Resistencia resistividad

Resistividad del terreno
• Composición del suelo
• Efecto de la humedad
• Efecto de la
temperatura
• Efecto de la
temporada
• Efecto de la distancia
• Representación del suelo
• Modelo de dos capas
• Mediciones
• Interpretación
CURSO SPT CIMEMOR Feb 2007

VALORES GENÉRICOS DE LA RESISTIVIDAD DEL TERRENO
PARA ALGUNOS TIPOS DE SUELO.
Tipo de suelo Resistividad
( Ohms-m)
Tierra vegetal 5 a 50
Arcillas 10 a 100
Arcillas mezcladas con arena
y/o graba
100 a 1000
Roca 200 a 10000
Tipos de suelo

0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
0 2.5 5 10 15 20 30
Moisture Content by % weight
SoilResistivity(ohm.meter)
Efecto de la humedad
Top Soil
Sandy loam
LA CONDUCTIVIDAD
AUMENTA
SUSTANCIALMENTE
CUANDO LA HUMEDAD
AUMENTA AL 4%

0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
-15 -5 0 10 20
Temperature deg C
SoilResistivityOhm.meter
Efecto de la temperatura
UN DECREMENTO EN LA
TEMPERATURA DE 20oC A –5oC
GENERA UNA REDUCCIÓN EN LA
CONDUCTIVIDAD POR UN FACTOR
DE 10

Efecto de la temporada

Efecto de algunos parámetros

Representación del suelo
Modelo de dos capas

Medición de la resistividad

Efecto de la distancia

Sistema de puesta a tierra
• Presencia de tierra
• Errores comunes
• Función de un SPT
• Electrodos de tierra
• Método de medición
• Resultados de campo
• Variación resistencia-
separación
• Variación resistencia-
diámetro

Ofrecer una trayectoria de drenado para los elementos metOfrecer una trayectoria de drenado para los elementos metáálicos nolicos no
energizados de los equipos a travenergizados de los equipos a travéés de la masa de tierra, cuando se vens de la masa de tierra, cuando se ven
expuestos a tensiones o corrientes anexpuestos a tensiones o corrientes anóómalas o acumulacimalas o acumulacióón de cargasn de cargas
electrostelectrostááticas.ticas.
Permitir el flujo de corriente en el caso de una falla tierra coPermitir el flujo de corriente en el caso de una falla tierra con el objeton el objeto
de que el equipo de proteccide que el equipo de proteccióón opere correctamente y pueda aislar lan opere correctamente y pueda aislar la
fallafalla..
Evitar el desplazamiento del voltaje suministrado por la fuenteEvitar el desplazamiento del voltaje suministrado por la fuente con el fincon el fin
de garantizar la correcta operacide garantizar la correcta operacióón del equipo alimentadon del equipo alimentado
Suministrar una superficie equipotencial con el objeto de minimiSuministrar una superficie equipotencial con el objeto de minimizarzar
diferencias de potencial que puedan ser fuentes de corrientediferencias de potencial que puedan ser fuentes de corriente
indeseables y que puedan afectar el equipo electrindeseables y que puedan afectar el equipo electróónico sensiblenico sensible o ponero poner
en peligro de electrocución a personas y animalesen peligro de electrocución a personas y animales
Sistema de puesta a tierra

Presencia de tierra
¿ Porqué los siguientes sistemas NO
ESTAN puestos a tierra ?
Aeroplanos
Equipos Portátiles
Barcos
Plataformas marinas flotantes
Globos Aerostáticos
Submarinos
Satélites

La tierra se considera como una masa gigantesca conLa tierra se considera como una masa gigantesca con
propiedades prpropiedades práácticamente ilimitadas para absorber cantidadescticamente ilimitadas para absorber cantidades
de electricidad estde electricidad estáática o carga sin cambiar su potencial, estica o carga sin cambiar su potencial, es
decir, una masa que debido a sus dimensiones tiene muy bajadecir, una masa que debido a sus dimensiones tiene muy baja
impedanciaimpedancia
Esta definiciEsta definicióón involucra una tierra ideal, la cual en la prn involucra una tierra ideal, la cual en la prááctica, paractica, para
zonas delimitadas de la superficie de la tierra, se comporta dezonas delimitadas de la superficie de la tierra, se comporta de maneramanera
diferente. Debe tenerse mucho cuidado al considerar la tierra adiferente. Debe tenerse mucho cuidado al considerar la tierra a unun
potencial nulo o cero. Si un punto se define como cero potencialpotencial nulo o cero. Si un punto se define como cero potencial,,
entonces la aseveracientonces la aseveracióón de que un punto cercano estn de que un punto cercano estáá tambitambiéén a ceron a cero
potencial generalmente es incorrectapotencial generalmente es incorrecta al circular una corriente a tierraal circular una corriente a tierra
Errores comunes

