"INSTALACIN DE PUESTA A TIERRA Y SEGURIDAD INDUSTRIAL" INTRODUCCION. Los procedimientos para disear sistemas de tierras se basan en conceptos tradicionales, pero su aplicacin puede ser muy compleja. Los conceptos son ciencia, pero la aplicacin correcta es un arte, ya que cada instalacin es nica en su localizacin, tipo de suelo, y equipos a proteger. OBJETIVOS. Seguridad de las personas Proteccin de las instalaciones Continuidad de servicio Establecimiento y continuidad de un potencial de referencia Eliminacin de ruidos elctricos

DISPOSICIONES GENERALES. a) En todos los casos deber efectuarse la conexin a tierra de todas las masas de la instalacin. b) Las masas que son simultneamente accesibles y perteneciente a la misma instalacin elctrica estarn unidas al mismo sistema de puesta a tierra. c) El sistema de puesta a tierra ser elctricamente continuo y tendr la capacidad de soportar la corriente de cortocircuito mxima coordinada con las protecciones instaladas en el circuito. d) El conductor de proteccin no ser seccionado elctricamente en punto alguno ni pasar por el interruptor diferencial. e) La instalacin se realizar de acuerdo a las directivas de la norma IRAM 2281- Parte III. f) No se permitir en ningn caso utilizar la caera de electricidad como circuito de tierra, como as ningn otro tipo de instalacin fuera de las propiamente dispuestas para este fin." PROPOSITO Y TIPOS DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA. Para su estudio apropiado se estudiarn los sistemas de tierra segn su aplicacin. Puesta a tierra de los sistemas elctricos. El propsito de aterrizar los sistemas elctricos es para limitar cualquier voltaje elevado que pueda resultar de rayos, fenmenos de induccin o, de contactos no intencionales con cables de voltajes ms altos. Se logra uniendo mediante UN CONDUCTOR APROPIADO A LA CORRIENTE DE FALLA A TIERRA TOTAL DEL SISTEMA, una parte del sistema elctrico al planeta tierra. Puesta a tierra de los equipos elctricos. Su propsito es eliminar los potenciales de toque que pudieran poner en peligro la vida y las propiedades y, para que operen las protecciones por sobre corriente de los equipos. Se logra conectando al punto de conexin del sistema elctrico con el planeta tierra, todas las partes metlicas que pueden llegar a energizarse, mediante CONDUCTOR APROPIADO A LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO DEL PROPIO SISTEMA EN EL PUNTO EN CUESTION. Puesta a tierra en seales electrnicas. Para evitar la contaminacin con seales en FRECUENCIAS diferentes a la deseada. Se logra mediante blindajes de todo tipo conectados a una referencia cero, que puede ser el planeta tierra.

Puesta a tierra de proteccin electrnica. Para evitar la destruccin de los elementos semiconductores por VOLTAJE, se colocan dispositivos de proteccin conectados entre los conductores activos y la referencia cero, que puede ser el planeta tierra. Puesta a tierra de proteccin atmosfrica. Sirve para canalizar la ENERGIA de los rayos a tierra sin mayores daos a personas y propiedades. Se logra con una malla metlica igualadora de potencial conectada al planeta tierra que cubre los equipos o edificios a proteger. Puesta a tierra de proteccin electrosttica. Sirve para neutralizar las CARGAS ELECTROSTATICAS producidas en los materiales dielctricos. Se logra uniendo todas las partes metlicas y dielctricas, utilizando el planeta tierra como referencia de voltaje cero. La regla es: Cada sistema de tierras debe cerrar nicamente el circuito elctrico que le corresponde. CONSIDERACIONES PARA UN BUEN DISEO DE SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELECTRICOS. Un sistema de puesta a tierra bien diseado, considera: 1. La conexin de la varilla de tierra. 2. Conectar a tierra el tubo conduit metlico del conductor de puesta a tierra. 3. Emplear las charolas y, las tuberas metlicas roscadas como conductores de puesta a tierra. 4. Usar los interruptores automticos con detector de falla a tierra en las cocheras, cocinas, y obras en construccin. MATERIALES DE PUESTA A TIERRA ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA Es muy importante tomar en cuenta que por norma [1.3] {250-26c}, los electrodos de puesta a tierra de los sistemas elctricos deben estar accesibles y preferiblemente en la misma zona del puente de unin principal del sistema. De acuerdo con la norma oficial mexicana [1.3] {250-81}, el sistema de electrodos de puesta a tierra se forma interconectando los siguientes tipos de electrodos (siempre que existan): Tubera metlica de agua enterrada. Estructura metlica del inmueble. Electrodo empotrado en concreto. Anillo de tierra.

