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Av. Las Garzas 195 - San Isidro Lima – Perú
e-mail : ingelmec@ingelmec.net Teléf. : 422-8901 422-2707 440-5000 Fax : 422-1375 Cel. : 9993-4000 / 9906-2090 RPM : 78282
METODO Y DETALLES PARA LA MEDICION DE LA RESISTENCIA DE
PUESTA A TIERRA Y MEDICION DE LAS TENSIONES DE TOQUE Y
DE PASO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA
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METODO Y DETALLES PARA LA MEDICION DE LA RESISTENCIA
DE PUESTA A TIERRA
Toda Subestación, antes de ser energizada, debe pasar por una inspección de
rutina para verificar ciertos parámetros eléctricos considerados, esencialmente,
para la seguridad del personal y equipos que conforman dicha subestación. En
este caso el parámetro a medir es la Resistencia de puesta a tierra de la malla de
tierra.
El Método clásico utilizado para la medición de la resistencia de puesta a tierra es
el principio de caída de potencial.
Precauciones de Seguridad durante las mediciones de Resistencia de Puesta
a Tierra
Para efectuar adecuadamente una medición de resistencia de tierra, tomando en
consideración la seguridad humana y la precisión en las mediciones, debe tomarse
en cuenta los siguientes puntos:
- La resistencia de tierra debe ser medida desconectando la malla de tierra de
todo el sistema eléctrico.
- Las mediciones no deben efectuarse bajo lluvias o neblinas densas.
- Para ejecutar las mediciones se deberá utilizar calzados y guantes de
seguridad.
- Durante las mediciones no debe tocarse ninguno de los electrodos.
- No dejar que personas o animales se acerquen al área de medida.
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- Anticipadamente a las mediciones, verificar los equipos y accesorios de medida
y su contrastación, aislamiento, conducción y ajuste de conectores.
- Evitar la superposición de los circuitos de medida (I) y (V).
- Asegurar buen contacto entre los electrodos clavados y el suelo.
- Evitar paralelismo con líneas eléctricas aéreas y subterráneas.
- Evitar proximidad con objetos conductores de superficie y subterráneos.
- Evitar la influencia directa de los circuitos de Alta Tensión.
Equipos y materiales, a ser utilizados
01 Generador de 60 kW, 3 fases, 60 Hz, 220 V, adecuado para operar a una
altitud de 1000 msnm.
01 Fuente generadora de corriente alterna AC, 500 A, 2000 VA, adecuada para
operar a una altitud de 1000 msnm.
01 Multímetro digital (Voltímetro), con los siguientes rangos de operación:
Voltaje : 400 mV – 750 Vca
Corriente : 400 µA – 20 A
Resistencia : 400 Ohm – 40 Mohm
01 Pinza Amperimétrica (Multitester), con los siguientes rangos de operación:
Voltaje : 200 – 750 Vca
200 – 1000 Vcc
Corriente : 0 – 1000 A Aca
Resistencia : 200 Ohm – 2 kOhm.
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Dos (02) electrodos y cables de conexión.
La forma de instalación de los equipos y materiales a ser utilizados se muestra
en la Figura N° 01.
Cálculos previos antes de la Medición de la Resistencia de Puesta a
Tierra
Antes de proceder a la medición de la resistencia de puesta a tierra, primero se
determinará el radio eléctrico equivalente de la malla (requiv) y seguidamente se
determinará la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1, C2).
Con ayuda de las dimensiones equivalentes de la red de puesta a tierra, las
mismas que son:
Largo equivalente (L) = 51 m
Ancho equivalente (A) = 35 m
Se calcula el área equivalente, que está dada por :
(S) = L x A = 1785 m².
Y luego el radio eléctrico equivalente de la malla, dado por:
(requiv) = (S/π) ½ = 24 m
Finalmente, se halla la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1,
C2), mediante la expresión:
d = 18 x requiv = 430 m
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Procedimiento a ser desarrollado para la Medición de la Resistencia de
Puesta a Tierra
- Una vez determinada la distancia de aplicación del circuito de corriente
(C1, C2), se procede a dividir dicha distancia en 10 segmentos iguales (09
puntos), obteniéndose de esta manera el siguiente cuadro:
- Luego se procede a instalar el circuito tal y como se muestra en la Figura
N° 01, donde para la primera medición de la Resistencia, la ubicación del
electrodo “P2”, será a 43 m de “C1”, y así sucesivamente hasta la novena
medición (es decir a 387 m de “C1”), manteniendo constante, en todos
los casos, la ubicación de “C1” y “C2”, es decir a 0 m y a 430 m
respectivamente de “C1”.