Existen dos propiedades que se considera tiene la tierra bajo elExisten dos propiedades que se considera tiene la tierra bajo el
concepto de tierra ideal: la tierra es unconcepto de tierra ideal: la tierra es un ““receptorreceptor”” oo ““fuentefuente””
perfecta de corriente y la tierra puede proporcionar un planoperfecta de corriente y la tierra puede proporcionar un plano
equipotencial dentro de una zona delimitada de la superficie deequipotencial dentro de una zona delimitada de la superficie de
la misma, plano que sirve como referencia ideal para circuitosla misma, plano que sirve como referencia ideal para circuitos
elelééctricos y electrctricos y electróónicos. Estas propiedades sugieren que lanicos. Estas propiedades sugieren que la
diferencia de potencial entre dos puntos en la tierra es cero sidiferencia de potencial entre dos puntos en la tierra es cero sinn
importar el tipo, magnitud y frecuencia de la corriente inyectadimportar el tipo, magnitud y frecuencia de la corriente inyectadaa
a la tierra; concepto que es normalmente violado en la pra la tierra; concepto que es normalmente violado en la práácticactica
Errores comunes

PeroPero ¿¿cucuáál es el elemento que evita tener una tierra ideal, desdel es el elemento que evita tener una tierra ideal, desde
el punto de vista elel punto de vista elééctrico? Este elemento lo constituye lactrico? Este elemento lo constituye la
resistividad del suelo, la cual define en forma prresistividad del suelo, la cual define en forma prááctica lasctica las
propiedades elpropiedades elééctricas de la tierra. De hecho, la tierra es unctricas de la tierra. De hecho, la tierra es un
conductor con propiedades conductoras muy inferiores a lasconductor con propiedades conductoras muy inferiores a las
propiedades conductoras de un elemento metpropiedades conductoras de un elemento metáálicolico
Errores comunes

Cualquier objeto metCualquier objeto metáálico constituye un Sistema de Puestalico constituye un Sistema de Puesta
TierraTierra
Esta definiciEsta definicióón ha sido la causa de eventos fatales y pn ha sido la causa de eventos fatales y péérdida derdida de
equipo delicado y costosoequipo delicado y costoso
Errores comunes

La forma de mejorar las propiedades elLa forma de mejorar las propiedades elééctricas de la tierra comoctricas de la tierra como
elemento disipador de corrientes anormales que se presentanelemento disipador de corrientes anormales que se presentan
en un sistema elen un sistema elééctrico conectado actrico conectado a éél y obtener un plano lol y obtener un plano lo
mmáás equipotencial posible es instalando un sistema de puesta as equipotencial posible es instalando un sistema de puesta a
tierra (SPT), generalmente constituido por conductorestierra (SPT), generalmente constituido por conductores
enterrados horizontal y verticalmente, en una arreglo que puedeenterrados horizontal y verticalmente, en una arreglo que puede
ser desde muy sencillo (un solo electrodo horizontal o vertical)ser desde muy sencillo (un solo electrodo horizontal o vertical)
hasta muy complejo (un arreglo de conductores horizontales yhasta muy complejo (un arreglo de conductores horizontales y
verticales dispuestos de tal forma que formen una malla deverticales dispuestos de tal forma que formen una malla de
tierra). La complejidad dependertierra). La complejidad dependeráá de la instalacide la instalacióón y sun y su
contenidocontenido
Función de un SPT

El sistema de tierras se diseEl sistema de tierras se diseñña para ofrecer una trayectoria oa para ofrecer una trayectoria o
camino definido a tierra para las corrientes anormalescamino definido a tierra para las corrientes anormales
producidas tanto por fuentes hechas por el hombre (fallas aproducidas tanto por fuentes hechas por el hombre (fallas a
tierra del sistema de potencia o fuentes partierra del sistema de potencia o fuentes paráásitas que creansitas que crean
interferencia de alta o baja frecuencia) como por fuentesinterferencia de alta o baja frecuencia) como por fuentes
naturales (rayo y fuentes externas de interferencia de baja o alnaturales (rayo y fuentes externas de interferencia de baja o altata
frecuencia). La tierra es un plano conductor con valorfrecuencia). La tierra es un plano conductor con valor ““finitofinito””,,
del orden de 5 a 10del orden de 5 a 10--55
S/m, por lo que cualquier inyecciS/m, por lo que cualquier inyeccióón den de
corriente a tierra producircorriente a tierra produciráá voltajes dentro y alrededor del sitiovoltajes dentro y alrededor del sitio
donde se inyecta, con el latente riesgo de dadonde se inyecta, con el latente riesgo de dañño a equipo oo a equipo o
riesgo de electrocuciriesgo de electrocucióón a seres vivos. Por lo tanto, la instalacin a seres vivos. Por lo tanto, la instalacióónn
de un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedadesde un sistema o red de tierras busca mejorar las propiedades
elelééctricas de disipacictricas de disipacióón de corrientes indeseables a tierra,n de corrientes indeseables a tierra,
suministrando tanto una referencia elsuministrando tanto una referencia elééctrica para instalacionesctrica para instalaciones
elelééctricas como la disipacictricas como la disipacióón de energn de energíía que pueda representara que pueda representar
un riesgo de electrocuciun riesgo de electrocucióón para los seres vivosn para los seres vivos
Función de un SPT

