Medida de la resistencia
de la toma de tierra en
edificios comerciales, residenciales y en plantas industriales (parte
final)
En la parte anterior se explicó, entre varias cosas, acerca de porqué
conectar a tierra, y del método clásico de caída de potencial de medida
de una puesta a tierra. Dentro de este método se presentó “la regla del
62%” que permite reducir el número de medidas. Ahora veremos otra regla,
o técnica, para usar dentro del método de caída de potencial, y luego
otros métodos distintos de medida de la puesta a tierra.
Técnica de la pendiente de Tagg
Los electrodos de gran tamaño o los sistemas de conexión a tierra
requieren consideraciones especiales. Si se han realizado lecturas de
resistencia en nueve ubicaciones de P2 diferentes y no aparece un
aplanamiento claro en el gráfico, puede utilizarse la técnica de la
pendiente de Tagg (también denominado método de la pendiente) para
establecer la impedancia de la toma de tierra.
La figura 1 muestra un ejemplo de conjunto de datos en el que no existe
una clara parte plana. Esta curva es característica de las
verificaciones en las que las sondas de inyección de corriente y de
referencia de tensión no están fuera de la influencia del electrodo que
se está comprobando, lo cual puede suceder por varias causas:
• En sistemas de electrodos que cubren áreas amplias, puede resultar
complicado colocar las picas suficientemente lejos.
• Es posible que no se pueda colocar el cable C1 en el centro del
sistema de electrodos.
• El área donde se deben colocar las picas es limitada.
Figura 1: la impedancia de la tierra se puede obtener de la curva
mediante la técnica de la pendiente de Tagg
Si ya se dispone de lecturas en los puntos del 20%, 40% y 60% entre E y
C2, se puede aplicar el siguiente método a los datos existentes.
Primero se calcula el coeficiente μ a partir de las tres medidas de
resistencia al 20%, 40% y 60% a través de la siguiente expresión:
A continuación se consulta la tabla de la figura 2, para hallar el valor
de P2/C2 que corresponde al valor de μ obtenido. Este valor indica el
punto del gráfico en el que es fiable determinar la resistencia de la
toma de tierra.
Por ejemplo, para los datos de la figura 1:
Según la tabla, para μ = 0,71 el porcentaje de P2/C2 correspondiente es
del 59,6%. Esto quiere decir que la resistencia de la tierra aproximada
se mide a (59,6% x 100 m), es decir, a
59,6 m. Este valor es muy cercano a 60 m, en el que la lectura fue de
6,8 ohmios. Podría decirse entonces que la resistencia de la tierra del
electrodo que se está comprobando es aproximadamente de 6,8 ohmios.
Figura 2: tabla para la
técnica de la pendiente Tagg
Método selectivo
El método selectivo es una variante del método de caída del potencial y
puede encontrarse en medidores de resistencia de tierra de gama alta,
como el Fluke 1625. Los medidores que incluyen esta función pueden medir
la resistencia de tierra en cualquier sistema sin
desconectarlo de la instalación. Esto significa que no es necesario
esperar a poder interrumpir el suministro de energía para realizar la
prueba, ni someterse a los riesgos para la seguridad
que supone desconectar el electrodo de un sistema bajo tensión. Tanto el
método de caída de potencial como el método selectivo utilizan picas
para inyectar corriente y medir la caída de la tensión. Aplican las
mismas reglas para la colocación de estas picas que en el método de la
caída de potencial. Si se cumplen las condiciones para la regla del 62%
es posible reducir el número de medidas. De lo contrario, se deberá
trazar un gráfico de caída de potencial completo. Si la curva no está
aplanada, se puede utilizar la técnica de la pendiente de Tagg. La
principal diferencia con respecto al método de caída de potencial radica
en que la comprobación selectiva permite medir de forma precisa la
corriente en el electrodo.
