Pruebas de Resistencia a Tierra AEMC

7/27/2019 Pruebas de Resistencia a Tierra AEMC

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ENTEND I ENDOPRUEBAS DE RESISTENCIA DE TIERRA

E

I

Rx R1 R2 Rn-1 Rn

ZYX

Voltmetro (E)

Electrodo depotencialauxiliar

Electrodo detierra bajoprueba

Electrodo decorrienteauxiliar

Ampermetro (I)

Fuente decorriente

R

TIERRA

Barra de tomade tierra yabrazadera

Resistencia decontactoentre la barray el suelo

Ondasconcentricasde la tierra

100% de la distanciaentre X y Z

Resistancia

Variacin de Lectura

Areas deresistenciaEfectiva(sinsobreposicin)

X Y' Y Y'' Z

52% 62% 72%(de la distancia total de X a Z)

Resisitividad de la tierra

Resistividad del suelo

Medidas de tres puntos

Medidas de cuatro puntos

Medidas de Pinza

Technical Hotline: (800) 343-1391 www.aemc.com


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Entendiendo las Pruebasde Resistencia de Tierra

Seminario de un da

En estos tiempos en el que los cambios de los avances

tecnolgicos se suceden rpidamente, una buena toma de

tierra es mas importante que nunca para prevenir daos

costosos y el tiempo de inactividad debido a interrupciones

de servicio y la mala proteccin causada por una toma de

tierra pobre. Los sistemas de toma de tierra le ofrecen

proteccin de los fenmenos naturales como el relmpago

descargando el sistema de corriente, protegiendo al

personal de ser heridos y a los componentes de los

sistemas de ser daados. En sistemas de potencia

elctrica con toma de tierra con retorno, la toma de tierra

le ayuda a asegurar una rpida operacin de la proteccin

de los reles proporcionando caminos de fallos de baja

resistencia en casos de cambios potenciales no habituales

debidos a fallos. La toma de tierra de baja resistencia es

requerida para cumplir con la NEC, OSHA y otras normas

elctricas de seguridad.


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Lista de Contenidos

Resistividad de la Tierra ............................................................................................................................

Medidas de Resistividad de la Tierra (Medidas de 4-Puntos)...................................................................

Electrodos de Tierra ..................................................................................................................................

Principio de Pruebas de Resistencia de Tierra (Caida de Potencial Medida de 3-Puntos)....................

Sistema de Electrodos Mltiples ..............................................................................................................1

Consejos Tcnicos ...................................................................................................................................1

Medida de Resistencia de Tierra de Pinza (Modelos 3711 y 3731).........................................................1

Telecomunicaciones .................................................................................................................................2

Nomograma de Toma de Tierra................................................................................................................2

Grfico de Cada de Potencial .................................................................................................................2

Los Modelos 3711/3731 han reemplazado los Modelos 3710/3730

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2003 Chauvin Arnoux, Inc. d.b.a. AEMC Instrume

Libro de Trabajo Rev.

950.WKBK-GROUND-SP12


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Resistividad de la TierraEfectos de la Resistividad de la Tierra en la Resitencia deElectrodos de TierraLa resistividad de la tierra el el factor clave que determina cul ser la resistencia de unelectrodo de toma de tierra, y a que profundidad debe ser enterrada para obtener una

resistencia de tierra baja. La resistividad de la tierra vara mpliamente a travs delmundo y cambia con las estaciones. La resistividad de la tierra es determinada en granparte por su contenido de electrolitos, que consisten de humedad, minerales y salesdisueltas Una tierra seca posee una alta resistividad si contiene sales no solubles(Figura 1).

Resistividad (aprox.), -cmTierra Min. Promedio Mx.

Cenisas, cinders, salmuera, desperdicio 590 2,370 7,000

Arcilla, barro, lodo firme 340 4,060 16,300

Mismo anterior, solo con mayorproporcion de arena y grava 1,020 15,800 135,000

Grava, arena, piedras con un pocode arcilla o suelo firme 59,000 94,000 458,000

Factores que Afectan la Resistividad de la TierraDos muestras de tierra, cuando secadas completamente, pueden de hecho combertirse en muy buenos aislantes teniendo una resistividad en exceso de 109ohmio-centmetro. La resistividad de la muestra de tierra cambia muy rpidamentehasta que se llega a un aproximadamente a un 20% o ms de contenido de humedad(Figura 2).

Contenido de Humedad Resistividad - cm% por peso Suelo-sup. Suelo firme arenosa

0 >109 >109

2.5 250,000 150,000

5 165,000 43,000

10 53,000 18,500

15 19,000 10,500

20 12,000 6,300

30 6,400 4,200

La resistividad de la tierra es tambin influenciada por la temperatura.La Figura 3 muestra la variacin de la resistividad de marga arenosa, conteniendo15.2% de humedad, con cambios de temperatura desde 20 a -15C. En esta escala detemperatura la resistividad vara desde 7200 a 330,000 ohios-centmetros.

