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Carlos Paternina
Introducción
En el tema de la seguridad eléctrica un sistema de puesta a tierra es de vital importancia para brindar seguridad a las personas en primer lugar y para la protección de equipos sensible a las sobretensiones. El telurómetro es un aparato que nos permite realizar la medición de un SPAT para comprobar su correcto funcionamiento siendo así el principal indicador del estado del mismo.
Un telurómetro es un equipo profesional para efectuar mediciones en Sistemas de Puesta a Tierra en parámetros de voltaje y resistencia.
Tipos de telurómetro
- TELUROMERO ANALÓGICO
La forma y procedimiento para medir la resistencia del pozo es la misma la única diferencia es que el valor obtenido lo marcará la aguja y este dependerá de la escala que se este utilizando
Marca: TAE KWANGModelo: TKE-1030
- TELURÓMETRO DIGITAL
Son lo que actualmente son mayormente utilizados y su utilización es mas precisa al arrojarnos un único valor en el display eliminándose asi los errores de medición por paralelaje
¿Para que nos sirve averiguar conocer la resistencia del pozo a tierra?
Para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con las instalaciones, se hace necesario un sistema de puesta a tierra así como mantener en condiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.
Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad del terreno tienen por objeto garantizar ésta seguridad, no sólo en condiciones normales de funcionamiento, sino también ante cualquier circunstancia que anule el aislamiento de las líneas
Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar o efectuar el mantenimiento de un sistema de puesta a tierra: la resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios) y la resistividad del terreno (medida en ohmios metro).
Funcionamiento como voltímetro
En la función voltímetro, el equipo opera como voltímetro convencional de C.A. y permite verificar la presencia y medir las tensiones generadas por las corrientes parásitas.
Se colocará la de tensión a 25 m del punto de puesta a tierra (seccionamiento) y la de corriente a 15 m adicionales (es decir a 40 m del punto de puesta a tierra).
Se efectuará la medición y se anotará el valor. Una vez obtenido este valor, se acerca la sonda de tensión 1 m respecto al punto anterior y se vuelve a medir.
Se repite la operación anterior pero esta vez alejándose 1 m respecto al punto anterior y se vuelve a medir. Si los dos nuevos valores son idénticos al inicial, o la diferencia es menos de( -3 %) o (+3 %) respectivamente, la medición se dará por correcta, puesto que estaríamos en zona lineal y se anotará en el informe del instalador como valor de resistencia de tierra (también se anotará la distancia de la sonda de tensión, en este caso 25 m).
Si las variaciones son mayores de las expresadas, alejaremos más ambas sondas. Así colocaremos la de tensión a 50 m y la de corriente a 30 m adicionales (es decir a 80 m del punto de puesta a tierra). Como puede verse las distancias son el doble que las anteriores. Como en el caso anterior se tomará la medición en este punto y las correspondientes al movimiento de alejamiento y acercamiento de la sonda de tensión de 1 m. Si por los valores obtenidos vemos que ya estamos en zona lineal daremos la medición por correcta. Si no es así colocaremos los testigos a 75 m y 45 m (120 m) respectivamente y repetiremos el procedimiento.
¿Es importante conocer la resistividad del terreno?
La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad, es conocida además como la resistencia específica del terreno, para nosotros nos es de mucha importancia el poder conocer estos datos ya que influirán mucho en las mediciones que realicemos.
Los telurometros MRU-100/MRU-101. Estos telurómetros son portátiles y miden la resistencia de puesta a tierra y la resistividad por el método de Wenner.
El método de Wenner consiste en medir la resistividad del suelo, para esto se insertartán 4 electrodos en el suelo. Los cuatro electrodos se colocan en línea recta y a una misma profundidad de penetración, las mediciones de resistividad dependerán de la distancia entre electrodos y de la resistividad del terreno.
Personal que debe efectuar las mediciones
La persona que efectúa las mediciones debe ser un instalador eléctrico autorizado o personal técnicamente competente. Como tal instalador o técnico competente, conocerá las normas básicas de seguridad en el ámbito de este procedimiento y estará familiarizado con el manejo del telurómetro con el que se efectuarán las mediciones. Previo a cualquier medición, habrá leído y entendido este procedimiento o habrá solicitado la oportuna formación adicional al respecto.
