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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL 
FACULTAD REGIONAL SANTA FE 
Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 
UNIDAD Nº 7 - MEDICION DE LA RESISTENCIA DE TOMAS DE TIERRA Y DE LA 
RESISTIVIDAD DE TERRENOS 
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GENERALIDADES 
LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO Y LOS ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA 
En este capítulo se describe el terreno desde su característica de conductor de la electricidad y su 
resistividad, así como los factores que influyen directamente en el aumento o disminución de 
esta resistividad. Los métodos de medida de resistividad de terrenos constituyen la primera parte 
del estudio: el terreno, su interpretación y los posibles mapas equi resistivos que se pueden 
confeccionar. 
El estudio de los electrodos, como elementos necesarios para conseguir el contacto con el terreno 
y permitir el paso a tierra de la corriente de falta o de origen atmosférico, nos permitirá conocer 
los diferentes dispositivos que se emplean actualmente, su relación con el valor de la resistencia 
de puesta a tierra, su conexión y su forma de instalación. 
RESISTIVIDAD DEL TERRENO 
Analizando el objeto y la definición de la puesta a tierra de la introducción, se puede observar 
que los elementos más importantes que garantizan una buena puesta a tierra son las ligazones 
metálicas directas entre determinadas partes de una instalación, el electrodo o electrodos en 
contacto permanente con el terreno y una buena resistividad del terreno. 
Para conocer el comportamiento del terreno tendremos que estudiarlo desde el punto de vista 
eléctrico, como elemento encargado de disipar las corrientes de defecto que lleguen a través de 
los electrodos, es decir, debemos conocer la resistividad. 
La resistividad del terreno es la resistencia que presenta al paso de la corriente un cubo de 
terreno de 1 metro de arista. Se mide en W m y se representa con la letra r (fig. 1). 
Fig. 1. Resistividad de un cubo de terreno de 1 m de lado.
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Donde: 
Dimensiones der: R = r. l/S ; r = R . S (W m2) = (W m) 
l m 
para un cubo de 1m de lado: R (W) = r l (m) = r 1 (m) = r 
S (m2) (1.1) m2 1m 
Despejando r, r = R (W m) 
Resistencia en (W) 
Resistividad en (W . m) 
Longitud en (m) 
Sección en (m2) 
La resistividad del terreno depende de su naturaleza, estratigrafía (capas de distinta 
composición), contenido de humedad, salinidad y temperatura. La resistividad de un terreno se 
ve afectada por las variaciones estacionales. 
Por otro lado, a medida que aumenta el tamaño de las partículas aumenta el valor de la 
resistividad, por ello la grava tiene mayor resistividad que la arena, y ésta mayor resistividad que 
la arcilla. La resistividad se ve asimismo afectada por el grado de compactación, disminuyendo 
al aumentar ésta. 
Debido a la no uniformidad de sus diferentes capas, cuando queremos determinar la resistividad 
en un punto del terreno, por medio de un método de medida, lo que determinamos es la 
resistividad media de las capas comprendidas entre la superficie y una cierta profundidad, que a 
veces se denomina resistividad aparente ra 
ELEMENTOS QUE INFLUYEN EN LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO 
En la resistividad del terreno influyen los siguientes factores: 
 Naturaleza del terreno 
 Humedad 
 Temperatura 
 Salinidad 
 Estratigrafía 
 Variaciones estacionales 
 Factores de naturaleza eléctrica . Compactación 
Naturaleza del terreno 
Los terrenos son buenos, regulares o malos conductores en función de su naturaleza. El
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conocimiento de su naturaleza es el primer paso para la implantación de una adecuada toma de 
tierra. 
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La tabla 1, describe valores de resistividad para terrenos de diferente naturaleza. 
NATURALEZA DEL TERRENO Resistividad en W . m 
Terrenos pantanosos De algunas unidades a 30 
Limo 20 a 100 
Humus 10 a 150 
Turba húmeda 5 a 100 
Arcilla plástica. 50 
Margas y arcillas compactas 100 a 200 
Margas del jurásico 30 a 40 
Arena arcillosa 50 a 500 
Arena silícea 200 a 3.000 
Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500 
Suelo pedregoso desnudo 1.500 a 3.000 
Calizas blandas 100 a 300 
Calizas compactas 1.000 a 5.000 
Calizas agrietadas 500 a 1.000 
Pizarras. 50 a 300 
Rocas de mica y cuarzo 800 
Granitos y gres procedentes de alteración 1.500 a 10.000 
Granitos y gres muy alterados 100 a 600 
Tabla 1 Resistividad según la naturaleza del terreno 
Para cálculos aproximados de la resistencia de tierra pueden utilizarse los valores medios 
recogidos en la Tabla 2. 
NATURALEZA DEL TERRENO 
Valor medio de la 
resistividad W.m 
Terrenos cultivables, fértiles, terraplenes compactos y 
húmedos 
50 
Terraplenes cultivables poco fértiles, terraplenes 500 
Suelos pedregosos desnudos, arenas secas permeab1es 3000 
Tabla 2. Valores medios de la resistividad
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En las tablas se puede observar que a medida que la roca es más compacta y más antigua, la 
resistividad es mayor. 
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Los terrenos se pueden clasificar de grano fino a grueso: 
 Arcilla (greda). 
 Arena finísima. 
 Arena fina. 
 Arena gruesa. 
 Cascajo grava. 
 Piedra suelta. 
 Roca. 
Humedad 
El agua que contiene el terreno, su estado higrométrico, influye de forma apreciable sobre la 
resistividad: al aumentar la humedad disminuye la resistividad y al disminuir la humedad 
aumenta la resistividad. En cualquier caso, siempre que se añada agua a un terreno disminuye su 
resistividad respecto a la que tendría en seco. 
Se dice que un terreno está «saturado de agua» cuando todos sus intersticios están llenos de agua. 
Una vez pasada la causa de la «saturación» el agua contenida en los espacios entre los diferentes 
agregados, debido a la gravedad se dirigirá hacia abajo quedando estos interespacios ocupados 
por aire en el interior de los agrega dos, al ser superior la fuerza de capilaridad que la gravedad. 
El agua contenida en ellos no se mueve y en estas circunstancias, se dice que el terreno está 
«saturado de humedad» . 
Por efecto de la evaporación natural de la superficie del terreno se produce un empobrecimiento 
del agua contenida en los agregados, fenómeno que se propaga lentamente desde la superficie 
hacia los estratos más profundos. Este fenómeno tiene más importancia cuanto más seco sea el 
clima del lugar y cuanto más superficial es la colocación de la pica de tierra. 
El agua disocia las sales en iones y cationes que se encargan de transportar los electrones por el 
terreno. Para comprender este fenómeno sólo tenemos que recordar el comportamiento eléctrico 
del agua. El agua destilada es aislante y aunque introduzcamos unos electrodos en el interior, de 
un recipiente conectados a una pila no circulará energía eléctrica a través de ella. Si al agua le 
añadimos una sal, por ejemplo cloruro de sádico sal común, empezará a circular electricidad y a 
medida que añadamos más sal circulará más electricidad: los electrones se desplazan por el agua 
gracias a los iones disociados. 
En los lugares de lluvias estacionales hay que tener muy presente estos fenómenos, pues en la 
época de lluvias el terreno presenta una resistividad muy baja mientras que en la época seca la
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resistividad es muy alta. En algunas regiones donde estas oscilaciones estacionales son muy 
acentuadas, se deben fijar valores máximos admisibles de resistividad de los terrenos uno para la 
época de lluvias y otro para la época seca. 
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Fig. 2. Variación de la resistividad en función de la humedad del terreno. 
Temperatura del terreno 
Las características térmicas del terreno dependen de su composición, de su grado de 
compactación y del grado de humedad. 
La resistividad del terreno aumenta al disminuir la temperatura, pero cuando el terreno se enfría 
por debajo de 0 ° centígrado, la resistividad aumenta muy rápidamente (fig. 3). 
Cuando un terreno está a una temperatura inferior a 0° el agua que contiene se congela. El hielo 
es aislante desde el punto de vista eléctrico pues la movilidad de los iones del terreno a través del 
agua se ve detenida al congelarse ésta. 
La evaluación de la temperatura del terreno a las profundidades normales de colocación de las 
picas de tierra a lo largo del año nos indican que durante los meses de invierno (Dic-Ene) si la 
temperatura de la superficie es de -10 ºC, a 90 cm de profundidad será de -4 ºC y a 2 m de 
profundidad tendremos una temperatura de -1,5 ºC (figura 4). (Escala de esta hipótesis en 
negrita).
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. 
Fig. 3. Variación de la resistividad del terreno en función de la temperatura. 
Fig. 4. Temperatura del terreno a diversas profundidades al variar la temperatura en las 
diferentes estaciones del año. 
Por este motivo, sobre todo en las zonas con clima continental (inviernos fríos y veranos 
calurosos), deberán implantarse los electrodos de tierra a mayor profundidad con el fin de paliar 
al máximo el riesgo de alcanzar temperaturas por debajo de 0º C.
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Salinidad del terreno 
Al aumentar la salinidad del terreno disminuye la resistividad. 
Al hablar de la influencia del agua en la resistividad del terreno se ha mencionado indirectamente 
la importancia que tiene la salinidad o el contenido de sales en el terreno. Un terreno puede 
mejorar sensiblemente su valor de resistividad aparente o incluso puede hacerse bueno un terreno 
de alta resistividad simplemente añadiéndole sales. 
En la figura 5 se recoge la variación de la resistividad con el contenido de sales. 
Fig. 5. Variación de la resistividad en función de la salinidad en %. 
El método más utilizado para la mejora de la resistividad del terreno es añadir sal en las arquetas 
de los puntos de puesta a tierra o cerca de los electrodos si son accesibles, y después regar. 
No se debe olvidar que el agua hace que las sales penetren hacia la parte profunda del terreno, 
hacia la capa de depósito, y que un riego excesivo o unas lluvias excesivas lavan el terreno y, por 
lo tanto, arrastran la sal que rodea los electrodos aumentando la resistividad. 
Tampoco es aconsejable la colocación de los electrodos en zonas cercanas a los cauces de los 
ríos, tanto superficiales como subterráneos, pues suelen ser terrenos muy lavados y por lo tanto 
más resistivos de lo normal. 
Estratigrafía del terreno 
Los terrenos están formados en profundidad por capas de diferentes agregados y por lo tanto de 
diferentes resistividades. Su resistividad será una combinación de la. resistividad de las 
diferentes capas y del espesor de cada una de ellas. La resistividad media o resistividad aparente 
será una combinación de las resistividades de todas las capas que componen el terreno. 
El desconocimiento a priori de la resistividad de las capas inferiores obliga al estudio y medición 
de las mismas si se necesita conocer el valor de la toma de tierra a una profundidad determinada. 
En ningún caso se puede extrapolar el resultado de la capa superficial pues la variación de la 
composición del terreno en capas inferiores puede damos sorpresas como las que aparecen 
reflejadas esquemáticamente en la figura 1.6.
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Lo que no ha bajado la resistividad en 5 m baja en sólo 1,5 m por encontrar una capa arcillosa 
muy buena conductora. 
También nos podría haber ocurrido lo contrario y encontrar una capa muy resistiva que no 
disminuyera la resistividad o simplemente una oquedad del terreno que dejara el electrodo al 
aire. 
En el apartado relativo a los electrodos de pica, se comenta este tema más ampliamente, pues a la 
hora de colocar las picas siempre se suscita el dilema de si colocadas en profundidad o en 
paralelo. El esquema de la figura 6 deja clara la incertidumbre de conocer la resistividad en 
profundidad si no se hace una medición previamente, lo que implica coste y tiempo. 
Si las instalaciones y el terreno lo permiten, debemos aconsejar la instalación de electrodos en 
profundidad. Si el terreno es malo o el número de picas por instalar es grande o lo accidentado 
del terreno no lo permite, se colocarán en paralelo pero sabiendo la incertidumbre y el riesgo que 
esta decisión supone. 
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Fig. 6. Variación de la resistividad en función de la estratigrafía del terreno. 
Variaciones estacionales 
En épocas de lluvias el nivel freático se aproxima a la superficie del terreno, presentando éste 
una resistividad menor que en el periodo de sequía, en el que el nivel freático se aleja en 
profundidad de la superficie. 
En los apartados anteriores, se han descrito una serie de factores que influyen en la resistividad 
del terreno y que generalmente suelen tener «variaciones estacionales».
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A lo largo del año se presentan variaciones estacionales que son más acusadas cuanto más 
próximo a la superficie del terreno se encuentra el electrodo. 
Para conseguir mantener el valor de la resistividad lo más uniformemente posible a lo largo del 
año, es conveniente instalar profundamente los electrodos en el terreno y proteger lo más posible 
el terreno de las inclemencias del tiempo. 
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Fig. 7. Variación de la resistividad en función de las variaciones estacionales. 
En la figura 7 se observa que en verano la resistividad es mayor que en invierno, y que los 
electrodos enterrados a más profundidad tienen una variación estacional inferior a la de los 
electrodos enterrados superficialmente. 
Las revisiones periódicas de las instalaciones deben hacerse en las épocas más desfavorables 
para el terreno siguiendo el ejemplo de la figura 1.7., en las zonas frías en invierno, en las zonas 
climáticas con lluvias estacionales en la época seca y en las zonas normales de la meseta o 
litorales al final del verano. 
A medida que enterremos más los electrodos o los coloquemos debajo de las cimentaciones del 
edificio, tendremos más garantías de mantener estable el valor de la resistividad. . 
Factores de naturaleza eléctrica 
Hay varios factores de naturaleza eléctrica que pueden modificar la resistividad de un terreno. 
Los más significativos son el gradiente de potencial y la magnitud de la corriente de defecto a 
tierra. 
El primero afecta al terreno cuando el gradiente de tensión alcanza un valor crítico, de algunos 
kV/cm. Lo que puede originar la formación de pequeñas áreas eléctricas en el suelo que hacen 
que el electrodo se comporte como si fuera de mayor tamaño. 
El segundo, la magnitud de la corriente de defecto a tierra, puede también modificar el 
comportamiento del electrodo de tierra si su valor es muy elevado, bien por provocar gradientes 
excesivos, o bien por dar lugar a calentamientos alrededor de los conductores enterrados que 
provoquen la evaporación del agua.
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Otro fenómeno que hay que tener muy en cuenta es el deterioro más o menos significativo de los 
electrodos o del conjunto de la puesta a tierra, en el caso de un cortocircuito franco o la caída de 
un rayo que se canalice a través de la puesta a tierra del edificio. En estos casos es reglamentaria 
la comprobación de la red de tierra de la instalación ya que puede llegar a deteriorarse o a 
fundirse si la intensidad es muy elevada (cientos o miles de amperios). 
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Compactación del terreno alrededor de los electrodos 
Cuando la compactación del terreno es grande disminuye la resistividad. 
Siempre que se coloquen electrodos de pica, la vibración de la máquina de penetración dejará 
una separación entre la pica y el terreno por lo que habrá que compactar para que se produzca un 
buen contacto pica-terreno. 
Se aconseja también la compactación alrededor de los electrodos de placa y los electrodos de 
conductor enterrado. 
La elección del electrodo que veremos en el capítulo siguiente, junto con su instalación y 
profundidad, es lo que determinará junto con la resistividad del terreno la bondad de la puesta a 
tierra de la instalación. 
PUESTAS A TIERRA 
Son conexiones metálicas directas entre determinados elementos de una instalación y electrodos 
enterrados en el suelo, generalmente de forma de jabalinas, únicas agrupadas en paralelo o de 
malla reticular, destinadas a derivar a tierra las corrientes de falla o de descarga, evitando la a-parición 
de tensiones peligrosas entre cualquier parte de la instalación y tierra, así como entre 
dos puntos de la superficie-del terreno. 
Según su función se clasifican en: 
I. Puestas a tierra de servicio que comprenden las conexiones a tierra de los neutros de los 
generadores y transformadores, de los pararrayos y descargadores cables de tierra de líneas 
aéreas, etc. 
II. Puestas a tierra de protección, que unen a tierra las partes metálicas inactivas de la 
instalación, pasibles de entrar en contacto con las que se hallan bajo tensión por fallas de 
aislación, arcos eléctricos, etc. (carcazas de máquinas, cubas de transformadores e 
interruptores, cubiertas de cables, soportes de aisladores, estructuras de tableros, volantes y 
empuñaduras de aparatos de mando, soportes de línea aéreas, cercos de protección, etc.) O 
aquéllas que normalmente están sometidas a tensiones reducidas (secundarios de 
transformad2 res de medición, instalaciones. De baja tensión y de corriente débil, etc.). La 
eficiencia de una puesta a tierra es tanto mayor cuanto menor es su resistencia total, puesto 
que más reducida es entonces la tensión R.I. Que determina entre la instalación y tierra 
cualquier corriente l que la atraviese. Su seguridad requiere circuitos sin interrupción alguna 
(las normas prohíben el Uso de protectores y seccionadores móviles) de sección suficiente 
para las corrientes de corto-circuito o de descarga que deban conducir y con uniones que
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aseguren bajas resistencias de contacto- a tornillos o compresión realizados con materiales 
que, como los electrodos, sean resistentes a la corrosión - Cu, Fe galvanizado o cooperweld. 