Figura 3: conexiones
para la medida selectiva de electrodos de puesta a tierra
Dado que la estructura metálica del edificio está en contacto con el
terreno y que el conductor de neutro de la instalación generalmente
también lo está (por ejemplo, en los sistemas TT),
resulta imposible conocer qué parte de la corriente inyectada desde la
pica de inyección de corriente retorna por el electrodo bajo prueba. La
comprobación selectiva utiliza un transformador de corriente (pinza
amperimétrica) de gran sensibilidad y precisión para medir la
corriente de prueba en el electrodo que se desea comprobar, sin
necesidad de desconectarlo de la instalación. El medidor selectivo
emplea un filtro digital en la medida de corriente para reducir los
efectos de las posibles corrientes fantasma. La figura 3 muestra la
configuración de esta prueba.
Método de la medida sin picas
El método de la medida sin picas permite medir la impedancia del bucle
de tierra de la instalación sin necesidad de desconectar su toma de
tierra y sin utilizar ninguna pica auxiliar de medida.
Para realizar la medida, el medidor utiliza un transformador especial
(pinza de tensión) que genera una tensión en el conductor de tierra con
una frecuencia de prueba especial. Además,
utiliza un segundo transformador para medir la corriente resultante en
el bucle de tierra
específicamente a la frecuencia de la tensión de prueba.
Este método se incluye en algunos medidores de caída de potencial, por
ejemplo, el Fluke
1625 o Fluke 1623, así como en instrumentos con formato de pinza
amperimétrica, como el Fluke GEO 30.
La figura 4 muestra la conexión de las pinzas de generación y de medida
del equipo Fluke 1625.
Cuando se comprueba el electrodo de conexión a tierra de una instalación
TN-S con este método, en realidad se comprueba un lazo que incluye:
• El electrodo que se quiere verificar
• El conductor de tierra
• El borne principal de tierra
• El conductor PE de la alimentación
• La conexión de neutro a tierra de la alimentación
• El conductor de tierra de la alimentación
• La toma de tierra de la alimentación
Puesto que este método utiliza la instalación de la alimentación (o
suministro eléctrico) como parte del circuito, sólo se puede utilizar
una vez que el cableado está finalizado, es decir, no se puede utilizar
antes del enganche al suministro de la instalación a verificar. En este
método, la pinza mide la resistencia total de todos los componentes
anteriores, que están conectados en serie. Una lectura anormalmente
elevada o una indicación de circuito abierto en el instrumento indica
una conexión incorrecta entre dos o más de los componentes fundamentales
mencionados con anterioridad.
En general, el método sin picas siempre requiere una ruta de baja
impedancia en paralelo con el electrodo que se está comprobando. El
electrodo de puesta a tierra de la mayoría de las instalaciones se
encuentra en paralelo con otros muchos electrodos de puesta a tierra de
la compañía eléctrica. Estos electrodos pueden ser, por ejemplo,
electrodos de postes o torres eléctricas. Ver figura 5.
La impedancia de estos electrodos de puesta a tierra se combina por lo
general en una impedancia muy baja.
figura 4: conexión del
equipo Fluke 1625 para una medida sin picas
Figura 5: conexiones
para la medida sin picas de la impedancia del electrodo
Así, por ejemplo, si hay 40 postes eléctricos en las proximidades de una
instalación, cada uno de ellos con una puesta a tierra de 20 ohmios, y
éstás puestas a tierra están interconectadas en serie mediante un
conductor (véase figura 6), la resistencia equivalente de los 40
electrodos en paralelo es:
Puesto que medio ohmio es un valor pequeño en comparación con la
resistencia esperada en la comprobación del electrodo de la instalación,
se puede asumir que la mayor parte de la resistencia medida en el bucle
se debe a la resistencia de dicha toma de tierra.
Figura 6: caminos de la
corriente de comprobación en el método sin picas
Pero también existen algunas dificultades potenciales en este método. Si
la medida se realiza en el lugar incorrecto del sistema, se puede medir
la resistencia de un lazo compuesto exclusivamente por conductores, por
ejemplo, en el anillo que forman los conductores de protección con los
del sistema de protección contra rayos. La resistencia eléctrica de este
lazo conductor es muy baja, lo que nos puede alertar de que la medida no
es correcta. En general, si el valor de la lectura es inferior a 1
ohmio, se debe volver a repetir la comprobación para garantizar que no
se está midiendo un lazo conductor cableado en lugar de la resistencia
de la tierra.