Preparación y montaje de la prueba utilizando telurómetro Extech 382152
1. Conecte los cables de prueba al medidor como sigue:
• Cable verde a la terminal 'E'
• Cable amarillo a la terminal 'P'
• Cable rojo a la terminal 'C'
2. Inserte las varillas auxiliares de tierra C1 y P1 (incluidas) en la tierra. Alinee las varillas equidistantes a la conexión de tierra existente y en línea recta como se indica en el diagrama anterior.
3. Asegure que las varillas estén separadas 5 y 10 metros (17 y 33 ft) entré sí. si las varillas auxiliares son colocadas muy cerca de la varilla de tierra, se obtendrán medidas imprecisas.
4. Conecte las abrazaderas de los cables de prueba a las varillas de tierra y la varilla de tierra existente como se muestra en el diagrama.
Prueba de resistencia de tierra
1. Fije el selector de función en la posición ohms y fije el conmutador de escala de resistencia en la escala apropiada.
2. Presione la tecla «PUSH-ON» para realizar una prueba única momentánea.
3. Presione las teclas «PUSH-ON» y «TIMER ON» simultáneamente para iniciar una prueba de 3 minutos. La prueba de 3 minutos se apaga automáticamente después de 3 minutos. Presione la tecla «Timer OFF» para terminar una prueba automática en cualquier momento.
4. Note la lectura del LCD. El LED de estado de prueba del panel frontal se iluminará si la prueba funciona correctamente. Si el LED no se ilumina revise la existencia de problemas como circuitos abiertos o condiciones de sobrecarga.
5. Si detecta alta resistencia, note el valor y tome los pasos apropiados para corregir la conexión a tierra si es necesario.
6. Las lecturas de "1" O son típicas cuando los cables de prueba no están conectados al medidor.
Retención de datos
La función de retención de datos congela la última lectura de medida en la pantalla LCD.
1. Seleccione ON con el conmutador selector de Retención de datos para activar la función.
2. En la pantalla LCD se congelará la lectura actual.
3. LA función de Retención de datos no retiene la medida si se apaga el medidor.
4. Seleccione OFF con el conmutador selector de Retención de datos selector para regresar
Medida de puesta a tierra en emplazamientos urbanos
Cuando por las circunstancias del emplazamiento de la toma de tierra no puedan introducir en el terreno las sondas de tensión y de intensidad (emplazamientos urbanos, zonas con hormigón, rocas compactas sin tierra superficial), se procederá de forma cotidiana con la medición, pero en vez de hincado de sondas, éstas se envolverán en bayetas húmedas, colocándolas sobre el terreno (procurando un contacto amplio y homogéneo) y regándolas abundantemente con agua.
MARCAS RECONOCIDAS
DISTINTAS PRESENTACIONES TELUROMEROS DIGITALES
PUNTOS A CONSIDERAR
Esto se sale del tema de medición de la resistencia del pozo a tierra usando el telurómetro pero es un factor importante que contribuirá al resultado que obtengamos
Factores que determinan la resistividad de los suelos
Influencia de la humedad
La resistividad del suelo sufre alteraciones con la humedad. Esta variación ocurre en virtud de la activación de cargas eléctricas predominantemente iónicas por acción de la humedad, un porcentaje mayor de humedad hace que las sales presentes en el suelo o adicionadas a propósito se disuelvan formando un medio electrolítico favorable al paso de la corriente iónica. Así mismo un suelo específico con concentración diferente de humedad presenta una gran variación de su resistividad, siendo por lo tanto muy susceptible de los cambios estacionales.
Compactación
La compactación de un suelo a condiciones naturales, es la atracción que ejerce la gravedad con toda materia existente, habiéndose logrado una agregación de materiales a través del tiempo en forma intima entre ellos, quedando por lo tanto pocos espacios sin ocupar. Cuando se hacen trabajos de excavación todo este entramado natural se rompe y al volver a llenarse las excavaciones en forma manual nos queda material aparentemente sobrante; lo ideal seria que con el cuidado necesario se logre regresar todo el material a su estado anterior para lograr así una compactación deseable que permita el firme contacto de los electrodos con el suelo y sales agregadas que permita una circulación de corrientes de falla en forma fluida. Integradores de soluciones en protección
Existen distintos métodos para lograr la reducción de la resistencia eléctrica, aunque todos ellos presentan un punto de saturación que es conveniente conocer para evitar diseños antieconómicos. Los métodos para la reducción son los siguientes:
a)- El aumento del número de electrodos en paralelo
b)- El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos
c)- El aumento de la longitud de los electrodos.
d)- El aumento del diámetro de los electrodos
e)- El cambio del terreno existente por otro de menor resistividad.
f)- El tratamiento químico electrolítico del terreno.