Para evitar el paso de tensiones elevadas de una parte de la instalación a otra unida aun-tierra 
común, 'en principio, deben establecer tomas y circuitos de tierra independientes 
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estos aún en su recorrido – para: 
A) Las partes 1nactivas de la instalación (masas) y las sometidas a tensiones reducidas. 
B) Los neutros de baja tensión. 
C) Los dispositivos de protección contra sobretensiones en baja tensión. 
D) Los neutros de alta tensión. 
E) los dispositivos de protección contra sobretensión en alta tensión. 
Además, si en la instalación existen transformaciones a tensiones muy diferentes, esos circuitos 
deben establecerse para cada una de las tensiones. 
Más adelante se precisará el concepto de tierra independiente. 
RESISTENCIA DE PROPAGACIÓN DE UNA TOMA DE TIERRA 
Es la suma de la resistencia, del electrodo metálico, genialmente despreciable, la resistencia de 
tránsito entre el electrodo y la tierra, y la resistencia de la tierra propiamente dicha., donde los 
dos últimos sumandos dependen de la forma geométrica del electrodo y de la resistividad del 
terreno. En el lugar de transición es máximo, va disminuyendo a medida que aumenta la 
distancia, porque crece la sección ofrecida por la tierra al paso de la corriente, y finalmente 
tiende a un valor constante, como veremos luego. 
La tierra es un conductor electrolítico cuya resistividad, mucho mayor que la de los metales (r 
tierra /r Cu =103 a 1012 ), depende de la constitución del terreno y disminuye rápidamente con el 
aumento de la humedad, salinidad y temperatura del mismo; razones que justifican la práctica 
corriente de enterrar los electrodos hasta los estratos permanentemente húmedos, así como la de 
introducir peri6dicamente soluciones salinas baratas (de CINa, Cl2Ca, S04Cu o SO4Mg) , a través 
de jabalinas huecas, para reducir la resistencia de propagaci6n en terrenos de alta resistividad. 
Los valores de r varían entre amplios límites aún en terrenos de la misma clase, como muestra 
la siguiente tabla. 
CLASE DE TERRENO r (W.M) 
Pantanoso, turba  20, hasta 5 
Arcilloso 10 – 50 
De cultivo (humus) 50 – 100 
Arenoso húmedo, calcáreo 70 – 200 
Arenoso seco, con grava 200 – 1200 
Pedregoso 1000 – 3000 
Rocoso  3000, hasta 1010 
Para precisar el concepto de resistencia de propagaci6n analizaremos la distribución de la 
corriente y la diferencia de potencial en la tierra en un caso simple: el de un electrodo
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semiesférico a de radio r enterrado en un suelo homogéneo de resistividad r (fig. 8) por el cual 
ingresa una corriente I que sale por otro igual muy alejado. 
La simetría esférica que presenta este caso hace que la corriente I se propague radialmente por 
tierra en todo sentido, que las líneas de fuerza del campo eléctrico también sean radiales y que 
las superficies equipotenciales sean semiesféricas. 
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Fig. 8 
Fig. 9 
A una distancia x del centro del electrodo en cualquier sentido, existe pues una densidad de 
corriente
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j = I = I . 
2Px2 Sx 
y la intensidad del campo eléctrico E, o sea el gradiente de potencial, vale 
E = r . j = r . I . 
2Px2 
Expresión que nos muestra que E varía en proporci6n inversa al cuadrado de la distancia (fig. 9). 
La diferencia de potencial Uax entre el electrodo y todo punto que dista x de su centro resulta 
entonces 
x x 
Uax = ∫ E . dx = r . I . ∫ dx = r . I ( 1 - 1 ) = r . I ( 1 - r ) 
r 2P r x2 2P r x 2Pr x 
Es decir, constante crece hiperbólicamente con la distancia (fig. 9) y tiende a un valor constante 
para x mucho mayor que r. 
U a = r . I . Para x  r 
2Pr 
Esta distribución de la tensión entre el electrodo y la tierra puede confirmarse experimentalmente 
explorando la superficie del terreno alrededor del electrodo con un voltímetro de alta resistencia 
unido al mismo y a una pequeña sonda de tierra desplazable (fig. 8). Se hallan así líneas 
equipotenciales circulares y que Ua alcanza el valor constante para x aproximadamente 10 r. 
La resistencia de propagación de la puesta a tierra se define como la relación entre el valor 
constante de Ua y la intensidad de la corriente I, es decir por 
R= Ua / I = p / 2Pr = p / P d 
Siendo por tanto, inversamente proporcional al radio del electrodo semiesférico de radio r = 
0,5m enterrado en un suelo homogéneo de resistividad r = 102 Wm, tiene pues una resistencia de 
propagación 
R = 102 = 32 W 
2.P.0,5 
Para un electrodo en forma de jabalina de radio r y longitud l (fig. 10), se arriba a conclusiones 
similares. Considerándolo como un semielipsoide muy alargado lo que permite suponer la 
distancia focal igual al eje mayor del mismo las superficies equipotenciales resultan 
semielipsoides con foco en el extremo de la jabalina, que producen líneas equipotenciales 
circulares sobre la superficie del terreno y las líneas de corriente y de fuerza, hiperbólicas. La 
tensión entre el electrodo y tierra toma el valor límite.
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Ua = r . I .ln 2l 
2Pl r 
Para x = 5 a 6 l y la resistencia de propagación vale 
R = r .ln 2l 
2.P . l r 
Fig. 10 
Fórmula que muestra que depende fundamentalmente de la longitud del electrodo, va que su 
radio interviene a través de In 2.1/ r , que tiene menor influencia por tratarse de una función 
logarítmica. 
De allí que el diámetro mínimo de una jabalina esté determinado principalmente por los criterios 
mecánicos que determinaría rigidez necesaria para su hincado. Prácticamente se hacen de 2 a 6 
m de largo con diámetro de 12,7 mm (1/2”) a 50,8 mm (2). 
Una jabalina de 3 m de largo y 20 mm de diámetro tiene pues una resistencia de propagación 
R = r . ln 2. 3 = 0,3 . r 
2. P . 3 2.10-2 
es decir, de 30 W en terrenos con r = 102 W m. 
No trataremos aquí sobre la resistencia de propagación de las jabalinas agrupadas en paralelo y 
de las mallas reticuladas con o sin jabalinas en los nodos. Sólo indicamos que las primeras se 
utilizan en terrenos de elevada resistividad, y las mallas principalmente en las grandes estaciones 
transformadoras, para limitar las tensiones de contacto y de un paso -que definiremos enseguida
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- a valores no peligrosos. Además, que entre las jabalinas debe existir una distancia mínima - 
función de la longitud de las mismas- para que sus campos eléctricos se superpongan solo 
parcialmente y se obtenga así una reducción apreciable de la resistencia de propagación (las 
normas españolas aconsejan 2 m como mínimo). 
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Un criterio práctico para juzgar la calidad de una puesta a tierra puede ser el siguiente: 
Resistencia de Calidad 
propagación W Instalación de B.T. Instalación de A.T. 
Menos de 1 Excelente Excelente 
Entre 1 y 5 Muy buena Buena 
Entre 5 y 10 Buena Aceptable 
Entre 10 y 15 Aceptable Regular 
Entre 15 y 20 Regular Mala 
Más de 20 Mala Mala 
TENSIONES DE CONTACTO Y DE UN PASO. 
Se denomina tensión de contacto a la existente entre cualquier punto puesto a tierra de la 
instalación que puede ser tocado y el terreno, y tensión de un paso a la que hay entre dos puntos 
de la superficie del terreno que pueden ser puenteados por los pies de una persona al andar sobre 
el (fig .11). 
Fig. 11
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Según lo explicado respecto a la distribución de la tensión entre el electrodo y tierra, la primera 
crece con la distancia al mismo y alcanza finalmente un valor constante, en tanto que la segunda, 
que es la diferencia entre los valores de la primera en dos puntos diferentes, aumenta a medida 
que la persona se aproxime al electrodo. 
Las normas VDE establecen los valores máximos admisibles de estas tensiones - decisivos para 
el dimensionamiento de las puestas a tierra – como sigue: 
- 6 V para la tensión de contacto en instalaciones de baja tensión (65 a 1000V) , 
- 12 V para la tensión de contacto en instalaciones de alta tensión (mayor 1000 V) sin 
neutro a tierra. - según la ,figura para la _instalación de alta tensión con neutro a tierra. 
16/48 
Fig. 12 
a) Tensión de contacto en 
las afuera de la 
instalación 
b) Tensión de 1 paso en las 
afuera, en cercanías de 
caminos frecuentado. 
c) Tensión de contacto 
dentro y tensión de 1 
paso dentro y fuera de la 
instalación excepto b. 
d) Tiempo total de 
desconexión 
TIERRAS INDEPENDIENTES. 
Dos tomas de tierra próximas son independientes cuando los embudos de tensión de ambas no se 
penetran entre sí. Caso contrario, cuando por una circula corriente entre la otra y tierra existe 
una diferencia de Potencial (fig. 13 ). La distancia mínima aconsejada por la práctica para tales 
tierras es de aproximadamente 20 m, aunque algunas normas fijan menos (6 m en las españolas). 
Esta circunstancia debe tenerse en cuenta cuando se mide la resistencia de una puesta a tierra : la 
toma auxiliar, por la que sale la corriente que se hace ingresar por aquella, debe estar a una 
distancia de aproximadamente 40 m y la sonda de medición de tensión a unos 20 m.
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Fig. 13 
MEDICION DE LA RESISTENCIA DE PROPAGACION. 
1- MÉTODO DE NIPPOLD 
Utiliza dos tomas de tierra auxiliares Al y A2 (fig. 14). Con ayuda de un puente de hilo 
alimentado por corriente alterna, se miden las resistencias entre las tierras tomadas de dos en dos. 
Si R1, R2 y R3 son los resultados de las tres medidas ( de la forma a/b . Rn), se tiene: 
RI = Rx+ RA1 
R2 = Rx + RA2 
R3 = RA1+ RA2 
de donde, sumando miembro a miembro 
las dos primeras ecuaciones y restando de 
la tercera: 
R = (R1 + R2 – R3) 
2 
Fig. 14
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Los resultados son utilizables cuando las resistencias de las tierras auxiliares son del mismo 
orden que Rx. Si RA1 y RA2 son muchos mayores que Rx, resulta R1 + R2 aproximadamente 
igual a R3 y R1+ R2 – R3, dependerá mucho de los valores parciales, por ser la diferencia de dos 
magnitudes casi iguales. Algunos % de error en los valores parciales, pueden ocasionar un error 
del 100 %, y hasta puede ocurrir que se obtenga una Rx negativa, lo cual es lo menos peligroso 
porque demuestra que los valores parciales son completamente inservibles. 
18/48 
2 - MÉTODO DE WIECHERT - ZIPP 
Emplea una toma de tierra auxiliar A y una sonda S (fig. 15). La sonda se diferencia de la toma 
auxiliar en que por ella no pasa corriente en el momento de la medición y por consiguiente, su 
resistencia de propagación no aparece en el resultado de la medida. En la figura que muestra la 
disposición de medición, el instrumento de cero es un auricular telefónico o un galvanómetro de 
bobina móvil G, con rectificador y un pequeño transformador. 
Se efectúan dos operaciones de equilibrio. En lra, K1 esta en el punto K y su extremo unido con 
Rx, mientras que se ajusta R moviéndose K2 hasta que ID=0. 
Según la relación del puente de Wheatstone, se tiene: 
R1. ( Rx + RA) = R . R2 
Fig. 15
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En la 2da operación se deja fijo K2 y Kl, ahora único con S, se mueve hasta conseguir que r anule 
ID. Entonces se tiene: 
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(R1 + r) .RA = (R - r). (Rx + R2) 
De las dos expresiones se deduce: 
RA = R. R2 - Rx 
R1 
(R1 + r) . R. R2 – Rx = (R - r). (Rx + R2) 
R1 
R . R2 – R1 . Rx + R . R2 – r . Rx = R . Rx + R . R2 – r . Rx – r . R2 
R1 
Rx (R + R1) = r . R . R2 + r . R2 
R1 
Rx (R + R1) = r . R2 . ( R + R1 ) 
R1 
O sea Rx = R2 . r 
R1 
Si R1 y R2 permanecen constantes durante la medición, el hilo puede ir provisto de una 
graduación calibrada en la que se lee directamente el de Rx. Con otros valores de R1 y R2 se 
obtienen otros campos de medida. 
3 -MÉTODO DE COMPENSACIÓN DE BEHREND 
Emplea una, tierra auxiliar y una sonda como el anterior (fig. 16), pero se funda en el principio 
de compensación y no en el del puente. La disposición de la conexión es la indicada en la figura.
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Fig. 16 
Gracias al transformador de intensidad de relación 1:1 por el circuito de compensación, 
integrado por el secundario y el hilo con cursor (o un reóstato) A-B, la intensidad I2 es igual a I1. 
El arrollamiento secundario está conectado de modo que en el circuito A-Rx-Rs-C-A, las dos 
corrientes tengan sentidos opuestos. 
Si se desliza el cursor hasta que ID = O, la caída entre Rx y Rs queda compensada por la que 
existe entre A y C. De modo que I1. Rx = I2 . R, puesto que Rs no produce caída, ya que en la 
rama C-Rs la corriente es nula. Corno I1 = I2, se tiene Rx = R. 
La resistencia de la tierra auxiliar y de la sonda, carecen pues de influencia sobre la medida. Con 
otras relaciones de transformación se obtienen otros campos de medida 
MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO 
1 - MÉTODO DE WENNER 
Supongamos qué una fuente puntual de corriente de intensidad I se coloca sobre un punto C 
(fig. 17) de la superficie de un suelo que posee una resistencia específica r, y que un punto P 
ubicado debajo de ella adquiere un potencial V. Como la corriente se dispersa hemisféricamente 
por la tierra, la densidad de corriente en el punto P será I / 2 .P. r2, donde r = CP. Por 
consiguiente la micro diferencia de potencial entre P y un punto separado de él una distancia dr, 
vale
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dV = r . I . dr (V) 
2 . P . r2 
y el potencia V en P , debido a la 
corriente I 
Fig. 17 
r r r 
V = - ∫ dV = - r . I ∫ dr = - r . I ½ - 1 ½ = r . I 
¥ 
2 . P 
¥ 
r2 2 . P r 
¥ 
2 . P . r 
Consideremos ahora un par de fuentes puntuales de corriente, C1 con intensidad +I y C2 con –I 
(fig. 18), colocados sobre la superficie del mismo suelo. En este caso, el potencial del punto P 
será la suma algebraica de los que producen C1 y C2; es decir: 
V = V1 – V2 = r . I . ( 1 - 1 ) 
2 . P C1P C2P 
Fig. 18 
Continuando, imaginemos que sobre la superficie del terreno se disponen cuatro electrodos 
puntuales, C1 P1 P2 C2, en línea recta y a distancias iguales a, y que por los electrodos 
externos C1 C2 se inyecta una corriente I, mientras entre los internos P1 P2 se mide la dife-rencia 
de potencial (fig. 19). 
En esta disposición, conocida como método de los cuatro electrodos de Wenner, si la resistividad 
del terreno r es uniforme, los potenciales de P1 y P2 valen
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V1 = r . I ( 1 - 1 ) 
2 . P a 2a 
y 
V2 = r . I ( 1 - 1 ) 
2 . P 2 a a 
Fig. 19 
(*) Porque la caída en una resistencia puede escribirse: 
R . I = r . l . I = r . l . j 
s 
respectivamente, y la diferencia de potencial entre P1 y P2 
U = V1 - V2 = r . I . ( 2 - 2 ) = r . I . 
2 . P a 2a 2 . P . a 
De aquí resulta que: 
r = 2 . P . a . U = 2 . P . a . R 
I 
donde R = U/I es la resistencia que se mide entre los electrodos de tensi6n. Los resultados 
calculados con esta fórmula, llamada de Wenner, muestran una coincidencia satisfactoria con
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los reales, cuando la profundidad d a que se introducen los electrodos es aproximadamente 
1/20 de la distancia a entre los mismos, y la diferencia de potencial U se mide 
potenciométricamente, para que no circule corriente alguna por los electrodos P1 y P2, y la 
caída en sus resistencias de propagación no modifique el valor de U. Si la tierra tiene una 
estructura uniforme, r es independiente de la distancia a entre los electrodos. Pero como 
generalmente se compone de varios estratos de diferente constitución, depende de a y representa 
un valor medio de las resistividades de los mismos llamado resistividad aparente. Cuando más 
se separan los electrodos, mayor es la cantidad de estratos alcanzados por la corriente. 