En caso de no disponer de alguno de los anteriores, se deben usar uno o mas de los electrodos especialmente construidos: Electrodos de varilla o tubera. Electrodos de Placa Otras estructuras o sistemas metlicos subterrneos cercanos.

Los tipos de electrodos fuera de la norma son: Tuberas de gas enterradas. Porque en los E.U. las compaas suministradoras de este fluido se opusieron a ello.

Electrodos de aluminio. Aunque en Europa se han utilizado, los comits del NEC [1.4] se opusieron a incluirlos porque el aluminio es un material que se corroe con mayor facilidad que el cobre y los compuestos qumicos que se le forman no son buenos conductores elctricos.

En los siguientes puntos se explica cada uno de esos tipos de electrodos. TUBERIA METALICA DE AGUA ENTERRADA. Para que una tubera de agua pueda usarse como electrodo de puesta a tierra, debe reunir los siguientes requisitos: a) Por lo menos tener 3 m en contacto directo con la tierra. b) Elctricamente continua hasta el punto de conexin, puenteando el medidor del agua, si est colocado en una posicin intermedia. La nica desventaja de su uso es que debe complementarse con un electrodo adicional, de cualquiera de los tipos mencionados arriba. Por otro lado, la American Water Works Association [8.5] est propugnando por eliminar las tuberas de agua como electrodos principales, debido a que con el uso cada vez mayor de equipos electrnicos, la corriente de fuga a tierra es en parte corriente continua, lo que provoca corrosin galvnica en las tuberas. No confundir este tipo de electrodo, con el requerimiento, casi siempre olvidado, del artculo de la norma oficial mexicana [1.3]{250-80a}, de conectar los sistemas interiores de tuberas para agua al puente de unin principal o a los electrodos de puesta a tierra, de acuerdo con la tabla 250-94 de la misma norma, con el fin de poner a tierra los equipos. ESTRUCTURA METALICA DEL EDIFICIO. La estructura metlica de los edificios puede ser usada, siempre que est bien puesta a tierra, esto es, que su impedancia a tierra sea baja. Para que sea baja la impedancia, se deben unir las columnas a las partes metlicas de la cimentacin con conductores segn los calibres de los conductores de puesta a tierra de la norma [1.3]{250-94} y, en caso de haber sellos formados por pelculas plsticas, se deben puentear stos. ELECTRODOS DE CONCRETO ARMADO O UFER. En las estructuras nuevas, el concreto armado puede ser utilizado como electrodo principal. La NOM [1.3] {250-81c} dice que debe de constar de por lo menos de 6 metros de una o ms varillas de acero de no menos de 13 mm de dimetro localizado en y cerca del fondo de un cimiento o zapata, empotrado al menos 50 mm en el concreto. El concreto tiene una estructura qumica alcalina y una composicin que atrae y retiene humedad. La combinacin de estas caractersticas permite al concreto exhibir una resistividad consistentemente de unos 30 ohm-m. Los electrodos de concreto tienen una resistencia a tierra mayor o igual que las varillas de cobre de un tamao compatible, siempre que estn en contacto con suelos con resistividad de 50 ohm-m o menor. [8.2]. Unas pruebas indican que la resistencia tpica a tierra de una base para columna de anclaje medida en los pernos es de alrededor de 50 ohms, sin usar mtodos especiales. De ah que la resistencia efectiva de un edificio de estructura metlica con veintitantas columnas en paralelo es de menos de 5 ohms, siempre y cuando se asegure que la estructura est conectada a las varillas. Para ello, se suelda por mtodos de fusin un cable de acero a las varillas, mismo que se conectar a su respectiva columna. ANILLO DE TIERRA. Un anillo de tierra consiste en un conductor de cobre desnudo, de seccin transversal no menor al calibre 2 AWG y de longitud no menor a 6 m enterrado a una profundidad de 800 mm y, que rodee al edificio o estructura.

