2-Conduccion Electrica en Suelos

8/6/2019 2-Conduccion Electrica en Suelos

http://slidepdf.com/reader/full/2-conduccion-electrica-en-suelos 1/33

Conducción Eléctrica en Terrenos

Mecanismo de conducción en suelos:

Proceso de carácter electroquímico favorecido por

la presencia de humedad y sales en solución.

Es función de :- porosidad del material- distribución de los poros- conductividad del agua :

- primaria (propia)- secundaria (sales disueltas)



Modelo eléctrico de

un volumen de terreno

NN

A

I

V AR �!�! V ? Am

m

m;!

;

¼¼½

»

¬¬« 2

Definición de resistividad

R

C

V

I- +



Resistividades típicas de terreno

Tipo de terreno

Terrenos vegetales húmedos 10-60

Arcillas, gredas, limos 20-60

Arena arcillosas 80-200

Fangos, turbas 150-300

Arenas 250-500

Suelos pedregosos 300-400

Rocas 1.000-10.000

Concreto seco 10.000-50.000

Concreto húmedo 100-240

Resistividad ( Ohm m )



Factores que afectan la Resistividad del Suelo

Influencia de la Humedad

Contenido de

agua

(% del peso)0

2,5

5

10

15

20

30

Suelo

superficial

1000 x 104

2500

1650

530

190

120

64

Arcilla

arenosa

1000x104

1500

430

185

105

63

42

Arena

3000x103

50x103

2100

630

629



Influencia de la Temperatura

Temperatura (ºC)

20

10

0 (agua)

0 (hielo)

-5

-15

mezcla Arcilla y arena

Resistividad (Ohm-m)

72

99

138

300

790

3300

Ecuación de Albrecht

)03,01)(73,01(

103,12

4

T H

x

! V

H% en peso

TºC (

T >0 ºC)



Influencia del contenido de sales



Estructura de Suelos

V1

V2

V3

Vn

E1

E2

E3

En



Medición de la Resistividad de Terreno

Objetivo-Conocer características conductivas del suelo

Propósito- definir lugar adecuado para toma de tierra

- especificar tipo de electrodo de tierra

Limitaciones

- inyección de corriente moderada- obtención de ³resistividad aparente´

- determinación en ³zona de influencia´



Procedimiento deMedición de Resistividad de Terreno

según Norma Nch. Elec. 4/ 2003

La medida se efectúa según una cierta disposición de electrodos de corriente yde potencial, en lo posible en línea recta, sobre una misma línea de nivel, si lamedición se está efectuando en un cerro o lomaje

Si algún obstáculo impide cumplir esta condición la medición puede hacersesobre dos rectas que formen un ángulo no mayor de 15º, con vértice en el centrode medición

Si estas condiciones no pueden ser cumplidas, la medición se efectuará en otrazona próxima que permita cumplirlas.

Los electrodos de medida se disponen con alas de medición de hasta 100 m.

Como mínimo serán aceptables mediciones con alas de 50 m.Excepcionalmente, por condiciones extremas, se aceptarán alas de hasta 30 m.

El objetivo de las mediciones es obtener un modelo geoeléctrico del terreno,hasta una cierta profundidad que depende de la zona de influencia del electrodode tierra que se instalará en dicho terreno.



Procedimiento deMedición de Resistividad de Terreno

Las configuraciones básicas de electrodos utilizadas para la medida suponen la

existencia de un medio homogéneo, lo cual conduce a la determinación de un

parámetro artificial, denominado "resistividad aparente", que depende de las

distancias particulares a las que se ubican los electrodos de medida.

La resistividad aparente Va puede definirse como aquélla correspondiente a un

terreno homogéneo en el cual, para la disposición dada de electrodos e igual

magnitud de corriente inyectada al medio, se produce una misma elevación de

potencial medida en el terreno no homogéneo.