FIGURA N° 01
Ubicaciones del electrodo P2, desde de C1 (m)
1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9°
0 43 86 129 172 215 258 301 344 387 430
Ubicación del Aterramiento
Principal"C1" (m)
Ubicación del electrodo "C2" (m)
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Donde:
C1 : Sistema de aterramiento principal
C2 y P2 : Electrodos
A : Amperímetro digital
V : Voltímetro digital
� : Fuente de corriente alterna
- Una vez realizadas todas las conexiones y ubicados los instrumentos de
fuente y de medida, se procede a inyectar una corriente del orden de 10
A, entre el punto de la Red de puesta a tierra (C1) y otro situado a 430 m
de distancia (C2), circuito de corriente.
- Seguidamente al paso anterior se mide simultáneamente la corriente
inyectada en el suelo (Amp) y la tensión que se presenta entre la Red de
puesta a tierra (C1) y el electrodo de potencial (P2), circuito de tensión.
Este paso se repite para cada uno de los nueve (09) puntos.
- Luego, se procede a determinar la Resistencia de la malla (ohm) mediante
la relación directa, entre la tensión encontrada en el circuito de tensión (V)
y la corriente medida en el circuito de corriente (Amp).
- Se grafica los nueve puntos (R) vs (p), se alisa la curva mediante una
regresión matemática y luego se halla la respectiva Cónica o Función
Continua f(p).
- La curva cruza a su tangente (pendiente cero) en el punto de inflexión (PI),
en el que la concavidad cambia de sentido, f ’’(p) cambia de signo.
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- Para localizar analíticamente (PI), se determina el valor en el eje de las
abscisas (p), en el que f ‘’(p) = 0, ó en el que f ’’(p) no está definida.
- La proyección del (PI), en el eje de las ordenadas, da el resultado esperado
(RT) exacto.
- En forma gráfica, se entra en el eje de las abscisas con p = 62% de d, (d:
distancia entre electrodos de corriente), se intercepta la curva y al
proyectar dicho punto en el eje de las ordenadas, se halla la (RT)
aproximada.
Finalmente, la (RT) exacta, deberá ser menor o igual a un (01) ohm.
R
p
TangentePIR
R
R
(Ohms)
(m)
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METODO Y DETALLES PARA LA MEDICION DE LAS TENSIONES
DE TOQUE Y DE PASO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA
Toda Subestación, antes de ser energizada debe pasar por una inspección de
rutina para verificar ciertos parámetros eléctricos, considerados esencialmente para
la seguridad del personal y equipos que conforman dicha subestación. En este caso
los parámetros a medir son las tensiones de toque y de paso presentes en la malla
de tierra.
Las tensiones de toque y de paso son los gradientes de tensión que aparecen
súbitamente ante la presencia de una gran cantidad de corriente que se dispersa
en el suelo, dichos gradientes pueden ser peligrosos para las personas y los
equipos, siendo su verificación necesaria.
El Método clásico utilizado para la medición de las tensiones de toque y de paso se
basa en el principio de caída de potencial.
Precauciones de Seguridad, durante las Mediciones de las Tensiones de
Toque y de Paso
Para efectuar adecuadamente las mediciones, tanto de las tensiones de toque y de
paso, tomando en consideración la seguridad humana y la precisión en las
mediciones debe tomarse en cuenta los siguientes puntos:
- Las mediciones serán realizadas aislando la red de tierra de todo el sistema
eléctrico.
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- Las mediciones no deben efectuarse bajo lluvias ó neblinas densas.
- Para ejecutar las mediciones se utilizarán calzados y guantes de seguridad.
- Durante las mediciones no debe tocarse ninguno de los electrodos.
- No dejar que personas o animales se acerquen al área de medida.
- Anticipadamente a las mediciones verificar los equipos y accesorios de
medida, tanto la contrastación, aislamiento, conducción y ajuste de
conectores.