Determinada la curva r = (a) para un terreno determinado, pueden hacerse conjeturas 
aproximadas sobre su estructura geológica: cantidad y formación de los estratos, localización de 
napas de aguas subterráneas, etc. 
MEDIDORES DE RESISTENCIA Y/O RESISTIVIDAD DE TIERRA O 
TELUROHMETROS. 
Son aparatos portátiles basados generalmente en el método de Behrend, provistos de una fuente 
propia de corriente alterna (pequeño alternador a manivela u oscilador electrónico alimentado 
por baterías de pilas o de acumuladores); un sistema para cambiar la relación I1/I2 es decir, el 
alcance de medida (transformador de intensidad de relación variable o de relación fija con shunt 
de relación variable); reóstato de equilibrado con posición del cursor graduado en W; instrumento 
de cero de vibración o de bobina móvil con rectificador y bornes para conectar las tomas y 
sondas de tierra identificados, que se proveen con dos o cuatro electrodos tipo tirabuzón de unos 
0,30m de longitud con largos conductores de conexión (10 a 300 m) y un conductor para 
conectar la puesta a tierra ,que se investiga. La figura (fig.20) muestra el esquema básico de un 
telurohmetro YEW, dispuesto para medir la resistividad del terreno, que puede emplearse 
también para determinar resistencias de propagación uniendo C1 y P1 a la puesta a tierra a anali-zar. 
O es un oscilador electrónico que genera una tensión alterna cuadrada de frecuencia variable 
entre 10 y 40 Hz, para evitar la interferencia de las corrientes vagabundas continuas o al ternas 
senoidales de frecuencia usual, en la medición, y TU un transformador de tensión elevador con 
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el cual pueden aplicarse 150 - 300 y 600 V al circuito de medida y 100 a 200 mA. 
El cursar de R tiene una escala graduada de 0 a 30 W. , que el shunt conmutador de la relación 
I1/I2 multiplica por 0,01 - 0,1 - 1 y 10. 
La precisión es de ±1 % del valor final de la escala de R cuando ésta es menor a 10W y de ± 3 % 
del valor indicado cuando vale 10 a 30 W. 
Fig. 20 
NOTA: En el caso de tomas de tierra de mucha extensión (mallas de tierra) la potencia de los 
teluróhmetros resulta casi siempre insuficiente. Por eso sé suelen emplear los transformadores 
de consumo propio de las subestaciones como fuentes de tensión, los sistemas de puesta a tierra 
de subestaciones alejadas como tierra auxiliar, y líneas de alta tensión fuera de servicio como 
conductor de unión entre las dos tierras (fig.d ). 
La tensión de la puesta a tierra que se investiga se mide con. un voltímetro de elevada resistencia 
interna, mediante una sonda de tensión muy alejada, y para evitar la influencia inductiva del 
circuito de corriente sobre el de tensión, ésta se dispone perpendicularmente a la línea de alta 
tensión.
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FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA 
Los objetivos principales de las puestas a tierra son: 
1. Obtener una resistencia eléctrica de bajo valor para derivar a tierra Fenómenos Eléctricos 
Transitorios (FETs.), corrientes de falla estáticas y parásitas; así como ruido eléctrico y 
de radio frecuencia. 
2. Mantener los potenciales producidos por las corrientes de falla dentro de los límites de 
seguridad de modo que las tensiones de paso o de toque no sean peligrosas para los 
humanos y/o animales. 
3. Hacer que el equipamiento de protección sea más sensible y permita una rápida 
derivación de las corrientes defectuosas a tierra. 
4. Proporcionar un camino de derivación a tierra de descargas atmosféricas, transitorios y de 
sobretensiones internas del sistema. 
5. Ofrecer en todo momento y por el tiempo de vida útil del SPAT (±20 años) baja 
resistencia eléctrica que permita el paso de las corrientes de falla. 
6. Servir de continuidad de pantalla en los sistemas de distribución de líneas telefónicas, 
antenas y cables coaxiales. 
MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA 
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: 
a) El aumento del número de electrodos en paralelo 
b) El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos 
c) El aumento de la longitud de los electrodos. 
d) El aumento del diámetro de los electrodos 
e) El cambio del terreno existente por otro de menor resistividad. 
f) El tratamiento químico electrolítico del terreno. 
EL AUMENTO DEL NÚMERO DE ELECTRODOS EN PARALELO. 
La 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 -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
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Según la ecuación de sumatoria de resistencias en paralelo, al aumentar un electrodo (el 
segundo) obtendríamos aproximadamente 150  al aumentar un tercero 100 y para llegar a 5  
tendríamos que clavar 60 electrodos tal como se muestra en el siguiente gráfico. 
26/48 
1 
5 Ώ = -------------------------------------- 
1/X1 + 1/X2 + ……..+ 1/X60 
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.
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EL AUMENTO DE LA LONGITUD Y EL 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 -m en condiciones normales, si aplicamos la fórmula de la 
Resistencia: 
R = (ρ/2pi l) *Ln (2l/d) en el mejor de los 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  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. 
CAMBIO DEL TERRENO 
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.
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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: 
28/48 
- 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. 
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. 
TRATAMIENTO QUÍMICO DEL SUELO 
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 QUÍMICO 
Existen diversos tipos de tratamiento químico para reducir la resistencia de un SPAT los más 
usuales son: 
- Cloruro de Sodio + Carbón vegetal 
- Bentonita
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- 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 benzeno formara una seudo solución o dispersión coloidal como también se 
le conoce. 
CLORURO DE SODIO + CARBÓN VEGETAL 
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. 
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 peso 
- Bentonita 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.
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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. 
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 
30/48 
MÉTODOS PARA LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA 
MÉTODO DE CAÍDA DE POTENCIAL 
La resistencia de puesta a tierra debe ser medida antes de la puesta en funcionamiento de un 
sistema eléctrico, como parte de la rutina de mantenimiento o excepcionalmente como parte de la 
verificación de un sistema de puesta a tierra. Para su medición se debe aplicar el método de 
Caída de Potencial, cuya disposición de montaje para medición se muestra en la Figura 2.
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Figura 2. Método de la caída de potencial para medir la RPT. 
El método consiste en pasar una corriente entre el electrodo o sistema de puesta a tierra a medir y 
un electrodo de corriente auxiliar (C) y medir el voltaje con la ayuda de un electrodo auxiliar (P) 
como muestra la figura 2. Para minimizar la influencia entre electrodos, el electrodo de corriente, 
se coloca generalmente a una sustancial distancia del sistema de puesta a tierra. Típicamente ésta 
distancia debe ser cinco veces superior a la dimensión más grande del sistema de puesta a tierra 
bajo estudio. 
El electrodo de voltaje debe ser colocado en la misma dirección del electrodo de corriente, pero 
también puede ser colocado en la dirección opuesta como lo ilustra la figura 2. En la practica, la 
distancia “d” para el electrodo de voltaje se elige al 62% de la distancia del electrodo de 
corriente. Esta distancia esta basada en la posición teóricamente correcta para medir la 
resistencia exacta del electrodo para un suelo de resistividad homogéneo. 
La localización del electrodo de voltaje es muy crítica para medir la resistencia de un sistema de 
puesta a tierra. La localización debe ser libre de cualquier influencia del sistema de puesta tierra 
bajo medida y del electrodo auxiliar de corriente. La manera más práctica de determinar si el 
electrodo de voltaje esta fuera de la zona de influencia de los electrodos es obtener varias 
lecturas de resistencias moviendo el electrodo de voltaje en varios puntos entre el sistema de 
puesta a tierra y el electrodo de corriente. Dos o tres lecturas constantes y consecutivas pueden 
asumirse como representativas del valor de resistencia verdadera. 
La figura 3 muestra una gráfica típica de resistencia contra distancia del electrodo de voltaje (P). 
La curva muestra como la resistencia es cercana a cero cuando (P) se acerca al sistema de puesta 
a tierra y se aproxima al infinito hacia la localización del electrodo de corriente (C). El punto de 
inflexión en la curva corresponderá a la resistencia de puesta a tierra del sistema bajo estudio.
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Figura 3. Resistencia de puesta a tierra versus distancia de (P). 
GRADIENTES DE POTENCIAL 
La medición de la RPT por el método de Caída de Potencial genera gradientes de potencial en el 
terreno producto de la inyección de corriente por tierra a través del electrodo de corriente. Por 
ello, si el electrodo de corriente, el de potencial y el sistema de puesta a tierra se encuentran muy 
cercanos entre si, ocurrirá un solapamiento de los gradientes de potencial generados por cada 
electrodo: resultando una curva en la cual el valor de resistencia medida se incrementará con 
respecto a la distancia, tal como se muestra en la figura 4. 
Figura 4. Solapamiento de los gradientes de potencial. 
Al ubicarse el electrodo a una distancia lo suficientemente lejos del sistema de puesta a tierra a 
medir, la variación de posición del electrodo de potencial, desde la puesta a tierra hasta el 
electrodo de corriente, no producirá solapamiento entre los gradientes de cada electrodo, 
originándose entonces una curva como la mostrada en la figura 5.
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Figura 5. Curva de resistencia versus distancia sin solapamiento de gradientes de potencial. 
En figura 5 puede observarse como existe una porción de la curva que permanece casi invariable, 
la cual será más prolongada o corta dependiendo de la separación de los electrodos de corriente 
(Z) y bajo prueba (X). El valor de resistencia asociada a este sector de la curva será el correcto 
valor de resistencia de puesta a tierra. 
MEDIDA DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA SOBRE PAVIMENTOS O 
SUELOS DE CONCRETO 
Algunas veces el sistema de puesta a tierra se encuentra rodeado de suelos cubiertos por 
pavimentos, concreto o cemento y en los cuales no es fácil la colocación de los electrodos de 
prueba tipo varilla. En tales casos pueden usarse placas de cobre para reemplazar los electrodos 
auxiliares y agua para remojar el punto y disminuir la resistencia de contacto con el suelo, como 
se ilustra en la figura 6. 
Figura 6. Medida de resistencia de puesta a tierra en suelos o pavimentos. 
El método consiste en utilizar como jabalina un electrodo consistente en una chapa de cobre de 
por lo menos 0,40 x 0,40 m (el espesor no interesa en teoría pero, por razones prácticas, 0,5 mm 
es una dimensión adecuada, se trata de que la chapa tenga suficiente rigidez). A esta chapa se 
suelda un conductor para que permita conectar la mordaza del conductor al instrumento
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utilizado. La chapa se envuelve con un tejido esponjoso (una frazada vieja puede servir o, si se 
prefiere, una funda de poliuretano expandido) con el que se forma un bolsillo del tamaño de la 
chapa para que se adhiera a la misma. 
Para utilizar este electrodo se moja abundantemente el tejido de cubierta con salmuera o 
simplemente con agua y se lo coloca sobre el pavimento sólido. Para lograr una mayor 
adherencia se deben colocar algunas piedras, unos 40 kilos en total, o bien se hace parar una 
persona. 
Esta chapa, actuando por capacidad (Una placa del capacitor es la chapa y la otra la 
porción imagen del suelo con el dieléctrico pavimento aislante) se lo utiliza como cualquier 
jabalina de medición. 
La figura muestra el funcionamiento de este electrodo. El circuito equivalente de la derecha 
muestra que si hubiera que trabajar con corriente continua el sistema es inaplicable por la 
interposición del capacitor. 
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El Electrodo virtual 
MEDIDA DE LA RPT MEDIANTE MEDIDOR TIPO PINZA 
Este es un método práctico que viene siendo ampliamente usado para medir la puesta a tierra en 
sitios donde es imposible usar el método convencional de caída de potencial, como es el caso de 
lugares densamente poblados, celdas subterráneas, centros de grandes ciudades, etc . 
El medidor tipo pinza mide la resistencia de puesta a tierra de una varilla o sistema de puesta a 
tierra simplemente abrazando el conductor de puesta a tierra o bajante como lo ilustra la figura 7.
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figura 7 
El principio de operación es el siguiente: 
El neutro de un sistema multiatterizado puede ser representado como el circuito simple de 
resistencias de puesta a tierra en paralelo (figura 8). Si un voltaje “E” es aplicado al electrodo o 
sistema de puesta a tierra Rx, la corriente “I” resultante fluirá a través del circuito. 
Típicamente los instrumentos poseen un oscilador de voltaje a una frecuencia de 1.6 kHz y la 
corriente a la frecuencia generada es recolectada por un receptor de corriente. Un filtro interno 
elimina las corrientes de tierra y ruido de alta frecuencia. 
Figura 8. Circuito equivalente para um sistema multiaterrizado. 
La relación entre el voltaje y la corriente es determinada por el instrumento y desplegada en 
forma digital. El método está basado en la suposición de que la impedancia del neutro del 
sistema multiaterrizado, excluyendo el electrodo bajo medida, es muy pequeña y puede ser 
asumida igual a cero. La ecuación es la siguiente:
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Donde usualmente, 
Con esta suposición, la lectura indicada representa la resistencia de puesta a tierra del sistema o 
electrodo que se esta midiendo. 
El método posee las siguientes limitaciones: 
· La aplicación es limitada a electrodos conectados a sistemas multiaterrizados de baja 
impedancia. 
· Conexiones corroídas o partidas del neutro del sistema (o cable de guarda) pueden 
influenciar las lecturas. 
· No es aplicable a sistemas de puesta a tierra aterrizados en múltiples puntos (torres de 
transmisión o mallas de subestaciones). 
· Ruido de alta frecuencia en el sistema podría influenciar las lecturas. 
· Altas resistencias en las conexiones con el electrodo de puesta a tierra. 
· El cable de conexión con el electrodo abierto. 
Es importante tener muy presente que si se está midiendo en postes donde no es accesible el 
conductor de puesta a tierra o donde se puede estar midiendo dos electrodos en paralelo, se debe 
usar un transformador de corriente de gran tamaño disponibles por algunos fabricantes (figura 9).
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Figura 9. Transformador de corriente para abrazar todo el poste. 
EL PROBLEMA DE LA MEDICIÓN DE UNA MALLA EXTENDIDA 
Hemos desarrollado toda nuestra teoría de la medición sobre la base de un electrodo puntual y 
nuestras conclusiones no tienen objeción lógica. Cuando el electrodo a medir deja de ser puntual 
para transformarse en una malla de tierra extendida en el suelo se producen errores que 
consideraremos en lo que sigue. 
En la Figura mostramos los dos casos dibujando la marcha de los filetes de corriente al circular 
en el suelo. Puede notarse que hay filetes que se apartan de la línea recta entre el electrodo a 
medir y el de inyección. Ello se debe a que, no siendo muy grande la resistencia del suelo, parte 
de la corriente se deriva hacia afuera, tanto más cuanto menos resistivo es el suelo. 
En la misma figura se ve que en el caso de la malla de tierra, estando la misma a igual potencial 
los filetes se abren pasando el centro eléctrico de los mismos un poco más corrido hacia afuera.
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Esto introduce un error en la medición que puede ser apreciable a poco que la malla aumente su 
extensión. 
Esto es debido a que la estructura del telurímetro, como hemos visto, está preparada para dar R 
como el cociente entre la tensión medida por el voltímetro y la corriente medida por el 
amperímetro y resulta que la primera, en este caso, no corresponde a la que genera la segunda, ya 
que los filetes externos no participan en su generación. La corriente medida es mayor que la que 
corresponde a la tensión con lo que la resistencia medida resultará menor que la real. 
38/48 
Se pueden tomar algunas medidas para disminuir el error que trataremos de considerar. 
Alejamiento del electrodo de inyección 
A medida que alejamos el electrodo de inyección la dispersión de los filetes de corriente 
disminuye con lo que el centro eléctrico se acerca al de la placa disminuyendo el error o, dicho 
de otro modo, el electrodo de inyección y la sonda, al alejarse, quedan en zonas menos 
influenciada por la dispersión producida por la extensión de la placa. 
El problema que presenta esta solución es que el alejamiento del electrodo de inyección es 
apreciable para que la disminución del error sea sensible, llegando a veces a ser de kilómetros lo 
que produce dificultades en su implementación. 
Método de las aproximaciones sucesivas 
Para obviar el inconveniente de las grandes distancias a que hay que colocar el electrodo de 
inyección a poco que se extienda el tamaño de la malla se ha diseñado un método aproximado 
que pasamos a describir. 
En la curva de tensiones de la figura vemos que la lectura de la sonda de tensión cae dentro de 
una zona deformada por el hecho de ser la distancia C insuficiente para aplanar esta curva. 
Por lo tanto, si determinamos varias lecturas de resistencia (con error), a diferentes distancias del 
borne de la malla para una distancia C adoptada tendremos varios valores distintos. Sí tomamos
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valores diferentes de C y repetimos la operación obtendremos nuevos juegos de valores todos 
diferentes. 
Volviendo a la Figura, en la parte dedicada a los electrodos extendidos, podemos poner, 
suponiendo que hemos colocado el la sonda tensión B’ en el punto de mínimo error, llamando x 
a la distancia entre el borde de la malla y el centro eléctrico resultante de la posición de C’, 0,618 
C. 