Temperatura ResistividadC F Ohmio-cm

20 68 7,20010 50 9,900

0 32 (agua) 13,800

0 32 (hielo) 30,000

-5 23 79,000

-15 14 330,000

LAS NOTAS

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FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 3


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Dado que la resistividad de la tierra est direcamente relacionada con el contenido dehumedad y la temperatura, es razonable asumir que la resistencia de cualquier sistemade toma de tierra variar a travs de las diferentes estaciones del ao. Tales variacionesson mostradas en la Figura 4. Ya que tanto la temperatura como el contenido dehumedad esdevienen ms estables a mayores distancias por debajo de la corteza de la

tierra, es coherente que un sistema de toma de tierra, para ser ms efectivo siempre,debera ser construido con la bara de tierra enterrada a una distancia considerable pordebajo de la corteza de la tierra. Los mejores resultados son obtenidos si la bara detierra alcanza la tabla de agua.

Variacin de temporada de la resistencia de tierra con un electrodo de tubo3/4" pulgada en tierra de arcilla con piedras. La profundidad del electrodo

en la tierra es 3 pies para Curva 1, y 10 pies para Curva 2

En algunas localidades, la resistividad de la tierra es tan alta que una toma de tierra debaja resitencia puede ser obtenida slo a alto coste y con un sistema de toma de tierraelaborado. En tales situaciones, puede ser econmico usar un sistema de bara de tierra detamao limitado y para reducir la resistividad de tierra incrementando perdidicamente elcontenido qumico soluble de la tierra. La Figura 5 muestra la reduccin substancial enresistividad de marga arenosa conseguida por un incremento del contenido de sal qumica.

Tierra tratada qumica-

mente est tambin sujetaa una variacin deresistividad considerablecon cambios de temper-atura, como se ve en laFigura 6. Si se empleatratamiento con sal, esnecesario usar barasdetierra que resistirncorrosin qumica.

LAS NOTAS

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0

20

40

60

80

Enero

Marzo

Mayo

Julio

Septiembre

Noviembre

Enero

Marzo

Mayo

Julio

Curva 1

Curva 2

FIGURA 4

EL EFECTO DE TEMPERATURA SOBRE LA

RESISTIVIDAD DE LA TIERRA QUE CONTIENE SAL*(Marga arenosa, 20% humedad, Sal 5% del peso de la humedad)Temperatura Resistividad(Grados C) (Ohmio-centimetro)

20 11010 1420 190-5 312-13 1,440

FIGURA 6

EL EFECTO DE CONTENIDO DE SAL* SOBRE LA

RESISTIVIDAD DE LA TIERRA(Marga arenosa, contenido de humedad,

15% por peso, Temperatura, 17C)Sal Aadida Resistividad

(% por peso de humedad) (Ohmio centimetro)0 10,700

0.1 1,8001.0 4605 19010 13020 100

FIGURA 5

*Tal como sulfato de cobre, carbonato de sodio, y otros.Las Sales deben aprobadas por EPA o por la ordinancia

local antes de ser usadas


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Medidas de Resistividad de la Tierra(Medidas de 4-puntos)Las medidas de resistividad son de dos tipos; el mtodo de 2-puntos y el de 4-puntos.El mtodo de 2-puntos es simplemente la resistencia medida entre dos puntos. Parala mayora de aplicaciones el mtodo ms preciso el de 4-puntos que es usado en el

Modelos de Probador de Tierra 4610, 4620, 4630 o 6470. El mtodo de 4-puntos(Figuras 7 y 8), como el nombre implica, requiere la insercin de cuatro electrodos ala misma distancia y en lnea en el rea de pruebas. Una corriente concocida desdeun generador de corriente constante es pasada por los electrodos de fuera. La cadade potencial (una funcin de la resistencia) es entonces medida a travs de los doselectrodos interiores. Los Modelos 4610, 4620, 4630 y 6470 son calibrados para leerdirectamente en ohmios.

Si A > 20 B, la frmula se transforma en: = 2AR (con A en cm) = 191.5 AR (con A enpies) = Resistividad de latierra (ohmio cm)

Donde: A = distancia entre los electrodos en centmetrosB = profundidad del electrodo en centimetros

El valor para ser utilizado por es el pro medio de la resistividad de tierra a unaprofundida equivalente a la distancia A entre dos electrodos.

Dado un pedazo de terreno considerable en el que determinar la resistividad ptima dela tierra un poco de intuicin es necesaria. Asumiendo que el objetivo es bajaresistividad, se debera dar preferencia a un rea conteniendo marga hmeda en contrade un rea seca y arenosa. Se debe tambin considerar la profundidad a la que laresistividad es requerida.

EjemploDespus de inspecionarla, el rea investigada ha sido reducida a un trozo de tierra deaproximadamente 75 pies cuadrados (7m2). Asumiendo que usted necesita determinar laresistividad a una profundidad de 15 pies (450cm). Entonces la distancia A entre loselectrodos debe ser equivalente a la profundidad a la que la resistividad promedio debe serdeteminada (15 pies, o 450cm). Usando la frmula Wenner ms simplificada ( = 2AR),la profundidad del electrodo de entonces ser una vigsima (1/20) parte del espacio entreeleltrodos o 8-7/8" (22.5cm).