Estos anillos de tierras se emplean frecuentemente circundando una fbrica o un sitio de comunicaciones, para proveer un plano equipotencial alrededor de edificios y equipos. ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA ESPECIALMENTE CONSTRUIDOS. Cuando no se dispone de alguno de los electrodos mencionados en el punto anterior, la norma oficial mexicana [1.3]{250-83} dispone que se puedan usar uno o mas de los electrodos siguientes: a) De Varilla o Tubera. b) Electrodos de Placa. c) Estructuras metlicas Subterrneas ELECTRODOS DE VARILLA O TUBERIA. De acuerdo con la NOM [1.3]{250-83c} los electrodos de varilla y tubo, no deben tener menos de 2,40 m de largo y deben instalarse de tal modo que por lo menos 2,40 m de su longitud est en contacto con la tierra. Las varillas de metales no ferrosos deben estar aprobadas y tener un dimetro no inferior a 13 mm de dimetro, y las dems de por lo menos 16 mm. Las tuberas deben tener un dimetro no inferior a 19 mm, y si son de hiero, deben tener una proteccin contra corrosin en su superficie. Las varillas de acero con un recubrimiento de cobre de 10 milsimas dura un promedio de 35 aos en un suelo promedio; si tiene un recubrimiento de 13 milsimas dura hasta 45 aos. En cambio, una varilla de acero galvanizado tiene una vida estimada de 15 aos. Estos electrodos se aplican al suelo mediante percusin hasta que alcanzan la profundidad adecuada. En caso de terrenos rocosos o de tepetate, las varillas no pueden meterse de esa manera; se doblan o solamente no pueden entrar. Ocasionalmente se ha sabido de casos donde las varillas han sido regresadas hacia la superficie despus de haber tratado de clavarlas en terrenos rocosos. Cuando la roca est a menos de 2,40 m, estos electrodos pueden meterse en diagonal hasta con un ngulo de 45 grados de la vertical. Pero, si no es este el caso, se deben enterrar horizontales en una trinchera abierta para el caso a 800 mm de profundidad por lo menos.

La alternativa al golpeado es perforar un agujero, instalar la varilla y rellenar nuevamente el agujero. La resistencia de contacto de una varilla est dada por la frmula de Dwight [8.3] del M.I.T. R= p/(2 * pi * L) * [Ln (4L / a) - 1] donde:

p es la resistividad del terreno en ohm - cm L es el largo de la varilla en cm a es el dimetro de la varilla en cm La frmula de Dwight para el caso de varilla enterrada en doble capa de tierra: R= p0/(2 * pi * L) * (Ln a1 - Ln a0) + p1/(2 * pi * L) * [Ln (4L) - 1 - Ln a1] donde: p0 es la resistividad del terreno adjunto en ohm - cm p1 es la resistividad del terreno circundante en ohm - cm L es el largo de la varilla en cm a0 es el dimetro de la varilla en cm a1 es el dimetro del terreno adjunto a la varilla en cm. ELECTRODOS DE PLACA. Los electrodos de placa no debern tener menos de 0,2 metros cuadrados de superficie en contacto con el suelo. Y las placas de acero o fierro debern tener por lo menos 6,4 mm de espesor. Si son de material no ferroso debern tener por lo menos 1,52 mm de espesor. ESTRUCTURAS METALICAS ENTERRADAS. La NOM menciona la puesta a tierra mediante sistemas de tuberas o tanques enterrados. Pero, puede ser cualquier clase de estructura metlica subterrnea. ELECTRODOS PARA PUESTA A TIERRA EN RADIO FRECUENCIA (NO EN NOM). En el caso de torres de radiodifusin, se emplean cables en configuracin de estrella (radiales) para su puesta a tierra. Y, se ha encontrado ms efectivo tener conectados los cables en un punto que tener mltiples anillos rodeando el sitio. Esos cables radiales pueden ser menores a 30 m de largo si el suelo es adecuado. Los cables dispersan la energa de las descargas muy eficientemente. Como la corriente se divide en proporciones iguales en los cables radiales, entre ms cables, menor corriente los circula. Y, una baja corriente es ms fcil de disipar y tendr menor impacto en la elevacin del potencial de tierra del sistema. En el artculo 10.3 se describe la resistencia a tierra (terica) de estos electrodos en sus distintas configuraciones. MEJORAMIENTO DE LA RESISTENCIA A TIERRA. La NOM (250-84) permite para los sistemas con un electrodo nico que conste de una varilla, tubera o placa, que no tiene una resistencia a tierra de 25 ohms o menos, que se complemente con electrodos adicionales de los tipos mencionados en 8.1 separados por lo menos una distancia de 1,83 m entre s. En la prctica, cuando la resistencia del electrodo nico mencionado, excede del valor buscado, esa resistencia se puede reducir de las siguientes maneras: a) b) c) d) Usando una varilla de mayor dimetro. Usando varillas ms largas Poniendo dos, tres o ms varillas en paralelo. Tratando qumicamente el terreno.

