Métodos de Medición de la Resistencia de Puesta a Tierra PDF

Preview

Summary

Download Métodos de Medición de la Resistencia de Puesta a Tierra PDF

Description

Métodos de Medición de la Resistencia de Puesta a Tierra: Es necesario corroborar el valor de la resistencia que posee un sistema de puesta a tierra, al igual que en los métodos que se usan para medir la resistividad la medición de la resistencia de puesta a tierra se basa en la inyección de corriente y la medida de la diferencia de potencial entre la malla de puesta a tierra y un punto de referencia. De manera que se utiliza la ley de ohm para conocer la resistencia de dispersión [1]. Sin embargo, hay casos en los cuales no es posible realizar una medición usando las picas (electrodos), por lo que se usan otros métodos alternativos. También se suele realizar la medición de la resistencia de puesta a tierra de manera periódica como una rutina de mantenimiento [2]. Para la determinación de la resistencia de una puesta a tierra se usa generalmente corriente alterna o corriente directa de manera alternada, buscando así eliminar los efectos que puede ocasionar la polarización de los electrodos. La frecuencia a la cual la corriente inyectada varia se encuentra en un rango entre 50 y 150 Hz, tanto para sistemas pequeños como medianos. De igual forma es importante conocer la frecuencia a la cual trabaja el equipo para que este pueda descartar o neutralizar tensiones con su misma frecuencia que puedan ocasionar perturbaciones [3]. Para sistemas eléctricos mas grandes se suele emplear un rango de frecuencias bajar (20 a 600 Hz), sin embargo, es conocido que los eventos que mas afectan a un sistema eléctricos son las sobretensiones ocasionadas por descargas atmosféricas, maniobras, fallas a tierra, etc. Las cuales se caracterizan por poseer frecuencias en el orden de los MHz [3]. Ademas se debe tomar en cuenta la componente inductiva presente en un sistema de puesta tierra por lo que también se suelen realizar pruebas con señales de alta frecuencia (por encima de los 25 kHz) [3]. En subestaciones que se encuentran fuera de las zonas urbanas, donde la probabilidad de que un potencial transferido afecte a una persona sea baja, se puede inyectar corrientes en el orden de Amperios. Pero esto no quiere decir que no se puedan usar corrientes de magnitud pequeña, no obstante, el uso de corrientes altas permite un mejor estudio [3]. Para la medición de la resistencia de puesta a tierra se detallan a continuación los métodos más importantes que se usan en la actualidad: -

Método de los dos puntos o dos polos: Para este estudio es necesario el uso de un electrodo extra, el cual debe tener una resistencia que pueda considerarse depreciable, de tal manera que se pueda asumir que el valor obtenido durante la medición sea solo la del electrodo en estudio [3]. Este método es el mas usado para conocer la resistencia de puesta a tierra en zonas residenciales, donde se puede contar con el suministro de agua mediante tuberías metálicas sin aislantes platicos, las cuales hacen las veces de electrodo auxiliar, ya que se puede considerar que poseen una resistencia eléctrica insignificante (alrededor de 1Ω) en comparación con la de sistema de tierra de electrodo simple que suele encontrarse alrededor de los 25 Ω. Para llevar a cabo este estudio se debe conocer la ubicación de la tubería ya que las áreas de resistencia del electrodo estudiado y el auxiliar no deben solaparse [3]. Sin embargo, en la actualidad este método se ha dejado de usar debido a que las tuberías para el suministro de agua mas empleadas suelen ser las de materiales plásticos [3]. Este método puede llegar a dar valores con una cantidad grande de errores cuando se trata de medir la resistencia de un electrodo de pocos ohmios [3].

Para la medición se usa un telurómetro el cual debe tener un puente físico entre el terminal de corriente 1 con el de potencial 1, de igual manera entre el terminal de corriente 2 con el de potencial 2. Pero en instrumentos más modernos este puente lo realiza internamente al momento de seleccionar el método de estudio [3].

-

Método indirecto de tres puntos: Para el estudio del valor de resistencia de puesta a tierra con este método es necesario contar con dos electrodos auxiliares, de los cuales se conozca su resistencia y que además esta resulte tener un valor similar al del electrodo en estudio. Se deben colocar a los electrodos de manera que estos hagan las veces de vértices de un triángulo y mediante el uso de un óhmetro medir la resistencia presente entre cada par de electrodos. Luego se resolverá el siguiente sistema de ecuaciones para conocer la resistencia del sistema de puesta a tierra:

{

R X + R y +0=R1 R X +0+ R z=R 2 0+ R y + R z=R 3

Resolviendo se tiene que:

R x=

R1 + R2 + R3 2

Donde:

Rx Ry : Rz R1 R2 R3

: es la resistencia de puesta a tierra en estudio es la resistencia del electrodo auxiliar : es la resistencia del electrodo auxiliar

y . z .