LAS NOTAS

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R

B

X Xv Y Z

AA A

AAA

A

A

A

FIGURA 7

NOTA:Utilizar pies en lugar de cm:2 x (conversion from cm a pies) =(2) (3.14) (12) (2.54) = 191.5

FIGURA 8


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Distribuya los electrodos en un diseo de cuadrcula y conectelos con el instrumento comoes mostrado en la Figura 8. Proceda de la forma siguiente:

Quite el enlace puntal entre X y Xv (C1, P1) Conecte las cuatro baras auxiliares (Figura 7)

Por ejemplo, si la lectura es R = 15

(resistividad) = 2x A x RA (distancia entre electrod0s) = 450cm = 6.28 x 15 x 450 = 42,390 -cm

Electrodos de TierraEl trmino tierra es definido como una conexin conductora por la que un circuitoo equipo es conectado con la tierra. La conexin es usada para establecer y mantenerlo ms preciso posible el potencial de la tierra en el circuito o equipo conectado a l.Una tierra consiste de un conductor de toma de tierra, un conector de enlace, su(s)electrodo(s) de toma de tierra, y el suelo en contacto con el electrodo.

Toma de tierra tiene varias aplicaciones de proteccin. Para fenmenos naturales talescomo relmpagos, toma de tierras son usadas para descargar el sistema de corrienteantes que el personal pueda resultar herido o componentes del sistema puedan serdaados. Para potenciales ajenos debidos a fallos en sistemas de potencia elctrica convueltas de tierra, tomas de tierra ayudan a asegurar un rpido funcionamiento de losrelevos protectivos al proporcionar caminos de baja resistencia para la corriente de fallida.Esto permite la eliminacin del potencial ajeno tan rpidamente como sea posible. Latoma de tierra debera drenar el potencial ajeno antes que haya heridos entre el personaly que la potencia o el sistema de comunicaciones sea daado.

Lo idneo, para mantener un potencial de refrencia para seguridad del instrumento,para proteccin en contra de electricidad esttica y para limitar el sistema a un voltagede marco para seguridad del operario, la resistencia de tierra debera ser zero ohmios.En realidad, como describiremos ms adelante en el texto, este valor no puede serobtenido.

Ultimo, pero no menos importante, una resistencia de tierra baja es esencial paracumplir los estndards de seguridad NEC, OSHA y otros.

La Figura 9 muestra una bara de toma de tierra. La resistencia del electrodo posee loscomponentes siguientes:(A) La resistencia del metal y de la conexin a este(B) La resistencia de contacto de la tierra de alrededor al electrodo(C) La resistencia en la tierra de alrededor a flujo de corriente o resistividad de tierra

que es amenudo el factor ms significante.

Ms especificamente:(A) Electrodos de toma de tierra estnnormalemente hechos de un metal muyconductivo (cobre o chapado de cobre) consecciones transversales adecuadas de manera

que la resistencia total es insignificante.

(B) El Instituto nacional de Estndards yTecnologa ha demostrado que la resistenciaentre el electrodo y la tierra del alrededor esinsignificante si el electrodo no tiene pintura,grasa, o otras capas, y si la tierra estafirmemente compactada.

(C) El nico componente que queda es laresistencia de la tierra del alrededor. Elelectrodo puede ser visto como envuelto

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Barra de tomade tierra yabrazadera

Resistencia decontactoentre la barray el suelo

Ondasconcentricasde la tierra

FIGURA 9


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por capas concntricas de tierra, todas del mismo grosor. Como ms cercana la capa alelectrodo, ms pequea es su superficie; as pues, ms grande es su resistencia.Como ms lejanas las capas estn del electrodo, mayor es la superficie de la capa; aspues menor es su resistencia. Eventualmente, aadir capas a una distancia delelectrodo de la toma de tierra ya no afectar de forma notable la resistencia total dela tierra de alrededor del electrodo. La distancia a la que este efecto ocurre es llamada el

rea de resistencia efectiva y es directamente dependiente de la profundidad del electrodo detoma de tierra.

Efecto del Tamao del Electrodo de Toma de Tierra y de laProfundidad Sobre la DistanciaTamao: Incrementando el dimetro de la bara no reduce materialmentesu resistencia. Doblar el dimetro reduce la resistencia por menos de 10% (Figura 10).

Profundidad: Cuando una bara de toma de tierra es enterrada ms profundamente bajotierra, su resistencia es reducida subtancialmente. En general, doblando la longitud dela bara reduce la resistencia por un 40% adicional (Figura 11). El NEC 2005, 250.52 (A)(5)requiere un mnimo de 8 ft (2.4m) a estar en contacto con la tierra. La ms comn esuna bara cilndrica de 10ft (3m) que cumple con el cdigo de NEC. Un dimetro mnimode 5/8 pulgadas (1.59cm) es requerido para baras de acero y 1/2 pulgada (1.27cm)para baras de cobre o de acero chapado de cobre (NEC 2005, 250.52). Los dimetrosprcticos mnimos por limitaciones de enterrado para baras de 10 ft (3m) son:

1/2 pulgada (1.27cm) en tierra promedio 5/8 pulgadas (1.59cm) en tierra hmeda 3/4 pulgadas (1.91cm) en tierra dura o para profundidades de enterrado

de ms de 10 pies

LAS NOTAS

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0

2550

75

100

1/2 5/8 3/4 1 1 1/4 1 1/2 1 3/4

Dimetro de Barra (pulgadas)

Resistanciaen%

FIGURA 10

5 15 25 35 40 50 60 70

1

2

3

456

8

10

20

30

40

60

80

100

200

Profundidad de entierro en pies

Resistencia de Tierra contra profundidad

de barra de toma de tierra

Resistanciaenohmios

1/2" dia.1" dia.