a) VARILLAS DE MAYOR DIAMETRO

Usando varillas de 19 mm en lugar de varillas de 13 mm se logra una reduccin en la resistencia a tierra de hasta un 10% mximo. b) VARILLAS MAS LARGAS Para los casos donde las capas superiores de la tierra son de arena y donde a gran profundidad se encuentra una capa de terreno hmedo, existen varillas que se acoplan unas a otras para lograr longitudes hasta de 15 m.

Aunque en algunas subestaciones de compaas elctricas de los E.U. han empleado varillas con longitudes de hasta 30 m. Por lo general, doblando el largo, se obtiene una reduccin del 40% de resistencia a tierra. c) VARILLAS EN PARALELO El colocar varias varillas en paralelo es una manera muy efectiva de bajar la resistividad. Pero, las varillas de tierra no deben ser colocadas muy cerca una de otra [1.1], porque cada varilla afecta la impedancia del circuito. La NOM [1.3] {250-83} dice que la distancia entre ellas no debe ser menos de 1,83 m, aunque se recomienda que estn separadas ms del largo de cualquiera de ellas.

Cuando se utilizan mltiples electrodos, la impedancia es mayor y cada electrodo adicional no contribuye con una reduccin proporcional en la resistencia del circuito. Por ejemplo, dos varillas reducen la resistencia al 58% de una sola, mientras que 20 varillas apenas reducen ese valor al 10 %. La resistencia neta para n varillas Rn esta determinada por la resistencia de una sola varilla R. Este es un valor aproximado que considera que las varillas estn espaciadas por una distancia igual al dimetro del cilindro protector. Rn = [R / n] * [ 2 - e ** (-0.17( x - 1))] Y, representa el decaimiento de la capacitancia asociada con la propagacin en la tierra. Es de observar que, muchas varillas cortas tienden a ser ms efectivas que unas cuantas largas. Esto puede ser verificado al unir las ecuaciones de las resistencias individuales y las de grupo. Considere como ejemplo de sto, un terreno de resistividad de 1000 ohm-m. Una varilla de 25 cm da una resistencia a tierra de 300 ohm. Dos varillas de 12.5 cm dan una resistencia de 210 ohm. Esto es, 2/3 de la resistencia. Obviamente que esto supone que el terreno superficial es razonablemente conductor. MEJORAMIENTO DEL TERRENO. El problema de lograr una resistencia baja en la roca as como en otros suelos de alta resistividad, est asociada con el material en contacto con el electrodo y la compactacin que ste recibe al rellenar el agujero. El relleno ideal debe compactarse fcilmente, ser no corrosivo y a la vez buen conductor elctrico. La bentonita entre otros compuestos como el sulfato de magnesio o de sulfato de cobre, o de compuestos qumicos patentados (THOR GEL, GEM, etc.) cumple con esos requisitos.

La bentonita es una arcilla consistente en el mineral montmorillonita, un silicato de aluminio, y tiene la particularidad de absorber hasta cinco veces su peso de agua y de hincharse hasta 13 veces su volumen seco [9.1]. Y tiene una resistividad de 2.5 ohm-m con humedad del 300%. Aparte del relleno con alguno de los compuestos mencionados, existen otros mtodos qumicos ms. En el primero, en un registro junto a la varilla se colocan unos 30 cm de los compuestos. Ver dibujo.

Este mtodo es efectivo donde hay poco espacio como en banquetas o estacionamientos. El otro mtodo es excavar una zanja alrededor de la varilla y llenarla con unos 20 o 40 kg de los compuestos qumicos mencionados arriba, diluyendo con agua.