Esta resistividad aparente, o resistividad del terreno homogéneo equivalente, no

corresponde necesariamente a ninguno de los valores de resistividadefectivamente presentes en el terreno no homogéneo, pero sí depende de las

características de éste.

El comportamiento de Va con la separación de los electrodos proporciona una

guía para determinar las características reales de resistividad del terreno.



Fuente Puntual de Corriente

2

2 x

I j

T !

22 x

I E

T

V!

Densidad de

corriente a

distancia X:

Campo eléctrico

radial :

x

I d x

x

I d x x E x

x

oo

x

oo T

V

T

VJ

22)()(

2!´ ´!!

Voltaje de

semiesfera

imaginaria de

radio X :

x

I



Configuración de cuatro electrodos

? A ? A)()()()( 432121 r r r r V P P J J J J J J !!

¼¼½

»

¬¬«

¹¹ º

¸©©ª

¨¹¹ º

¸©©ª

¨!

r r r r

IV

¹¹ º

¸©©ª

¨¹¹

º

¸©©ª

¨!

r r r r

/I



Configuración de Wenner

Vap = 2T (V/I) s



Configuración de Schlumberger

L= (n + 0.5) s

Vap = T (V/I) n (n+1) s

Vap = T (V/I) [(L/s)2 - 0.25] s



Si no se considera electrodo puntual:



Comparación entre lasconfiguraciones de Wenner y Schlumberger

La configuración de Wenner presenta las siguientes ventajas:

La interpretación de los valores de R medidos en terreno, es más directa en

términos de resistividad aparente. Esto permite visualizar con facilidad la

tendencia del gráfico de campo.

Los instrumentos pueden ser de menor sensibilidad que los empleados con la

configuración de Schlumberger, ya que a medida que se separan los electrodos

de corriente, también lo hacen los de potencial.

La configuración de Schlumberger presenta las siguientes ventajas:

Es menos sensible a las variaciones laterales del terreno, debido a que los

electrodos de potencial permanecen inmóviles.

La realización práctica de la medición es más expedita, ya que sólo se

desplazan los electrodos de corriente.



Métodos de medida

Sondeo Eléctrico Vertical

Perfil de resistividad

Electrodo de potencial adicional



Sondeo Eléctrico VerticalSu finalidad es determinar el número de capas del subsuelo, espesor y

resistividad eléctrica de las mismas.

El centro y el eje de medición de la configuración de electrodos se

mantienen fijos mientras se aumenta la separación entre electrodos:

- en la configuración de Wenner se desplazan respecto del centro de

medición los electrodos de corriente y de potencial;

- en la configuración de Schlumberger se mueven solamente loselectrodos de corriente.

Con los valores medidos de potencial y corriente y la expresión

correspondiente a la configuración utilizada, se grafica una curva de

resistividad aparente en función de la separación de los electrodos:

- con la configuración de Wenner se traza en función de s- para la configuración de Schlumberger en función de L = (n + ½) s

La forma de estas curvas da luz respecto del número de capas, espesor

y resistividad de cada capa.



Perfil de resistividad

Es usado principalmente para detectar variaciones horizontales dela resistividad y como complemento para la interpretación de lasmedidas por sondeo eléctrico.

Cualquiera sea la configuración usada, se mantiene invariable laseparación entre electrodos, trasladándose lateralmente el conjuntosegún una línea perpendicular al eje de medición.

Generalmente se repiten las mediciones para distintasseparaciones entre electrodos, trazando gráficos de resistividad

perpendicular a la línea de medición



Electrodo de potencial adicional o partición de Lee

Es una forma alternativa de detectar variaciones horizontales de la

resistividad ocupando sólo el esquema del Sondeo eléctrico vertical

Un desequilibrio de los potenciales medidos desde este tercer electrodode potencial hacia uno u otro lado, evidencia una variación horizontalproporcional al desequilibrio.