- Evitar la superposición de los circuitos de medida (I) y (V).
- Asegurar buen contacto entre los electrodos clavados y el suelo.
- Evitar paralelismo con líneas eléctricas aéreas y subterráneas.
- Evitar proximidad con objetos conductores de superficie y subterráneos.
- Evitar la influencia directa de los circuitos de Alta Tensión.
Equipos y materiales, a ser utilizados
01 Generador de 60 kW, 3 fases, 60 Hz, 220 V, adecuado para operar a una
altitud de 1000 msnm.
01 Fuente de corriente alterna CA, 500 A, 2000 VA, adecuada para operar a una
altitud de 1000 msnm.
01 Multímetro digital (Voltímetro) con los siguientes rangos de operación:
Voltaje : 400 mV – 750 Vca
Corriente : 400 µA – 20 A
Resistencia : 400 Ohm – 40 Mohm.
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01 Pinza Amperimétrica (Multitester) con los siguientes rangos de operación:
Voltaje : 200 – 750 V AC
200 – 1000 V DC
Corriente : 0 – 1000 A AC
Resistencia : 200 Ohm – 2 kOhm.
01 electrodo, cocodrilos y cables de conexión.
La forma de instalación de los equipos y materiales a ser utilizados se muestran en
las Figuras N° 02 y 03.
Cálculos previos, antes de las Mediciones de las Tensiones de toque y de
paso
Antes de proceder a las mediciones de las tensiones de toque y de paso, primero
se determinará el radio eléctrico equivalente de la malla (requiv) y seguidamente
determinaremos la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1, C2)
Con ayuda de las dimensiones equivalentes de la red de puesta a tierra, las mismas
que son:
Largo equivalente (L) = 51 m
Ancho equivalente (A) = 35 m
Se determinará el área equivalente, la misma que esta dada por:
(S) = Lx A = 1785 m².
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Luego, el radio eléctrico equivalente de la malla, dado por :
(requiv) = (S/π) ½ = 24 m
Finalmente, se calcula la distancia de aplicación del circuito de corriente (C1, C2),
mediante la expresión :
d = 18 x requiv = 430 m
Procedimiento a ser desarrollado para las Mediciones de las Tensiones de
Paso
Este procedimiento se basa en el principio de la caída de potencial, según el
esquema de conexión que corresponde a las dimensiones de la Red de Puesta a
Tierra de la Sub-estación.
Para instalar las placas de cobre se recomienda los siguientes pasos:
- Se colocan las dos placas de cobre de 0.20 x 0.10 m y 5 mm de espesor,
cargadas con unos 35 kg cada una, separadas 1 m entre sus ejes
longitudinales. Se recomienda el uso de listones de madera interpuestos entre
las placas y una carga única de 70 kg.
- Las placas tendrán que estar provistas en su cara superior por un conector con
el objetivo de realizar la conexión de estas y el aparato de medida.
- Las placas se situarán con la cara metálica apoyada sobre el suelo donde se
desea realizar las mediciones.
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- Previo a las mediciones de la tensión de paso (V) entre las dos placas se deberá
adaptar una resistencia de 1 kohm en paralelo con el voltímetro electrónico
digital de alta Resistencia interna (mínimo 10 Mohm), tal como se muestra en
la Figura N° 02.
- Con ayuda de la fuente de corriente alterna se inyecta una corriente del orden
de 10 A y seguido a esto se mide simultáneamente la corriente inyectada en el
suelo (Amp) y la tensión que se presenta entre los puntos P1 y P2 (V).
- Esta medición se repite en todos los puntos señalados en la Figura N° 01. Se
recomienda una serie de 20 mediciones, tanto en el eje longitudinal como en el
eje transversal.
- Luego, los valores de las tensiones de paso reales se obtendrán multiplicando
los valores de prueba medidos por la relación (k) obtenida entre la intensidad
de cortocircuito de diseño y la intensidad medida.
- Finalmente, el valor de tensión de paso será el mayor valor de las mediciones
realizadas previamente corregidas por el factor (k), el mismo que deberá ser
menor que el valor obtenido en el desarrollo del proyecto.