La primera carga dura unos 2 o 3 aos y, las posteriores an ms, por lo que el mantenimiento es menos frecuente con el tiempo. Por ltimo, se puede utilizar uno de los cementos puzolnicos grafticos conductores (EarthLink 101, etc.) de la siguiente manera: se cubre el cable del electrodo [4/0 AWG] colocado horizontalmente en una zanja de unos 75 cm de profundidad, con una capa de cemento seco

de unos 5 cm de grueso y 50 cm de ancho. Con el tiempo, el cemento toma la humedad del suelo y endurece. Este mtodo desarrollado en Japn en los 70s, tiene la ventaja que no requiere mantenimiento, es antirobo, y por el tipo de material, no se corroen los cables con el tiempo. Y, se adapta perfectamente a los lugares donde la capa superficial es poco profunda y de alta resistividad. CONECTORES. Los conectores de conductores de puesta a tierra con los electrodos pueden ser del tipo de soldadura exotrmica,

conectores a presin,

abrazaderas u otros medios aprobados [1.3]{250-115}. Y no deben tener soldaduras con materiales de puntos de baja fusin (estao, plomo, etc.) Las abrazaderas deben ser adecuadas para el nmero y tipo de conductores. Adems, deben de ser compatibles con los materiales de los conductores y los electrodos de puesta a tierra, y cuando se usen enterradas, deben ser del tipo apropiado [1.3]{250-115}. Estos conectores apropiados tienen marcada la leyenda BURIED. REGISTROS. La seccin [1.3]{250-117} dice textualmente que "las abrazaderas u otros accesorios para puesta a tierra, deben estar aprobados para su uso general sin proteccin, o protegerse contra dao fsico...con una cubierta protectora...", y la Seccin 250-112 menciona que la conexin debe ser accesible, siempre que no est en un electrodo hundido, empotrado o enterrado. Pero en el caso de las subestaciones, la misma norma especifica que deben hacerse mediciones peridicas en los registros para comprobar que los valores del sistema de tierras se ajustan a los valores de diseo. Por ello, se recomienda dejar registros en los electrodos de varilla. Aparte de los registros de fbrica, se pueden construir esos registros empleando un tubo de albaal, con la boca hacia arriba para que sirva de tope a una tapa de cemento.

CONDUCTORES DEL ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA. El conductor del electrodo de puesta a tierra sin ningn empalme (Exc. empalmes irreversibles {250-81 Exc 1} puede llevarse a cualquiera de los electrodos disponibles del sistema de puesta a tierra y es dimensionado segn el mayor calibre requerido para todos los electrodos disponibles de acuerdo con la tabla 250-94 de la NOM [1.3]. Excepto en el caso de un nico electrodo del tipo varilla, o del tipo Ufer, donde se permite que el conductor del electrodo no sea mayor de calibre 6 en cobre {250-94 Exc a y b} [1.3]. Este conductor, si es de calibre 4 o mayor, no requiere de proteccin, excepto en casos donde est expuesto a dao fsico severo. En caso de ser calibre 6 debe fijarse a la construccin o, debe correr por un tubo conduit. Y, los calibres menores, deben correr siempre por tuberas conduit. En el caso de las tuberas conduit, stas deben ser elctricamente continuas; esto es, deben estar conectadas a tierra en ambos extremos. Inclusive las que cubren el cable de puesta a tierra de las acometidas residenciales. Estos cables no deben ser de aluminio o de cobre con aluminio porque se corroen cuando estn en en contacto con la tierra o con el cemento. Por ello, la norma mexicana de Instalaciones elctricas slo permite el uso de aluminio como conductor desde una altura mnima de 450 mm sobre el suelo [1.3][250-92a]. MALLAS. La norma oficial mexicana de instalaciones elctricas requiere de un sistema enmallado de tierra con mltiples electrodos y conductores enterrados, cuando estn involucradas tensiones y corrientes elctricas muy altas, con el fin de minimizar los riesgos al personal en funcin de la tensin elctrica de paso y de contacto [1.3][921-18]. La malla consta de una red de conductores enterrados a una profundidad que usualmente vara de 0,30 a 1,0 m, colocados paralela y perpendicularmente con un espaciamiento adecuado a la resistividad del terreno y preferentemente formando retculas cuadradas. El cable que forma el permetro exterior de la malla debe ser continuo de manera que encierre toda el rea en que se encuentra el equipo elctrico de la subestacin o planta generadora. Con ello, se evitan altas concentraciones de corriente y gradientes de potencial en el rea y terminales cercanas [1.3][921-25). En cada cruce de conductores de la malla, stos deben conectarse rgidamente con soldadura exotrmica entre s y en los puntos donde se conectan los equipos que pudieran presentar falla o, en las esquinas de la malla, los conductores deben conectarse a electrodos de varilla o tubo de 2,4 m de longitud mnima, clavados verticalmente. Los cables que forman la malla deben colocarse preferentemente a lo largo de las hileras de estructuras o equipo para facilitar la conexin a los mismos, ya que es una prctica comn de ingeniera aterrizar a dos cables diferentes todos los equipos.