El valor de resistividad medido entre los electrodos de potencial exteriorescorresponde a la suma de los valores con respecto al tercer electrodo

Medidor de

Tierra

C1 P1 P0 P2

C2



Interpretación de las curvas de resistividad

Objetivo:

Determinar los parámetros del modelo de terreno estratificado

Métodos:

- de los quiebres

- de las curvas patrón

V1

V2

V3

Vn

E1

E2

E3

En

Modelo de estratos



Método de los quiebres de curvas de resistividad.

El número de capas o estratos a que puede asimilarse el terreno se determina por el

número de puntos de inflexión que posee la curva de resistividad aparente,aumentado en uno.

Terrenos de 2 capas:

En un terreno de 2 capas existen dos posibles combinaciones de valores relativos:

a) V1 " V2 b) V1 V2

Vap

S ,L

V1

V2 V1

h1h1 S ,L

Vap

V2



Terreno de tres capas

En un terreno de 3 capas

existen 6 posibles

combinaciones relativas de

resistividades que se

muestran en la Figura



Terreno de 4 capas:

Para un terreno de 4 capas existen 24 posibles combinacionesrelativas de resistividad que se acostumbra agrupar en los 8 tipossiguientes:

Tipo QQ : V1 > V2 > V3 > V4 (1 subtipo)

QH : V1 > V2 > V3 < V4 (3 subtipos)

HK : V1 > V2 < V3 > V4 (5 subtipos)

KQ : V1 < V2 > V3 > V4 (3 subtipos)

H A : V1 > V2 < V3 < V4 (3 subtipos)

AK : V1 < V2 < V3 > V4 (3 subtipos)

KH : V1 < V2 > V3 < V4 (5 subtipos)

AA : V1 < V2 < V3 < V4 (1 subtipo)



Método deCurvas Patrón

Curvas de

Orellana y Mooney



Interpretación en terrenos de tres capas

Se busca la curva patrón que más se asemeje a la curva de terreno, total oparcialmente

Encontrada y superpuestas ambas curvas, se copia en la curva de terreno elorigen de la curva patrón

La coordenada del punto en el eje vertical, en la curva de terreno, es la resistividadde la primera capa

Las marcas en el eje vertical de la curva patrón, copiadas en la curva de terreno,entregan las resistividades de las otras capas. Alternativamente, el valor deresistividad de la primera capa se multiplica por los factores que identifican lafamilia de curvas para encontrar las resistividades de las otras capas.

La coordenada del punto en el eje horizontal, en la curva de terreno, es el espesor de la primera capa

El número que identifica la curva, en una se multiplica por el espesor de laprimera capa para obtener el espesor de la segunda capa



Interpretación mediante computador



Resultados de confrontación de curva de terreno y curva patrón



Realización Práctica de las Mediciones

Recomendaciones generales

medir en una zona plana

medir en zona sin estructuras metálicas enterradas

medir en dirección perpendicular a estructuras conductoras

medir en distintas épocas del año (repetir medición)



Procedimiento práctico de medición

elegir una línea de medición sin obstáculos

establecer un centro de medición

iniciar mediciones con valores pequeños de separación: 0,5 m.

se recomienda la siguiente secuencia de s ó L :

0,5 - 0,6 - 0,8

1 - 1,6 - 2,0 - 2,5 - 3 - 4 - 5 - 6 - 8

10 - 16 - 20 - 25 - 30 - 40 - 50 - 60 - 80 etc.

adecuada profundidad de enterramiento de electrodos asegurar contacto con terreno



PROTOCOLO DE MEDICIÓN DE RESISTIVIDAD DE TERRENOMETODO DE SCHLUMBERGER

Proyecto: _______________________________________________

Dirección: _________________________________________________________

Fecha: _____________________ Hora : ____________________

Condiciones climáticas: ________________________________________________________

Realizado por : _______________________________________________________



Método de Lee Método de Lee

s (m) n L (m) R total

R izq R der V total V izq V der

Observaciones:

____________________________________________________

____________________________________________________

________________________________________________

2-Conduccion Electrica en Suelos

Documents

Transcript of 2-Conduccion Electrica en Suelos