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Procedimiento a ser desarrollado para las Mediciones de las Tensiones de
Toque
Este procedimiento se basa en el principio de la caída de potencial, según el
esquema de conexión que corresponde a las dimensiones de la Red de Puesta a
Tierra de la Sub-estación y se utiliza el mismo equipo que se empleó en las
mediciones de las tensiones de paso.
Previamente a las medidas se deberá ubicar el electrodo auxiliar C2 a una distancia
de 358 m del pozo de tierra de la malla (C1) y se realizarán todas las conexiones
necesarias (P1 y P2). Se ubicarán los instrumentos de fuente y medida así como las
placas de cobre, tal como se muestra en la Figura N° 03.
Para instalar las placas de cobre se recomienda los siguientes pasos:
- Se sitúan las dos placas de cobre lo mas cerca posible y punteadas, ubicadas a
1 m de la base de algún pórtico ó alguna estructura soporte de uno de los
equipos ubicados en el patio de llaves, dichas placas deberán estar cargadas
con 35 kg cada una y el punto en la estructura estará situado a 1.5 m de
altura; se recomienda el uso de listones de madera interpuestos entre las placas
y una carga única de 70 kg, tal como se muestra en la Figura N° 03.
- Las placas de cobre tendrán que estar provistas en su cara superior por un
conector con el objetivo de realizar la conexión de estas y el aparato de
medida.
- Las placas se situarán con la cara metálica apoyada sobre el suelo donde se
desea realizar las mediciones.
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- Previo a las mediciones de la tensión de toque (V) entre las placas y la
estructura soporte se deberá adaptar una resistencia de 1 kohm en paralelo
con el voltímetro electrónico digital de alta Resistencia interna (mínimo 10
Mohm), tal como se muestra en la Figura N° 03.
- Con ayuda de la fuente de corriente alterna se inyecta una corriente del orden
de 10 A y seguido a esto se mide simultáneamente la corriente inyectada en el
suelo (Amp) y la tensión que se presenta entre los puntos P1 y P2 (V).
- Esta medición se repite en todos los puntos en los que se requiere comprobar
la tensión de toque.
- Luego, los valores de las tensiones de toque reales se obtendrán multiplicando
los valores de prueba medidos por la relación (k) obtenida entre la intensidad
de cortocircuito de diseño y la intensidad medida.
- Finalmente, el valor de la tensión de toque será el mayor valor de las
mediciones realizadas previamente corregidas por el factor (k), el mismo que
deberá ser menor del valor obtenido en el desarrollo del proyecto.
A continuación, se muestran las planillas de registro de mediciones, tanto
para las tensiones de paso como de toque.
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DISEÑO DE LA PUESTA A TIERRA DE LA SUB-ESTACIONPLANILLA DE REGISTRO DE MEDICIONES
TENSION DE PASO
1. CLIENTE : 2. FECHA : ………………
3. CONTRATISTA : …………………………………………..
4. PERSONAL A CARGO : CARGO FIRMA
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
5° EQUIPOS UTILZADOS :
Generador Eléctrico Fuente de Corriente
Descripción : ……………… kW ……………… V Descripción : ………………Amp. ……………… VA ……………… # fases ……………… Hz Marca : ………………
Marca : ……………… Modelo : ………………
Modelo : ……………… N° de serie : ………………
N° de serie : ………………
Amperímetro digital Voltímetro digital
Descripción : ……………… Descripción : ………………
Marca : ……………… Marca : ………………
Modelo : ……………… Modelo : ………………
N° de serie : ……………… N° de serie : ………………
: Rangos de :
Tensión : …….. V - …….. V ac
: …….. V - …….. V dc Tensión : …….. mV - …….. Vac Corriente : …….. A - …….. A Corriente : …….. µA - …….. A Resist. : …….. Ohm - …….. kohm Resist. : …….. Ohm - …….. Mohm
6 DESCRIPCION DE LAS MEDICIONES :
Se aplica el principio de caída de potencial según el esquema de conexión (Figura N° 02), que corresponde a lasdimensiones de la red de Puesta a Tierra. Una fuente inyecta una corriente entre un punto de la Red de puesta atierra y otro punto distante a 430 m. Simultáneamente se mide la tensión de paso entre dos puntos del suelo sobrela red de puesta a tierra, siguiendo primero un eje longitudinal y luego un eje transversal (Figura N° 01).
