1
Así pues, se establece que E/I = Rx. Si I es detectada con E constante, laresistencia del punto de toma de tierra medida puede ser obtenida.Refiérase otra vez a las Figuras 29 y30. La corriente es alimentada altransformador especial a través de
un amplificador de potencia desdeun oscilador de voltage constantede 2.4kHz. Esta corriente es detec-tada por un CT de detección. Sólola señal de frecuencia 2.4 kHz esamplificada por un amplificador defiltro. Esto ocurre antes de laconverión A/D y después derectificación síncrona. Es entoncesmostrada en el LCD.
El amplificador de filtro es usado
para cortar tanto la corriente detierra a frecuencia comercial comoel ruido de alta frecuencia. El voltagees detectado por cables bobinadosalrededor el CT de inyección que esentonces ampliado, rectificado ycomparado por un comparador denivel. Si la pinza no está cerrada adecuadamente, unanunciador de “pinza abierta” aparece en el LCD.
E
I
Rx R1 R2 Rn-1 Rn
1Rx >> –––––––––––
n 1––––
∑ Rkk=1
E
I
Rx R1 R2 Rn-1 Rn
FIGURA 29
FIGURA 30
-
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LAS NOTAS
24 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Ejemplos: Medidas en el Campo Típicas
Transformador Montado en un Poste
Quite cualquier montura que cubra el conductor de tierra, y proporcioneespacio suficiente lara las pinzas del Modelo 3711/3731, que deben de sercapaces de cerrar con facilidad alrededor del conductor. Las pinzas puedenser colocadas alrededor de la bara de tierra en sí. Nota: La pinza debe sercolocada de forma que las pinzas estén en un camino eléctrico desde elneutral del sistema o cable de tierra a la(s) bara(s) de toma de tierradependiendo del circuito.
Seleccione la escala de corriente “A”. Pince el conductor de tierra y mida lacorriente de tierra. La escala de corriente máxima es 30A. Si la corriente detierra excede 5A, las medidas de resistencia de tierra no son posibles. No sigaadelante con las medidas. En su lugar, quite el probador del circuito, anotandoel lugar para mantenimiento, y continúe al proximo sitio de prueba.
Después de anotar la corriente de tierra, seleccione la escala de resistencia
de tierra “Ω” y mida la resistencia deirectamente. La lectura que ustedmida con el 3711/3731 indica la resistencia no sólo de la bara, pero tambiénde la conección al neutral del sistema y todas las conecciones de enlaceentre el neutral y la bara.
Nota que en la Figura 31 hay una placa inferior y una bara de tierra. En estetipo de circuitos, el instrumento debe ser colocado por encima del enlace demanera que las dos tomas de tierra son inculidas en la prueba. Para futurasreferencias note la fecha, la lectura en ohmios, la lectura de corriente y elnúmero de punto. Reemplace cualquier montura que haya sacado delconductor. Nota: Una lectura alta indica uno o más de lo siguiente:
FIGURA 31
A) una bara de tierra pobreB) un conductor con toma detierra abierta
C) enlaces de alta resistencia en la bara o empalmes en el conductor; busque enterrados tapas inferioresdivididas, pinzas y conexiónesmartilladas.
Conductorde toma detierra
Nivel de tierra
Bara detierra
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LAS NOTAS
25Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Entrada o Medidor de Servicio
Siga básicamente el mismo procedimiento del primer ejemplo. Nota quela Figura 32 muestra la posibilidad de varias baras de tierra, y en laFigura 33 las baras de tierra han sido reemplazadas con una tubería deagua como toma de tierra. Usted puede también tener los dos tipos
actuando como toma de tierra. En estos casos, es necesario hacer lasmedidas entre el neutral de servicio y los dos puntos de toma de tierra.
Caja deServicio
Medidor deServicio
Transformadormontado en unposte
Pared delEdificio
Baras detierra
Nivel de Tierra
Tubería de Agua
Caja deServicio
Medidor deServicio
Transformadormontado en unposte
Pared delEdificio
FIGURA 32
FIGURA 33
-
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LAS NOTAS
26 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Transformador Montado en Plataforma
Nota: Nunca abra el recinto del transformador. Son propiedad de lacompañía eléctrica. Esta prueba es sólo para expertos en alto voltage.