También se pueden obtener lecturas bajas debido a la interacción con
otros electrodos muy cercanos, como conductos enterrados, tuberías de
agua, etc. La calidad de la medida depende del número de rutas
paralelas, que no interaccionen con el electrodo que se pretende medir.
Si un edificio con sistema TN sólo recibe suministro de un transformador
con un único electrodo en su puesta a tierra, y no se puede asumir la
existencia de varias rutas, la medida indicará la suma de las
resistencias de las tomas de tierra del edificio y del transformador.
Afortunadamente, las tomas de tierra de los transformadores de las
compañías eléctricas suelen ser buenas, con lo que la medida de la
resistencia del bucle vendrá determinada fundamentalmente por la
resistencia de la toma del edificio. Si el valor de la resistencia del
bucle cumple con los límites establecidos para la toma de tierra de la
instalación, siempre estaremos en el lado seguro.
Método bipolar
El método bipolar utiliza un “electrodo auxiliar” cuya resistencia de
toma de tierra se haya determinado a priori y se establezca como buena
(de bajo valor óhmico). Un ejemplo de electrodo auxiliar puede ser una
tubería metálica de agua en los alrededores de la instalación, pero lo
suficientemente alejada de la misma (ver figura 6). El medidor en este
método simplemente mide la resistencia del circuito eléctrico formado
por la toma de tierra del electrodo que se está comprobando, el
electrodo auxiliar y los cables de medida. Si la resistencia de tierra
del electrodo auxiliar es muy baja -lo que es probablemente cierto en
tuberías de metal sin segmentos de plástico ni juntas aislantes-, y el
efecto de los cables de medida es también pequeño, el valor óhmico del
circuito eléctrico corresponderá fundamentalmente al de la resistencia
de la toma de tierra del electrodo bajo prueba.
Figura 7: Configuración de la prueba con el método bipolar
La resistencia de los cables de prueba se puede incluso descontar de la
medida final. Para ello basta con medir su resistencia previamente
cortocircuitándolos en sus extremos. Aunque el método bipolar resulta
cómodo de realizar, se deben extremar las precauciones, porque:
• Una tubería de agua puede tener componentes de PVC, que aumentarían
enormemente la resistencia de la tierra. En este caso, la lectura del
método bipolar sería excesivamente elevada.
• Es posible que el electrodo auxiliar no se encuentre fuera del área de
influencia del electrodo que se está comprobando. En este caso, la
lectura puede ser inferior a la real. Debido a las incógnitas que
implica, esta técnica se recomienda únicamente cuando el sistema de
conexión a tierra y el electrodo auxiliar se conocen a la perfección.
Nota: Las tuberías no deben utilizarse como electrodo de toma de tierra
en una instalación. Así lo expresa explícitamente el RBT de UTE en su
capítulo 23, sección 10-4: “Atento que las cañerías de OSE actualmente
son de plastiducto como las instalaciones dentro de las viviendas, no se
pueden conectar las tierras a dichas cañerías.”
Resumen de los métodos
Caída de potencial
Ventajas: Ampliamente aceptado. La medida es correcta cuando puede
realizarse la curva característica.
Desventajas: Es necesario desconectar la tierra. Puede ser difícil
clavar las picas. Puede que no exista espacio
alrededor del electrodo de puesta a tierra para clavar las picas.
Método selectivo
Ventajas: No es necesario desconectar el electrodo. Ampliamente
aceptado. La medida es correcta cuando puede realizarse la curva
característica.
Desventajas: Puede ser difícil clavar las picas. Puede que no exista
espacio alrededor del electrodo de puesta a tierra para clavar las
picas.
Método sin picas
Ventajas: Comodidad
Desventajas: Asume una ruta paralela de baja impedancia. Posibilidad de
obtener lecturas muy bajas al medir por error un lazo cableado.
Método bipolar
Ventajas: Comodidad
Desventajas: Imposible juzgar la integridad del “electrodo auxiliar”. No
se puede estar seguro de encontrarse fuera del área de influencia.
Autor: Tomado de Nota de aplicación de Fluke Corp.
Consultas: Coasin Instrumentos
Email: instrumentos@coasin.com.uy
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