7 PARAMETROS DE MEDICION :
Fuente de corriente ( I ) = 10 Amp (Aplicada a todas las mediciones) h = Icc / Ip ; donde Icc : Corriente de cortocircuito en la Subestación (kA)
Ip : Corriente medida (Amp)
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DISEÑO DE LA PUESTA A TIERRA DE LA SUB-ESTACIONPLANILLA DE REGISTRO DE MEDICIONES
TENSION DE PASO
8. VALORES MEDIDOS EN EL EJE LONGITUDINAL:
Punto Punto
1 21
2 22
3 23
4 24
5 25
6 26
7 27
8 28
9 29
10 30
11 31
12 32
13 33
14 34
15 35
16 36
17 37
18 38
19 39
20 40
9. COMENTARIOS : …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………..
Tensión Paso Resultante
V = k x Vp (V)
TensiónmedidaVp (mV)
I medidaIp (A)
Tensión medida Vp (mV)
I medidaIp (A)
Tensión PasoResultante
V = k x Vp (V)
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DISEÑO DE LA PUESTA A TIERRA DE LA SUB-ESTACIONPLANILLA DE REGISTRO DE MEDICIONES
TENSION DE PASO
10. VALORES MEDIDOS EN EL EJE TRANSVERSAL :
Punto Punto
1 17
2 18
3 19
4 20
5 21
6 22
7 23
8 24
9 25
10 26
11 27
12 28
13 29
14 30
15 31
16 32
11. COMENTARIOS : …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………..
TensiónmedidaVp (mV)
Tensión Paso Resultante
V = k x Vp (V) I medida
Ip (A) Tensión medida Vp (mV)
Tensión PasoResultante
V = k x Vp (V)
I medidaIp (A)
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TENSION DE TOQUE
1. CLIENTE : 2. FECHA : ………………
3. CONTRATISTA : …………………………………………..
etc PERSONAL A CARGO : CARGO FIRMA
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
……………………………………………….. …………………………………….. ………………….
5. EQUIPOS UTILZADOS :
Generador Eléctrico Fuente de Corriente
Descripción : ……………… kW ……………… V Descripción : ………………Amp. ……………… VA ……………… # fases ……………… Hz Marca : ………………
Marca : ……………… Modelo : ………………
Modelo : ……………… N° de serie : ………………
N° de serie : ………………
Amperímetro digital Voltímetro digital
Descripción : ……………… Descripción : ………………
Marca : ……………… Marca : ………………
Modelo : ……………… Modelo : ………………
N° de serie : ……………… N° de serie : ………………
: Rangos de :
Voltaje : …….. V - …….. V ac
: …….. V - …….. V dc Voltaje : …….. mV - …….. Vac Corriente : …….. A - …….. A Corriente : …….. µA - …….. A Resist. : …….. Ohm - …….. kohm Resist. : …….. Ohm - …….. Mohm
6. DESCRIPCION DE LAS MEDICIONES :
Se aplica el principio de caída de potencial según el esquema de conexión (Figura N° 03), que corresponde a lasdimensiones de la red de Puesta a Tierra. Una fuente inyecta una corriente entre un punto de la Red de puesta atierra y otro punto distante a 430 m. Simultáneamente se mide la tensión de toque entre un punto ubicado en unaestructura metálica y el otro en el suelo, a un metro del punto anterior.
7. PARAMETROS DE MEDICION :
Fuente de corriente ( I ) = 10 Amp (Aplicado a todas las mediciones)k r = Icc / Ip ; donde Icc : Corriente de cortocircuito en la Subestación (kA)
Ip : Corriente medida (Amp)
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TENSION DE TOQUE
8. VALORES MEDIDOS EN LOS ELEMENTOS METALICOS QUE CONFORMAN EL PATIO DE LLAVES
Punto
PATIO DE LLAVES
1 Pórtico de Llegada, columna N° 01
2 Pórtico de Llegada, columna N° 02
3 Seccionador de Línea 4 Transformador Combinado
5 Interruptor de Potencia 6 Transformador de Potencia
7 Puerta metálica ingreso principal
8 Cerco metálico perimétrico 9
10 11 12 13 14
9. COMENTARIOS : …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………………..
DESCRIPCIONTensión Toque
Resultante V = k x Vp (V)
I medidaIp (A)
TensiónmedidaVp (mV)