39/48 
P = 0,618 (C + X ) - X 
o sea 
X = (0,618 C - P) / 0,382 
La ecuación permitiría calcular el valor de la distancia a que se halla el centro eléctrico de la 
malla del punto A’ que hemos adoptado para medir. Nosotros usaremos esta ecuación para 
construir una curva que nos servirá para la determinación del valor correcto de la resistencia de 
la malla. Como conocemos los valores de C y P podemos, haciendo un cambio de variables, 
tomar R = f (x) y representar cada conjunto de valores en una curva que resulta similar a la de la 
Figura. Esta curva representa, ni más ni menos, que los errores cometidos con respecto al valor 
correcto al tomar el borde de la malla como punto de medición. Si analizamos esta curva 
veremos que, al variar la posición de P hemos ido variando x y, en algún momento, hemos 
pasado por el centro eléctrico correcto. 
Curva de valores obtenidos. C’ muy cercano Conjunto de curvas obtenidas con dif. C’. 
Si superponemos estas curvas obtenemos la Figura, extraída de un caso real.
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Determinación del valor de R 
El triángulo rayado representa los valores de resistencia con error para las distancias C = 120 y 
150 metros, limitados, el la zona doble rayada por las mediciones con error para C = 180 y 200 
metros. El baricentro de ésta última zona contiene el valor correcto de R. 
Hay que tener en cuenta ciertas limitaciones en la aplicación de este método. En primer lugar, el 
valor de C no puede ser inferior a ciertos límites. La experiencia indica que, tratándose de una 
malla cuadrada de lado L, no debe ser inferior a este valor. 
Tampoco debe ser mayor que ciertos límites pues, además de conspirar contra el objetivo del 
método, las curvas se aplanan mucho dificultando la determinación del triángulo. Un valor 
conveniente puede ser C menor o igual a 2 L. 
Para el caso de mallas de formas diferentes al cuadrado deberá emplearse sentido común dentro 
de los límites anteriores y, si la forma de la toma de tierra es irregular, se la considerará inscripta 
en un cuadrado 
El inconveniente que tiene este método es que, si bien resuelve el problema de la viabilidad de la 
medición, es muy laborioso.
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PROCEDIMIENTO DE MEDIDA 
Consideraciones de Seguridad 
Cuando se está haciendo la medición de la resistencia de puesta a tierra se podría quedar 
expuesto a gradientes de potencial letales que pueden existir entre la tierra a medir y la tierra 
remota. Para ello es importante tener muy presente las siguientes recomendaciones: 
· No deben ser realizadas mediciones en condiciones atmosféricas adversas. 
· La puesta a tierra debe estar desconectada de las bajantes de los pararrayos, del neutro del 
sistema y de las tierras de los equipos. 
· Antes de proceder a la medición, debe medirse la tensión originada por corrientes expurgas. Si 
supera los 30 Voltios, no debe medirse la resistencia y debe localizarse la falla. 
· Se debe utilizar guante aislado y calzado con suela dieléctrica. 
· Uno de los objetivos de la medición es establecer la localización de la tierra remota tanto para 
los electrodos de potencial como de corriente; Por tanto, las conexiones de estos electrodos 
deben ser tratadas como una fuente de posible potencial entre los cables de conexión y 
cualquier punto sobre la malla. Es importante tener precauciones en la manipulación de todas 
las conexiones. Bajo ninguna circunstancia se deben tener las dos manos o partes del cuerpo 
humano que complete o cierre el circuito entre los puntos de posible diferencia de alto 
potencial. 
· Se debe procurar que alrededor del electrodo de corriente no haya curiosos ni animales durante 
la medida. 
· Se deberán tener en cuenta además las recomendaciones dadas por el fabricante del equipo y el 
41/48 
equipo adecuado para la medición. 
Medición de RPT en Pararrayos: La medición de ésta RPT es de especial cuidado puesto que 
pueden aparecer, en el momento de la medida, corrientes extremadamente altas de corta duración 
debido a descargas atmosféricas por el funcionamiento propio del pararrayo. En un pararrayos 
aislado y puesto a tierra, la bajante o conductor de puesta a tierra nunca debe ser desconectada 
para realizar la medición porque la base del pararrayos puede estar elevada al potencial de la 
línea. La medición debe ser realizada una vez se tengan todas las precauciones de rigor. 
Medición de Sistemas de RPT de Subestaciones: Se debe tener presente de la presencia de un 
potencial peligroso entre la malla de puesta a tierra y la tierra remota si una falla en el sistema de 
potencia involucra la malla de puesta a tierra de la subestación durante la medida.
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Consideraciones de orden práctico 
· Los electrodos y placas deben estar bien limpios y exentos de oxido para posibilitar el contacto 
con el suelo. 
· Los electrodos de tensión y corriente deben estar firmemente clavados en el suelo y tener un 
buen contacto con tierra. 
· Las mediciones deben realizarse en días de suelo seco para obtener el mayor valor de 
42/48 
resistencia de puesta a tierra de la instalación. 
· Desconectar todos los componentes del sistema de puesta a tierra en estudio. 
· La puesta a tierra bajo estudio y los electrodos de prueba deben estar en línea recta. 
Espaciamiento y dirección de las medidas 
La distancia entre el sistema de puesta a tierra y el electrodo de corriente, debe ser superior a 5 
veces la mayor dimensión lineal del sistema de puesta a tierra bajo estudio. Esta distancia nunca 
debe ser inferior a 30 metros para un sólo electrodo o varilla, ni inferior a 100 metros en el caso 
de mallas de subestaciones. 
El electrodo de potencial (P) debe ser colocado al 62% entre el sistema de puesta a tierra y el 
electrodo de corriente (I). 
Se debe realizar varias mediciones de RPT para diferentes ubicaciones del electrodo de potencial 
(P), sin mover el electrodo de corriente (C). Para comprobar la exactitud de los resultados y 
asegurar que el electrodo bajo prueba está fuera del área de influencia del de corriente, se deberá 
cambiar de posición el electrodo de potencial (P) un metro ó más hacia el electrodo de corriente 
(C). Luego se corre el electrodo de potencial un metro o más (respecto al punto inicial) hacia el 
sistema de puesta a tierra bajo estudio y se toma una tercera medida. 
Si hay un cambio significativo en el valor de la resistencia (mayor al 10%) se debe incrementar 
la distancia entre el electro de corriente (C) y la puesta a tierra repitiendo el procedimiento 
anterior, hasta que el valor de resistencia medido se mantenga casi invariable. 
Es aconsejable repetir el proceso de medición en una dirección distinta lo que aumenta la 
confiabilidad de los resultados. 
DISPOSITIVOS, EQUIPOS Y MATERIALES 
Electrodos: Fabricado de acero estructural de bajo carbón o acero inoxidable tipo martensítico 
con un diámetro desde 0.475 a 0.635 cm y longitudes desde 30 hasta 60 cm. La varilla debe tener 
tratamiento térmico para que tengan suficiente rigidez para poder ser hincada en suelos secos o 
gravilla. Los electrodos deben tener un mango, palanca u otro accesorio para ser hincados y un 
conector terminal para conectar el cable o alambre. El electrodo varilla debe ser liso. Los 
electrodos tipo roscado no son recomendados ya que dejan un aire atrapado entre la varilla y 
suelo creando una alta resistencia de contacto. 
Cableado: El calibre del cable va desde 18 a 22 AWG de cobre, conductor de cableado B 
normal según ASTM B8. Cuando el equipo viene para distancias normalizadas y fijas en su 
medición el cable puede ser multiconductor y apantallado y con los terminales de conexión. Los 
terminales de conexión para el cable deberán ser de buena calidad y asegurar una baja resistencia 
de contacto de acuerdo con lo especificado en la UL-486 B. El aislamiento de cable debe ser 
para uso pesado, no se debe desgastar contra el roce o abrasión que sufre el cable contra el piso. 
El cable debe estar empacado en carretes para su fácil transporte y manipulación.
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Herramienta de Hincado: En suelos normales es recomendado un martillo de mano de 2 a 4 Kg 
para hincar el electrodo tipo varilla en el suelo a profundidades de 2 a 3 metros. 
Calibración de la medida: Para la medición de resistencia de puesta a tierra un buen equipo es 
vital, que esté calibrado mínimo cada año o después de 100 mediciones, cualquiera de las dos 
que ocurra primero y las recomendaciones del fabricante del equipo. El dispositivo debe ser bien 
seleccionado cuando se adquiere para tener medidas de alta calidad, también los materiales 
auxiliares como los electrodos auxiliares, cables y conectores se deben verificar su aptitud en 
ensayos de laboratorio. 
43/48 
FORMA Y DIMENSIONES DEL DISPERSOR 
Jabalinas 
Son los elementos más utilizados en la práctica como elemento dispersor. Estas están 
constituidas por una barra de acero cilíndrico y lisa, revestida por una capa de cobre aplicado 
electrolíticamente para su protección contra la corrosión y para mejorar la resistencia de contacto 
a tierra. Este tipo de electrodos de dispersión cuyas características se especifican en las normas 
IRAM 2309 y 2310, cuentan entre sus principales ventajas la rapidez de montaje, ya que 
permiten acoplar tramos entre sí y la sencillez de su instalación. 
Otros tipos de jabalinas, con menor grado de utilización son las fabricadas con cobre electrolítico 
o de acero cincado. Estas tienen la desventaja sobre las anteriores que las de cobre no se pueden 
hincar en forma directa debido a la escasa resistencia mecánica de éste y en el segundo caso por 
el eventual daño o desprendimiento durante el proceso de hincado de la capa de zinc. Además 
hay que considerar el costo de una perforación previa. 
Los ensayos realizados demuestran que la mejora de resistencia obtenida entre jabalinas con los 
distintos diámetros disponibles comercialmente no es significativa y es despreciable. 
Las jabalinas de acero - cobre permiten lograr sistemas de puesta a tierra económicos, confiables 
y durables. A la ventaja del reducido costo del producto se le suma la sencillez y eficiencia de la 
instalación por hincado directo. 
La capa exterior de cobre, de 250 fm de espesor mínimo, asegura la durabilidad del electrodo 
ya que le confiere una excelente resistencia a la corrosión. 
El alma de acero le confiere la resistencia mecánica necesaria para evitar el pandeo del electrodo 
durante la instalación. 
La instalación por hincado directo minimiza la resistencia de contacto jabalina - suelo. 
Jabalinas Lisas: 
Modelo Largo [mm] 
Diámetro 
Nominal [mm] 
Espesor Cu 
[fm ] 
L 1015 -250 1500 
L 1020 -250 2000 
9 250
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44/48 
L 1415 - 250 1500 
L 1420 - 250 2000 
L 1425 - 250 2500 
L 1430 - 250 3000 
12.6 250 
L 1615 - 250 1500 
L 1620 - 250 2000 
L 1625 - 250 2500 
L 1630 - 250 3000 
L 1635 - 250 3500 
14.6 250 
L 1815 - 250 1500 
L 1820 - 250 2000 
L 1825 - 250 2500 
L 1830 - 250 3000 
L 1835 - 250 3500 
16.2 250 
Jabalinas Acoplables: 
Modelo Largo [mm] 
Diámetro 
Nominal [mm] 
Espesor Cu 
[fm ] 
A 1415 - 250 1500 
A 1430 - 250 3000 
12.6 250 
A 1615 - 250 1500 
A 1630 - 250 3000 
14.6 250 
A 1815 - 250 1500 
A 1830 - 250 3000 
16.2 250 
Tomacables: 
Para conectar con cables de una sección Para máxima de [mm²] 
Jabalinas 
de 
Diámetro 
Nominal 
16 25 35 50 95 120 
9 (3/8) T1 
14(1/2) T2 T22 
16(5/8) T2 T22 T4 
18(3/4) T3 T4 
Mejoramiento de la resistividad 
El mejoramiento artificial de la resistividad del suelo se logra mediante un adecuado tratamiento 
químico del terreno. Está recomendado cuando no se puede lograr la resistencia de puesta a tierra 
requerida ya sea por la composición del suelo, su formación geológica o ubicación zonal.
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Este método es aplicable en terrenos de alta resistividad debido a la baja concentración de sales, 
no siendo útil en terrenos con menos de 50 ohm por metro de resistividad. Debe tenerse en 
cuenta que el tratamiento químico del suelo no tiene efecto permanente. Por tratarse de adición 
de compuestos químicos, estos se disgregan, combinan y disminuyen con el tiempo y sobre todo 
si la porosidad del suelo es alta o bien las precipitaciones pluviales son importantes. 
45/48 
Gel mejorador de resistividad de suelos 
Siendo el suelo el medio final donde la carga eléctrica se dispersará en forma de calor (efecto 
joule) resulta ser la conformación y composición, porosidad, contenido de sales, humedad así 
como la temperatura los factores determinantes de la resistividad del suelo. La humedad natural 
del terreno en la zona considerada resulta uno de los principales factores en la determinación de 
la puesta a tierra. 
Afecta a ésta en forma directa, ya que una pequeña variación de la humedad, marcará diferencia 
en la resistividad del suelo que circunda al dispersor. La humedad del terreno oscila entre el 15 y 
18%, estableciéndose como valor crítico una humedad media relativa del orden del 20%. 
Superando ese valor crítico de humedad, el eventual agregado de agua sólo proporciona una 
mejora no significativa en resistividad del suelo. Otro factor importante a tener en cuenta es la 
temperatura del suelo. 
Para temperaturas ambiente mayores de 0°C, la resistividad del suelo se mantiene más o menos 
constante, pero para temperaturas por debajo de este valor, cuando el contenido de agua se 
congela, se produce un gran incremento en su resistividad y por lo tanto de la puesta a tierra. En 
zonas donde los inviernos son muy severos, la tierra se congela en un rango de 1 a 2,5 metros por 
debajo de la superficie. Teniendo en cuenta todas estas características que presentan los 
diferentes suelos del país, el gel mejorador actúa como un agente complementario. De esta 
forma ayuda a que estos se comporten de manera uniforme en cuanto a su resistencia, 
permitiendo así una segura puesta a tierra. 
Aplicaciones de los sistemas de puesta a tierra 
Instalaciones industriales, domiciliarias (inmuebles), redes de baja tensión (menor a 1Kv) 
Involucra las instalaciones, máquinas y equipos eléctricos con tensión nominal de operación 
menor a 1Kv y tiene por objeto asegurar el equipotencial de la instalación con respecto del de 
tierra de referencia. De esta manera, se minimiza los riesgos y efectos (fisiológicos, incendio, 
corrosión calentamiento, etc.) de la circulación de corrientes de falla o estáticas. 
En esta categoría se encuentran los sistemas de puesta a tierra para equipos de procesamiento de 
datos, instrumentación de campo y equipos electrónicos en general con las consideraciones 
particulares de la norma IRAM 2281-5 
Sistemas de puesta a tierra en centrales, Subestaciones y redes (de media y alta tensión) 
También llamado de servicio y protección es de aplicación para instalaciones con tensiones 
nominales mayores de 1Kv como centrales de generación, playas de maniobras, descargadores, 
líneas de transmisión y de distribución de energía eléctrica. La utilización de este sistema abarca
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las sobretensiones transitorias debidas a la conexión o desconexión de la red de cargas con altos 
componentes inductivos o reactivos. 
46/48 
Sistemas de puesta a tierra para descargas atmosféricas 
Se los denomina de protección y su principal aplicación son las instalaciones de protección 
contra descargas atmosféricas (rayos) directas o indirectas sobre estructuras y construcciones, 
sean áreas urbanas o industriales, o bien sobre líneas de transmisión y de distribución de energía 
eléctrica. 
SOLDADURAS CUPRO-ALUMINOTÉRMICAS 
Proceso de conexión 
1- Molde 
2- Cámara de reacción 
3- Polvo de ignición 
4- Polvo de soldadura 
5- Disco de retención 
6- Canal de descarga 
7- Cámara de moldeo 
8- Cables 
Ventajas de las Soldaduras Cupro-aluminotermicas 
Teniendo en cuenta que el material de aporte tiene el mismo punto de fusión que el cobre y 
que la sección de la soldadura es mucho mayor que las secciones de los conductores a unir y 
siendo la conexión Coppersteel efectivamente una soldadura molecular podemos mencionar 
las siguientes ventajas: 
· Las conexiones no son afectadas por picos de corriente. Los ensayos demuestran que 
frente a corrientes elevadas como las de corto circuito, el conductor se funde antes que las 
conexiones. 
· Las soldaduras no se aflojan ni se corroen en el punto de unión. No existen problemas de 
superficie de contacto ni de concentración de tensiones mecánicas. 
· Las conexiones poseen elevada capacidad de conducción de corriente, igual o mayor que 
la de los conductores propiamente dichos. 
Usos 
· El proceso de conexiones eléctricas se caracteriza por su simplicidad y eficiencia, siendo 
especialmente recomendado para la soldadura de acero-cobre con acero-cobre (cables y 
jabalinas) además de poder utilizarse en conexiones de cobre con acero-cobre y cobre con 
cobre.