Siga todos los requerimientos de seguridad, ya que está presente un
voltage peligrosamente alto. Localice y numere todas las baras (normal-mente sólo una bara está presente). Si las baras de tierra están dentro delrecinto, refiérase a la Figura 34 y si están fuera del recinto, refiérase a laFigura 35. Si una sóla bara es hallada dentro del recinto, la medida deberíaser tomada en el conductor justo antes de la unión con la bara de tierra. Amenudo, más de un conductor de tierra está atado a esta pinza, haciendoun blucle hacia el recinto o el neutral.
En muchos casos, la mejor lectura puede ser obtenida al pinzar el3711/3731 sobre la bara de tierra en si, por debajo del punto donde losconductores de tierra están unidos a la bara, de manera que usted estarámidiendo el circuito de tierra. Se debe tener cuidado al buscar un
conductor on sólo un camino de retorno al neutral.
Baras de tierra
Recinto
Servicio bajo tierra
Neutral
concéntrico
Servicio
Bus
Puerta
Abierta
Puerta
Abierta
Baras de
tierra
Recinto
Servicio bajo tierra
FIGURA 34
FIGURA 35
-
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LAS NOTAS
28 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
T E L E C O M U N I C A C I O N E SEl probador de tierra de pinza desarrollado por AEMC y discutido en elcapítulo previo ha rebolucionado la habilidad de las compañías eléctricasde medir sus valores de resistencia de tierra. Este mismo instrumento
probado y esta tecnología puede ser aplicada a industrias telefónicas paraayudar en la detección de problemas de toma de tierra y de enlaces. Ya queel equipamento trabaja en voltages menores, la habilidad del sistema deeliminar cualquier sobrepotencial creado por el hombre o natural se con-vierte en mucho más crítica. El probador de caída de potencial tradicionaldemostró requerir mucho trabajo y dejaba mucha interpretación a manosde la persona realizando la prueba. Aún más importante, el método deprueba de tierra de pinza permite al usuario realizar esta lectura necesariasin el riesgo de poner fuera de servicio la toma de tierra bajo prueba.
En muchas aplicaciones, la toma de tierra consiste en una unión de los dosServicios juntos para evitar cualquier diferencia de potencial que podría ser
peligrosa tanto para el equipamento como para el personal. El “Ohmetro” depinza puede ser usado para probar estas uniones importantes.
Aquí hay algunas de las soluciones y de los procedimientos de pinza quetienen aplicaciones para la industria telefónica.
Recintos y Armarios Telefónicos
Tener una toma de tierra juega un papel muy importante en elmantenimiento de equipos sensitivos en armarios y recintos telefónicos.Para proteger este equipamento, un camino de baja resistencia debe sermantenido para que cualquier potencial de sobrevoltage sean conducidosde forma segura a la tierra. Esta prueba de resistencia es realizado
pinzando un probador de tierra Modelo 3711/3731 alrededor de la barade toma de tierra enterrada, debajo cualquier conección de unión comúnentre la compañía telefónica y la eléctrica.
Placa de panel AC
Medidor de potencia
120/240V
servicio de
alimentación
Bara de tierra
Resistencia de tierra
Integridad del enlace
Cable de tierraConducto o cable del teléfono
FIGURA 37
-
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LAS NOTAS
29Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Para evitar cualquier potencial de voltage alto entre las compañías deteléfono y eléctrica, se crea un enlace de baja resistencia. La integridad del
enlace es realizada pinzando elcable de cobre Núm. 6 entre la bara de tierra principal (MGB)y el neutral con toma de tierramúltiple de la compañía eléctrica(MGN). El valor de resistenciamostrado en el probadortambién incluirá termialessueltas o mal enterradas quepueden haberse degradadodurante el tiempo.
Además, el probador de tierra depinza puede ser usado como unamperímetro de RMS verdadero.
