mediciones de puesta a tierra

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UNIVERSIDAD FERMIN TORO DECANATO DE
INGENIERÍA   ESCUELA DE INGENIERIA
ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE POTENCIA
MEDICIÓN DE PUESTA A TIERRA
Integrantes Arroyo Daniely Colmenrez
Klivert Russo Jose
Cabudare, Febrero de 2013
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MEDICIÓN DE PUESTA A TIERRA
En cualquier instalación doméstica e
industrial, la conexión de una toma de tierra es
una de las reglas básicas a respetar para
garantizar la seguridad de la red eléctrica.
La ausencia de una toma de tierra podría suponer
serios riesgos para la vida de las personas y
poner en peligro las instalaciones eléctricas y
los bienes.
Sin embargo, la presencia de una toma de
tierra no es suficiente para garantizar una
seguridad total. Sólo controles realizados con
regularidad pueden probar el correcto
funcionamiento de la instalación eléctrica.
Existen numerosos métodos de medición de tierra
dependiendo del tipo de regímenes de neutro, del
tipo de instalación (doméstico, industrial, medio
urbano, rural, etc.) y de la posibilidad de dejar
sin tensión la instalación.
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Por qué es necesaria una puesta a tierra?
La puesta a tierra consiste en realizar una
conexión eléctrica entre un punto dado de la
red, de una instalación o de un material y una
toma de tierra. Esta toma de tierra es una parte
conductora, que se puede incorporar en el suelo o
dentro de un medio conductor, en contacto
eléctrico con la Tierra. La puesta a tierra
permite así conectar a una toma de tierra, a
través de un cable conductor, las masas metálicas
que corren el riesgo de entrar en contacto
casualmente con la corriente eléctrica debido a
un defecto de aislamiento en un dispositivo
eléctrico. La corriente de defecto no
representará en este caso ningún peligro para las
personas, ya que podrá eliminarse por la tierra.
Sin una puesta a tierra, la persona quedará
sometida a una tensión eléctrica que, según su
importancia, puede ocasionar la muerte. La puesta
a tierra permite entonces eliminar sin riesgo las
corrientes de fuga y, asociada a un dispositivo
de corte automático, originar la desconexión de
la instalación eléctrica.
Una buena puesta a tierra garantiza por lo tanto
la seguridad de las personas, pero también la
protección de los bienes e instalaciones en caso
de rayo o de intensidades de defecto.
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Qué valor de resistencia de tierra
debe encontrarse?
Antes de efectuar una medida de tierra, la
primera cuestión fundamental que uno debe
plantearse es saber cuál es el valor máximo
admisible para asegurarse de que la toma de
tierra sea correcta. Las exigencias en
materia de valor de resistencia de tierra son
distintas según los países, los regímenes de
neutro utilizados o el tipo de instalación. Es
importante informarse previamente sobre la norma
vigente para la instalación a probar.
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Ejemplo
En una instalación, para garantizar la seguridad
de las personas, los dispositivos de protección
deben actuar en cuanto circule por la instalación
una "tensión de defecto que supera la tensión
límite aceptada por el cuerpo humano. Los
estudios realizados por un grupo de trabajo,
compuesto por médicos y expertos en seguridad,
han llevado a la fijación de una tensión de
contacto permanente admitida como no peligrosa
para las personas del orden de 50 VAC para los
locales secos (este límite puede ser más débil
para medios húmedos o sumergidos). Digamos para
esta caso que en las instalaciones domésticas,
el dispositivo de corte diferencial asociado a la
toma de tierra acepta una elevación de corriente
de 500 mA.
Entonces
Mediante la ley de Ohm R 50 V / 0,5 A
100 O
Se obtiene
Por lo tanto
Para garantizar la seguridad de las personas y de
los bienes, la resistencia de la toma de tierra
tiene que ser por lo tanto inferior a 100 O. El
cálculo a continuación refleja perfectamente que
el valor depende de la corriente nominal del
dispositivo de protección diferencial de cabecera
de la instalación.
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De qué está compuesta una puesta a tierra?
La toma de tierra se aplica en función de los
países, del tipo de construcción o de las
exigencias normativas, existen distintos métodos
para realizar una toma de tierra. Generalmente,
los tipos de construcción son los siguientes

• Bucle en el fondo de la excavación
• Fleje o cable enterrado en el hormigón de
  limpieza
• Placas
• Picas o tubos
• Cintas o cables

• La naturaleza de la toma de tierra
• El conductor de tierra
• La naturaleza y la resistividad del terreno, de
  ahí la importancia de realizar medidas de
  resistividad antes de la implantación de nuevas
  tomas de tierra.