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· Es de fácil utilización en obra debido a su equipamiento liviano y portátil que no requiere 
de fuentes externas de energía, pues emplea la energía de la reacción entre el óxido de 
cobre y el aluminio que produce altas temperaturas. Esta reacción se realiza adentro de un 
molde de grafito que permite entre 80 y 100 conexiones. La reacción se complementa en 
pocos segundos y por lo tanto la cantidad total de calor aplicada a los conductores o 
superficies es considerablemente inferior a la aplicada en otros métodos de soldadura. Este 
aspecto es particularmente importante cuando se deben soldar cables aislados. por todo 
esto la conexión Coppersteel garantiza una conexión perfecta, rápida y permanente que no 
requiere mantenimiento. El equipamiento Coppersteel es enteramente intercambiable con 
equipos similares de otras marcas. 
47/48 
COMO USAR LAS CONEXIONES 
Equipamiento Coppersteel: molde, manija, 
Chispero, carga, disco y polvo de ignición o 
mecha. 
El molde y los elementos a soldar deben estar 
limpios y secos. Posicione las piezas tal como se 
indica. 
Verifique que las extremidades de las 
piezas a soldar estén centradas en la 
cámara de soldadura. 
Coloque el disco metálico en el fondo del crisol, 
luego vuelque el contenido de la carga y 
seguidamente el polvo de ignición o mecha.
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Cierre la tapa y con el chispero posicionado 
lateralmente inicie la reacción. Antes de abrir el 
molde deje transcurrir algunos segundos. 
48/48 
La conexión Coppersteel es una conexión 
molecular entre los conductores. No necesita 
energía externa para su realización ni 
mantenimiento posterior.

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PUESTA A TIERRA EN UN LABORATORIO DE COMPUTO

  • 1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas UNIDAD Nº 7 - MEDICION DE LA RESISTENCIA DE TOMAS DE TIERRA Y DE LA RESISTIVIDAD DE TERRENOS 1/48 GENERALIDADES LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO Y LOS ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA En este capítulo se describe el terreno desde su característica de conductor de la electricidad y su resistividad, así como los factores que influyen directamente en el aumento o disminución de esta resistividad. Los métodos de medida de resistividad de terrenos constituyen la primera parte del estudio: el terreno, su interpretación y los posibles mapas equi resistivos que se pueden confeccionar. El estudio de los electrodos, como elementos necesarios para conseguir el contacto con el terreno y permitir el paso a tierra de la corriente de falta o de origen atmosférico, nos permitirá conocer los diferentes dispositivos que se emplean actualmente, su relación con el valor de la resistencia de puesta a tierra, su conexión y su forma de instalación. RESISTIVIDAD DEL TERRENO Analizando el objeto y la definición de la puesta a tierra de la introducción, se puede observar que los elementos más importantes que garantizan una buena puesta a tierra son las ligazones metálicas directas entre determinadas partes de una instalación, el electrodo o electrodos en contacto permanente con el terreno y una buena resistividad del terreno. Para conocer el comportamiento del terreno tendremos que estudiarlo desde el punto de vista eléctrico, como elemento encargado de disipar las corrientes de defecto que lleguen a través de los electrodos, es decir, debemos conocer la resistividad. La resistividad del terreno es la resistencia que presenta al paso de la corriente un cubo de terreno de 1 metro de arista. Se mide en W m y se representa con la letra r (fig. 1). Fig. 1. Resistividad de un cubo de terreno de 1 m de lado.
  • 2. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 2/48 Donde: Dimensiones der: R = r. l/S ; r = R . S (W m2) = (W m) l m para un cubo de 1m de lado: R (W) = r l (m) = r 1 (m) = r S (m2) (1.1) m2 1m Despejando r, r = R (W m) Resistencia en (W) Resistividad en (W . m) Longitud en (m) Sección en (m2) La resistividad del terreno depende de su naturaleza, estratigrafía (capas de distinta composición), contenido de humedad, salinidad y temperatura. La resistividad de un terreno se ve afectada por las variaciones estacionales. Por otro lado, a medida que aumenta el tamaño de las partículas aumenta el valor de la resistividad, por ello la grava tiene mayor resistividad que la arena, y ésta mayor resistividad que la arcilla. La resistividad se ve asimismo afectada por el grado de compactación, disminuyendo al aumentar ésta. Debido a la no uniformidad de sus diferentes capas, cuando queremos determinar la resistividad en un punto del terreno, por medio de un método de medida, lo que determinamos es la resistividad media de las capas comprendidas entre la superficie y una cierta profundidad, que a veces se denomina resistividad aparente ra ELEMENTOS QUE INFLUYEN EN LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO En la resistividad del terreno influyen los siguientes factores: Naturaleza del terreno Humedad Temperatura Salinidad Estratigrafía Variaciones estacionales Factores de naturaleza eléctrica . Compactación Naturaleza del terreno Los terrenos son buenos, regulares o malos conductores en función de su naturaleza. El
  • 3. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas conocimiento de su naturaleza es el primer paso para la implantación de una adecuada toma de tierra. 3/48 La tabla 1, describe valores de resistividad para terrenos de diferente naturaleza. NATURALEZA DEL TERRENO Resistividad en W . m Terrenos pantanosos De algunas unidades a 30 Limo 20 a 100 Humus 10 a 150 Turba húmeda 5 a 100 Arcilla plástica. 50 Margas y arcillas compactas 100 a 200 Margas del jurásico 30 a 40 Arena arcillosa 50 a 500 Arena silícea 200 a 3.000 Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500 Suelo pedregoso desnudo 1.500 a 3.000 Calizas blandas 100 a 300 Calizas compactas 1.000 a 5.000 Calizas agrietadas 500 a 1.000 Pizarras. 50 a 300 Rocas de mica y cuarzo 800 Granitos y gres procedentes de alteración 1.500 a 10.000 Granitos y gres muy alterados 100 a 600 Tabla 1 Resistividad según la naturaleza del terreno Para cálculos aproximados de la resistencia de tierra pueden utilizarse los valores medios recogidos en la Tabla 2. NATURALEZA DEL TERRENO Valor medio de la resistividad W.m Terrenos cultivables, fértiles, terraplenes compactos y húmedos 50 Terraplenes cultivables poco fértiles, terraplenes 500 Suelos pedregosos desnudos, arenas secas permeab1es 3000 Tabla 2. Valores medios de la resistividad
  • 4. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas En las tablas se puede observar que a medida que la roca es más compacta y más antigua, la resistividad es mayor. 4/48 Los terrenos se pueden clasificar de grano fino a grueso: Arcilla (greda). Arena finísima. Arena fina. Arena gruesa. Cascajo grava. Piedra suelta. Roca. Humedad El agua que contiene el terreno, su estado higrométrico, influye de forma apreciable sobre la resistividad: al aumentar la humedad disminuye la resistividad y al disminuir la humedad aumenta la resistividad. En cualquier caso, siempre que se añada agua a un terreno disminuye su resistividad respecto a la que tendría en seco. Se dice que un terreno está «saturado de agua» cuando todos sus intersticios están llenos de agua. Una vez pasada la causa de la «saturación» el agua contenida en los espacios entre los diferentes agregados, debido a la gravedad se dirigirá hacia abajo quedando estos interespacios ocupados por aire en el interior de los agrega dos, al ser superior la fuerza de capilaridad que la gravedad. El agua contenida en ellos no se mueve y en estas circunstancias, se dice que el terreno está «saturado de humedad» . Por efecto de la evaporación natural de la superficie del terreno se produce un empobrecimiento del agua contenida en los agregados, fenómeno que se propaga lentamente desde la superficie hacia los estratos más profundos. Este fenómeno tiene más importancia cuanto más seco sea el clima del lugar y cuanto más superficial es la colocación de la pica de tierra. El agua disocia las sales en iones y cationes que se encargan de transportar los electrones por el terreno. Para comprender este fenómeno sólo tenemos que recordar el comportamiento eléctrico del agua. El agua destilada es aislante y aunque introduzcamos unos electrodos en el interior, de un recipiente conectados a una pila no circulará energía eléctrica a través de ella. Si al agua le añadimos una sal, por ejemplo cloruro de sádico sal común, empezará a circular electricidad y a medida que añadamos más sal circulará más electricidad: los electrones se desplazan por el agua gracias a los iones disociados. En los lugares de lluvias estacionales hay que tener muy presente estos fenómenos, pues en la época de lluvias el terreno presenta una resistividad muy baja mientras que en la época seca la
  • 5. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas resistividad es muy alta. En algunas regiones donde estas oscilaciones estacionales son muy acentuadas, se deben fijar valores máximos admisibles de resistividad de los terrenos uno para la época de lluvias y otro para la época seca. 5/48 Fig. 2. Variación de la resistividad en función de la humedad del terreno. Temperatura del terreno Las características térmicas del terreno dependen de su composición, de su grado de compactación y del grado de humedad. La resistividad del terreno aumenta al disminuir la temperatura, pero cuando el terreno se enfría por debajo de 0 ° centígrado, la resistividad aumenta muy rápidamente (fig. 3). Cuando un terreno está a una temperatura inferior a 0° el agua que contiene se congela. El hielo es aislante desde el punto de vista eléctrico pues la movilidad de los iones del terreno a través del agua se ve detenida al congelarse ésta. La evaluación de la temperatura del terreno a las profundidades normales de colocación de las picas de tierra a lo largo del año nos indican que durante los meses de invierno (Dic-Ene) si la temperatura de la superficie es de -10 ºC, a 90 cm de profundidad será de -4 ºC y a 2 m de profundidad tendremos una temperatura de -1,5 ºC (figura 4). (Escala de esta hipótesis en negrita).
  • 6. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 6/48 . Fig. 3. Variación de la resistividad del terreno en función de la temperatura. Fig. 4. Temperatura del terreno a diversas profundidades al variar la temperatura en las diferentes estaciones del año. Por este motivo, sobre todo en las zonas con clima continental (inviernos fríos y veranos calurosos), deberán implantarse los electrodos de tierra a mayor profundidad con el fin de paliar al máximo el riesgo de alcanzar temperaturas por debajo de 0º C.
  • 7. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 7/48 Salinidad del terreno Al aumentar la salinidad del terreno disminuye la resistividad. Al hablar de la influencia del agua en la resistividad del terreno se ha mencionado indirectamente la importancia que tiene la salinidad o el contenido de sales en el terreno. Un terreno puede mejorar sensiblemente su valor de resistividad aparente o incluso puede hacerse bueno un terreno de alta resistividad simplemente añadiéndole sales. En la figura 5 se recoge la variación de la resistividad con el contenido de sales. Fig. 5. Variación de la resistividad en función de la salinidad en %. El método más utilizado para la mejora de la resistividad del terreno es añadir sal en las arquetas de los puntos de puesta a tierra o cerca de los electrodos si son accesibles, y después regar. No se debe olvidar que el agua hace que las sales penetren hacia la parte profunda del terreno, hacia la capa de depósito, y que un riego excesivo o unas lluvias excesivas lavan el terreno y, por lo tanto, arrastran la sal que rodea los electrodos aumentando la resistividad. Tampoco es aconsejable la colocación de los electrodos en zonas cercanas a los cauces de los ríos, tanto superficiales como subterráneos, pues suelen ser terrenos muy lavados y por lo tanto más resistivos de lo normal. Estratigrafía del terreno Los terrenos están formados en profundidad por capas de diferentes agregados y por lo tanto de diferentes resistividades. Su resistividad será una combinación de la. resistividad de las diferentes capas y del espesor de cada una de ellas. La resistividad media o resistividad aparente será una combinación de las resistividades de todas las capas que componen el terreno. El desconocimiento a priori de la resistividad de las capas inferiores obliga al estudio y medición de las mismas si se necesita conocer el valor de la toma de tierra a una profundidad determinada. En ningún caso se puede extrapolar el resultado de la capa superficial pues la variación de la composición del terreno en capas inferiores puede damos sorpresas como las que aparecen reflejadas esquemáticamente en la figura 1.6.
  • 8. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Lo que no ha bajado la resistividad en 5 m baja en sólo 1,5 m por encontrar una capa arcillosa muy buena conductora. También nos podría haber ocurrido lo contrario y encontrar una capa muy resistiva que no disminuyera la resistividad o simplemente una oquedad del terreno que dejara el electrodo al aire. En el apartado relativo a los electrodos de pica, se comenta este tema más ampliamente, pues a la hora de colocar las picas siempre se suscita el dilema de si colocadas en profundidad o en paralelo. El esquema de la figura 6 deja clara la incertidumbre de conocer la resistividad en profundidad si no se hace una medición previamente, lo que implica coste y tiempo. Si las instalaciones y el terreno lo permiten, debemos aconsejar la instalación de electrodos en profundidad. Si el terreno es malo o el número de picas por instalar es grande o lo accidentado del terreno no lo permite, se colocarán en paralelo pero sabiendo la incertidumbre y el riesgo que esta decisión supone. 8/48 Fig. 6. Variación de la resistividad en función de la estratigrafía del terreno. Variaciones estacionales En épocas de lluvias el nivel freático se aproxima a la superficie del terreno, presentando éste una resistividad menor que en el periodo de sequía, en el que el nivel freático se aleja en profundidad de la superficie. En los apartados anteriores, se han descrito una serie de factores que influyen en la resistividad del terreno y que generalmente suelen tener «variaciones estacionales».
  • 9. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas A lo largo del año se presentan variaciones estacionales que son más acusadas cuanto más próximo a la superficie del terreno se encuentra el electrodo. Para conseguir mantener el valor de la resistividad lo más uniformemente posible a lo largo del año, es conveniente instalar profundamente los electrodos en el terreno y proteger lo más posible el terreno de las inclemencias del tiempo. 9/48 Fig. 7. Variación de la resistividad en función de las variaciones estacionales. En la figura 7 se observa que en verano la resistividad es mayor que en invierno, y que los electrodos enterrados a más profundidad tienen una variación estacional inferior a la de los electrodos enterrados superficialmente. Las revisiones periódicas de las instalaciones deben hacerse en las épocas más desfavorables para el terreno siguiendo el ejemplo de la figura 1.7., en las zonas frías en invierno, en las zonas climáticas con lluvias estacionales en la época seca y en las zonas normales de la meseta o litorales al final del verano. A medida que enterremos más los electrodos o los coloquemos debajo de las cimentaciones del edificio, tendremos más garantías de mantener estable el valor de la resistividad. . Factores de naturaleza eléctrica Hay varios factores de naturaleza eléctrica que pueden modificar la resistividad de un terreno. Los más significativos son el gradiente de potencial y la magnitud de la corriente de defecto a tierra. El primero afecta al terreno cuando el gradiente de tensión alcanza un valor crítico, de algunos kV/cm. Lo que puede originar la formación de pequeñas áreas eléctricas en el suelo que hacen que el electrodo se comporte como si fuera de mayor tamaño. El segundo, la magnitud de la corriente de defecto a tierra, puede también modificar el comportamiento del electrodo de tierra si su valor es muy elevado, bien por provocar gradientes excesivos, o bien por dar lugar a calentamientos alrededor de los conductores enterrados que provoquen la evaporación del agua.