: es la resistencia medida entre el electrodo de puesta a tierra y el electrodo auxiliar : es la resistencia medida entre el electrodo de puesta a tierra y el electrodo auxiliar : es la resistencia medida entre el electrodo auxiliar

y y el electrodo auxiliar z .

y . z .

Los valores obtenidos con este método son susceptibles a las influencias por parte de elementos metálicos enterrados en el suelo. Ademas es presenta considerables errores al momento de estudiar puestas a tierra con valores bajos de resistencia o cuando el terreno presenta valores altos de resistividad. También presenta la desventaja de considerar un terreno homogéneo. Estas razones son por las que este método es poco usado [3]. -

Método de la caída de potencial: Al igual que el método indirecto de los tres puntos se necesita dos electrodos auxiliares. Uno de estos electrodos se usará para cerrar el circuito de corriente encontrándose fuera de la influencia de la puesta a tierra, razón por la cual el contacto con el suelo debe tener una baja resistencia. El otro electrodo se usará para el circuito de potencial que mide la caída de voltaje hasta el punto de potencial cero [1]. La medición consiste en hacer circular corriente entre el electrodo de puesta a tierra y el electrodo mas lejano con el que se esta cerrando el circuito de corriente, censando la caída de voltaje entre el sistema de puesta a tierra y el electrodo más cercano, el cual corresponde al circuito de potencial [1].

Los electrodos deben encontrarse en línea recta entre sí. Y para la medición se debe tomar varias mediciones modificando la distancia del electrodo de potencial sin mover los demás. Los datos encontrados se deben graficar obteniendo así una curva para la resistencia en función de la distancia. Se debe realizar la toma de medidas hasta tener un comportamiento plano en la gráfica [3]. No existe una forma de determinar la distancia mas conveniente para ubicar el electrodo de corriente con respecto al de puesta a tierra, esto depende del terreno y lógicamente del espacio disponible, sin embargo, se toma como referencia tener una distancia entre estos dos electrodos de al menos 30 metros, ya que a esa distancia se considera despreciable el efecto del uno sobre el otro [3]. También es necesario conocer que el punto en el cual comienza a estabilizarse la curva de resistencia en función de la distancia del electrodo de potencia ocurre al 62% de distancia entre el electrodo de tierra y el electrodo de corriente. Es así que a este método también se le conoce como del 62% [3]. -

Método de la pendiente: Es un método que se sugiere usar cuando se tiene sistemas de puesta a tierra de tamaño considerable, cuya longitud supera los 30 metros o cuando la posición del centro de puesta a tierra no es conocida o es inaccesible o restringida [2]. Se usa una forma de conexión similar a la que se usa en el método de caída de potencial, sin embargo, en este caso se toma medidas moviendo el electrodo de potencial al 20, 40 y 60% de la distancia entre el electrodo de tierra con el electrodo de corriente. Se miden las resistencias

R2

R3

para cada proporción respectivamente, para de esta forma poder calcular el factor de cambio de la pendiente μ :

μ=

y

R1 ,

R3−R 2 R2−R 1

Obtenido este factor se emplean tablas para conocer k , el cual es un factor que debe ser multiplicado por la distancia entre los electrodos de los extremos, encontrándose asi la distancia a la cual se debe colocar el electrodo de potencial con respecto a la malla de puesta a tierra a medir.

Posteriormente se coloca el electrodo de potencial en la distancia calculada, para medir la resistencia del sistema. Este valor de resistencia es el que presenta el valor más cercano al real [2]. Si μ calculado no se allá en la tabla se debe modificar la distancia entre el electrodo de corriente y el de tierra [2]. Referencias:

[1] Resistencia, M. D. E., & Tierra. Delgado, G., Patricio, A., Burbano, V., & Fernando, A. (2005). Escuela politécnica nacional. [2] Resistencia, M. D. E., & Tierra, D. E. P. A. (2008). Ra6015. 1–17. [3] Agulleiro, I., & Martínez Lozano, M. (2005). Técnicas modernas para la medición de sistemas de puesta a tierra en zonas urbanas. Trabajo de Investigación. Universidad Simón Bolívar....