Mediciones eléctricasRealizado por: Keibi Ortuño C.I. 14.450.705

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD FERMIN TORO

VICERRECTORADO ACADÉMICOFACULTAD DE INGENIERIA

CABUDARE-LARA

Métodos para la medición de puesta a tierra

Un buen sistema de puesta a tierra es necesario para mantener buenos niveles de seguridad del personal, y operación de los equipos.

En sistemas de potencia la puesta a tierra mantiene la referencia necesaria. La forma en que el sistema se conecta a tierra puede tener un gran efecto en la magnitud de los voltajes de línea a tierra que deben ser mantenidos en condiciones normales y bajo condiciones transitorias. En sistemas no puestos atierra, algunas tensiones pueden provocar fallas en el aislamiento de los equipos y sistemas. La puesta a tierra del neutro del sistema permite la operación de sistemas de protección basados en la detección de corrientes que circulan por la misma, despejándose así el circuito bajo falla.

Métodos para la medición de puesta a tierra

Métodos para la medición de puesta a tierra

Métodos de medición de resistividad del terreno:

• Por toma de muestras• De cuatro electrodos• De Schlumberger o de gradiente • De Schlumberger o modificado• De A.L. Kinyon.• De Wenner o de potencial• De Palmer • De Lee • Dipolares • De dos electros • Por medida de resistencias

Métodos para la medición de resistividadMétodo de los cuatro electrodos o método Wenner:

Este método fue desarrollado por Frank Wenner del US Bureau Of Standards en 1915 (F. Wenner, A Method of Measuring Earth Resistivity; Bull, National Bureau of Standards, Bull 12(4) 258, s 478-496; 1915/16).

En la Figuras 1 y 2 se describe gráficamente el método de Wenner. Estoselectrodos deben ser colocados en línea recta a una misma distancia entre ellos,a, y a una misma profundidad, b. Las mediciones dependerán de la distanciaentre electrodos y del contacto de estos con la tierra. La distancia b no debeexceder un décimo de la distancia a.

Fig. 1 Fig. 2

Métodos para la medición de resistividad

El método consiste en inyectar una corriente conocida por los electrodos de prueba C1 y C2. Entre los electrodos de prueba P1 y P2 se mide la diferencia de potencial resultante de la inyección de corriente anterior. Con estos datos se puede calcular la resistencia y el valor de la resistividad del terreno, a una profundidad, b, será:

Donde:

ρ= resistividad promedio a la profundidad b, (Ohm-cm)∏= constante numérica 3,1416A= distancia entre electrodos(cm)R= resistencia medida por el megger (Ohm)

Métodos para la medición de resistividad

Como los resultados de la medición son normalmente afectados por materiales metálicos enterrados, se recomienda realizar la medición varias veces cambiando el eje de los electrodos unos 90°. Cambiando la profundidad y distancia de los electrodos se puede tener un valor de resistividad más aproximado al real y con ello un mejor diseño del sistema de puesta a tierra a construir.

La medición de la resistividad del suelo es comúnmente distorsionada por la existencia de corrientes de tierra y sus armónicas. Para corregir esto, muchos equipos tienen un sistema de control de frecuencia que permite seleccionar la frecuencia de medición con la menor cantidad de ruido y así obtener una medición clara.

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistividad

Método de Schlumberger

El método de Schlumberger es una modificación del método de Wenner, ya que también emplea 4 electrodos, pero en este caso la separación entre los electrodos centrales o de potencial (a) se mantiene constante, y las mediciones se realizan variando la distancia de los electrodos exteriores a partir de los electrodos interiores, a distancia múltiplos (n x a) de la separación base de los electrodos internos (a).La configuración, así como la expresión de la resistividad correspondiente a este método de medición se muestra en la figura:

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistividad

Método de Schlumberger

La resistividad con este método esta dada por la formula:

El método de Schlumberger es de gran utilidad cuando se requieren conocer las resistividades de capas más profundas, sin necesidad de realizar muchas mediciones como con el método Wenner. Se utiliza también cuando los aparatos de medición son poco inteligentes. Solamente se recomienda hacer mediciones a 90 grados para que no resulten afectadas las lecturas por estructuras subterráneas.