  • 10. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Otro fenómeno que hay que tener muy en cuenta es el deterioro más o menos significativo de los electrodos o del conjunto de la puesta a tierra, en el caso de un cortocircuito franco o la caída de un rayo que se canalice a través de la puesta a tierra del edificio. En estos casos es reglamentaria la comprobación de la red de tierra de la instalación ya que puede llegar a deteriorarse o a fundirse si la intensidad es muy elevada (cientos o miles de amperios). 10/48 Compactación del terreno alrededor de los electrodos Cuando la compactación del terreno es grande disminuye la resistividad. Siempre que se coloquen electrodos de pica, la vibración de la máquina de penetración dejará una separación entre la pica y el terreno por lo que habrá que compactar para que se produzca un buen contacto pica-terreno. Se aconseja también la compactación alrededor de los electrodos de placa y los electrodos de conductor enterrado. La elección del electrodo que veremos en el capítulo siguiente, junto con su instalación y profundidad, es lo que determinará junto con la resistividad del terreno la bondad de la puesta a tierra de la instalación. PUESTAS A TIERRA Son conexiones metálicas directas entre determinados elementos de una instalación y electrodos enterrados en el suelo, generalmente de forma de jabalinas, únicas agrupadas en paralelo o de malla reticular, destinadas a derivar a tierra las corrientes de falla o de descarga, evitando la a-parición de tensiones peligrosas entre cualquier parte de la instalación y tierra, así como entre dos puntos de la superficie-del terreno. Según su función se clasifican en: I. Puestas a tierra de servicio que comprenden las conexiones a tierra de los neutros de los generadores y transformadores, de los pararrayos y descargadores cables de tierra de líneas aéreas, etc. II. Puestas a tierra de protección, que unen a tierra las partes metálicas inactivas de la instalación, pasibles de entrar en contacto con las que se hallan bajo tensión por fallas de aislación, arcos eléctricos, etc. (carcazas de máquinas, cubas de transformadores e interruptores, cubiertas de cables, soportes de aisladores, estructuras de tableros, volantes y empuñaduras de aparatos de mando, soportes de línea aéreas, cercos de protección, etc.) O aquéllas que normalmente están sometidas a tensiones reducidas (secundarios de transformad2 res de medición, instalaciones. De baja tensión y de corriente débil, etc.). La eficiencia de una puesta a tierra es tanto mayor cuanto menor es su resistencia total, puesto que más reducida es entonces la tensión R.I. Que determina entre la instalación y tierra cualquier corriente l que la atraviese. Su seguridad requiere circuitos sin interrupción alguna (las normas prohíben el Uso de protectores y seccionadores móviles) de sección suficiente para las corrientes de corto-circuito o de descarga que deban conducir y con uniones que
  • 11. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas aseguren bajas resistencias de contacto- a tornillos o compresión realizados con materiales que, como los electrodos, sean resistentes a la corrosión - Cu, Fe galvanizado o cooperweld. Para evitar el paso de tensiones elevadas de una parte de la instalación a otra unida aun-tierra común, 'en principio, deben establecer tomas y circuitos de tierra independientes 11/48 estos aún en su recorrido – para: A) Las partes 1nactivas de la instalación (masas) y las sometidas a tensiones reducidas. B) Los neutros de baja tensión. C) Los dispositivos de protección contra sobretensiones en baja tensión. D) Los neutros de alta tensión. E) los dispositivos de protección contra sobretensión en alta tensión. Además, si en la instalación existen transformaciones a tensiones muy diferentes, esos circuitos deben establecerse para cada una de las tensiones. Más adelante se precisará el concepto de tierra independiente. RESISTENCIA DE PROPAGACIÓN DE UNA TOMA DE TIERRA Es la suma de la resistencia, del electrodo metálico, genialmente despreciable, la resistencia de tránsito entre el electrodo y la tierra, y la resistencia de la tierra propiamente dicha., donde los dos últimos sumandos dependen de la forma geométrica del electrodo y de la resistividad del terreno. En el lugar de transición es máximo, va disminuyendo a medida que aumenta la distancia, porque crece la sección ofrecida por la tierra al paso de la corriente, y finalmente tiende a un valor constante, como veremos luego. La tierra es un conductor electrolítico cuya resistividad, mucho mayor que la de los metales (r tierra /r Cu =103 a 1012 ), depende de la constitución del terreno y disminuye rápidamente con el aumento de la humedad, salinidad y temperatura del mismo; razones que justifican la práctica corriente de enterrar los electrodos hasta los estratos permanentemente húmedos, así como la de introducir peri6dicamente soluciones salinas baratas (de CINa, Cl2Ca, S04Cu o SO4Mg) , a través de jabalinas huecas, para reducir la resistencia de propagaci6n en terrenos de alta resistividad. Los valores de r varían entre amplios límites aún en terrenos de la misma clase, como muestra la siguiente tabla. CLASE DE TERRENO r (W.M) Pantanoso, turba 20, hasta 5 Arcilloso 10 – 50 De cultivo (humus) 50 – 100 Arenoso húmedo, calcáreo 70 – 200 Arenoso seco, con grava 200 – 1200 Pedregoso 1000 – 3000 Rocoso 3000, hasta 1010 Para precisar el concepto de resistencia de propagaci6n analizaremos la distribución de la corriente y la diferencia de potencial en la tierra en un caso simple: el de un electrodo
  • 12. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas semiesférico a de radio r enterrado en un suelo homogéneo de resistividad r (fig. 8) por el cual ingresa una corriente I que sale por otro igual muy alejado. La simetría esférica que presenta este caso hace que la corriente I se propague radialmente por tierra en todo sentido, que las líneas de fuerza del campo eléctrico también sean radiales y que las superficies equipotenciales sean semiesféricas. 12/48 Fig. 8 Fig. 9 A una distancia x del centro del electrodo en cualquier sentido, existe pues una densidad de corriente
  • 13. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 13/48 j = I = I . 2Px2 Sx y la intensidad del campo eléctrico E, o sea el gradiente de potencial, vale E = r . j = r . I . 2Px2 Expresión que nos muestra que E varía en proporci6n inversa al cuadrado de la distancia (fig. 9). La diferencia de potencial Uax entre el electrodo y todo punto que dista x de su centro resulta entonces x x Uax = ∫ E . dx = r . I . ∫ dx = r . I ( 1 - 1 ) = r . I ( 1 - r ) r 2P r x2 2P r x 2Pr x Es decir, constante crece hiperbólicamente con la distancia (fig. 9) y tiende a un valor constante para x mucho mayor que r. U a = r . I . Para x r 2Pr Esta distribución de la tensión entre el electrodo y la tierra puede confirmarse experimentalmente explorando la superficie del terreno alrededor del electrodo con un voltímetro de alta resistencia unido al mismo y a una pequeña sonda de tierra desplazable (fig. 8). Se hallan así líneas equipotenciales circulares y que Ua alcanza el valor constante para x aproximadamente 10 r. La resistencia de propagación de la puesta a tierra se define como la relación entre el valor constante de Ua y la intensidad de la corriente I, es decir por R= Ua / I = p / 2Pr = p / P d Siendo por tanto, inversamente proporcional al radio del electrodo semiesférico de radio r = 0,5m enterrado en un suelo homogéneo de resistividad r = 102 Wm, tiene pues una resistencia de propagación R = 102 = 32 W 2.P.0,5 Para un electrodo en forma de jabalina de radio r y longitud l (fig. 10), se arriba a conclusiones similares. Considerándolo como un semielipsoide muy alargado lo que permite suponer la distancia focal igual al eje mayor del mismo las superficies equipotenciales resultan semielipsoides con foco en el extremo de la jabalina, que producen líneas equipotenciales circulares sobre la superficie del terreno y las líneas de corriente y de fuerza, hiperbólicas. La tensión entre el electrodo y tierra toma el valor límite.
  • 14. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 14/48 Ua = r . I .ln 2l 2Pl r Para x = 5 a 6 l y la resistencia de propagación vale R = r .ln 2l 2.P . l r Fig. 10 Fórmula que muestra que depende fundamentalmente de la longitud del electrodo, va que su radio interviene a través de In 2.1/ r , que tiene menor influencia por tratarse de una función logarítmica. De allí que el diámetro mínimo de una jabalina esté determinado principalmente por los criterios mecánicos que determinaría rigidez necesaria para su hincado. Prácticamente se hacen de 2 a 6 m de largo con diámetro de 12,7 mm (1/2”) a 50,8 mm (2). Una jabalina de 3 m de largo y 20 mm de diámetro tiene pues una resistencia de propagación R = r . ln 2. 3 = 0,3 . r 2. P . 3 2.10-2 es decir, de 30 W en terrenos con r = 102 W m. No trataremos aquí sobre la resistencia de propagación de las jabalinas agrupadas en paralelo y de las mallas reticuladas con o sin jabalinas en los nodos. Sólo indicamos que las primeras se utilizan en terrenos de elevada resistividad, y las mallas principalmente en las grandes estaciones transformadoras, para limitar las tensiones de contacto y de un paso -que definiremos enseguida
  • 15. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas - a valores no peligrosos. Además, que entre las jabalinas debe existir una distancia mínima - función de la longitud de las mismas- para que sus campos eléctricos se superpongan solo parcialmente y se obtenga así una reducción apreciable de la resistencia de propagación (las normas españolas aconsejan 2 m como mínimo). 15/48 Un criterio práctico para juzgar la calidad de una puesta a tierra puede ser el siguiente: Resistencia de Calidad propagación W Instalación de B.T. Instalación de A.T. Menos de 1 Excelente Excelente Entre 1 y 5 Muy buena Buena Entre 5 y 10 Buena Aceptable Entre 10 y 15 Aceptable Regular Entre 15 y 20 Regular Mala Más de 20 Mala Mala TENSIONES DE CONTACTO Y DE UN PASO. Se denomina tensión de contacto a la existente entre cualquier punto puesto a tierra de la instalación que puede ser tocado y el terreno, y tensión de un paso a la que hay entre dos puntos de la superficie del terreno que pueden ser puenteados por los pies de una persona al andar sobre el (fig .11). Fig. 11
  • 16. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Según lo explicado respecto a la distribución de la tensión entre el electrodo y tierra, la primera crece con la distancia al mismo y alcanza finalmente un valor constante, en tanto que la segunda, que es la diferencia entre los valores de la primera en dos puntos diferentes, aumenta a medida que la persona se aproxime al electrodo. Las normas VDE establecen los valores máximos admisibles de estas tensiones - decisivos para el dimensionamiento de las puestas a tierra – como sigue: - 6 V para la tensión de contacto en instalaciones de baja tensión (65 a 1000V) , - 12 V para la tensión de contacto en instalaciones de alta tensión (mayor 1000 V) sin neutro a tierra. - según la ,figura para la _instalación de alta tensión con neutro a tierra. 16/48 Fig. 12 a) Tensión de contacto en las afuera de la instalación b) Tensión de 1 paso en las afuera, en cercanías de caminos frecuentado. c) Tensión de contacto dentro y tensión de 1 paso dentro y fuera de la instalación excepto b. d) Tiempo total de desconexión TIERRAS INDEPENDIENTES. Dos tomas de tierra próximas son independientes cuando los embudos de tensión de ambas no se penetran entre sí. Caso contrario, cuando por una circula corriente entre la otra y tierra existe una diferencia de Potencial (fig. 13 ). La distancia mínima aconsejada por la práctica para tales tierras es de aproximadamente 20 m, aunque algunas normas fijan menos (6 m en las españolas). Esta circunstancia debe tenerse en cuenta cuando se mide la resistencia de una puesta a tierra : la toma auxiliar, por la que sale la corriente que se hace ingresar por aquella, debe estar a una distancia de aproximadamente 40 m y la sonda de medición de tensión a unos 20 m.
  • 17. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 17/48 Fig. 13 MEDICION DE LA RESISTENCIA DE PROPAGACION. 1- MÉTODO DE NIPPOLD Utiliza dos tomas de tierra auxiliares Al y A2 (fig. 14). Con ayuda de un puente de hilo alimentado por corriente alterna, se miden las resistencias entre las tierras tomadas de dos en dos. Si R1, R2 y R3 son los resultados de las tres medidas ( de la forma a/b . Rn), se tiene: RI = Rx+ RA1 R2 = Rx + RA2 R3 = RA1+ RA2 de donde, sumando miembro a miembro las dos primeras ecuaciones y restando de la tercera: R = (R1 + R2 – R3) 2 Fig. 14
  • 18. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Los resultados son utilizables cuando las resistencias de las tierras auxiliares son del mismo orden que Rx. Si RA1 y RA2 son muchos mayores que Rx, resulta R1 + R2 aproximadamente igual a R3 y R1+ R2 – R3, dependerá mucho de los valores parciales, por ser la diferencia de dos magnitudes casi iguales. Algunos % de error en los valores parciales, pueden ocasionar un error del 100 %, y hasta puede ocurrir que se obtenga una Rx negativa, lo cual es lo menos peligroso porque demuestra que los valores parciales son completamente inservibles. 18/48 2 - MÉTODO DE WIECHERT - ZIPP Emplea una toma de tierra auxiliar A y una sonda S (fig. 15). La sonda se diferencia de la toma auxiliar en que por ella no pasa corriente en el momento de la medición y por consiguiente, su resistencia de propagación no aparece en el resultado de la medida. En la figura que muestra la disposición de medición, el instrumento de cero es un auricular telefónico o un galvanómetro de bobina móvil G, con rectificador y un pequeño transformador. Se efectúan dos operaciones de equilibrio. En lra, K1 esta en el punto K y su extremo unido con Rx, mientras que se ajusta R moviéndose K2 hasta que ID=0. Según la relación del puente de Wheatstone, se tiene: R1. ( Rx + RA) = R . R2 Fig. 15
  • 19. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas En la 2da operación se deja fijo K2 y Kl, ahora único con S, se mueve hasta conseguir que r anule ID. Entonces se tiene: 19/48 (R1 + r) .RA = (R - r). (Rx + R2) De las dos expresiones se deduce: RA = R. R2 - Rx R1 (R1 + r) . R. R2 – Rx = (R - r). (Rx + R2) R1 R . R2 – R1 . Rx + R . R2 – r . Rx = R . Rx + R . R2 – r . Rx – r . R2 R1 Rx (R + R1) = r . R . R2 + r . R2 R1 Rx (R + R1) = r . R2 . ( R + R1 ) R1 O sea Rx = R2 . r R1 Si R1 y R2 permanecen constantes durante la medición, el hilo puede ir provisto de una graduación calibrada en la que se lee directamente el de Rx. Con otros valores de R1 y R2 se obtienen otros campos de medida. 3 -MÉTODO DE COMPENSACIÓN DE BEHREND Emplea una, tierra auxiliar y una sonda como el anterior (fig. 16), pero se funda en el principio de compensación y no en el del puente. La disposición de la conexión es la indicada en la figura.
  • 20. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 20/48 Fig. 16 Gracias al transformador de intensidad de relación 1:1 por el circuito de compensación, integrado por el secundario y el hilo con cursor (o un reóstato) A-B, la intensidad I2 es igual a I1. El arrollamiento secundario está conectado de modo que en el circuito A-Rx-Rs-C-A, las dos corrientes tengan sentidos opuestos. Si se desliza el cursor hasta que ID = O, la caída entre Rx y Rs queda compensada por la que existe entre A y C. De modo que I1. Rx = I2 . R, puesto que Rs no produce caída, ya que en la rama C-Rs la corriente es nula. Corno I1 = I2, se tiene Rx = R. La resistencia de la tierra auxiliar y de la sonda, carecen pues de influencia sobre la medida. Con otras relaciones de transformación se obtienen otros campos de medida MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO 1 - MÉTODO DE WENNER Supongamos qué una fuente puntual de corriente de intensidad I se coloca sobre un punto C (fig. 17) de la superficie de un suelo que posee una resistencia específica r, y que un punto P ubicado debajo de ella adquiere un potencial V. Como la corriente se dispersa hemisféricamente por la tierra, la densidad de corriente en el punto P será I / 2 .P. r2, donde r = CP. Por consiguiente la micro diferencia de potencial entre P y un punto separado de él una distancia dr, vale
  • 21. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 21/48 dV = r . I . dr (V) 2 . P . r2 y el potencia V en P , debido a la corriente I Fig. 17 r r r V = - ∫ dV = - r . I ∫ dr = - r . I ½ - 1 ½ = r . I ¥ 2 . P ¥ r2 2 . P r ¥ 2 . P . r Consideremos ahora un par de fuentes puntuales de corriente, C1 con intensidad +I y C2 con –I (fig. 18), colocados sobre la superficie del mismo suelo. En este caso, el potencial del punto P será la suma algebraica de los que producen C1 y C2; es decir: V = V1 – V2 = r . I . ( 1 - 1 ) 2 . P C1P C2P Fig. 18 Continuando, imaginemos que sobre la superficie del terreno se disponen cuatro electrodos puntuales, C1 P1 P2 C2, en línea recta y a distancias iguales a, y que por los electrodos externos C1 C2 se inyecta una corriente I, mientras entre los internos P1 P2 se mide la dife-rencia de potencial (fig. 19). En esta disposición, conocida como método de los cuatro electrodos de Wenner, si la resistividad del terreno r es uniforme, los potenciales de P1 y P2 valen
  • 22. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 22/48 V1 = r . I ( 1 - 1 ) 2 . P a 2a y V2 = r . I ( 1 - 1 ) 2 . P 2 a a Fig. 19 (*) Porque la caída en una resistencia puede escribirse: R . I = r . l . I = r . l . j s respectivamente, y la diferencia de potencial entre P1 y P2 U = V1 - V2 = r . I . ( 2 - 2 ) = r . I . 2 . P a 2a 2 . P . a De aquí resulta que: r = 2 . P . a . U = 2 . P . a . R I donde R = U/I es la resistencia que se mide entre los electrodos de tensi6n. Los resultados calculados con esta fórmula, llamada de Wenner, muestran una coincidencia satisfactoria con
  • 23. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas los reales, cuando la profundidad d a que se introducen los electrodos es aproximadamente 1/20 de la distancia a entre los mismos, y la diferencia de potencial U se mide potenciométricamente, para que no circule corriente alguna por los electrodos P1 y P2, y la caída en sus resistencias de propagación no modifique el valor de U. Si la tierra tiene una estructura uniforme, r es independiente de la distancia a entre los electrodos. Pero como generalmente se compone de varios estratos de diferente constitución, depende de a y representa un valor medio de las resistividades de los mismos llamado resistividad aparente. Cuando más se separan los electrodos, mayor es la cantidad de estratos alcanzados por la corriente. Determinada la curva r = (a) para un terreno determinado, pueden hacerse conjeturas aproximadas sobre su estructura geológica: cantidad y formación de los estratos, localización de napas de aguas subterráneas, etc. MEDIDORES DE RESISTENCIA Y/O RESISTIVIDAD DE TIERRA O TELUROHMETROS. Son aparatos portátiles basados generalmente en el método de Behrend, provistos de una fuente propia de corriente alterna (pequeño alternador a manivela u oscilador electrónico alimentado por baterías de pilas o de acumuladores); un sistema para cambiar la relación I1/I2 es decir, el alcance de medida (transformador de intensidad de relación variable o de relación fija con shunt de relación variable); reóstato de equilibrado con posición del cursor graduado en W; instrumento de cero de vibración o de bobina móvil con rectificador y bornes para conectar las tomas y sondas de tierra identificados, que se proveen con dos o cuatro electrodos tipo tirabuzón de unos 0,30m de longitud con largos conductores de conexión (10 a 300 m) y un conductor para conectar la puesta a tierra ,que se investiga. La figura (fig.20) muestra el esquema básico de un telurohmetro YEW, dispuesto para medir la resistividad del terreno, que puede emplearse también para determinar resistencias de propagación uniendo C1 y P1 a la puesta a tierra a anali-zar. O es un oscilador electrónico que genera una tensión alterna cuadrada de frecuencia variable entre 10 y 40 Hz, para evitar la interferencia de las corrientes vagabundas continuas o al ternas senoidales de frecuencia usual, en la medición, y TU un transformador de tensión elevador con 23/48
  • 24. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 24/48 el cual pueden aplicarse 150 - 300 y 600 V al circuito de medida y 100 a 200 mA. El cursar de R tiene una escala graduada de 0 a 30 W. , que el shunt conmutador de la relación I1/I2 multiplica por 0,01 - 0,1 - 1 y 10. La precisión es de ±1 % del valor final de la escala de R cuando ésta es menor a 10W y de ± 3 % del valor indicado cuando vale 10 a 30 W. Fig. 20 NOTA: En el caso de tomas de tierra de mucha extensión (mallas de tierra) la potencia de los teluróhmetros resulta casi siempre insuficiente. Por eso sé suelen emplear los transformadores de consumo propio de las subestaciones como fuentes de tensión, los sistemas de puesta a tierra de subestaciones alejadas como tierra auxiliar, y líneas de alta tensión fuera de servicio como conductor de unión entre las dos tierras (fig.d ). La tensión de la puesta a tierra que se investiga se mide con. un voltímetro de elevada resistencia interna, mediante una sonda de tensión muy alejada, y para evitar la influencia inductiva del circuito de corriente sobre el de tensión, ésta se dispone perpendicularmente a la línea de alta tensión.