FIGURA 11


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Nomograma de Toma de Tierra

1. Seleccione la resistencia requerida en la escala R.

2. Seleccione la resistividad aparente en la escala P.

3. Coloque escuadrn en las escalas R y P, y permita que interseccione con la escala K.

4. Marque el punto en la escala K.

5. Coloque el escuadrn sobre el punto de la escala K y sobre la escala DIA, y permita

que interseccione con la escala D.

6. El punto en la escala D ser la profundidad de la bara requerida para la resistenciaen la escala R.

100

10090

80

70

60

50

40

30

20

15

10

5

4

3

2

1

90

8070

60

50

40

30

20

15

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

R

P

D

K

DIA

100000

50000

40000

30000

20000

15000

10000

5000

4000

3000

2000

1000

500

8

7

6

5

4

3

1

1.5

1

3/4

5/8

1/2

1/4

Dimetro de BarraPulgadas

Profundidad de BarraPies

Barra de Toma de TierraResistencia Ohmios

Resistividad de la Tierra(Ohmios-centimetros)

FIGURA 12


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Principio de Prueba de Resistencia de Tierra(Cada de Potencial Medida de 3-puntos)La diferencia de potencial entre las baras X y Y es medida por un multmetro, y el flujode corriente entre las baras X y Z es medido por un ammetro. (Nota: X, Y y Z puedenser llamados X, P y C en un probador de 3-puntos o C1, P2 y C2 en un probador de

4-puntos.) (Vea la Figura 13.)

Por la Ley de Ohm E = RI o R = E/I, podemos obtener la resistencia R del electrodode tierra. Si E = 20V y I = 1A, entonces

R = E = 20 = 20

I 1

No es necesario realizar todas las medidas cuando se usa un probador de tierra. Elprobador de tierra medir directamente al generar su propia corriente y mostrando laresistencia del electrodo de tierra.

Posicin de los Electrodos Auxiliares en MedidasEl objetivo en medir de forma precisa la resistencia a tierra es colocar el electrodo decorriente auxiliar Z suficientemente lejos del electrodo de tierra bajo prueba de maneraque el electrodo de potencial auxiliar Y est fuera de las reas de resistencia efectivadel electrodo de tierra y del electrodo de corriente auxiliar. La mejor manera dedescubrir si la bara de potencial auxiliar Y est fuera de las reas de resistenciaefectiva es moverla entre X y Z y tomar una lectura en cada sitio. (Vea la Figura 16.)Si la bara de potencial auxiliar Y est en un rea de resistencia efectiva (o en las dos sse sobreponen, como en la Figura 14), al desplazarla las lecturas tomadas variarnnotablemente de valor. Bajo estas condiciones, no se puede determinar un valorexacto para la resistencia de tierra.

Por otra parte, si la bara de potencial auxiliar Y est situada fuera de las reas deresistencia efectiva (Figura 15), cuando Y es movida arriba y abajo la variacin de lalectura es mnima. Las lecturas tomadas deberan estar relativamente cerca las unasde las otras, y son los mejores valores para la resistencia a tierra de la tierra X. Laslecturas deberan ser dibujadas para asegurar que caen en una regin plateau comose muestra en la Figura 15. La regin es a menudo llamada el rea 62%.

ZYX

Voltmetro (E)


Electrodo detierra bajoprueba


Ampermetro (I)

Fuente decorriente

R

TIERRA

FIGURA 13


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Resistencia

Variacin de Lectura

Areas de resistenciaEfectiva(sobreposicin)

X Y' Y Y'' Z




Resistancia

Variacin de Lectura

Areas deresistenciaEfectiva

(sinsobreposicin)

X Y' Y Y'' Z


FIGURA 14

FIGURA 15

LAS NOTAS


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Midiendo la Resistencia de losElectrodos de Tierra (Mtodo 62%)El Mtodo 62% ha sido adoptado despus de consideracin grfica y despus dehaberlo probado. Es el mtodo ms preciso pero est limitado por el hecho quela tierra probada es una sola unidad.

Este mtodo es aplicable slocuando los tres electrodos estn en lnea recta y la tierraes un slo electrodo, tubo, o placa, etc., como en la Figura 16.

Considere la Figura 17, que muestra las reas de resistencia efectiva (capas concntricas)

del electrodo de tierra X y del electrodo de corriente auxiliar Z. Las reas de resistenciase sobreponen. Si se tomaran lecturas moviendo el electrodo de potencia auxiliarY hacia X o Z, las diferencias entre lecturas seran enormes y uno no podra obteneruna lectura dentro de una banda de tolerancia razonable. Las reas sensitivas sesobreponen y actan constantemente para incrementar la resistencia a medida queY es alejada de X.

Pinzas

Barra de Tierra

Electrodo Y Electrodo Z

Tira deTierra

PressTo

Measure

X-Z

Xv-Y

Xv-Y

ZYX XvC1 P1 P2 C2

Fault

Hi Resistance

Hi Noise

DIGITAL GROUND RESISTANCE TESTERMODEL 4610

AUTORANGINGREFERTO USERMANUAL

FORFAULT WARNING LIGHTEXPLANATIONS

!