Los conectores empleados en la malla del sistema de tierras de una subestacin deben ser de tipo de compresin o soldables.

MEDICIONES DE TIERRAS LA TIERRA Y LA RESISTIVIDAD. El factor ms importante de la resistencia a tierra no es el electrodo en s, sino la resistividad del suelo mismo. Por ejemplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40-500 ohmm por lo que una varilla enterrada 3 m tendr una resistencia a tierra de 15 a 200 ohms respectivamente. En cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 ohm-m o ms alta, y tratar de conseguir una resistencia a tierra baja con una sola varilla es virtualmente imposible. No tan slo es importante el tipo de suelo, la resistividad de la tierra tambin vara con el contenido de humedad. Y, puede tenerse el caso de que en tiempo de secas, un terreno puede tener tal resistividad que no pueda ser empleado en el sistema de tierras. Por ello, el sistema debe ser diseado tomando en cuenta la resistividad en el peor de los casos. El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. En los 3 m de longitud de una varilla tpica, al menos se encuentran dos capas diferentes de suelos. La capa superior puede ser ms conductora si existe suficiente humedad durante todo el ao, pero tambin puede ser lo contrario. MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELO. La resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad de la roca, as como para encontrar los puntos ptimos para localizar la red de tierras de una subestacin, planta generadora o transmisora en radiofrecuencia. Asimismo puede ser empleada para indicar el grado de corrosin de tuberas subterrneas. En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosin. En este punto es necesario aclarar que la medicin de la resistividad del terreno, no es un requisito para obtener la resistencia de los electrodos a tierra, que es lo que est normalizado. Para medir la resistividad del suelo se requiere de un terrmetro o Megger de tierras de cuatro terminales con sus cuatro puntas enterradas la misma distancia, y espaciadas la misma longitud en linea recta.

Megger de Cuatro Terminales. Cortesa AVO International. En 1915, el Dr. Frank Wenner del U.S. Bureau of Standards desarroll la teora de este mtodo de prueba. El Doctor encontr que, si la distancia enterrada (B) es pequea comparada con la distancia de separacin entre electrodos (A), la siguiente formula se puede aplicar: p = 2 * PI * A * R donde: p : Resistividad promedio a la profundidad (A) en ohm-m PI : 3.1415926 A : Distancia entre electrodos en metros. R : Lectura del terrmetro en ohms. NOTA: Se recomienda usar una relacin de A > 20B la ecuacin [7.1] completa: p = 4 * PI * A * R / [1 + (2*A /SQR(A^2 + 4*B^2)) - (2*A /SQR(4*A^2 + 4*B^2)) Como ejemplo, si la distancia entre electrodos A es de 3 metros, B es 0.15 m y la lectura del instrumento es de 0.43 ohms, la resistividad del terreno a una profundidad de 3 metros, que es la longitud especificada en la NOM [1.3] {250-81a}, es de 8.10 ohms-m. DATOS DE RESISTIVIDAD DEL SUELO DE LA CIUDAD DE LEON, GTO.

Area del cerro de las hilamas (rocoso) 220 ohms-m Area de la colonia parque manzanares (arenoso) 14 ohms-m Area de la estacion del ferrocarril (arcillas) 8 ohms-m Area del tecnologico de leon (arcillas) 7 ohm-m Area del parque hidalgo (antiguo ojo de agua) 3 ohms-m VALORES ACEPTABLES DE RESISTENCIA A TIERRA.