Ahora bien, la conexiAhora bien, la conexióón a tierra de instalaciones eln a tierra de instalaciones elééctricas paractricas para
efecto de seguridad de personal estefecto de seguridad de personal estáá basado en un principiobasado en un principio
bbáásico:sico: las diferencias de potencial generados al momento de lalas diferencias de potencial generados al momento de la
inyecciinyeccióón de corriente ann de corriente anóómala entre las partes conductoras demala entre las partes conductoras de
la instalacila instalacióón eln elééctrica y la tierra deben ser reducidas a valoresctrica y la tierra deben ser reducidas a valores
segurosseguros.. Voltajes excesivos pueden producir el rompimiento deVoltajes excesivos pueden producir el rompimiento de
material dielmaterial dielééctrico (ya sea aire o materiales sctrico (ya sea aire o materiales sóólidos) o, allidos) o, al
cerrarse un circuito elcerrarse un circuito elééctrico vctrico víía elementos meta elementos metáálicos o a travlicos o a travééss
del cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que puedendel cuerpo de una persona, corrientes peligrosas que pueden
producir daproducir dañño a componentes elo a componentes elééctricos y/o electrctricos y/o electróónicos ynicos y
riesgo de electrocuciriesgo de electrocucióón a personasn a personas
Función de un SPT

1. Resistencia del
conductor
2. Resistencia de
contacto
3. Resistencia del
volumen de tierra
Electrodos de tierra

Electrodos de tierra

Potencial alrededor del electrodo

Una sola trayectoria
Gradientes de potencial
elevados debido a que la
corriente de rayo total
tiene una sola trayectoria

Dos trayectorias
Menor impedancia al
tener dos trayectorias.
Sistema aún inadecuado

Seis trayectorias
Mejor comportamiento,
ya que la corriente del
rayo se divide en seis
trayectorias

Trayectorias múltiples
Comportamiento ideal,
ya que la corriente de
rayo tiene múltiples
trayectorias, generando
potenciales menores

Combinación de electrodos
Sistema adecuado para
resistividades elevadas

Método de caída de potencial

Resultados de campo

Variación resistencia-separación

Variación resistencia-diámetro
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
12.5 15.5 19.0 22.0 25.0 28.0 31.0 34.5 37.5
Rod diameter, mm
Resistance%

0
50
100
150
200
250
300
350
400
1 2 3 4
Length of Electrode
Resistance
Variación resistencia-profundidad
ρ = 10
ρ = 100
ρ = 50
ρ = 200 Ωm

Electrodo vertical
de puesta a tierra
o arreglo
Electrodo horizontal
de puesta a tierra
formando un anillo cerrado
Fig. 2 Se omiten bajada y puntas de pararrayo
Red de puesta a tierra

b)
conductor
de bajada
electrodo vertical
de puesta a tierra
conductor de conexión
con cable de bajada
b.1)
1m
electrodo
horizontal
de puesta
a tierra
S
S
b.2) b.3)
1m
lazo de interconexión
entre electrodos de
puesta a tierra en cada
conductor de bajada
(electrodo horizontal de
puesta a tierra)
S
S
S
1m
Fig. 1 Arreglos para formar electrodos de puesta a tierra
que conectan a cada conductor de bajada.
Arreglos comunes

c)
1m
La longitud depende del área
de congregación de personas
3 m 3 m
El número de patas paralelas depende
del área de congregación de personas
Límite de la
estructura
a)
1m 3 m
3 m
h 0.6 m
Arreglos comunes

6
7
8
9
10
11
12
13
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
LONGITUD S (m)
RESISTENCIA(Ohms)
Resistencia arreglo triángulo equilátero
h=0.6m, diam=0.016m, L=3m, ρ=100Ωm
Para otras resistividades, multiplicar por ρ/100

Resistencia arreglo counterpoise
h=0.6m, diam=0.016m, L=3m, ρ=100Ωm
Para otras resistividades, multiplicar por ρ/100
6
7
8
9
10
11
12
13
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
LONGITUD S (m)
RESISTENCIA(Ohms)

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