Tomas de Tierra de Pedestal
Todas las cubiertas de cable son unidas a una barra de toma de tierradentro de cada pedestal. Esta barra de toma de tierra está conectada con latierra a través de una bara de tierra enterrada. La resistencia de la bara detierra puede ser encontrada usando el instrumento pinzado sobre la barade tierra o el cable Núm. 6 conectando estos dos puntos. Vea la Figura 39.
La protección del cable se une con MGN
La protección del cable en un recinto telefónico enterrado o sobre tierrapuede tener una toma de tierra a través del neutral de varias tomasde tierra de la compañía eléctrica. El probador de tierra de pinza puedeser utilizado para asegurar que esta conección ha sido terminada
Medidor
Vatio-hora
Interruptor detransferencia
Desactivadorde rayos
Tierra de lacompañiaeléctrica
Bara detierra
(longitud 8 pies)
Amario de
terminal adistancia
NOTA: Si se usan diferentes barasde tierra para las tomas de tierra delteléfono y eléctrico, las baras debenser enlazadas usando cable de tierradel núm 6
Tierra de lacompañiatelefónica
FIGURA 38
Bara de tierra
Conección de cubierta
Bara de tierra
Conección de
cubierta
Nivel de tierra
Nivel de
tierra
Bara de tierra
Bara de tierra
Pedestal
Telefónico
Pedestal
Telefónico
1. Elimine la conección de la bara de tierra al
pedestal2. Extienda el cable de la bara pedestal a la bara de tierra usando un puente temporal
Nota: el puente temporal sóloes requerido si el pedestal nopermite que quepa el probador.
FIGURA 39
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LAS NOTAS
30 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
satisfactoriamente. El camino de retorno de baja resistencia para que elinstrumento haga esta medida será desde este cable de enlace bajo pruebaal MGN y vuelta a través de otros enlaces corriente hacia arriba o haciaabajo (teoría de resistencia paralela).
El probador de tierra de pinza también es un amímetro de RMS Verdadero.
Pedestal o placade transformadorde potencia
Cables dePotencia
Cable de TierraNúm. 6
Recinto detel. enterrado
Cable yalambre
telefónico
Cable deTierra
Núm. 6
Recintotelefónico
Enlace el cable de protección al sistema
de toma de tierra múltiple a:
A) Todos los recintos encima de tierra
B) Todas las localidades de pedestal
y / o transformador
C) Por lo menos cada 1,000 pies
NOTA: Un enlace debe serrealizado a cualquier recintosobre tierra dentro de 10 pies
de cualquier aparto eléctricosobre tierra.
CONSTRUCCION CONJUNTA ENTERRADA – SEPARACION ARBITRARIA
Cable yalambre
telefónico
Recinto telefónico
enterrado (Vista
superior)
Enlace el cable deprotección al
neutral de tomade tierra múltiple
FIGURA 40
-
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LAS NOTAS
31Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
Aparato de Interface de Red (NID)con un Bloque Protector
La conección de usuário típica es conseguida con la pareja de cablecolgante de “punta y aro”. Para protegir los cables de teléfono contra una
situación de sobrevoltage, seinstala un bloque protectordentro del NID. Este protectortiene dos aparatos internos quesólo conducen cuando existensobrevoltages no deseados. Paraque el protector funcione correc-tamente, debe tener un caminode baja resistencia para quecualquier fallo sea conducidohacia tierra. Este potencial deenlace y de resistencia de tierrapuede ser verificado usando el
probador de resistencia depinza. Simplemente tome un trozo de cable pequeño y temporalmente hagaun puente entre el lado de punta (CO tierra) y el conector de tierra en el bloque protector. AL pinzar este cable puente, usted ahora probará elpotencial de resistencia de tierra incluiendo todas las termiales en estalocalidad. El camino de retorno de señal requerido por el probador detierra de pinza para realizar esta medición será la tierra CO.
Distribución Telefónica de Altura
Los sitemas telefónicos entregados en puntos de altura también deben serunidos al MGN. Esto es típicamente realizado distribuyendo un cable de
cobre Núm. 6 conectado a la tira de toma de tierra por encima del espaciotelefónico. Si no se entrega electricidad en estos puntos, se deben instalar baras de tierra enterradas a los intérvalos puntuales requeridos y seguida-mente probados.