El aumento del número de electrodos en paralelo.
- La acción de aumentar el número de electrodos conectados en paralelo disminuye el valor de la "Resistencia Equivalente", pero esta reducción no es lineal puesto que la curva de reducción tiene tendencia asintótica a partir del 6to. ó 7mo. electrodo y además existe el fenómeno de la resistencia reciproca. Suponiendo un medio ideal en el que la resistividad del terreno homogéneo es de 600 ?-m y se clava un electrodo estándar de 2.4 m
Según la ecuación de sumatoria de resistencias en paralelo, al aumentar un electrodo (el segundo) obtendríamos aproximadamente 150 ? al aumentar un tercero 100 y para llegar a 5 ? tendríamos que clavar 60 electrodos tal como se muestra en el siguiente gráfico.
El aumento de la longitud y el diámetro de los electrodos
La longitud del electrodo esta en función a la resistividad y profundidad de las capas del terreno, obviamente se prefiere colocar el electrodo dentro de la capa de menor resistividad.
Por otro lado debemos indicar antes de proseguir con las demás variables que los resultados están ligados íntimamente a la resistividad del terreno donde sé esta trabajando, teniendo valores variables entre 200 a 600 ?-m en condiciones normales, si aplicamos la fórmula de la Resistencia: R = (?/2pi l) *Ln (2l/d) en el mejor de los casos conseguiremos una Resistencia de ˜ 0.5? con un electrodo de dimensiones comunes y usuales; luego al aplicar la reducción recomendada se podrá llegar en el mejor de los casos a ˜ 0.1? lo cual en la práctica nos resulta un valor de aproximadamente 20 ? para el caso más favorable; siendo este valor muy alto para Sistemas de Tierra usados en Pararrayos, Centros de Cómputo y Telefonía.
El aumento en el diámetro del electrodo tiene que ser mayúsculo para que su aporte reduzca significativamente la resistencia, debido a que en la fórmula de la Integradores de soluciones en protección
El aumento de la distancia entre ejes de los electrodos
Normalmente la distancia entre ejes de los electrodos debe ser = 4L siendo L la longitud del electrodo; pero en los casos donde se requiera obtener resistencias eléctricas muy bajas y exista disponibilidad de área de terreno, las distancias entre ejes de los electrodos, deberán ser lo máximo posible; pues a mayor distancia entre ejes de electrodos, mayor será la reducción de la resistencia a obtener; y ello por el fenómeno de la resistencia mutua entre electrodos.
Cambio del Terreno
Los terrenos pueden ser cambiados en su totalidad, por terreno rico en sales naturales; cuando ellos son rocosos, pedregosos, calizas, granito, etc., que son terrenos de muy alta resistividad y pueden cambiarse parcialmente cuando el terreno está conformado por componentes de alta y baja resistividad; de modo que se supriman las partes de alta resistividad y se reemplacen por otros de baja resistividad; uno de estos procedimientos es el zarandeo del terreno donde se desechan las piedras contenidas en el terreno.
El cambio total parcial del terreno deberá ser lo suficiente para que el electrodo tenga un radio de buen terreno que sea de 0 a 0.50 m en todo su contorno así como en su fondo.
La resistencia crítica de un electrodo se encuentra en un radio contorno que va de 0 a 0.5 m de este, por lo que se tendrá sumo cuidado con las dimensiones de los pozos para los electrodos proyectados.
El % de reducción en estos casos es difícil de deducir, debido a los factores que intervienen, como son resistividad del terreno natural, resistividad del terreno de reemplazo total ó parcial, adherencia por la compactación y limpieza del electrodo, pero daremos una idea porcentual más menos en función al tipo de terreno y al cambio total ó parcial.
Para lugares de alta resistividad donde se cambie el terreno de los pozos en forma total, el porcentaje puede estar entre 50 a 70 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.
Para terrenos de media resistividad donde se cambie el terreno de los pozos en forma parcial ó total, el porcentaje de reducción puede estar como sigue:
- Cambio parcial de 20 a 40 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.