  • 25. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 25/48 FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA Los objetivos principales de las puestas a tierra son: 1. Obtener una resistencia eléctrica de bajo valor para derivar a tierra Fenómenos Eléctricos Transitorios (FETs.), corrientes de falla estáticas y parásitas; así como ruido eléctrico y de radio frecuencia. 2. Mantener los potenciales producidos por las corrientes de falla dentro de los límites de seguridad de modo que las tensiones de paso o de toque no sean peligrosas para los humanos y/o animales. 3. Hacer que el equipamiento de protección sea más sensible y permita una rápida derivación de las corrientes defectuosas a tierra. 4. Proporcionar un camino de derivación a tierra de descargas atmosféricas, transitorios y de sobretensiones internas del sistema. 5. Ofrecer en todo momento y por el tiempo de vida útil del SPAT (±20 años) baja resistencia eléctrica que permita el paso de las corrientes de falla. 6. Servir de continuidad de pantalla en los sistemas de distribución de líneas telefónicas, antenas y cables coaxiales. MÉTODOS PARA LA REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA 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: a) El aumento del número de electrodos en paralelo b) El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos c) El aumento de la longitud de los electrodos. d) El aumento del diámetro de los electrodos e) El cambio del terreno existente por otro de menor resistividad. f) El tratamiento químico electrolítico del terreno. EL AUMENTO DEL NÚMERO DE ELECTRODOS EN PARALELO. La 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 -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
  • 26. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Según la ecuación de sumatoria de resistencias en paralelo, al aumentar un electrodo (el segundo) obtendríamos aproximadamente 150 al aumentar un tercero 100 y para llegar a 5 tendríamos que clavar 60 electrodos tal como se muestra en el siguiente gráfico. 26/48 1 5 Ώ = -------------------------------------- 1/X1 + 1/X2 + ……..+ 1/X60 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.
  • 27. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 27/48 EL AUMENTO DE LA LONGITUD Y EL 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 -m en condiciones normales, si aplicamos la fórmula de la Resistencia: R = (ρ/2pi l) *Ln (2l/d) en el mejor de los 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 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. CAMBIO DEL TERRENO 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.
  • 28. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 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: 28/48 - 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. 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. TRATAMIENTO QUÍMICO DEL SUELO 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 QUÍMICO Existen diversos tipos de tratamiento químico para reducir la resistencia de un SPAT los más usuales son: - Cloruro de Sodio + Carbón vegetal - Bentonita
  • 29. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 29/48 - 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 benzeno formara una seudo solución o dispersión coloidal como también se le conoce. CLORURO DE SODIO + CARBÓN VEGETAL 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. 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 peso - Bentonita 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.
  • 30. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 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. 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 30/48 MÉTODOS PARA LA MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA MÉTODO DE CAÍDA DE POTENCIAL La resistencia de puesta a tierra debe ser medida antes de la puesta en funcionamiento de un sistema eléctrico, como parte de la rutina de mantenimiento o excepcionalmente como parte de la verificación de un sistema de puesta a tierra. Para su medición se debe aplicar el método de Caída de Potencial, cuya disposición de montaje para medición se muestra en la Figura 2.
  • 31. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 31/48 Figura 2. Método de la caída de potencial para medir la RPT. El método consiste en pasar una corriente entre el electrodo o sistema de puesta a tierra a medir y un electrodo de corriente auxiliar (C) y medir el voltaje con la ayuda de un electrodo auxiliar (P) como muestra la figura 2. Para minimizar la influencia entre electrodos, el electrodo de corriente, se coloca generalmente a una sustancial distancia del sistema de puesta a tierra. Típicamente ésta distancia debe ser cinco veces superior a la dimensión más grande del sistema de puesta a tierra bajo estudio. El electrodo de voltaje debe ser colocado en la misma dirección del electrodo de corriente, pero también puede ser colocado en la dirección opuesta como lo ilustra la figura 2. En la practica, la distancia “d” para el electrodo de voltaje se elige al 62% de la distancia del electrodo de corriente. Esta distancia esta basada en la posición teóricamente correcta para medir la resistencia exacta del electrodo para un suelo de resistividad homogéneo. La localización del electrodo de voltaje es muy crítica para medir la resistencia de un sistema de puesta a tierra. La localización debe ser libre de cualquier influencia del sistema de puesta tierra bajo medida y del electrodo auxiliar de corriente. La manera más práctica de determinar si el electrodo de voltaje esta fuera de la zona de influencia de los electrodos es obtener varias lecturas de resistencias moviendo el electrodo de voltaje en varios puntos entre el sistema de puesta a tierra y el electrodo de corriente. Dos o tres lecturas constantes y consecutivas pueden asumirse como representativas del valor de resistencia verdadera. La figura 3 muestra una gráfica típica de resistencia contra distancia del electrodo de voltaje (P). La curva muestra como la resistencia es cercana a cero cuando (P) se acerca al sistema de puesta a tierra y se aproxima al infinito hacia la localización del electrodo de corriente (C). El punto de inflexión en la curva corresponderá a la resistencia de puesta a tierra del sistema bajo estudio.
  • 32. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 32/48 Figura 3. Resistencia de puesta a tierra versus distancia de (P). GRADIENTES DE POTENCIAL La medición de la RPT por el método de Caída de Potencial genera gradientes de potencial en el terreno producto de la inyección de corriente por tierra a través del electrodo de corriente. Por ello, si el electrodo de corriente, el de potencial y el sistema de puesta a tierra se encuentran muy cercanos entre si, ocurrirá un solapamiento de los gradientes de potencial generados por cada electrodo: resultando una curva en la cual el valor de resistencia medida se incrementará con respecto a la distancia, tal como se muestra en la figura 4. Figura 4. Solapamiento de los gradientes de potencial. Al ubicarse el electrodo a una distancia lo suficientemente lejos del sistema de puesta a tierra a medir, la variación de posición del electrodo de potencial, desde la puesta a tierra hasta el electrodo de corriente, no producirá solapamiento entre los gradientes de cada electrodo, originándose entonces una curva como la mostrada en la figura 5.
  • 33. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 33/48 Figura 5. Curva de resistencia versus distancia sin solapamiento de gradientes de potencial. En figura 5 puede observarse como existe una porción de la curva que permanece casi invariable, la cual será más prolongada o corta dependiendo de la separación de los electrodos de corriente (Z) y bajo prueba (X). El valor de resistencia asociada a este sector de la curva será el correcto valor de resistencia de puesta a tierra. MEDIDA DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA SOBRE PAVIMENTOS O SUELOS DE CONCRETO Algunas veces el sistema de puesta a tierra se encuentra rodeado de suelos cubiertos por pavimentos, concreto o cemento y en los cuales no es fácil la colocación de los electrodos de prueba tipo varilla. En tales casos pueden usarse placas de cobre para reemplazar los electrodos auxiliares y agua para remojar el punto y disminuir la resistencia de contacto con el suelo, como se ilustra en la figura 6. Figura 6. Medida de resistencia de puesta a tierra en suelos o pavimentos. El método consiste en utilizar como jabalina un electrodo consistente en una chapa de cobre de por lo menos 0,40 x 0,40 m (el espesor no interesa en teoría pero, por razones prácticas, 0,5 mm es una dimensión adecuada, se trata de que la chapa tenga suficiente rigidez). A esta chapa se suelda un conductor para que permita conectar la mordaza del conductor al instrumento
  • 34. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas utilizado. La chapa se envuelve con un tejido esponjoso (una frazada vieja puede servir o, si se prefiere, una funda de poliuretano expandido) con el que se forma un bolsillo del tamaño de la chapa para que se adhiera a la misma. Para utilizar este electrodo se moja abundantemente el tejido de cubierta con salmuera o simplemente con agua y se lo coloca sobre el pavimento sólido. Para lograr una mayor adherencia se deben colocar algunas piedras, unos 40 kilos en total, o bien se hace parar una persona. Esta chapa, actuando por capacidad (Una placa del capacitor es la chapa y la otra la porción imagen del suelo con el dieléctrico pavimento aislante) se lo utiliza como cualquier jabalina de medición. La figura muestra el funcionamiento de este electrodo. El circuito equivalente de la derecha muestra que si hubiera que trabajar con corriente continua el sistema es inaplicable por la interposición del capacitor. 34/48 El Electrodo virtual MEDIDA DE LA RPT MEDIANTE MEDIDOR TIPO PINZA Este es un método práctico que viene siendo ampliamente usado para medir la puesta a tierra en sitios donde es imposible usar el método convencional de caída de potencial, como es el caso de lugares densamente poblados, celdas subterráneas, centros de grandes ciudades, etc . El medidor tipo pinza mide la resistencia de puesta a tierra de una varilla o sistema de puesta a tierra simplemente abrazando el conductor de puesta a tierra o bajante como lo ilustra la figura 7.
  • 35. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 35/48 figura 7 El principio de operación es el siguiente: El neutro de un sistema multiatterizado puede ser representado como el circuito simple de resistencias de puesta a tierra en paralelo (figura 8). Si un voltaje “E” es aplicado al electrodo o sistema de puesta a tierra Rx, la corriente “I” resultante fluirá a través del circuito. Típicamente los instrumentos poseen un oscilador de voltaje a una frecuencia de 1.6 kHz y la corriente a la frecuencia generada es recolectada por un receptor de corriente. Un filtro interno elimina las corrientes de tierra y ruido de alta frecuencia. Figura 8. Circuito equivalente para um sistema multiaterrizado. La relación entre el voltaje y la corriente es determinada por el instrumento y desplegada en forma digital. El método está basado en la suposición de que la impedancia del neutro del sistema multiaterrizado, excluyendo el electrodo bajo medida, es muy pequeña y puede ser asumida igual a cero. La ecuación es la siguiente:
  • 36. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 36/48 Donde usualmente, Con esta suposición, la lectura indicada representa la resistencia de puesta a tierra del sistema o electrodo que se esta midiendo. El método posee las siguientes limitaciones: · La aplicación es limitada a electrodos conectados a sistemas multiaterrizados de baja impedancia. · Conexiones corroídas o partidas del neutro del sistema (o cable de guarda) pueden influenciar las lecturas. · No es aplicable a sistemas de puesta a tierra aterrizados en múltiples puntos (torres de transmisión o mallas de subestaciones). · Ruido de alta frecuencia en el sistema podría influenciar las lecturas. · Altas resistencias en las conexiones con el electrodo de puesta a tierra. · El cable de conexión con el electrodo abierto. Es importante tener muy presente que si se está midiendo en postes donde no es accesible el conductor de puesta a tierra o donde se puede estar midiendo dos electrodos en paralelo, se debe usar un transformador de corriente de gran tamaño disponibles por algunos fabricantes (figura 9).
  • 37. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 37/48 Figura 9. Transformador de corriente para abrazar todo el poste. EL PROBLEMA DE LA MEDICIÓN DE UNA MALLA EXTENDIDA Hemos desarrollado toda nuestra teoría de la medición sobre la base de un electrodo puntual y nuestras conclusiones no tienen objeción lógica. Cuando el electrodo a medir deja de ser puntual para transformarse en una malla de tierra extendida en el suelo se producen errores que consideraremos en lo que sigue. En la Figura mostramos los dos casos dibujando la marcha de los filetes de corriente al circular en el suelo. Puede notarse que hay filetes que se apartan de la línea recta entre el electrodo a medir y el de inyección. Ello se debe a que, no siendo muy grande la resistencia del suelo, parte de la corriente se deriva hacia afuera, tanto más cuanto menos resistivo es el suelo. En la misma figura se ve que en el caso de la malla de tierra, estando la misma a igual potencial los filetes se abren pasando el centro eléctrico de los mismos un poco más corrido hacia afuera.
  • 38. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Esto introduce un error en la medición que puede ser apreciable a poco que la malla aumente su extensión. Esto es debido a que la estructura del telurímetro, como hemos visto, está preparada para dar R como el cociente entre la tensión medida por el voltímetro y la corriente medida por el amperímetro y resulta que la primera, en este caso, no corresponde a la que genera la segunda, ya que los filetes externos no participan en su generación. La corriente medida es mayor que la que corresponde a la tensión con lo que la resistencia medida resultará menor que la real. 38/48 Se pueden tomar algunas medidas para disminuir el error que trataremos de considerar. Alejamiento del electrodo de inyección A medida que alejamos el electrodo de inyección la dispersión de los filetes de corriente disminuye con lo que el centro eléctrico se acerca al de la placa disminuyendo el error o, dicho de otro modo, el electrodo de inyección y la sonda, al alejarse, quedan en zonas menos influenciada por la dispersión producida por la extensión de la placa. El problema que presenta esta solución es que el alejamiento del electrodo de inyección es apreciable para que la disminución del error sea sensible, llegando a veces a ser de kilómetros lo que produce dificultades en su implementación. Método de las aproximaciones sucesivas Para obviar el inconveniente de las grandes distancias a que hay que colocar el electrodo de inyección a poco que se extienda el tamaño de la malla se ha diseñado un método aproximado que pasamos a describir. En la curva de tensiones de la figura vemos que la lectura de la sonda de tensión cae dentro de una zona deformada por el hecho de ser la distancia C insuficiente para aplanar esta curva. Por lo tanto, si determinamos varias lecturas de resistencia (con error), a diferentes distancias del borne de la malla para una distancia C adoptada tendremos varios valores distintos. Sí tomamos
  • 39. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas valores diferentes de C y repetimos la operación obtendremos nuevos juegos de valores todos diferentes. Volviendo a la Figura, en la parte dedicada a los electrodos extendidos, podemos poner, suponiendo que hemos colocado el la sonda tensión B’ en el punto de mínimo error, llamando x a la distancia entre el borde de la malla y el centro eléctrico resultante de la posición de C’, 0,618 C. 39/48 P = 0,618 (C + X ) - X o sea X = (0,618 C - P) / 0,382 La ecuación permitiría calcular el valor de la distancia a que se halla el centro eléctrico de la malla del punto A’ que hemos adoptado para medir. Nosotros usaremos esta ecuación para construir una curva que nos servirá para la determinación del valor correcto de la resistencia de la malla. Como conocemos los valores de C y P podemos, haciendo un cambio de variables, tomar R = f (x) y representar cada conjunto de valores en una curva que resulta similar a la de la Figura. Esta curva representa, ni más ni menos, que los errores cometidos con respecto al valor correcto al tomar el borde de la malla como punto de medición. Si analizamos esta curva veremos que, al variar la posición de P hemos ido variando x y, en algún momento, hemos pasado por el centro eléctrico correcto. Curva de valores obtenidos. C’ muy cercano Conjunto de curvas obtenidas con dif. C’. Si superponemos estas curvas obtenemos la Figura, extraída de un caso real.