AEMCI N S T R U M E N T S

Y ZX

52% 62% 72%0% 100% de distanciaentre X y Z(de la distancia total desede X a Z)

Barra de Tierra Electrodo Y Electrodo Z

-10% 3rdmedida

+10% 2ndmedida

FIGURA 16

Distancia desde Y al electrodo de tierra

Resistancia

Areas deresistencia efectivasobrepuestas

X Y Z

Electrodode

Tierra BajoPrueba

Electrodode

PotencialAuxiliar

Electrodode

CorrienteAuxiliar

FIGURA 17


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Ahora considere la Figura 18, donde los electrodos X y Z estn suficientementedistanciados de manera que las reas de resistencia efectiva no se sobreponen. Sidibujamos la resistencia medida descubrimos que las medidas se contrarestan cuandoY es colocado a un 62% de la distancia desde X a Y, y que las lecturas en cualquierlado del sitio inicial de Y son muy probables de estar dentro de la banda de toleranciaestablecida. Esta banda de tolerancia es definida por el usuario y es expresada

como un porcentaje de la lectura inicial: 2%, 5%, 10%, etc.

Distancia entre Electrodos AuxiliaresNo se puede dar una distancia especfica entre X y Z, ya que esta distancia es relativa

al dimetro del electrodo probado, su longitud, la homogeneidad de la tierra probada, yespecialmente, las reas de resistencia efectiva. Sin embargo, una distancia aproximadapuede ser determinada desde la tabla siguiente que es dada para una tierrahomognea y para un electrodo de 1" de dimetro. (Para un dimetro de 1/2",reduzca la distancia un 10%; para un dimetro de 2" aumente la distancia un 10%;para un dimetro de 1/2",reduzca la distancia un 10%.)

Distancia aproximada a los electrodos auxiliaresusando el mtodo 62%

Profundidad enterrado Distancia a Y Distancia a Z

16 ft 45 ft 172 ft

18 ft 50 ft 180 ft

10 ft 55 ft 188 ft

12 ft 60 ft 196 ft18 ft 71 ft 115 ft

20 ft 74 ft 120 ft

30 ft 86 ft 140 ft

Resistancia

Distancia de Y al electrodo de tierra

Areas deresistanciaefectivano sesobreponen

X Y Z

Electrodo deTierra bajo

prueba



D

62% de D 38% de D

Resistancia delelectrodo decorriente auxiliar

Resistancia del electrodo de tierra

FIGURA 18


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Distancia entre Mltiples BarasVarios electrodos en paralelo proporcionan una resistencia menor al sueloque un slo electrodo. Instalaciones de alta capacidad requieren unaresistencia de toma de tierra baja. Varias baras son usadas paraproporcionar esta resistencia.

Una Segunda bara no propociona una resistencia total de la mitad de lade una sla bara a menos que las dos estn varias baras de distanciaaparte. Para conseguir la resistencia de toma de tierra coloque variasbaras separadas por una bara de distancia en lnea, en un crculo,tringulo hueco, o cuadrado. La resistencia equivalente puede sercalculada dividiendo por el nmero de baras y multiplicando por elfactor X (mostrado abajo). Consideraciones adicionales sobre potencialesde paso y de toque deberan ser corregidos por la geometra.

Multiplicando Factores para Varias Baras

Nmero de Baras X

12 1.16

13 1.29

14 1.36

18 1.68

12 1.80

16 1.92

20 2.00

24 2.16

Colocar baras adicionales dentro del perfero de una forma no reducir

la resistencia de tierra por debajo de la de las baras perifricas solas.


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Sistema de Electrodos MultiplesUn electrodo de tierra enterrado es un medio econmico y simple de hacer un buensistema de toma de tierra, pero algunas veces una sla bara no proporciona unaresistencia suficientemente baja, y varios electrodos de tierra sern enterrados y

conectados en paralelo con un cable.

Muy amenudo, cuando dos, tres o cuatroelectrodos de tierra son usados, sonenterrados en lnea recta; cuando cuatroo ms son usados, una configuracin decuadrado hueco es usada y los electrodosde tierra son an conectados en paraleloy estan igualemente distanciados(Figura 19).

En sistemas de electrodos mltiples, elmtodo 62% de distancia entre electrodosya no puede ser aplicado directamente.La distancia entre los electrodos auxiliaresest ahora basada en la distancia decuadrcula mmima (es decir, en un

cuadrado, la diagonal; en una lnea, lalongitud total. Por ejemplo, un cuadradocon un lado de 20 pies tendr unadiagonal de aproximadamente 28 pies).

Sistema de Electrodos Mltiples

Distancia de Cuad. Mx Distancia a Y Distancia a Z

116 pies 178 pies 125 pies



















DIAGONAL

DIAGONAL

a

a a

a

FIGURA 19


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Consejos TecnicosRuido ExcesivoRuido excesivo puede interferir con las pruebas debido a los largos cables usados pararealizar una prueba de cada de potencial. Un voltmetro puede ser utilizado paraidentificar este problema. Conecte los cables X, Y y Z a los electrodos auxiliares

como para una prueba de resistencia de tierra estndard. Use el voltmetro para probarel voltage a travs de las terminales X y Z (Figura 20).

La lectura del voltage debera estar dentro de las tolerancias de voltage superfluosaceptables para su probador de tierra. Si el voltage excede este valor, pruebe lastcnicas siguientes:

A) Trence los cables auxiliares juntos. Esto a menudo tiene el efecto

de cancelar los voltages de modo comn entre estos dos conductores(Figura 21).