La norma oficial mexicana [1.3] establece que la resistencia de un solo electrodo "no debe ser mayor de 25 ohms... con acometidas en baja tensin. En las condiciones ms desfavorables (poca de estiaje)" {250-84}. Para subestaciones, la NOM [1.3] menciona "La resistencia elctrica total del sistema de tierra debe conservarse en un valor (incluyendo todos los elementos que forman el sistema) menor a 25 ohms para subestaciones hasta 250 KVA y 34.5 KV, 10 ohms en subestaciones mayores de 250 KVA y hasta 34.5 KV y de 5 ohms en subestaciones que operen con tensiones mayores a 34.5 KV" {2403-2c}. MEDICIONES DE RESISTENCIA DE ELECTRODOS A TIERRA. La medicin de resistencia a tierra de electrodos es una tcnica que requiere conocer aparte del mtodo de medicin, algunos factores que afectan los resultados de las mediciones, y que son: 1. El tipo de prueba. 2. El tipo de aparato empleado. 3. El lugar fsico de las puntas de prueba

TIPO DE PRUEBA Existen dos tipos de pruebas fundamentalmente. Las dems son variaciones de stas. Aunque muy parecidas, los resultados de las mediciones no son exactamente los mismos. Los mtodos son:

a. Mtodo de cada de potencial. Llamado tambin: Tres Puntos, 62%, etc. b. Mtodo Directo. Tambin conocido como: Dos Puntos.MEDICION DE RESISTENCIA DE UN ELECTRODO POR METODO DE CAIDA DE POTENCIAL. La mayora de los instrumentos empleados en la medicin de resistencia a tierra, se basan en el mtodo de cada de potencial. Y si es aplicado correctamente da los resultados ms confiables. El mtodo se aplica para medir la resistencia de un electrodo (C1/P1) enterrado en (0), con respecto a la tierra circundante. Y, esto se realiza colocando puntas de prueba auxiliares (C2 y P2) a distancias predeterminadas del electrodo bajo prueba. La figura muestra el arreglo de las varillas.

Una corriente que se genera en el instrumento, se inyecta por C1/P1 y se hace regresar por el electrodo auxiliar de corriente (C2). Al pasar la corriente por la tierra, una cada de voltaje existir entre C1/P1 y el electrodo auxiliar de potencial (P2). Dentro del aparato se calcula la resistencia por medio de la ley de ohm. R=V/I Donde: R = Resistencia a tierra V = Voltaje ledo entre el electrodo C1/P1 y el P2. I = Corriente de prueba inyectada por el instrumento. El mtodo requiere que por lo menos exista un espaciamiento entre C1/P1 y C2 de 15 m, y que se grafiquen los valores de resistencia obtenidos contra la distancia de 0 a P2. En la prctica este espacio entre C1/P1 y C2 es lo ms grande que es posible. La grfica mostrara un incremento gradual de resistencia a tierra mientras P2 est en la zona cercana a 0. Cuando P2 sale de esa zona pero no ha entrado en la zona de C2, la grfica mostrar una meseta en los valores. Este aplanamiento obtenido se ha demostrado tericamente que se logra cuando P2 est localizado al 62% de la distancia entre 0 y C2. Esta es la razn por la que tambin se le llama a este mtodo el "de 62%". Pruebas realizadas por el Sr. Michaels [7.3] demuestran que la variacin de las lecturas obtenidas al 50% y al 70% de la distancia es menor al 5%, que es la precisin de la mayora de los instrumentos ms comunes.

De ah que las lecturas que se toman al 60% pueden dar una medida promedio aceptable de la resistencia a tierra del electrodo incluyendo la resistencia del conductor de conexin al electrodo bajo prueba. Sin embargo, este mtodo tiene la limitante de que depende en gran medida de enterrar los electrodos en una zona alejada de objetos conductores como se mencion prrafos arriba. Si la curva en la grfica, no presenta un tramo paralelo, quiere decir que la distancia escogida no es suficiente. La solucin puede ser una mayor distancia entre electrodos, pero, en algunos casos, la localizacin de los electrodos en lnea recta es imposible por la falta de espacio u otros factores. Pero, en el artculo [7.3] se demuestra que colocando el electrodo de prueba P en ngulos hasta de 90 grados da lecturas consistentes con las que se obtendran en lnea recta, aunque en la grfica los valores de resistencia despus de distancias mayores al 70% no suben con igual rapidez, debido a la lejana del electrodo C2. MEDICION DE UN ELECTRODO POR METODO DE DOS PUNTOS.