Nota: Bobine el cable para enlazarlo con el MGN de la compañía eléctrica
Puente temporal sólopara pureba
PUNTA ARO
Protector de enlacea la tomade
tierradel lugar
Grapas
Cable de tierradoblado bajouna pinzade tierra
Bara detierra
Conductorde toma detierra
Posteeléctricio
Nivel detierra
Placainferior
FIGURA 41
FIGURA 42
-
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32 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
TEST DE SUMARIO
11. Cuando usando la fórmula Wenner simplificada(ρ = 2πAR) para determinar la resistividad de
la tierra, la profundidad del electrodo dequatro polos debería ser:a. 1/2 del espacio del electrodo b. 1/20 del espacio del electrodoc. 2 veces el espacio del electrodod. Igual al espacio del electrodo
12. Qué factores determinan la resistividadde la tierra?a. Tipo de tierra b. Cantidad de humedad en la tierrac. Cantidad de electrolitos en la tierra
d. Todos los anteriores
13. Al realizar una prueba de resistividad de latierra colocando baras auxiliares a unadistancia de 15 pies, que profundidad detierra es medida?a. 7.5 pies b. 15 piesc. 30 piesd. 60 pies
14. Qué resultados pueden ser obtenidos al realizaruna medida de resistividad de la tierra?
a. Inspecciones geofísicas b. Análisis de corrosiónc. Diseño de toma de tierra eléctricad. Todos los anteriores
15. A medida que la temperatura de la tierra baja,que pasa con la resistividad de la tierra?a. Baja b. Aumentac. No cambia
16. Doblar el diámetro de la bara posee quéefecto en la resistencia potencial de una bara
de tierra a ser instalada?a. Reducción de un 100% b. Reducción de un 50%c Reducción de un 25%d. Reducción de menos de un 10%
17. Como regla general, doblar la profundidad dela longitud de la bara reduce la resistencia por:a. 100% b. 40%c. Menos de 10%
18. Cuál es la razón más importante para una buena práctica de toma de tierra?a. Funcionamiento correcto del
equipamiento eléctrico b. Seguridadc. Cumplir con los requerimientos del
Código Eléctrico Nacional®
19. Si una bara de tierra de 5/8 pulgadas sesupone que mide 25Ω y la resistividad de latierra local mide 20kΩ-cm, aproximadamentea qué profundidad se debe enterrar la bara?a. 10 pies
b. 25 piesc. 40 piesd. 50 pies
10. Las medidas de resistencia de tierra de caídade potencial son recomendadas cuando:a. La toma de tierra bajo prueba puede ser
convenientemente desconectada b. Fallos de tierra pueden ocurrir cerca de la
tierra bajo pruebac. El sistema de alimentación no puede
ser apagado
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33Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
11. Al realizar pruebas de caída de potencial,el electrodo de tierra debería estar:a. En servicio y con energia b. Desconectado y sin energiac. No importa
12. Cuál es el número mínimo de medidasnecesarias para realizar de forma precisauna prueba de caída de potenciala. 1 b. 2c. 3d. 5
13. Si cuando realizando una prueba de caídade potencial cada resultado de prueba essignificantemente diferente en valor de lamedida previa sobre la misma bara, qué
medida de conección debería ser intentada?a. Alejar el electrodo Z de la bara bajo prueba b. Acercar el electrodo Z a la bara bajo prueba
14. Cuál es la resistencia de tierra máximarequerida por el Código Eléctrico Nacional®?a. 5Ω b. 15Ωc. 25Ωd. 1Ω
15. Al probar una cuadrícula de varios electrodos,
la distancia entre los electrodos auxiliares vienedeterminada por:a. La profundidad de la bara más profunda b. Tamaño máximo de la cuadrícula internac. El valor de VA del equipo de la toma
de tierra
16. Medidas de potencial de “toque” sonrecomendadas cuando:a. Es físicamente imposible desconectar la
toma de tierra en cuestión del servicio b. Determinar el grado de seguridad eléctrica