- Cambio total de 40 a 60 % de reducción de la resistencia eléctrica resultante.
Para terrenos de baja resistividad donde se cambiará el terreno de los pozos en forma parcial, el porcentaje de reducción puede estar entre 20 a 40 % de la resistividad natural del terreno. Integradores de soluciones en protección
La saturación en este caso se dará si cambiamos mayor volumen de tierra que la indicada, los resultados serán casi los mismos y el costo será mucho mayor, lo cual no se justifica.
Tipos de tratamiento químico
Existen diversos tipos de tratamiento químico para reducir la resistencia de un SPAT los más usuales son:
- Cloruro de Sodio + Carbón vegetal
- Bentonita
- Thor-Gel ?
Características principales de los tratamientos químicos
Ninguna Sal en estado seco en conductiva, para que los electrolitos de las sales Conduzcan corriente, se deben convertir en soluciones verdaderas o en seudo soluciones, por ejemplo: el cloruro de sodio en agua forma una solución verdadera lo mismo que el azúcar, el mismo cloruro de sodio disuelto en benzeno formara una seudo solución o dispersión coloidal como también se le conoce.
Cloruro de Sodio + Carbón Vegetal
El Cloruro de Sodio forma una solución verdadera muy conductiva que se precipita fácilmente junto con el agua por efecto de la percolación, capilaridad y evapotranspiración; la solución salina tiene una elevada actividad corrosiva con el electrodo, reduciendo ostensiblemente su tiempo de vida útil, la actividad corrosiva se acentúa si el electrodo es de hierro cobreado (copperweld). Si bien es cierto que Integradores de soluciones en protección el cloruro de sodio disuelto en agua no corroe al cobre (por ser un metal noble) no es menos cierto que la presencia de una corriente eléctrica convertirá al sistema, Cobre - solución cloruro de sodio, en una celda electrolítica con desprendimiento de cloro y formación de hidróxido de sodio en cuyo caso ya empieza la corrosión del cobre.
El objetivo de la aplicación del carbón vegetal molido (cisco de carbonería) es aprovechar la capacidad de este para absorber la humedad del medio, (puesto que el carbón vegetal seco es aislante) y retener junto a esta algunos de los electrolitos del cloruro de sodio que se percolan constantemente.
Bentonita
Las bentonitas constituyen un grupo de sustancias minerales arcillosas que no tienen composición mineralógica definida y deben su nombre al hecho de haberse descubierto el primer yacimiento cerca de Fort Benton, en los estratos cretáceos de Wyoming en 1848; Aun cuando las distintas variedades de bentonitas difieren mucho entre sí en lo que respecta a sus propiedades respectivas, es posible clasificarlas en dos grandesgrupos:
- Bentonita Sódica.- En las que el ion sodio es permutable y cuya característica más importante es una marcada tumefacción o hinchamiento que puede alcanzar en algunas variedades hasta 15 veces su volumen y 5 veces su peso
- Bentonita Cálcica.- En las que el ion calcio es permutable, tiene menor capacidad para absorber agua y por consiguiente solo se hinchan en la misma proporción que las demás arcillas.
Las bentonitas molidas retienen las moléculas del agua, pero la pierden con mayor velocidad con la que la absorben debido a la sinéresis provocada por un exiguo aumento en la temperatura ambiente, al perder el agua pierden conductividad y restan toda compactación lo que deriva en la pérdida de contacto entre el electrodo y el medio, elevándose la resistencia del pozo ostensiblemente, una vez que la Bentonita se ha armado, su capacidad de absorber nuevamente agua es casi nula.
THOR-GEL
Es un compuesto químico complejo que se forma cuando se mezclan en el terreno las soluciones acuosas de sus 2 componentes. El compuesto químico resultante tiene naturaleza coloidal, formando una malla tridimensional, que facilita el movimiento de ciertos iones dentro de la malla, de modo que pueden cruzarlo en uno u en otro sentido; convirtiéndose en un excelente conductor eléctrico.
Tiene una gran atracción por el agua, de modo que puede aprisionarla manteniendo un equilibrio con el agua superficial que la rodea; esto lo convierte en una especie de reservorio acuífero. Rellena los espacios intersticiales dentro del pozo, constituyendo una excelente conexión eléctrica entre el terreno (reemplazado) y el electrodo, asegurando una conductividad permanente.
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