Este mtodo involucra nicamente el electrodo bajo prueba y un punto de referencias, presumiblemente en buen contacto con la tierra y, por ello con valor cercano de resistencia a tierra de cero ohms. De ah que el valor obtenido es aproximadamente la resistencia a tierra del sistema pequeo ms la resistencia de los cables de prueba. La limitacin esta en la eleccin del punto de referencia puesto que en muchos casos las tuberas aparentemente metlicas en toda su extensin, tienen partes de PVC y, en otros casos, el electrodo est dentro de la zona de influencia de la referencia. TIPO DE APARATO. No todos los aparatos de medicin de resistencia a tierra trabajan de la misma manera. Existen diferencias muy marcadas en el tipo de corriente empleada. A manera de ilustrar estas diferencias, los aparatos ms utilizados en nuestro medio son el Vibroground y el Megger de tierras. Ambos emplean corriente alterna para la medicin pero el primero a una frecuencia de 25 Hz, el ltimo a 133 Hz. Y los voltajes en circuito abierto son respectivamente de 120 y 22 Volts. Cuando se calibran estos instrumentos contra resistencias patrn, ambos dan la misma lectura. En campo, las lecturas pueden variar por la impedancia del terreno a esas distintas frecuencias. En el mercado tambin existen aparatos de medicin de tipo gancho, los cuales tienen dos mayores limitaciones.

La primera es que dependen de que las conexiones del sistema de tierras estn bien hechas para obtener buenos resultados, porque cualquier resistencia en serie afecta la lectura y, la segunda es que en electrodos de mallas industriales donde por induccin electromagntica se pueden obtener ms de 2 Amperes en los conductores de puesta a tierra, el aparato no puede ser usado. Por otra parte, este tipo de aparato es muy til donde se toman lecturas con frecuencia a los sistemas de tierras frecuentemente, ya que puede ser empleado en lugares donde se requiere tomar lecturas con los equipos energizados permanentemente, o con electrodos inaccesibles. LUGAR FISICO. Las varillas electrodos de los instrumentos de medicin pueden ser colocadas en todas direcciones como a una infinidad de distancias entre ellas. Aunque es el mismo punto de medida, las lecturas no son idnticas; a veces ni en terrenos vrgenes debido a la presencia de corrientes de agua o de capas de distinta resistividad. En los terrenos industriales es an mayor la diferencia debido a la presencia de objetos metlicos enterrados como tuberas, varillas de construccin, rieles, canalizaciones elctricas, etc.

MEDICION DE RESISTENCIA DE MALLAS A TIERRA. Por lo general, para medir mallas a tierra se emplea el mtodo de cada de potencial mencionado arriba, con la salvedad que los electrodos deben ser colocados a mayor distancia. Una regla prctica es comenzar con una distancia del electrodo C al electrodo bajo prueba igual a la longitud de la diagonal mayor de la malla, o su equivalente en sistemas de rea no rectangular. En el caso de los grandes sistemas de electrodos o mallas a tierra esta regla requiere de cables muy largos para conectar las puntas de potencial y de corriente.

Existe la siguiente variacin al mtodo de cada de potencial para que con los cables de la longitud calculada por la regla mencionada arriba, sea posible medir la resistencia a tierra de la malla. METODO DE LA PENDIENTE. Este mtodo se emplea tambin cuando el suelo no es homogneo. Procedimiento: 1. Elija una varilla externa de la malla para conectar de ah radialmente el aparato. 2. A una distancia C de por lo menos 2 veces la distancia diagonal de la malla, clave el electrodo de corriente. 3. A distancias 0.2C, 0.4C, 0.6C clave los electrodos de potencial.

4. Tome las lecturas de resistencia de cada electrodo de potencial. Respectivamente esos valores son R1, R2, R3. 5. Calcule el valor de:

En donde representa el cambio de pendiente en la grfica de resistencia a tierra contra distancia. Importante: Si es mayor a 1.6, la distancia C debe incrementarse. 6. Encuentre el valor de Dp/C con el valor de . Para 0.4