bajo condiciones de fallo se considera másimportante que medir la resistencia detierra real
c. El sistema de tierra es extensivo yno está documentado
d. Todas las anteriores
17. El método de prueba de pinza no puedeser usado en torres de alta tensión debido.a su distanciaa. Verdadero b. Falso
18. El probador de pinza debe ser pinzadoalrededor de la bara de tierra solamente.a. Verdadero b. Falso
19. El probador de pinza sólo puede ser usadosi el sistema bajo prueba está energizado.a. Verdadero b. Falso
20. El método de prueba de pinza no deberíaser realizado cuando:
a. Al probar ámplias tierras de una subestación b. Sobre electrodos de tierra desconectadosdel servicio
c. En tierras de protección contra rayos deun solo punto
d. Todas las anterior
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34 Entendiendo Pruebas De Resistencia De Tierra
REFERENCIAS
IEEE STD 81-1983 — IEEE Guía para Medir Resistividad de la Tierra, Impedancia de Tierra, y Potenciales de Super cie de la Tierra de
Sistemas de Tierra
IEEE Std 142-1991 — IEEE Práctica Recomendada para Tomas de Tierra de Sistemas de Potencia Industriales y Comerciales
Blackburn/American Electric Co.Memphis, TN 38119
— Un Enfoque Moderno sobre los Sitemas de Toma de Tierra
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Nomograma de Toma de Tierra
Representa el ejemplo de una bara de tierra de 20Ω y 20 pies
1. Seleccione la resistencia requerida en la escala R.
2. Seleccione la resistividad aparente en la escala P.
3. Coloque la regla sobre las escalas R y P, y permita que cruce con la escala K.
4. Marque el punto en la escala K.
5. Coloque la regla sobre el punto de la escala K, y permita que cruce con la escala D.
6. El punto en la escala D sera la profundidad de la bara requerida para la resistencia en la escala R.
100
10090
80
70
60
50
40
30
20
15
10
5
4
3
2
1
90
80
70
60
50
40
30
20
15
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
R
P
D
K
DIA
100000
50000
40000
30000
20000
15000
10000
5000
4000
3000
2000
1000
500
8
7
6
5
4
3
1
1.5
1
3/4
5/8
1/2
1/4
Diámetro de BarraPulgadas
Profundidad de BarraPies
Barra de Toma de TierraResistencia – Ohmios
Resistividad de la Tierra(Ohmios-centimetros)
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Grafico de Caida de Potencial
50 100
45 90
40 80
35 70
30 60
25 50
20 40
15 30
10 20
5 10
0 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Distancia en pies desde Fundación bajo Prueba hasta el Electrodo de Voltaje
Escala Mutiple de Distancía: x1 x10
Condiciones de Prueba
Temp: ___________ Tierra: Húmeda ■ Seca ■
Tipo de Tierra
Marga ■ Arena y Gravilla ■ Pizarra ■ Arcilla ■ Piedra Caliza ■
Arenisca ■ Granito ■ Pizarra Caliza ■ Other ________________________
Mfr. Instrumento _______________ Nombre de Operario___________________________________________________________________
Modelo _______________ Localidad___________________________________ Fecha_______________________________________
Núm de Serie# _______________Tipo de Sistema de Tierra: Una Barra ■ Profundidad de la Barra __________________ pies
Varias Barras (Grid) ■ Dimensión de la rejila en diagonal más larga_____ pies
Distancia del Electrode Z _______________________________________________________________ pies
Distancia delElectrodo (Y)
de Voltaje
desde laTierra bajoPrueba (X)
Medición de
Resistencia
Pies OHMIOS
Escala de : 50
Resistancia 100
Multiplier: x1
x10
R e s i s t e n c i a ( Ω )
%
100
90
80
72
70
62
60
52
50
40
30
20
10
0
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Respuestas: 1 b; 2 e; 3 b; 4 d; 5 b; 6 d; 7 b; 8 b; 9 c; 10 a; 11 b; 12 c; 13 a; 14 c; 15 b; 16 b; 17 b; 18 b; 19 b; 20 d