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistividad

Las condiciones para la obtener una medición correcta son las siguientes:

• Disposición de toda la medición en línea recta• Pendiente del suelo no mayor al 5%• Realizar siempre que se pueda do mediciones perpendiculares

Grafica ejemplo resultante de una medición de resistividad:

Métodos para la medición de puesta a tierra

Métodos de medición de resistencia:

• De curva de caída de potencial o el método del 62%• De los cuatro potenciales o de TAGG• De la pendiente• De intersección de curvas• Selectivo• De triangulación o de nippold • Estrella- triangulo• Por corriente inyectada• Por tensión inducida• Con referencia natural

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistenciaMétodo de caída de potencial o del 62%

El método consiste en inyectar corriente a través de un electrodo de prueba denominado de corriente y medir el alza de potencial mediante otro electrodoauxiliar denominado de potencial. Conocido el valor de tensión y el valor de corriente se podrá obtener mediante ley de Ohm el valor de resistencia. Los tres electrodos se mantienen en una línea recta y se va corriendo el electrodo de potencial hacia el electrodo de corriente para hacer sucesivas mediciones de resistencia.

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistenciaMétodo de caída de potencial o del 62%

En la Figura se observa la forma en que se instala el Megger para realizar lasmediciones por este método. Como se ve, los terminales C1 y P1 están conectados mediante un puente.

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistenciaMétodo de caída de potencial o del 62%

En el proceso de determinar el valor de la resistencia de electrodo de tierra esnecesario realizar algunas consideraciones: el valor de potencial medido varíacon respecto a la separación del electrodo de potencial a la toma de tierra, por lo que se recomienda el realizar una gráfica de R en función de la distancia. En el momento de la medición se deben seguir los siguientes pasos:

1. Desconectar del sistema de puesta a tierra en estudio todos los componentes que lo estén.

2. Conectar el equipo de medición a la barra o electrodo en cuestión.3. Colocar el electrodo de corriente a una distancia conocida de la barra o

electrodo bajo prueba.4. Realizar varias mediciones de resistencia para diferentes ubicaciones del

electrodo de potencial, sin mover el electrodo de corriente (el electrodo bajo estudio y los electrodos de prueba deben estar en línea recta).

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistenciaMétodo de caída de potencial o del 62%

5. Realizar varias mediciones de resistencia para diferentes ubicaciones del electrodo de potencial, sin mover el electrodo de corriente (el electrodo bajo estudio y los electrodos de prueba deben estar en línea recta).

6. Repetir lo anterior hasta obtener una curva con una porción plana bien demarcada. Esquema de medición:

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistencia

Método de la pendiente

Este método es más utilizado para sistemas de puesta a tierra grandes o cuando la posición del centro de la puesta a tierra no es conocido y es inaccesible (por ejemplo; el sistema esta por debajo del suelo de un edificio). También puede ser utilizado cuando el área para colocar los electrodos de prueba está restringida o es inaccesible. También se utiliza cuando otros métodos dan resultados poco razonables y es, en general, más preciso.La forma de conexión del equipo de medición es como en el método de caída de potencial, con la diferencia de que se hace un barrido más completo con el electrodo de potencial, entre el electrodo de puesta a tierra bajo estudio y el electrodo de corriente.Se realiza una medición de resistencia en cada posición del electrodo depotencial y los resultados se grafican (resistencia en función de la distancia del electrodo de potencial). En la grafica siguiente se ilustra un ejemplo a manera de ilustración.

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistencia

Método de la pendiente

En la Gráfica EC es la distancia total, en línea recta, entre el electrodo de puesta a tierra bajo estudio y el electrodo de corriente. Se realizan al menos unas seis medidas. Al observar la gráfica resultante se puede descartar o ignorar cualquier punto considerado absurdo. De la gráfica se puede tomar el valor de resistencia para 0,2EC; 0,4EC y 0,6EC por ejemplo. Estos valores se llamaran R1, R2 y R3 respectivamente y con ello se calcula el coeficiente de la pendiente, μ, como sigue:

Métodos para la medición de puesta a tierraMétodos para la medición de resistencia

Método de la pendiente

Que es una medida del cambio de la pendiente de la curva de resistencia delelectrodo de puesta a tierra bajo estudio.