Bara de tierra


Tira detierra

Z

Y

X

X

v

TEST RANGETEST CURRENT

2 10 502

20200 2 20

FIGURA 20

Bara de tierra


Tira detierra

Z

Y

X

X

v


2 10 502

20200 2 20

FIGURA 21


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B) Si el mtodo previo fracasa, intente cambiar la alineacin de los cables auxiliares demanera que no estn en paralelo con las lneas de potencia por encima o por debajotierra (Figura 22).

C) Si todava no se ha obtenido un valor de voltage bajo satisfactorio, puede ser que senecesite usar cables protegidos. El blindaje acta para proteger el conductor internocapturando el voltage y drenndolo a la tierra (Figura 23).

1. Separe los blindajes a los electrodos auxiliares.

2. Conecte los tres blindaje juntos en (pero no al) el intrumento.

3. Conecte con tierra de forma slida el blindaje restante a la tomade tierra bajo prueba.

Z

Y

X

X

v


2 10 502

20 200 220

Bara de tierra


Tira de tierra

Escudo de tierra

Flote escudo Flote escudo

Conecte los tres escudos juntos

Z

Y

X

X

v


2 10 502

20 200 2 20

Desconecte la tierrabajo prueba

FIGURA 22

FIGURA 23


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Resistencia de Bara Auxiliar ExcessivaLa funcin inherente de un probador de tierra de cada de potencial es entrar unacorriente constante dentro de la tierra y medir la cada de voltage a travs de electrodosauxiliares. Una resistencia excesiva de uno o de los dos electrodos auxiliares puedeinhibir esta funcin. Esto es causado por una alta resistividad de la tierra o por un malcontacto entre el electrodo auxiliar y la tierra de alrededor (Figura 24).

Para asegurar un buen contacto con la tierra, comprima la tierra que est directamentealrededor del electrodo auxiliar para eliminar bolsas de aire formadas al insertar la bara.Si la resistividad de la tierra es el problema, vierta agua alrededor de los electrodosauxiliares. Esto reduce la resistencia de contacto del electrodo auxiliar sin afectar lasmedidas.

Capa de Alquitrn o de CementoA veces una prueba debe ser realizada sobre una bara de toma de tierra que est rodeadapor una capa de alquitrn o de cemento, donde electrodos auxiliares no pueden serenterrados fcilmente. En estos casos, rejillas metlicas y agua pueden ser usadas paareemplazar los electrodos auxiliares, como es mostrado en la Figura 25.

Coloque las rejillas sobre el suelo a la misma distancia de la bara de tierra bajo pruebacomo pondra los electrodos auxiliares en una prueba de cada de potencial estndard.

Vierta agua sobre las rejillas y permita que se empapen. Estas rejillas ahora realizarnla misma funcin que realizaran los electrodos auxiliares enterrados.

TIERRE

BOLSAS DE AIRE

AGUA

Agua

Rejillas

Bara detierra

LOBAT

PressTo

Measure

X-Z

Xv-Y

Xv-Y

ZYXC1 P2 C2

Fault

Hi Resistance

Hi Noise

GROUND RESISTANCE TESTERMODEL 3640

AUTORANGINGREFERTO USERMANUAL

FORFAULT WARNING LIGHTEXPLANATIONS

!

I N S T RU ME N T S

FIGURA 24

FIGURA 25


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Medida de Resistencia de Tierra de Pinza(Modelos 3711 y 3731)Este mtodo de medida es innovador y nico. Ofrece la habilidad de medir la resistencia sindesconectar la toma de tierra. Este tipo de medida tambin ofrece la ventaja de incluirlas resistencias de enlace con la tierra y de conexin de toma de tierra total.

Principio de FuncionamientoNormalmente, un sistema de toma de tierra de lnea de distribucin comn puede sersimulado como un circuito bsico simple como se muestra en la Figura 27 o un circuitoequivalente, mostrado en la Figura 30. Si un voltage E es aplicado a cualquier punto detoma de tierra medido Rx a travs de un transformador especial, la corriente I circula atravs del circuito, estableciendo as la siguiente ecuacin.

1E/I = Rx + donde, normalmente

n 1

Rk

k=1

As pues, se establece que E/I = Rx.Si I es detectada con E constante, laresistencia del punto de toma de tierramedida puede ser obtenida. Refiraseotra vez a las Figuras 26 y 27. Lacorriente es alimentada al transfor-mador especial a travs de unamplificador de potencia desde unoscilador de voltage constante de2.4kHz. Esta corriente es detectada porun CT de deteccin. Slo la seal defrecuencia 2.4 kHz es amplificada porun amplificador de filtro. Esto ocurreantes de la converin A/D y despusde rectificacin sncrona. Es entonces

mostrada en el LCD.

El amplificador de filtro es usado paracortar tanto la corriente de tierra afrecuencia comercial como el ruido dealta frecuencia. El voltage es detectadopor cables bobinados alrededor el CTde inyeccin que es entoncesampliado, rectificado y comparado porun comparador de nivel. Si la pinzano est cerrada adecuadamente,un anunciador de pinza abiertaaparece en el LCD.