Sea cual sea el tipo de toma de tierra elegido,
su papel radica en estar en estrecho contacto
con la tierra para proporcionar una conexión
con el terreno y que circulen las
corrientes de defecto. La realización de una
correcta toma de tierra dependerá entonces de
tres elementos esenciales como
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La resistividad de los terrenos
La resistividad (?) de un terreno se expresa en
óhm-metro (O.m). Esto corresponde a la
resistencia teórica en Ohmios de un cilindro de
tierra de 1 m2 de sección y de 1 m de
longitud. Su medida permite conocer la capacidad
del terreno para conducir la corriente eléctrica.
Por lo tanto, cuanto más débil sea la
resistividad, más débil será la resistencia de la
toma de tierra construida en este lugar. La
resistividad es muy variable según las regiones y
la naturaleza de los terrenos. Depende del índice
de humedad y de la temperatura (las heladas o la
sequía la aumentan). Por ello una resistencia de
tierra puede variar según las estaciones y las
condiciones de medida. Dado que la temperatura y
la humedad son más estables al alejarse de la
superficie de la tierra, cuanto más profundo esté
el sistema de puesta a tierra menos sensible será
el mismo a los cambios medioambientales.
Es importante resaltar que siempre se recomienda
realizar la toma de tierra lo más profundo
posible.
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Utilidad de la medida de resistividad
La medida de resistividad permitirá

• Elegir la ubicación y la forma de las tomas de
  tierra y de las redes de tierra antes de
  construirlas.
• Prever las características eléctricas de las
  tomas de tierra y de las redes de tierra.
• Reducir los costes de construcción de las tomas
  de tierra y de las redes de tierra (ahorro de
  tiempo para conseguir la resistencia de tierra
  deseada).