  • 40. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 40/48 Determinación del valor de R El triángulo rayado representa los valores de resistencia con error para las distancias C = 120 y 150 metros, limitados, el la zona doble rayada por las mediciones con error para C = 180 y 200 metros. El baricentro de ésta última zona contiene el valor correcto de R. Hay que tener en cuenta ciertas limitaciones en la aplicación de este método. En primer lugar, el valor de C no puede ser inferior a ciertos límites. La experiencia indica que, tratándose de una malla cuadrada de lado L, no debe ser inferior a este valor. Tampoco debe ser mayor que ciertos límites pues, además de conspirar contra el objetivo del método, las curvas se aplanan mucho dificultando la determinación del triángulo. Un valor conveniente puede ser C menor o igual a 2 L. Para el caso de mallas de formas diferentes al cuadrado deberá emplearse sentido común dentro de los límites anteriores y, si la forma de la toma de tierra es irregular, se la considerará inscripta en un cuadrado El inconveniente que tiene este método es que, si bien resuelve el problema de la viabilidad de la medición, es muy laborioso.
  • 41. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas PROCEDIMIENTO DE MEDIDA Consideraciones de Seguridad Cuando se está haciendo la medición de la resistencia de puesta a tierra se podría quedar expuesto a gradientes de potencial letales que pueden existir entre la tierra a medir y la tierra remota. Para ello es importante tener muy presente las siguientes recomendaciones: · No deben ser realizadas mediciones en condiciones atmosféricas adversas. · La puesta a tierra debe estar desconectada de las bajantes de los pararrayos, del neutro del sistema y de las tierras de los equipos. · Antes de proceder a la medición, debe medirse la tensión originada por corrientes expurgas. Si supera los 30 Voltios, no debe medirse la resistencia y debe localizarse la falla. · Se debe utilizar guante aislado y calzado con suela dieléctrica. · Uno de los objetivos de la medición es establecer la localización de la tierra remota tanto para los electrodos de potencial como de corriente; Por tanto, las conexiones de estos electrodos deben ser tratadas como una fuente de posible potencial entre los cables de conexión y cualquier punto sobre la malla. Es importante tener precauciones en la manipulación de todas las conexiones. Bajo ninguna circunstancia se deben tener las dos manos o partes del cuerpo humano que complete o cierre el circuito entre los puntos de posible diferencia de alto potencial. · Se debe procurar que alrededor del electrodo de corriente no haya curiosos ni animales durante la medida. · Se deberán tener en cuenta además las recomendaciones dadas por el fabricante del equipo y el 41/48 equipo adecuado para la medición. Medición de RPT en Pararrayos: La medición de ésta RPT es de especial cuidado puesto que pueden aparecer, en el momento de la medida, corrientes extremadamente altas de corta duración debido a descargas atmosféricas por el funcionamiento propio del pararrayo. En un pararrayos aislado y puesto a tierra, la bajante o conductor de puesta a tierra nunca debe ser desconectada para realizar la medición porque la base del pararrayos puede estar elevada al potencial de la línea. La medición debe ser realizada una vez se tengan todas las precauciones de rigor. Medición de Sistemas de RPT de Subestaciones: Se debe tener presente de la presencia de un potencial peligroso entre la malla de puesta a tierra y la tierra remota si una falla en el sistema de potencia involucra la malla de puesta a tierra de la subestación durante la medida.
  • 42. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Consideraciones de orden práctico · Los electrodos y placas deben estar bien limpios y exentos de oxido para posibilitar el contacto con el suelo. · Los electrodos de tensión y corriente deben estar firmemente clavados en el suelo y tener un buen contacto con tierra. · Las mediciones deben realizarse en días de suelo seco para obtener el mayor valor de 42/48 resistencia de puesta a tierra de la instalación. · Desconectar todos los componentes del sistema de puesta a tierra en estudio. · La puesta a tierra bajo estudio y los electrodos de prueba deben estar en línea recta. Espaciamiento y dirección de las medidas La distancia entre el sistema de puesta a tierra y el electrodo de corriente, debe ser superior a 5 veces la mayor dimensión lineal del sistema de puesta a tierra bajo estudio. Esta distancia nunca debe ser inferior a 30 metros para un sólo electrodo o varilla, ni inferior a 100 metros en el caso de mallas de subestaciones. El electrodo de potencial (P) debe ser colocado al 62% entre el sistema de puesta a tierra y el electrodo de corriente (I). Se debe realizar varias mediciones de RPT para diferentes ubicaciones del electrodo de potencial (P), sin mover el electrodo de corriente (C). Para comprobar la exactitud de los resultados y asegurar que el electrodo bajo prueba está fuera del área de influencia del de corriente, se deberá cambiar de posición el electrodo de potencial (P) un metro ó más hacia el electrodo de corriente (C). Luego se corre el electrodo de potencial un metro o más (respecto al punto inicial) hacia el sistema de puesta a tierra bajo estudio y se toma una tercera medida. Si hay un cambio significativo en el valor de la resistencia (mayor al 10%) se debe incrementar la distancia entre el electro de corriente (C) y la puesta a tierra repitiendo el procedimiento anterior, hasta que el valor de resistencia medido se mantenga casi invariable. Es aconsejable repetir el proceso de medición en una dirección distinta lo que aumenta la confiabilidad de los resultados. DISPOSITIVOS, EQUIPOS Y MATERIALES Electrodos: Fabricado de acero estructural de bajo carbón o acero inoxidable tipo martensítico con un diámetro desde 0.475 a 0.635 cm y longitudes desde 30 hasta 60 cm. La varilla debe tener tratamiento térmico para que tengan suficiente rigidez para poder ser hincada en suelos secos o gravilla. Los electrodos deben tener un mango, palanca u otro accesorio para ser hincados y un conector terminal para conectar el cable o alambre. El electrodo varilla debe ser liso. Los electrodos tipo roscado no son recomendados ya que dejan un aire atrapado entre la varilla y suelo creando una alta resistencia de contacto. Cableado: El calibre del cable va desde 18 a 22 AWG de cobre, conductor de cableado B normal según ASTM B8. Cuando el equipo viene para distancias normalizadas y fijas en su medición el cable puede ser multiconductor y apantallado y con los terminales de conexión. Los terminales de conexión para el cable deberán ser de buena calidad y asegurar una baja resistencia de contacto de acuerdo con lo especificado en la UL-486 B. El aislamiento de cable debe ser para uso pesado, no se debe desgastar contra el roce o abrasión que sufre el cable contra el piso. El cable debe estar empacado en carretes para su fácil transporte y manipulación.
  • 43. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Herramienta de Hincado: En suelos normales es recomendado un martillo de mano de 2 a 4 Kg para hincar el electrodo tipo varilla en el suelo a profundidades de 2 a 3 metros. Calibración de la medida: Para la medición de resistencia de puesta a tierra un buen equipo es vital, que esté calibrado mínimo cada año o después de 100 mediciones, cualquiera de las dos que ocurra primero y las recomendaciones del fabricante del equipo. El dispositivo debe ser bien seleccionado cuando se adquiere para tener medidas de alta calidad, también los materiales auxiliares como los electrodos auxiliares, cables y conectores se deben verificar su aptitud en ensayos de laboratorio. 43/48 FORMA Y DIMENSIONES DEL DISPERSOR Jabalinas Son los elementos más utilizados en la práctica como elemento dispersor. Estas están constituidas por una barra de acero cilíndrico y lisa, revestida por una capa de cobre aplicado electrolíticamente para su protección contra la corrosión y para mejorar la resistencia de contacto a tierra. Este tipo de electrodos de dispersión cuyas características se especifican en las normas IRAM 2309 y 2310, cuentan entre sus principales ventajas la rapidez de montaje, ya que permiten acoplar tramos entre sí y la sencillez de su instalación. Otros tipos de jabalinas, con menor grado de utilización son las fabricadas con cobre electrolítico o de acero cincado. Estas tienen la desventaja sobre las anteriores que las de cobre no se pueden hincar en forma directa debido a la escasa resistencia mecánica de éste y en el segundo caso por el eventual daño o desprendimiento durante el proceso de hincado de la capa de zinc. Además hay que considerar el costo de una perforación previa. Los ensayos realizados demuestran que la mejora de resistencia obtenida entre jabalinas con los distintos diámetros disponibles comercialmente no es significativa y es despreciable. Las jabalinas de acero - cobre permiten lograr sistemas de puesta a tierra económicos, confiables y durables. A la ventaja del reducido costo del producto se le suma la sencillez y eficiencia de la instalación por hincado directo. La capa exterior de cobre, de 250 fm de espesor mínimo, asegura la durabilidad del electrodo ya que le confiere una excelente resistencia a la corrosión. El alma de acero le confiere la resistencia mecánica necesaria para evitar el pandeo del electrodo durante la instalación. La instalación por hincado directo minimiza la resistencia de contacto jabalina - suelo. Jabalinas Lisas: Modelo Largo [mm] Diámetro Nominal [mm] Espesor Cu [fm ] L 1015 -250 1500 L 1020 -250 2000 9 250
  • 44. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas 44/48 L 1415 - 250 1500 L 1420 - 250 2000 L 1425 - 250 2500 L 1430 - 250 3000 12.6 250 L 1615 - 250 1500 L 1620 - 250 2000 L 1625 - 250 2500 L 1630 - 250 3000 L 1635 - 250 3500 14.6 250 L 1815 - 250 1500 L 1820 - 250 2000 L 1825 - 250 2500 L 1830 - 250 3000 L 1835 - 250 3500 16.2 250 Jabalinas Acoplables: Modelo Largo [mm] Diámetro Nominal [mm] Espesor Cu [fm ] A 1415 - 250 1500 A 1430 - 250 3000 12.6 250 A 1615 - 250 1500 A 1630 - 250 3000 14.6 250 A 1815 - 250 1500 A 1830 - 250 3000 16.2 250 Tomacables: Para conectar con cables de una sección Para máxima de [mm²] Jabalinas de Diámetro Nominal 16 25 35 50 95 120 9 (3/8) T1 14(1/2) T2 T22 16(5/8) T2 T22 T4 18(3/4) T3 T4 Mejoramiento de la resistividad El mejoramiento artificial de la resistividad del suelo se logra mediante un adecuado tratamiento químico del terreno. Está recomendado cuando no se puede lograr la resistencia de puesta a tierra requerida ya sea por la composición del suelo, su formación geológica o ubicación zonal.
  • 45. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Este método es aplicable en terrenos de alta resistividad debido a la baja concentración de sales, no siendo útil en terrenos con menos de 50 ohm por metro de resistividad. Debe tenerse en cuenta que el tratamiento químico del suelo no tiene efecto permanente. Por tratarse de adición de compuestos químicos, estos se disgregan, combinan y disminuyen con el tiempo y sobre todo si la porosidad del suelo es alta o bien las precipitaciones pluviales son importantes. 45/48 Gel mejorador de resistividad de suelos Siendo el suelo el medio final donde la carga eléctrica se dispersará en forma de calor (efecto joule) resulta ser la conformación y composición, porosidad, contenido de sales, humedad así como la temperatura los factores determinantes de la resistividad del suelo. La humedad natural del terreno en la zona considerada resulta uno de los principales factores en la determinación de la puesta a tierra. Afecta a ésta en forma directa, ya que una pequeña variación de la humedad, marcará diferencia en la resistividad del suelo que circunda al dispersor. La humedad del terreno oscila entre el 15 y 18%, estableciéndose como valor crítico una humedad media relativa del orden del 20%. Superando ese valor crítico de humedad, el eventual agregado de agua sólo proporciona una mejora no significativa en resistividad del suelo. Otro factor importante a tener en cuenta es la temperatura del suelo. Para temperaturas ambiente mayores de 0°C, la resistividad del suelo se mantiene más o menos constante, pero para temperaturas por debajo de este valor, cuando el contenido de agua se congela, se produce un gran incremento en su resistividad y por lo tanto de la puesta a tierra. En zonas donde los inviernos son muy severos, la tierra se congela en un rango de 1 a 2,5 metros por debajo de la superficie. Teniendo en cuenta todas estas características que presentan los diferentes suelos del país, el gel mejorador actúa como un agente complementario. De esta forma ayuda a que estos se comporten de manera uniforme en cuanto a su resistencia, permitiendo así una segura puesta a tierra. Aplicaciones de los sistemas de puesta a tierra Instalaciones industriales, domiciliarias (inmuebles), redes de baja tensión (menor a 1Kv) Involucra las instalaciones, máquinas y equipos eléctricos con tensión nominal de operación menor a 1Kv y tiene por objeto asegurar el equipotencial de la instalación con respecto del de tierra de referencia. De esta manera, se minimiza los riesgos y efectos (fisiológicos, incendio, corrosión calentamiento, etc.) de la circulación de corrientes de falla o estáticas. En esta categoría se encuentran los sistemas de puesta a tierra para equipos de procesamiento de datos, instrumentación de campo y equipos electrónicos en general con las consideraciones particulares de la norma IRAM 2281-5 Sistemas de puesta a tierra en centrales, Subestaciones y redes (de media y alta tensión) También llamado de servicio y protección es de aplicación para instalaciones con tensiones nominales mayores de 1Kv como centrales de generación, playas de maniobras, descargadores, líneas de transmisión y de distribución de energía eléctrica. La utilización de este sistema abarca
  • 46. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas las sobretensiones transitorias debidas a la conexión o desconexión de la red de cargas con altos componentes inductivos o reactivos. 46/48 Sistemas de puesta a tierra para descargas atmosféricas Se los denomina de protección y su principal aplicación son las instalaciones de protección contra descargas atmosféricas (rayos) directas o indirectas sobre estructuras y construcciones, sean áreas urbanas o industriales, o bien sobre líneas de transmisión y de distribución de energía eléctrica. SOLDADURAS CUPRO-ALUMINOTÉRMICAS Proceso de conexión 1- Molde 2- Cámara de reacción 3- Polvo de ignición 4- Polvo de soldadura 5- Disco de retención 6- Canal de descarga 7- Cámara de moldeo 8- Cables Ventajas de las Soldaduras Cupro-aluminotermicas Teniendo en cuenta que el material de aporte tiene el mismo punto de fusión que el cobre y que la sección de la soldadura es mucho mayor que las secciones de los conductores a unir y siendo la conexión Coppersteel efectivamente una soldadura molecular podemos mencionar las siguientes ventajas: · Las conexiones no son afectadas por picos de corriente. Los ensayos demuestran que frente a corrientes elevadas como las de corto circuito, el conductor se funde antes que las conexiones. · Las soldaduras no se aflojan ni se corroen en el punto de unión. No existen problemas de superficie de contacto ni de concentración de tensiones mecánicas. · Las conexiones poseen elevada capacidad de conducción de corriente, igual o mayor que la de los conductores propiamente dichos. Usos · El proceso de conexiones eléctricas se caracteriza por su simplicidad y eficiencia, siendo especialmente recomendado para la soldadura de acero-cobre con acero-cobre (cables y jabalinas) además de poder utilizarse en conexiones de cobre con acero-cobre y cobre con cobre.
  • 47. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas · Es de fácil utilización en obra debido a su equipamiento liviano y portátil que no requiere de fuentes externas de energía, pues emplea la energía de la reacción entre el óxido de cobre y el aluminio que produce altas temperaturas. Esta reacción se realiza adentro de un molde de grafito que permite entre 80 y 100 conexiones. La reacción se complementa en pocos segundos y por lo tanto la cantidad total de calor aplicada a los conductores o superficies es considerablemente inferior a la aplicada en otros métodos de soldadura. Este aspecto es particularmente importante cuando se deben soldar cables aislados. por todo esto la conexión Coppersteel garantiza una conexión perfecta, rápida y permanente que no requiere mantenimiento. El equipamiento Coppersteel es enteramente intercambiable con equipos similares de otras marcas. 47/48 COMO USAR LAS CONEXIONES Equipamiento Coppersteel: molde, manija, Chispero, carga, disco y polvo de ignición o mecha. El molde y los elementos a soldar deben estar limpios y secos. Posicione las piezas tal como se indica. Verifique que las extremidades de las piezas a soldar estén centradas en la cámara de soldadura. Coloque el disco metálico en el fondo del crisol, luego vuelque el contenido de la carga y seguidamente el polvo de ignición o mecha.
  • 48. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL SANTA FE Cátedra: Instrumentos y Mediciones Eléctricas Cierre la tapa y con el chispero posicionado lateralmente inicie la reacción. Antes de abrir el molde deje transcurrir algunos segundos. 48/48 La conexión Coppersteel es una conexión molecular entre los conductores. No necesita energía externa para su realización ni mantenimiento posterior.