E

I

Rx R1 R2 Rn-1 Rn

1Rx >>

n 1

Rk

k=1

E

I

Rx R1 R2 Rn-1 Rn

FIGURA 26

FIGURA 27


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Ejemplos: Medidas en el Campo TpicasTransformador Montado en un PosteQuite cualquier montura que cubra el conductor de tierra, y proporcione espaciosuficiente lara las pinzas del Modelo 3711/3731, que deben de ser capaces de cerrarcon facilidad alrededor del conductor. Las pinzas pueden ser colocadas alrededor de la

bara de tierra en s. Nota: La pinza debe ser colocada de forma que las pinzas estnen un camino elctrico desde el neutral del sistema o cable de tierra a la(s) bara(s) detoma de tierra dependiendo del circuito.

Seleccione la escala de corriente A. Pince el conductor de tierra y mida la corriente detierra. La escala de corriente mxima es 30A. Si la corriente de tierra excede 5A, lasmedidas de resistencia de tierra no son posibles. No siga adelante con las medidas. Ensu lugar, quite el probador del circuito, anotando el lugar para mantenimiento, y contine alproximo sitio de prueba.

Despus de anotar la corriente de tierra, seleccione la escala de resistencia de tierra ymida la resistencia deirectamente. La lectura que usted mida con el 3711/3731 indica laresistencia no slo de la bara, pero tambin de la coneccin al neutral del sistema ytodas las conecciones de enlace entre el neutral y la bara.

Nota que en la Figura 28 hay una placa inferior y una bara de tierra. En este tipo decircuitos, el instrumento debe ser colocado por encima del enlace de manera que las dostomas de tierra son inculidas en la prueba. Para futuras referencias note la fecha, lalectura en ohmios, la lectura de corriente y el nmero de punto. Reemplace cualquiermontura que haya sacado del conductor. Nota: Una lectura alta indica uno o ms delo siguiente:

FIGURA 28

A) una bara de tierra pobre

B) un conductor con toma detierra abierta

C) enlaces de alta resistencia en la bara oempalmes en el conductor; busqueenterrados tapas inferiores divididas,pinzas y conexines martilladas.

Conductorde toma detierra

Nivel de tierra

Bara detierra


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Entrada o Medidor de ServicioSiga bsicamente el mismo procedimiento del primer ejemplo. Nota que la Figura 29muestra la posibilidad de varias baras de tierra, y en la Figura 30 las baras de tierra hansido reemplazadas con una tubera de agua como toma de tierra. Usted puede tambintener los dos tipos actuando como toma de tierra. En estos casos, es necesario hacerlas medidas entre el neutral de servicio y los dos puntos de toma de tierra.

Caja deServicio

Medidor deServicio

Transformadormontado en unposte

Pared delEdificio

Baras detierra

Nivel de Tierra

Tubera de Agua

Caja deServicioMedidor deServicio

Transformadormontado en unposte

Pared delEdificio

FIGURA 29

FIGURA 30


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Transformador Montado en PlataformaNota: Nunca abra el recinto del transformador. Son propiedad de la compaa elctrica.Esta prueba es slo para expertos en alto voltage.

Siga todos los requerimientos de seguridad, ya que est presente un voltage

peligrosamente alto. Localice y numere todas las baras (normalmente slo una baraest presente). Si las baras de tierra estn dentro del recinto, refirase a la Figura 31y si estn fuera del recinto, refirase a la Figura 31. Si una sla bara es hallada dentrodel recinto, la medida debera ser tomada en el conductor justo antes de la unincon la bara de tierra. A menudo, ms de un conductor de tierra est atado a estapinza, haciendo un blucle hacia el recinto o el neutral.

En muchos casos, la mejor lectura puede ser obtenida al pinzar el 3711/3731 sobre labara de tierra en si, por debajo del punto donde los conductores de tierra estn unidosa la bara, de manera que usted estar midiendo el circuito de tierra. Se debe tenercuidado al buscar un conductor on slo un camino de retorno al neutral.

TelecomunicacionesEl probador de tierra de pinza desarrollado por AEMC y discutido en el captulo previoha rebolucionado la habilidad de las compaas elctricas de medir sus valores deresistencia de tierra. Este mismo instrumento probado y esta tecnologa puede seraplicada a industrias telefnicas para ayudar en la deteccin de problemas de toma detierra y de enlaces. Ya que el equipamento trabaja en voltages menores, la habilidaddel sistema de eliminar cualquier sobrepotencial creado por el hombre o natural seconvierte en mucho ms crtica. El probador de cada de potencial tradicional demostrrequerir mucho trabajo y dejaba mucha interpretacin a manos de la persona realizandola prueba. An ms importante, el mtodo de prueba de tierra de pinza permite alusuario realizar esta lectura necesaria sin el riesgo de poner fuera de servicio la tomade tierra bajo prueba.

En muchas aplicaciones, la toma de tierra consiste en una unin de los dos Servicios

juntos para evitar cualquier diferencia de potencial que podra ser peligrosa tanto para elequipamento como para el personal. El Ohmetro de pinza puede ser usado para probarestas uniones importantes.

Aqu hay algunas de las soluciones y de los procedimientos de pinza que tienenaplicaciones para la industria telefnica.

Baras de tierra

Recinto

Servicio bajo tierra

Neutralconcntrico

Servicio

Bus

PuertaAbierta

PuertaAbierta

FIGURA 31


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Recintos y Armarios TelefnicosTener una toma de tierra juega un papel muy importante en el mantenimiento deequipos sensitivos en armarios y recintos telefnicos. Para proteger este equipamento,un camino de baja resistencia debe ser mantenido para que cualquier potencial de

sobrevoltage sean conducidos de forma segura a la tierra. Esta prueba de resistencia esrealizado pinzando un probador de tierra Modelo 3711/3731 alrededor de la bara detoma de tierra enterrada, debajo cualquier coneccin de unin comn entre la compaatelefnica y la elctrica.