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MÉTODOS DE MEDICIÓN DE PUESTA A TIERRA
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MÉTODO DE LA TIERRA CONOCIDA.
MÉTODO DE LA TIERRA CONOCIDA
Este método consiste en encontrar la resistencia
combinada entre el electrodo a probar y uno de
resistencia despreciable.
En este método se hace circular una corriente
entre las dos tomas de tierra, esta corriente se
distribuye en forma similar a las líneas de
fuerza entre polos magnéticos. El inconveniente
de este método es encontrar los electrodos de
resistencia conocida y los de resistencia
despreciable.
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MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD POR EL MÉTODO DE LOS
DOS PUNTOS
Tanto el instrumento de Shepard como otros
métodos semejantes de dos puntos, permiten
efectuar una estimación rápida del valor de la
resistividad de los suelos naturales, además de
ser fácilmente transportable y permitir
mediciones en volúmenes reducidos de suelos, como
por ejemplo en el fondo de excavaciones.   El
aparato consta de dos electrodos, uno mas pequeño
que el otro, que se conectan a sendas pértigas
aislantes. El borne positivo de una batería se
conecta a través de un miliamperímetro al
electrodo mas pequeño y el borne negativo al otro
electrodo. El instrumento puede ser calibrado
para expresar las mediciones directamente en
Ohm-centímetro a la tensión nominal de la batería.
Cabe acotar que se han desarrollado una gran
variedad de instrumentos digitales y analógicos
que utilizan numerosas variantes de los métodos
descriptos anteriormente, brindando lecturas
directas. Por ejemplo, existe un gran parque de
óhmetros marca Megger que utilizan un instrumento
de bobinas cruzadas que opera como cocientímetro
y posee un generador de CA accionado a manivela.
También hay equipos que utilizan generadores
electrónicos de alta frecuencia para efectuar
mediciones de puesta a tierra en torres de alta
tensión sin desconectar el hilo de guardia,
considerando que a esas frecuencias dicho hilo
presenta una reactancia inductiva suficientemente
elevada como para considerarlo un circuito
abierto. Además hay que tener en cuenta que las
descargas atmosféricas contienen componentes de
alta frecuencia.
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MÉTODO DE LOS TRES PUNTOS O TRIANGULACIÓN
Consiste en enterrar tres electrodos (A, B,
X), se disponen en forma de triángulo, tal como
se muestra en la figura 2, y medir la resistencia
combinada de cada par XA, XB, AB, siendo X la
resistencia de puesta a tierra buscada y A y B
las resistencias de los otros dos electrodos
conocidas.
Las resistencias en serie de cada par de puntos
de la puesta a tierra en el triángulo sera
determinada por la medida de voltaje y corriente
a través de la resistencia. Así quedan
determinadas las siguientes ecuaciones
Este método es conveniente para medidas de
resistencias de las bases de las torres, tierras
aisladas con varilla o puesta a tierra de
pequeñas instalaciones. No es conveniente para
medidas de resistencia bajas como las de mallas
de puesta a tierra de subestaciones grandes. El
principal problema de este metodo es que A y B
pueden ser demasiado grandes comparadas con X (A
y B no pueden superar a 5X), resultando poco
confiable el calculo.
R1 XA R2 XB R3 AB De donde X (R1R2-R3)/2
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MEDICIÓN DE LA RESISTIVIDAD POR EL MÉTODO DE LOS
CUATRO PUNTOS  
Generalmente la resistividad del terreno se mide
por el método universal de cuatro puntos
desarrollado por F. Wenner en 1915. El mismo
resulta el mas seguro en la práctica para medir
la resistividad promedio de volúmenes extensos de
suelos naturales.   En este método se clavan en
el suelo 4 electrodos pequeños (jabalinas)
dispuestos en línea recta con la misma distancia
"a" entre ellos y a una profundidad "b" que no
supere 1/10 de "a" (preferentemente 1/20 de
"a").Entonces se inyecta una corriente de
medición "I" que pasa por el terreno a través de
los dos electrodos extremos y simultáneamente se
mide la caída de tensión "U" entre los dos
electrodos interiores, utilizando un
potenciómetro o un voltímetro de alta impedancia
interna.
La teoría indica que la resistividad promedio del
suelo ? a una profundidad igual a la distancia
"a" vale aproximadamente
Si se efectúan una serie de mediciones
realizadas a diferentes distancias "a" se puede
construir un diagrama de resistividades del suelo
en función de la profundidad, que permite
detectar la existencia de distintas capas
geológicas en el terreno. Cabe acotar que en los
emplazamientos donde el terreno presenta
diferentes valores de resistividad en función de
la profundidad, la experiencia indica que el
valor mas adecuado para el diseño del dispersor a
tierra es el que se obtiene a una profundidad
mayor.
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MÉTODO DE LA CAIDA DE POTENCIAL.
La resistencia de los electrodos auxiliares se
desprecia, porque la resistencia del electrodo C
no tiene determinación de la caída de potencial
V. La corriente I una vez determinada se comporta
como contante. La resistencia del electrodo P,
hace parte de un circuito de alta impedancia y su
efecto se puede despreciar.
La resistencia de los electrodos auxiliares se
desprecia, porque la resistencia del electrodo C
no tiene determinación de la caída de potencial
V. La corriente I una vez determinada se comporta
como contante. La resistencia del electrodo P,
hace parte de un circuito de alta impedancia y su
efecto se puede despreciar.
MÉTODO DE LA CAIDA DE POTENCIAL
Es el método mas empleado, los electrodos son
dispuestos como lo muestra la figura E es el
electrodo de tierra con resistencia desconocida
P y C son los electrodos auxiliares colocados a
una distancia adecuada (). Una corriente (I)
conocida se hace circular a través de la tierra,
entrando por el electrodo E y saliendo por el
electrodo C. La medida de potencial entre los
electrodos E y P se toma como el voltaje V para
hallar la resistencia desconocida por medio de la
relación V/I .
La resistencia de los electrodos auxiliares se
desprecia, porque la resistencia del electrodo C
no tiene determinación de la caída de potencial
V. La corriente I una vez determinada se comporta
como contante. La resistencia del electrodo P,
hace parte de un circuito de alta impedancia y su
efecto se puede despreciar.