Para evitar cualquier potencial devoltage alto entre las compaasde telfono y elctrica, se crea unenlace de baja resistencia. Laintegridad del enlace es realizadapinzando el cable de cobre Nm. 6entre la bara de tierra principal(MGB) y el neutral con toma detierra mltiple de la compaaelctrica (MGN). El valor deresistencia mostrado en elprobador tambin incluir termialessueltas o mal enterradas quepueden haberse degradadodurante el tiempo.

Adems, el probador de tierra depinza puede ser usado como unampermetro de RMS verdadero.

Baras detierra

Recinto

Servicio bajo tierra

FIGURA 32

Placa de panel AC

Medidor de potencia

120/240V

servicio de

alimentacin

Bara de tierra

Resistencia de tierra

Integridad del enlace

Cable de tierraConducto o cable del telfono

FIGURA 33

MedidorVatio-hora

Interruptor detransferencia

Desactivadorde rayos

Tierra de lacompaia

elctrica

Bara detierra

(longitud 8 pies)

Amario determinal adistancia

NOTA: Si se usan diferentes barasde tierra para las tomas de tierra deltelfono y elctrico, las baras debenser enlazadas usando cable de tierradel nm 6

Tierra de lacompaiatelefnica

FIGURA 34


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Tomas de Tierra de PedestalTodas las cubiertas de cable son unidas a una barra de toma de tierra dentro de cadapedestal. Esta barra de toma de tierra est conectada con la tierra a travs de una barade tierra enterrada. La resistencia de la bara de tierra puede ser encontrada usando elinstrumento pinzado sobre la bara de tierra o el cable Nm. 6 conectando estos dospuntos. Vea la Figura 35.

La proteccin del cable se une con MGNLa proteccin del cable en un recinto telefnico enterrado o sobre tierra puede teneruna toma de tierra a travs del neutral de varias tomas de tierra de la compaaelctrica. El probador de tierra de pinza puede ser utilizado para asegurar que estaconeccin ha sido terminada satisfactoriamente. El camino de retorno de bajaresistencia para que el instrumento haga esta medida ser desde este cable de enlacebajo prueba al MGN y vuelta a travs de otros enlaces corriente hacia arriba o haciaabajo (teora de resistencia paralela).

El probador de tierra de pinza tambin es un ammetro de RMS Verdadero.

Bara de tierra

Coneccin de cubierta

Bara de tierra

Coneccin decubierta

Nivel de tierra

Nivel detierra

Bara de tierra

Bara de tierra

PedestalTelefnico

PedestalTelefnico

1. Elimine la coneccinde la bara de tierra alpedestal

2. Extienda el cable de labara pedestal a la barade tierra usando unpuente temporal

Nota: el puente temporal sloes requerido si el pedestal nopermite que quepa el probador.

FIGURA 35


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Nomograma de Toma de Tierra

1. Seleccione la resistencia requerida en la escala R.

2. Seleccione la resistividad aparente en la escala P.

3. Coloque la regla sobre las escalas R y P, y permita que cruce con la escala K.

4. Marque el punto en la escala K.

5. Coloque la regla sobre el punto de la escala K, y permita que cruce con la escala D.

6. El punto en la escala D sera la profundidad de la bara requerida para la resistencia en la escala R.

100

10090

80

70

60

50

40

30

20

15

10

5

4

3

2

1

90

80

70

60

50

40

30

20

15

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

R

P

D

K

DIA

100000

50000

40000

30000

20000

15000

10000

5000

4000

3000

2000

1000

500

8

7

6

5

4

3

1

1.5

1

3/4

5/8

1/2

1/4

Dimetro de BaPulgadas

Profundidad de BarraPies

Barra de Toma de TierraResistencia Ohmios

Resistividad de la Tierra(Ohmios-centimetros)


26/26

Grafico de Caida de Potencial

50 100

45 90

40 80

35 70

30 60

25 50

20 40

15 30

10 20

5 10

0 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1Distancia en pies desde Fundacin bajo Prueba hasta el Electrodo de Voltaje

Escala Mutiple de Distanca: x1 x10

Condiciones de Prueba

Temp: ___________ Tierra: Hmeda Seca

Tipo de Tierra

Marga Arena y Gravilla Pizarra Arcilla Piedra Caliza

Arenisca Granito Pizarra Caliza Other ________________________

Mfr. Instrumento _______________ Nombre de Operario___________________________________________________________________

Modelo _______________ Localidad___________________________________ Fecha_______________________________________

Nm de Serie# _______________Tipo de Sistema de Tierra: Una Barra Profundidad de la Barra__________________ pies

Varias Barras (Grid) Dimensin de la rejila en diagonal ms larga_____ pies

Distancia del Electrode Z _______________________________________________________________ pies

Distancia del

Electrodo (Y)de Voltajedesde la

Tierra bajoPrueba (X)

Medicin deResistencia

Pies OHMIOS

Escala de : 50

Resistancia 100

Multiplier: x1

x10

Resistencia()

%

100

90

80

72

70

62

60

52

50

40

30

20

10

0

Pruebas de Resistencia a Tierra AEMC

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